CC BY
32
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РИСОВОЙ СОЛОМЫ В КАЧЕСТВЕ ВОЛОКНИСТОГО НАПОЛНИТЕЛЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Адилходжаев А.И.1, Игамбердиев Б.Г.2, Карабаева М.И.3 Email: Adilhodzhaev17145@scientifictext.ru
'Адилходжаев Анвар Ишанович — доктор технических наук, профессор, проректор по научной работе и инновациям; 2Игамбердиев Бунёд Гайратович — базовый докторант, кафедра строительства зданий и промышленных сооружений, Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта, г. Ташкент;
3Карабаева Муслима Ифтихоровна — ассистент, кафедра химической технологии, Ферганский политехнический институт, г. Фергана, Республика Узбекистан
Аннотация: в данной статье приводятся данные о новом композиционном материале на основе рисовой соломы и строительного гипса. В статье также предлагается технология производства листа из данного материала, производственный процесс которого очень прост. Новый композиционный материал исследовался в виде плиты, котора, в свою очередь, получилась достаточно прочной и легкой, огнестойкой, с высокими звукоизоляционными свойствами, что особенно ценится в возведении внутренних перегородок зданий. На этом основании можно прогнозировать, что продукт будет иметь хорошие рыночные перспективы, а способ его производства, в определенной степени, может стать решением проблемы скопления неперерабатываемых многотонных сельскохозяйственных отходов. Ключевые слова: возобновляемое недревесное сырье, целлюлоза однолетних растений, гипсоволокнистый лист.
PROSPECTS OF USE OF RICE STRAW AS A FIBER FILLER IN THE PRODUCTION OF CONSTRUCTION MATERIALS Adilhodzhaev A.I.1, Igamberdiev B.G.2, Karabaeva M.I.3
'Adilhodzhaev Anvar Ishanovich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Vice-Rector for Research and
Innovation;
2Igamberdiev Bunyod Gayratovich - Basic doctoral Candidate, DEPARTMENT OF CONSTRUCTION OF BUILDINGS AND INDUSTRIAL STRUCTURES, TASHKENT INSTITUTE OF RAILWAY ENGINEERS, TASHKENT; 3Karabaeva Muslim Iftikhorovna - Assistant, DEPARTMENT OF CHEMICAL TECHNOLOGY, FERGHANA POLYTECHNIC INSTITUTE, FERGHANA, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: the authors present some findings on a new composite material based on rice straw and gypsum. The article also proposes a technology for the production of gypsum fiber sheets, the production process of which is rather simple. The new composite material has been analyzed in the form of slabs, which demonstrated a sufficiently strong, lightweight fireproof casing with high soundproofing properties, which are particularly appreciated in the construction of internal partitions of buildings. The use of the new material can potentially solve the problems of accumulation of non-recyclable multi-ton agricultural waste.
Keywords: renewable non-wood raw materials, cellulose of annual plants, gypsum fiber sheet.
УДК 016:568.567.' DOI: '0.244''/2304-2338-20'9-''204
Оценка зарубежного опыта показывает, что в последние годы возросло применение гипсовых материалов на единицу объема строительных работ. При этом наиболее широкое применение в строительстве имеют гипсокартонные, гипсоволокнистые и гипсостружечные листы, а также сухие растворные и бетонные смеси.
Известно, что гипсовые вяжущие вещества и изделия на их основе относятся к эффективным строительным материалам и отличаются высокими технико-экономическими показателями производства и применения в строительстве, а гипсовые изделия к тому же не требуют ускорения твердения при их изготовлении. Этим и обусловлен рост популярности и расширение сфер применения вышеприведенных экологически чистых и качественных изделий.
За считанные годы гипсовые листы стали одним из самых применяемых строительных материалов в нашей стране. Однако в мировом строительстве существует ещё один немалоизвестный материал, используемый во внутренних отделочных работах -гипсоволокнистый лист, который представляет собой гомогенный материал из строительного гипса и распушенной целлюлозы. Данный материал более прочен, чем гипсокартонный лист, обладает высокими водо- и пожарозащитными свойствами.
К сожалению, Узбекистан не располагает богатыми лесными ресурсами, в то время как почти вся вторичная целлюлоза увозится из приёмников производителями картона и туалетной бумаги, не успев «отлежаться» даже день. Таким образом, несмотря на доказанную эффективность, гипсоволокнистые листы пока не находят широкого применения в строительной индустрии нашей страны.
Производство материала, похожего на гипсокартонный лист, но без использования дорогостоящей бумаги в процессе производства, представляет собой настоящий прогресс в данной области. Таким образом, целью авторов является разработка доски без бумажной облицовки, схожей по свойствам с гипсоволокнистым листом, пригодной для универсального использования везде, где используется гипсокартонная плита. В целях освоения нового материала авторы предлагают целлюлозу однолетних растений в качестве сырья для производства гипсоволокнистых листов.
Из однолетних растений предпочтение отдается быстрорастущим культурам, содержащим относительно низкое количество лигнина по сравнению с древесиной. Самым приемлемым материалом для наших условий однозначно является солома злаковых культур, в частности, рисовая, которая в отличие от солом других злаков сегодня не находит применения.
По данным Государственного комитета статистики Республики Узбекистан, за 2018 год было получено 223,1 тыс. тонн риса. При переработке зерна риса образуется большое количество отходов: шелухи и стеблей соломы (в среднем при получении 1 тонны риса образуется 1 т соломы). Можно предположить, что каждый год в стране образуется около 200250 тыс. тонн рисовой соломы, 80-90% из которой до сих пор не находит своего рационального метода использования, приносящего экономическую выгоду.
Для использования целлюлозы рисовой соломы в качестве волокнистого наполнителя в строительном гипсовом листе в первую очередь необходимо избавиться от жировоскового слоя стеблей и делигнифицировать оставшуюся массу. Ввиду того, что в литературе приводится мало описаний экспериментов именно с рисовой соломой, авторы рассматривали традиционные методы деструктуризации целлюлозосодержащего сырья. В поисках самого оптимального варианта был проведен ряд испытаний.
Самым оптимальным оказался метод варки со смесью натриевых солей (карбонат и сульфит) и щелочи, без предварительного замачивания. Для варки использовали закрытый сосуд, в котором поддерживали давление в 0,5-0,6 МПа и температуру 130-135°С. При концентрации солей 1-3 % и продолжительности варки 1,5-2 часа результат был одинаковым -солома полностью распускалась и превращалась в волокнистую массу.
Для определения физико-механических характеристик смеси гипса с волокном были проведены лабораторные мероприятия. В ходе испытаний в качестве основного вяжущего вещества использовался строительный гипс марки Г-5 А-III производства ООО «FC TURON», наполнителем служили полученные вышеописанным способом волокна из рисовой соломы. Волокна в материале располагались хаотично. Во время испытаний учитывались такие аспекты, как качество пропитки волокон гипсовым раствором, адгезия волокон, ориентация волокон в гипсовом камне, а также технологические приемы изготовления, так как физико-механические показатели напрямую зависят от этих условий.
Для проведения испытания использовали пластмассовую чашу, миксер для распускания волокон, форма из коррозийностойкого материала для изготовления образцов-балочек размерами 40*40*160 мм. В начале испытаний в сухую волокнистую массу добавляли воду и смешивали при помощи миксера до полного роспуска. Далее, продолжая перемешивать миксером, к смеси частями добавлялся гипс до получения однородной гомогенной смеси. Полученную смесь заливали в форму для изготовления образцов-балочек. При изготовлении образцов отсеки формы наполнялись одновременно. Для удаления лишнего воздуха после
заливки гипсового теста форму встряхивали шесть-семь раз. После твердения балки извлекали и сушились. Прочность при изгибе и на сжатие образцов оценивали согласно ГОСТ 310.4-81 и ГОСТ 23789-79.
Ниже приводятся результаты проведенных физико-механических испытаний.
Таблица 1.Результаты физико-механических испытаний гипсоволокнистых образцов в возрасте 28 суток
№ Гипс, % Волокно, % В/Г Прочность на изгиб, МПа Прочность на сжатие, МПа
1. 99,5 0,5 0,73 4,85 14,6
2. 99 1 0,73 4,35 12,0
3. 98,5 1,5 0,73 4,02 10,8
4. 98 2 0,73 3,84 10,4
5. 97,5 2,5 0,76 3,68 9,4
6. 97 3 0,80 3,35 9,4
7. 94,5 5,5 0,92 3,01 8,2
8. 93 7 0,94 2,02 7,6
9. 92 8 0,99 2,02 6,8
Проведенные работы показали, что при изготовлении образцов нормальной густоты без применения специальных методов уплотнения, прессования и вибрирования, количество волокон по объему ограничено и не превышает 1 -2%.
Согласно полученным данным (Таб. №1), следует, что прочность гипсового камня напрямую зависит от количества добавленных волокон. В связи с тем, что при добавлении волокон выше 3% значительно затрудняется перемешивание гипсоволокнистой массы, а также требуется большее количество воды для его затворения, следовательно, возникает необходимость использовать водоредуссирующие добавки. Помимо этого, за счет увеличения количества волокон уменьшается плотность продукта, что отрицательно сказывается и на прочности камня, следовательно, метод прессования при изготовлении изделия из данной смеси видится наиболее приемлемым.
Изучение сухих образцов в разрезе показало, что волокна в гипсовом тесте присутствуют не в качестве инертных наполнителей, а создают гомогенную смесь. Отделить волокна от камня почти невозможно, что доказывает высокий показатель адгезии за счет отсутствия жировоскового слоя.
По результатам проведенных испытаний можно утверждать, что производство гипсоволокнистых листов с использованием в качестве волокнистой добавки обработанную рисовую солому является возможным, а полученный материал по своим показателям может легко конкурировать со своими аналогами на рынке.
В качестве экологически чистого материала продукт будет иметь хорошие рыночные перспективы, а способ его производства, в определенной степени, может стать решением проблемы скопления неперерабатываемых многотонных сельскохозяйственных отходов.
Список литературы / References
1. Соскин М.И., Шулепова А.В., Шаманов В.А. Исследование влияния смешанного армирования на прочность гипсовых композитов // Международный научно-исследовательский журнал, 2016. № 12-3(54). С. 180-183.
2. Федоров В.И., Местников А.Е. Модификация технической пены для монолитного пенобетона введением вторичной целлюлозной фибры // Промышленное и гражданское строительство, 2018. № 1. С. 48-52.
3. Халипаева С.И.К., Мамаджанов И.Б., Урозова Д.Д.К. Исследование влияния функциональных добавок на прочность гипсового камня, дисперсно-армированного синтетическим волокном // Проблемы современной науки и образования, 2019. № 10 (143). С. 36-38.
4. Адылходжаев А.И., Игамбердиев Б.Г., Умарова М.М.К. Использование рисовой соломы для увеличения прочностных характеристик гипсовых вяжущих веществ // Universum: технические науки, 2018. № 10 (55). С. 26-30.
5. Игамбердиев Б.Г., Адытходжаев А.И. Исследование влияния армирования различными волокнами на прочность гипсовых композитов // В сборнике: Наука и инновации в строительстве. Сборник докладов Международной научно-практической конференции (к 165-летию со дня рождения В.Г. Шухова), 2018. С. 383-385.
