STUDY OF AN ECOLOGICAL CONCRETE COMPOSITE BASED ON PLANT ADDITIVE AND CHARCOAL FILTER
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
To create a comfortable microclimate in the premises, it is necessary to comply with the requirements for thermal protection of the building, which requires the selection of materials for enclosing structures. For this purpose, various additives are used in concrete: crushed invasive weed (hogweed) and coal sorption-filtering materials used in water treatment processes. This allows you to create an ecological building material, reduce the amount of cement consumed.
Subject of research. The concrete composite with additives, which has increased thermal and mechanical properties.
Materials and methods. Research object is a load-bearing layer of a concrete enclosing structure. Seven series of different combinations of additives have been developed, mechanical and thermal characteristics are experimentally determined at equipment Instron 5965 and PIT 2.1. The porous structure of the samples was evaluated by microscopic examination.
Results: Thermal conductivity of the new material was improved by 12.3%. The sample with 1% of activated charcoal had the least strength loss (12.8%) compared to other samples. The positive effect of using activated сoal is the creation of flexible material that does not collapse when the maximum load is reached and continues to hold its shape. Microscopic studies of the samples revealed an increase in the size of the pores and their number with the charcoal increase in the samples.
Conclusions: The created concrete composite can be used in residential and civil construction of buildings and structures. The hogweed is not dangerous in its dry form, does not emit toxic substances and additives of crushed waste sorption materials based on activated charcoal increase the viscosity of the concrete mixture. The use of hogweed in concrete products will contribute to additional commercial interest in the fight against the invasive plant, which is being conducted in St. Petersburg and the Leningrad region. Utilization of spent charcoal sorption materials as part of concrete composites is an important link in solving the problem of waste recycling and improving the environmental situation of the region.
Article Details
References
Табунщиков Ю.А. Москва - умный безуглеродный город: возможности современного строительства // Энергосбережение. 2019. № 6. - С. 12-13.
Кокая Д.В., Заборова Д.Д. Экологическая оценка теплоизоляционных материалов для ограждающей конструкции // Неделя науки ИСИ. сборник материалов Всероссийской конференции. 2022. - С. 372-375.
Rissman, J.; Bataille, C.; Masanet, E.; Aden, N.; Morrow, W.R.; Zhou, N.; Elliott, N.; Dell, R.; Heeren, N.; Huckestein, B.; et al. Technologies and policies to decarbonize global industry: Review and assessment of mitigation drivers through 2070. Applied energy. 2020. № 266. 114848. DOI: 10.1016/j.apenergy.2020.114848
Gamayunova O., Petrichenko M., Mottaeva A. Thermotechnical calculation of enclosing structures of a standard type residential building // Journal of Physics: Conference Series. Сер. "International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies" 2020. С. 012066. DOI: 10.1088/1742-6596/1614/1/012066
Petrichenko M., Ostrovaia A., Statsenko E. The Glass Ventilated Facades – Research of an Air Gap // Applied Mechanics and Materials. 2015. (725–726). С. 87–92. DOI:10.4028/WWW.SCIENTIFIC.NET/AMM.725-726.87.
Зубарев К.П., Бородулина А.И. , Галлямова А.Р. Оптимизация сопротивления теплопередаче светопрозрачных конструкций зданий. Обзор литературы // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2021. № 6 (1042). - С. 51-53.
Зубарев К.П., Бородулина А.И., Галлямова А.Р. Теоретические и экспериментальные методы определения сопротивления теплопередаче. Обзор литературы // Строительные материалы. 2021. № 6. - С. 9-14.
Цыпленков Д., Гамаюнова О. Современные строительные энергоэффективные материалы // Строительство новые технологии - новое оборудование. 2021. № 12. - С. 6–11.
Чакин Е.Ю., Гамаюнова О.С. Использование BIM-технологий для выбора энергоэффективных теплоизоляционных материалов // Инженерные исследования. 2022. № 2(7). - С. 11–21.
Зубарев К.П., Зобнина Ю.С. Анализ применения фазопереходных материалов для повышения энергосбережения зданий // Перспективы науки. 2022. № 10 (157). - С. 91-95.
Vatin N., Gamayunova O. Energy efficiency and energy audit: the experience of the russian federation and the republic of belarus // Advanced Materials Research. 2015. Т. 1065-1069. - С. 2159-2162.
Petrichenko M.R., Petrichenko R.M. Convective heat and mass transfer in combustion chambers of piston engines. Basic results // Heat Transfer - Soviet Research. 1991. № 5(23). - pp. 703.
Русина В. В., Соколов А. А., Рябиков В. М., Бетон с использованием топливных отходов. Строительство: новые технологии - новое оборудование. 2019. № 4
Шабанов Е.А., Гилязидинова Н.В. Исследование свойств бетонных смесей с применением отходов угледобычи для строительства шахт // Инновации и Инвестиции. 2020. № 9. - С. 240-244.
Ганник Н.И., Мартыш А.П., Гайдар А.М., Березюк А.Н., Долотий М.А. Влияние на пластифицирующие отходы на основе бурого угля и торфа // Вісник ПДАБА. 2019. №2. - С. 251-252.
Фильченко М. В., Климова Л. В. Применение отходов добычи и переработки угля в качестве заполнителей бетонных смесей // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2013. №3 (172).
Aiswarya.S, Malvin T Moses, Lloyd Bennet Thomas J.S., Dev and G. V. Prospective Benefits of Using Activated Carbon in Cement Composites- An Overview // International Journal of Advanced Research in Engineering and Technology (IJARET). 2019. № 3(10). - pp. 289–296.
Фёдоров М., Масликов В., Чечевичкин А., Чечевичкин В., Якунин Л. Применение отработанных сорбентов очистки поверхностных сточных вод для интенсификации роста растений. Экология и промышленность России. 2021. № 25(7). С. 26-31. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-7-26-31
Чечевичкин В.Н., Чечевичкин А.В. Фильтрующий патрон // Патент на полезную модель RU 138499 U1, 20.03.2014. Заявка № 2013129307/05 от 27.06.2013.
Ватин Н.И., Греков М. А., Леонов Л. В., Пробирский М. Д., Рублевская О. Н., Чечевичкин А. В., Якунин Л. А. Опыт всесезонной эксплуатации фильтра ФОПС® при очистке поверхностного стока с техногенно нагруженной селитебной территории // Водоснабжение и санитарная техника. 2018. № 8. С. 40-50
Агрест М.М., Гомолицкий В.Н., Лавров В.В., Рейфман Л.С., Чечевичкин В.Н., Павленко И.В., Юркевич А.А., Медведев С.Л., Картель Н.Т., Стрелко В.В., Литвинская В.В., Бенедиктов А.П. Сорбционный фильтр // Авторское свидетельство SU 1567243 A1, 30.05.1990. Заявка № 4236488 от 27.04.1987.
Винокуров К.И., Лазарев Ю.Г., Чечевичкин А.В., Чечевичкин В. Н., Якунин Л. А. Совершенствование технологии очистки поверхностного стока с мостовых переходов на автомагистралях // Путевой навигатор. 2021. № 49 (75). - С. 56-62
Греков М.А., Елагин С.В., Козинец Г.Л., Леонов Л.В., Чечевичкин А.В., Якунин Л.А. Тестовая эксплуатация фильтра-сепаратора ФОПС-С при очистке поверхностного стока с территории автопарковки // Водоснабжение и санитарная техника. 2021. № 2. - С. 38–45.
Чечевичкин А.В. Проектирование и применение локальных очистных сооружений поверхностного стока на основе фильтров ФОПС. СПб. Любавич. 2017. 170 с.
Коряковцева Т.А., Заборова Д.Д., Гамаюнова О.С. Использование растительных и угольных отходов в качестве вторичного сырья в бетонных композитах // Строительство и техногенная безопасность. 2022. № 27(79). - С. 27-37
Столяров О.Н., Ольшевский В.Я., Донцова А.Е., Демидова Ю.А. Углеродные волокна в строительстве мостов // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2019. № 3(78). С. 36-49. DOI: 10.18720/CUBS.78.3
Ватин Н.И., Султанов Ш.Т., Крупина А.А. Сравнение теплоизоляционных характеристик пенополиизоцианурата (PIR), минеральной ваты, карбона и аэрогеля // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2019. № 4 (138). - С. 161-165.
Аверьянова О.В., Ольшевский В.Я., Султанов Ш.Т., Кулигин Д.Д., Иванов Е.Ю., Емельянов Г.А. Теплопроводность изделий из экструзионного пенополистирола после десяти лет хранения // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2021. № 5 (268). С. 67-71.
Krotov O., Gromyko P., Gravit M., Belyaeva S., Sultanov S. Thermal conductivity of geopolymer concrete with different types of aggregate // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 7. Сер. "VII International Scientific Conference "Integration, Partnership and Innovation in Construction Science and Education", IPICSE 2020" 2021. С. 012018. DOI: 10.1088/1757-899X/1030/1/012018
Musorina T.A., Zaborova D.D., Petrichenko M.R., Stolyarov O. Flexural properties of hogweed chips reinforced cement composites // Magazine of Civil Engineering. 2021. № 1(107). С. 107. DOI:10.34910/MCE.107.9
Хозин В.Г., Хохряков О.В., Козлов Р.В. Экологический рейтинг "карбонатных" цементов низкой водопотребности и бетонов на их основе // Известия КазГАСУ. 2021. №2 (56). - С. 60-66
Andrew M. R. Global CO2 emissions from cement production // Earth Syst. Sci. Data. 2018. No 10. pp 195–217. DOI: 10.5194/essd-10-195-2018
Перфилов В.А., Вольская О.Н. Утилизация промышленных отходов для повышения экологической безопасности окружающей среды // Юг России: экология, развитие. 2016. №2 (11). C.205-212. DOI: 10.18470/1992-1098-2016-2-205-212