Изготовление арболита: пошаговая технология, оборудование, видео изготовления в домашних условиях

Содержание

Производство арболита » SpecAvto — Спецавто — Бетононасосы

Собственно говоря, арбалит, это нечто иное как  работа древесной промышленности. Все — что не дает нам дерево — В том числе щепки, опилки, стружки – все это идет в строительство. Именно из этого, часто изготовляют самые хорошие материалы, из которых в последующие несколько десятилетий дом спокойно стоит. Это и утеплители и блоки, и чего еще там нет, разве что дома из продуктов древесной промышленности не строят . 

В общем, из арболита делают блоки, которые потом можно использовать в строительстве в различных целях .К тому они имеют несколько отличительных свойств, которые гарантируют ему непременный выход на рынок, причем без боязни того, что он не найдет свое место под солнцем между многочисленными конкурентами. Во – первых – это очень легкий материал, он очень легкий, даже легче чем другие блоки, выполнены с помощью химического синтеза, и с применением цемента и прочих неполезных материалов.

Во вторых та как он делается из щепок –то он экологически чист, что сейчас очень важно, та как большинство, следуя за европейскими тенденциями, хотят только экологически  чистые дома, в экологически чистом районе или месте.

Теперь немного о производстве арболита.

Этот материал стал довольно распространенным в наши дни, именно поэтому существует несколько способов изготовление блоков, однако все они имеют незначительное отличие. И лучше всего написать общие стороны, которые есть в производстве арболита, потому что разные технологии могут предусматривать и наличие специальной техники, которая  в принципе не очень – то и нужна, особенно при изготовлении арболита . Итак, сначала нужны щепки, причем хорошего, даже высшего качества и порой,то, что осталось после отходов производства совсем не подходит по качеству. Потом из щепок удаляют весь сахар, а также и возможность насекомых заинтересоваться таким набором мягких опилок. Потом все щепки обрабатываются специальным раствором.

Позже их всех закладывают в формы .Они лежат немного в формах, чтобы распределиться и заполнить все пространство, потом начнется процесс прессования. Он обычно длиться недолго, и, в конце концов, мы получаем арболит.

Сделаем вывод о том, как производится арболит. Технология изготовления арболита очень проста и довольно экологична. Все дело в том, что же  может повлиять на качество деревьев, из которых делают щепки. Если возможно, что лес заражен лесной болезнью, то такие щепки и для костра не годятся, нужны первоклассные деревья. Потом следует изготовить специальные формы, которые и будут заполнены этими опилками. Потом, после того, как по ним пройдется пресс, они должны полежать.

Производство арболита от ЭкоДревПродукт в Москве и Иваново — ЭкоДревПродукт

«ЭкоДревПродукт» имеет крупнейшее производство арболита. За долгие годы работы накоплен огромный опыт в производстве и строительстве из арболитовых блоков. У нас существует большое количество складов, с готовым стройматериалом, на всей европейской части России:

Клин, Вологда, Ярославль, Кострома, Иваново, Волгоград, Ростов-на-Дону, Тейково, Рыбинск, Липецк, Саратов, Краснодар.

В связи с большими объемами продаж по всей центральной части России изготовление арболита в компании ведется в промышленных масштабах на высокотехнологичном оборудовании.

Производственная база оснащена полуавтоматической линией для производства арболитовых блоков, позволяющей изготавливать большие объёмы продукции высокого качества в короткий срок.

Производительность линии до 1000 м3в месяц

.

Одной из главных составляющих, отвечающих за долговечность арболитового блока, является качество древесной щепы. Многие конкурирующие фирмы используют в качестве сырья для щепы кору деревьев, древесные отходы или горбыль. В отличие от них у нашей компании есть смежное предприятие, занимающееся утилизацией деревянных поддонов бывших в употреблении. Их мы и используем в качестве сырьевого материала для получения щепы. Это значит, что при производстве арболита применяется качественная древесная щепа из деловой древесины (без обзола).

Производство арболита. Наша технология.

Специалистами «ЭкоДревПродукт» была разработана уникальная технология производства арболита. Заявленная технология производства отвечает необходимым сертификатам и ГОСТам, с документацией вы можете ознакомиться в разделе сертификаты.

Главное отличие данной технологии в использовании масла минеральных сортов, не содержащее вредных примесей, с целью не прилипания блока к внутренним стенкам формы. Для достижения оптимальной геометрии блока используются металлические формы. Трамбуется арболитовая смесь с при помощи вибропресса, таким образом, блок получается идеально ровным. Во-первых, уменьшает образование «мостиков холода», а во-вторых, снижает расход цемента на строительство и отделку. Мостик холода – участок соединительного шва, который зимой будет значительно холоднее, чем вся остальная стена. Благодаря идеальной геометрии арболитового блока, количество таких участков резко уменьшается, а это значит, что в доме, построенном из таких блоков, будет всегда тепло.

При производстве очень важны размеры древесной щепы, оптимальной является щепа длиной 2—20 мм, шириной 2—5 мм и толщиной не более 5 мм. Если использовать щепу меньшего размера, то арболит будет крошиться и рассыпаться, а если большего – то незащищенные бетоном большие частицы щепы будут подвержены гниению и воздействию микроорганизмов. В процессе производства древесная щепа для нейтрализации сахаров подвергается воздействию сернокислого алюминия. Однако в дальнейшем, все химические добавки нейтрализуются и переходят в неактивное состояние, поэтому

наш арболит — экологически чистый.

На стойкость арболита к внешним факторам, существенно влияет время выдержки после изготовления. Блок выдерживается в форме до момента застывания структуры, что обеспечивает 100% геометрические параметры, тем самым увеличивается плотность, и, соответственно, теплоизоляционные характеристики.

Четкое соблюдение технологии на всех этапах производства, работа на современном оборудовании и квалифицированный персонал позволяют нам производить качественные

арболитовые блоки, которые идеально подходят для строительства.

Этапы производства арболита

  1. Изготовление щепы. Преимущественно для этих целей используется древесина большинства видов деревьев хвойных пород, но можно применять и другие, характеризующиеся повышенной стойкостью к биологическому разрушению — осина, береза. Плохое качество готового арболита может быть обусловлено применением деревоматералов из бука, лиственницы.
  2. Минерализация щепы. Данная процедура необходима для придания этому компоненту повышенного уровня адгезии с портландцементом. Для этих целей применяется хлористый кальций, реже — сернокислый алюминий.
  3. Смешивание предварительно минерализованной щепы с остальными компонентами — цементной массой и связующим составом. После тщательного перемешивания полученную смесь заливают в предварительно подготовленные формы, затем оставляют для затвердевания. Длительность данного процесса зависит от многих условий, главным из которых является температурный режим. Летом либо в прогретом помещении готовый продукт можно получить гораздо быстрее, чем при низких температурах. Не рекомендуется осуществлять производство арболитных блоков при температуре, не превышающей пятнадцати градусов.

отзывы. Арболит: состав, изготовление. Дом из арболита

О многих современных материалах, появившихся на рынке совсем недавно, существуют вполне положительные отзывы. Арболит, относящийся к группе легких бетонов, входит в их число. Используется он в основном для возведения стен и перегородок. Хотя арболит и считается новым материалом, дома из него строили еще в 60-х годах. Правда, тогда он особой популярностью не пользовался. Дело в том, что частное домостроение в СССР было развито не слишком хорошо. Для масштабного же строительства применялись совершенно другие материалы. Разработан арболит был не у нас в стране, а в Голландии, в 30-х годах. Первые блоки назывались дюрисолом.

Из чего делают арболит

В состав арболита входят такие компоненты, как цемент, вода, химические добавки и органический наполнитель. В качестве последнего могут быть использованы древесная щепа, опилки, рисовая солома, сечка камыша и т. д. При производстве блоков и возведении монолитных арболитовых стен используется портландцемент высоких марок. В качестве химических добавок применяют нитрат и хлорид кальция либо жидкое стекло.

Чаще всего наполнителем в смеси служит древесная стружка. Поэтому арболит еще иногда называют деревобетоном. Иногда вместо стружки берутся опилки. В этом случае получается опилкобетон. Такие блоки имеют несколько худшие, чем арболит, изготовленный с использованием щепы, эксплуатационные характеристики. Во-первых, они плотнее и тяжелее, а во-вторых, больше подвержены деформациям. Однако и о них имеются вполне положительные отзывы. Арболит этой разновидности, к тому же, стоит несколько дешевле.

Классификация и характеристики арболита

На данный момент существует всего два основных вида этого материала: теплоизоляционный (имеющий плотность 400-500 кг/м3) и конструкционный (500-850 кг/м3). Характеристики у арболита, изготовленного с использованием стружки, таковы:

  1. Прочность на изгиб – 1мПа.
  2. На сжатие – 1Мпа.
  3. Средний показатель плотности – 600-650кг/м3.
  4. Степень водопоглощения — 40%-85%.
  5. Морозостойкость – 50 циклов.
  6. Теплопроводность — 0,07-0,17 Вт/(м·К).
  7. Усадка — 0,4%-0,5%.
  8. Звукопоглощение — 126-2000 Гц.

Таким образом, блоки из арболита просто отлично поглощают все звуки, доносящиеся с улицы, неплохо сохраняют тепло и достаточно прочны как на сжатие, так и на изгиб. По своим эксплуатационным характеристикам этот материал приближен к пенобетонам и отличается гораздо меньшим весом и степенью теплопроводности, чем основная масса легких бетонов.

Другие названия арболита

В нашей стране этот материал пусть не так давно, но вполне по праву заслужил положительные отзывы. Арболит за рубежом же пользуется огромной популярностью уже давно. Блоки и панели из цемента, смешанного со стружкой, опилками и другими видам органического наполнителя, производятся во многих странах Европы и Америки. Только называются они там несколько по-другому. Так, в Чехии это пилибетон, в Германии — дюрипанель, в Японии — чентери-боад, в Австрии – велокс, в США и Канаде – вудстоун.

Где используется

Арболит нашел свое применение в основном в частном малоэтажном строительстве. Из него изготавливают блоки. Арболит используют также для отливки панелей. Размеры их могут быть самыми разными. За рубежом арболитовые блоки и плиты иногда используются и для строительства многоэтажек, а также разного рода промышленных объектов. Хотя возводить фундамент из этого материала не рекомендуется, иногда для этой цели его все же применяют. Но не для жилых домов, а для гаражей и хозяйственных построек.

Арболитовая смесь, помимо всего прочего, иногда используется в качестве теплоизолятора в каркасных домах. Кроме того, ее заливают в стены при выполнении колодцевой кладки.

Достоинства материала и отзывы о нем

Судя по отзывам об арболите, основным его достоинством считаются отличные теплоизоляционные качества. Помимо этого, данный материал «дышит». Стены из арболита способны впитывать влагу из воздуха при ее избытке и отдавать при недостатке. То есть по своим основным характеристикам этот материал напоминает дерево. При этом он абсолютно лишен таких его недостатков, как подверженность гниению и растрескивание. В отличии от древесины этот материал совершенно не поддается горению. Помимо всего прочего, на арболитовых стенах никогда не появляется плесень. Возводятся конструкции из этого материала достаточно быстро, поскольку он очень прост в обработке. При необходимости блоки можно сверлить, пилить, забивать в них гвозди и вкручивать саморезы. Поскольку весит этот материал совсем немного, нет необходимости в возведении слишком мощного фундамента.

Немаловажным для многих владельцев загородных участков является и тот факт, что при транспортировке арболитовых блоков или плит не нужно беспокоиться об их сохранности. Данный материал отличается высокой сопротивляемостью ударным нагрузкам. Несомненным плюсом арболита считают и его экологическую чистоту. Материал этот совершенно безопасен для здоровья.

Производство арболита и его использование в домостроении оказывает свое положительное влияние и на экономику страны в целом. При изготовлении смесей не просто утилизируются, а применяются с пользой отходы деревообрабатывающей промышленности. При строительстве зданий из арболита нет необходимости в использовании тяжелой спецтехники, что в конечном итоге ведет к значительной экономии.

Недостатки материала

Как уже упоминалось, об этом материале существуют в основном только положительные отзывы. Арболит, однако, не лишен и некоторых недостатков. Это прежде всего довольно-таки низкие показатели прочности и влагостойкости. Для того, чтобы стены из этого материала прослужили дольше, их необходимо обязательно оштукатуривать. При этом со стороны помещения обычно используются цементно-песчаные растворы, а со стороны улицы – цементно-песчаные, смешанные с известью. Защищены снаружи арболитовые стены могут быть и другими видами отделки. Не рекомендуется использовать этот материал для возведения бань и саун. В любом случае влажность воздуха в будущем помещении не должна превышать 70-75%. Цоколь дома, стены которого будут выполнены из арболита, следует поднять на высоту не менее 50 см от поверхности отмостки. Вылеты свесов крыш также должны выступать за плоскость здания не менее чем на полметра.

Еще одним минусом арболита считают его неустойчивость к воздействию агрессивных газов. Стоит сказать и о достаточно высокой стоимости этого материала.

Производство арболита

Процесс изготовления блоков включает в себя несколько основных этапов:

  1. Отобранную стружку предварительно дробят, а затем сортируют. Для того чтобы получить наполнитель из частиц определенного размера, ее пропускают сквозь специальные сита.
  2. Далее стружку обеспыливают.
  3. Затем подготовленный таким образом наполнитель смешивают с цементом, химическими добавками и водой.
  4. Полученный раствор заливают в формы. Последние обычно изготавливаются из металла, так как таким образом можно получить абсолютно ровные и гладкие блоки.
  5. В формах смесь утрамбовывается. Для этого используется вибропресс.
  6. Смесь выдерживают в форме до затвердевания.
  7. Перед отправкой на стройплощадку готовые блоки сушат еще не менее двух недель, до тех пор, пока они не наберут достаточную прочность.

Как сделать арболитовые блоки самостоятельно

Изготовление арболита в домашних условия – процесс, также требующий соблюдения определенных технологий. Формы можно сбить самостоятельно из толстых досок. Они должны быть разборными. Для приготовления 1 м3 смеси на 250-300 кг пятисотого портландцемента нужно взять такое же количество стружки, 400 литров воды и 2-4% от массы цемента химических добавок. Предварительно стружку следует тщательно просеять. Эта процедура позволит удалить слишком крупные частицы.

В бетономешалку насыпают стружку и заливают ее водой с растворенными в ней добавками. Все это тщательно перемешивают и лишь после этого добавляют цемент. После того как состав станет полностью однородным, его закладывают в формы. Последние предварительно необходимо смазать раствором извести. Укладку выполняют, тщательно утрамбовывая смесь. До верха она не должна доходить примерно на 2 см. Этот оставшийся объем заполняют штукатурным раствором. Выдерживают блоки в формах не менее суток, а затем еще две недели сушат под навесом. О материале, отлитом таким образом, имеются достаточно неплохие отзывы. Арболит, изготовленный по этой технологии, вполне пригоден как для строительства дома, так и для кладки перегородок. Для возведения фундаментов этот материал использовать не стоит, так как особой прочностью и устойчивостью к влаге он не отличается.

На что следует обратить внимание при покупке блоков

При покупке арболитовых блоков следует быть очень внимательным. На современном рынке можно встретить как качественный материал, так и не очень. Лучше всего приобретать продукцию крупных компаний. Как правило, такие фирмы изготавливают блоки нескольких типоразмеров.

Как построить дом из арболита

При возведении стен из таких блоков соблюдают те же технологии, что и при кладке из обычных. Это прежде всего означает то, что должна быть выполнена перевязка швов. Кроме того, стены возводятся с использованием отвеса и уровня.

При желании можно построить дом из арболита и по другой технологии. В этом случае блоки не изготавливаются. Смесь просто закладывается в установленную ранее опалубку, сбитую из деревянных щитов. При этом обязательно должен быть использован арматурный каркас. Приготовленную в тех же пропорциях, что и для блоков, смесь заливают в опалубку слоями по 25 см. Каждый слой тщательно трамбуют. Опалубку можно снять и переставить через сутки после заливки смеси.

Несмотря на то что арболит не слишком хорошо переносит повышенную влажность, на данный момент он, безусловно, является одним из самых лучших материалов из всех, используемых в строительстве частных домов. Из таких блоков можно возвести здание с прекрасными эксплуатационными характеристиками. Но это при условии соблюдения всех положенных технологий.

Арболитовые блоки от производителя | Производство арболита в Смоленске

Внимание!
Принимаем заказы на изготовление блоков на строительный сезон 2021-2022 года.

Производство высококачественного арболита осуществляется по ГОСТ-19222-84. Наша компания выпускает арболитовые блоки в Смоленске, которые полностью отвечают всем требованиям, что подтверждается сертификатом соответствия. Блоки изготавливаются в металлических формах, смазанных изнутри специальной жидкостью для железных опалубок! Называется эта жидкость «эмульсол». Залитая в формы древесно-цементная смесь утрамбовывается вибропрессом и выстаивается 24 часа в тёплом помещении. В первые сутки полуфабрикат теряет до 40% влаги. После выемки из формы блоки просушиваются ещё 26 суток при температуре выше +10°C и достигают прочности 96%.

Для производства качественных строительных блоков большое значение имеет размер древесной щепы. Оптимальная фракция: длина 30-60 мм, ширина 2-10 мм, толщина 1-5 мм. Добавление опилок, соломы, прочих растительных отходов и сторонних включений недопустимо. В нашем составе наших блоков отсутствует кора.

Древесные волокна содержат сахара и смолы, мешающие пропитке наполнителя водным раствором цемента.

Для их нейтрализации сухая щепа предварительно минерализуется несколькими химическими соединениями. Компания «АрболитСтройСмоленск» использует для этих целей сернокислый алюминий, который спустя некоторое время разлагается на экологически безопасные составляющие. Подготовленный таким образом наполнитель обладает максимальной адгезией и плотно сливается с жидкой бетонной массой.

Арболитовые блоки называют древобетонными, потому что щепа в них составляет 80-90% от общего объёма. В связи с этим среди потребителей, не уделивших достаточно внимания изучению характеристик и свойств арболита, сложилось необъективное, а порой и предвзятое отношение к нему. Компания «АрболитСтройСмоленск», как производитель качественных арболитовых блоков, считает необходимым развеять все мифы, окружающие этот перспективный строительный материал.

Юрий Смоленский

Вновь открытый старый материал: деревобетон

Дерево и бетон — два материала, которые едва ли могут быть более разными. Каждый из них имеет свои качества, преимущества и недостатки по сравнению с другим, и поэтому в основном это принципиальный вопрос, строить ли с одним или с другим. Но сейчас есть комбинации этих двух материалов, которые пользуются большой популярностью. А вот композит из двух — как деревянно-бетонный — встречается гораздо реже. До сих пор он в основном использовался для ненесущих компонентов, например, в дизайне интерьера или дизайне фасада.Ученые из Национальной исследовательской программы Resource Wood в Швейцарии усовершенствовали композитный материал для несущих стен и потолков.

 

© iTEC/HTA-FR

 

Композитные материалы из дерева и цемента не являются чем-то новым. В 1930-х годах голландец Ричард Хандл запатентовал «способ производства легкого строительного материала из древесных отходов и цемента». Во время Второй мировой войны в Германии в жилищном строительстве использовалось арболита .Чтобы восполнить нехватку цемента, связанную с войной, использовались заменители, такие как шлак из бурого угля, но с ограниченным успехом из-за плохой защиты от влаги. В ГДР, напротив, хорошая тепло- и звукоизоляция достигалась за счет ненесущих плит, изготовленных из более качественной арболитовой смеси.

 

Современный деревобетон

Интерес к деревянному бетону возродился благодаря общему повышению осведомленности об устойчивости в последние годы. С начала тысячелетия Мюнхенский технический университет занимается исследованиями деревянных легких бетонов .Основное внимание уделяется потенциалу противопожарной защиты и визуальному дизайну фасадов и интерьеров. В Университете Баухаус в Веймаре в период с 2009 по 2010 год было построено экспериментальное деревянно-бетонное здание green:house , в котором сочетались положительные структурные и физические свойства дерева (например, способность к диффузии) и бетона (например, способность к диффузии). звукоизоляция) и который, в то же время, можно было предварительно изготовить и обработать в каркасной конструкции, подобно дереву. Композитный материал состоял исключительно из древесной стружки и цемента.

 

Инновация: экологичный арболитовый бетон

Уже построен первый полноценный деревянно-бетонный дом с использованием облегченных методов строительства. Но теперь учёные разработали несущий древесно-бетонный материал в рамках Национальной исследовательской программы (NRP 66) «Ресурсная древесина» в Швейцарии, который даже пригоден в качестве замены обычного бетона в бетонном строительстве.Прекрасная полированная древесина заменяет обычный гравий и песок. Исследователи экспериментировали с различными составами разного веса, каждый из которых весил не более половины веса обычного бетона. В самой легкой смеси объем древесины составляет более 50 процентов, а вес арболита настолько мал, что он даже плавает на воде.

 

Помимо малого веса, новый арболит характеризуется повышенной огнестойкостью и лучшей теплоизоляцией по сравнению с обычным бетоном. Кроме того, доля деревянного, безусловно, тоже положительно влияет на экологию. И последнее, но не менее важное: древесина с песком и гравием имеет большое преимущество в том, что она возобновляема. И, прежде всего, энергию можно получать из арболита после его сжигания на мусоросжигательном заводе.

 

Заключение

Этот очень интересный композитный древесно-бетонный материал, сочетающий в себе преимущества двух очень разных материалов экологически чистым способом, во многих случаях может заменить обычный бетон в долгосрочной перспективе.Но, вероятно, пройдет еще некоторое время, прежде чем вновь обнаруженный старый строительный материал действительно «принесет пользу» в строительной отрасли. На данный момент исследователи проекта NRP 66 все еще изучают вопрос, какая смесь для каких целей лучше всего подходит.


 

Дерево — новый бетон?

В поисках новых способов улавливания углерода девелоперы, архитекторы и компании, стремящиеся к нулевому уровню выбросов, задаются вопросом: «Дерево — это новый бетон?» Новая технология в так называемом «массовом производстве древесины» предлагает альтернативу сокращению выбросов углерода бетону и стали в строительном секторе.

В дополнение к эстетическим преимуществам дерева как строительного материала, сторонники говорят, что использование древесины может существенно сократить выбросы парниковых газов в строительном секторе. Его использование также может сократить отходы, загрязнение окружающей среды, затраты и время по сравнению с более широко используемыми сейчас материалами.

«Массовая древесина не является подходящим материалом навсегда, но это правильный материал на данный момент», — говорит архитектор Майкл Грин, сторонник деревянного строительства из Ванкувера. «Если бы у нас были другие углеродно-нейтральные способы строительства, нам не понадобилась бы массивная древесина.»

Новые методы обрезки, сушки и склеивания деревянных досок, включая древесные отходы, для создания больших «плит», массивная древесина используется для всего: от полов, стен и потолков до целых зданий и небоскребов — даже городов.

Технический гигант Microsoft обновляет свой кампус в Силиконовой долине, используя древесину с учетом ее углеродных и других экологических преимуществ. Кампус площадью 644 000 квадратных футов станет крупнейшим проектом по производству массивной древесины в Северной Америке.

Массивная древесина не является подходящим материалом навсегда, но на данный момент это подходящий материал.

«Использование массивной древесины является частью обязательств Microsoft по снижению выбросов углерода к 2030 году, включая сокращение выбросов категории 3 на 55 процентов», — сказал Даррен Ломбарди, старший менеджер по недвижимости в Microsoft SVC. Объем 3 Выбросы – это выбросы от клиентов или активов, не принадлежащих компании или не контролируемых ею, но которые косвенно влияют на ее цепочку создания стоимости и выбросы. Microsoft использует данные из инструмента Embodied Carbon Calculator for Construction (EC3), который анализирует строительные материалы, для принятия решений по строительству, включая наиболее эффективные способы сокращения выбросов углерода.

В настоящее время самое высокое в мире массивное деревянное здание находится в Норвегии, его высота составляет 18 этажей и 280 футов. Градостроители в Хельсинки, Финляндия, создают то, что называется Wood City, целый город, построенный из дерева в качестве основного строительного материала.

«Массовая древесина включает в себя набор строительных элементов, которые превращают относительно низкоценное древесное сырье в структурные элементы, которые имеют более высокие характеристики веса и прочности, чем сталь или бетон», — говорит Кит Крюс, профессор австралийского университета Квинсленда.По его словам, поддержка энергоэффективных зданий на протяжении всего их жизненного цикла может стать эффективным способом сокращения долгосрочных выбросов углерода и достижения нулевого уровня выбросов.

Смотрите нашу историю по теме: Calix получает инвестиции в размере 17,7 миллионов долларов от Carbon Direct для улавливания углерода в бетоне.

Как правило, массивная древесина изготавливается из быстрорастущих хвойных пород деревьев, таких как пихта, сосна и ель. Чтобы превратить его в прочный и адаптируемый строительный материал, используются различные методы, в том числе ламинированные дюбелями (DLT), клееные (Glulam или GLT) балки, клееные пиломатериалы из шпона (LVL) и ламинированные гвоздями. древесина (NLT).Наиболее перспективным типом для крупных строительных проектов является кросс-клееная древесина (CLT).

«Это немного похоже на то, что IKEA сделала с мебелью, — говорит Крюс. «Все предварительно изготовлено с очень высокими допусками, поставляется в плоской упаковке и собирается в конечный продукт».

Большое улавливание углерода

Согласно новому отчету U.N. Отчет программы по окружающей среде. Использование древесины вместо стали и бетона может значительно уменьшить углеродный след строительства, предотвращая попадание углерода в атмосферу и улавливая его на протяжении всего срока службы здания. Поскольку древесина улавливает и хранит углерод посредством фотосинтеза, сторонники говорят, что массовая древесина действует как форма удаления углерода.

Выбросы в строительном секторе составляют почти 38% от общего объема выбросов парниковых газов в мире и достигли рекордно высокого уровня в 2019 году.

К 2050 году ООН ожидает, что 70 процентов населения мира будет жить в городах, что означает создание дополнительной инфраструктуры. Это не сулит ничего хорошего для борьбы с изменением климата. Сталь и бетон, которые в настоящее время являются двумя наиболее распространенными строительными материалами, используемыми во всем мире, производят примерно 8 процентов мировых выбросов углерода.

Уже предпринимаются усилия по использованию технологий для уменьшения углеродного следа бетона и стали. Бетон можно использовать в качестве секвестра углерода, когда переработанный углекислый газ постоянно внедряется в цемент в процессе смешивания.Зеленый водород, производимый с использованием возобновляемых источников энергии, выглядит наиболее многообещающим решением для снижения углеродного следа стали, если его можно будет производить в больших количествах и транспортировать.

Не новый, не навсегда

Противники массового использования древесины говорят, что вырубка деревьев для строительства недопустима. Но Боди Кабийо, доктор философии. кандидат Калифорнийского университета в Беркли не согласен. Он говорит, что не видит, что массовый спрос станет проблемой в ближайшее время, но устойчивое управление лесами имеет важное значение.

«Нам действительно нужно помнить, что мы не создадим всплеск спроса на массивную древесину без устойчивых методов ведения лесного хозяйства», — говорит он. «Мы не хотим рубить 1000-летние деревья на массовую древесину».

«Потребители забывают, что мы уже вырубаем деревья для производства бумаги и пиломатериалов, — говорит Кабийо. Древесина используется для всего: от туалетной бумаги и тетрадей до настилов и мебели. Дело в том, говорит он, что деревья сажают и выращивают, чтобы их рубили для бесчисленных ежедневных нужд.

Массовая древесина может сыграть роль в создании экономики замкнутого цикла и обеспечить рабочие места в лесном хозяйстве, проектировании, строительстве и монтаже.

Строительство — это отрасль стоимостью 9 триллионов долларов, а массовое производство древесины — это растущее предприятие, которое недавно стало частью решения проблемы изменения климата. По оценкам, к 2027 году мировой рынок CLT, являющийся лишь одним из множества изделий из древесины массового производства, достигнет 3,5 млрд долларов США.

Грин говорит, что необходимо продолжать стимулировать инвестиции и инновации, чтобы найти способы строить лучше, и массовая древесина — это всего лишь ступенька к тому, что мы в конечном итоге можем сделать.

Некоторые мировые лидеры, использующие массивную древесину, включают Stora Enso в Финляндии, Mayr Melnhof Holz Holding AG в Австрии и Xlam Ltd. в Австралии и Новой Зеландии. Глобальный девелопер Lendlease построил несколько многоэтажных деревянных зданий на своей базе в Австралии. Walmart даже вступает в игру с массовой древесиной и заключает контракт со Structurlam, ведущим поставщиком массивной древесины в Северной Америке, на строительство новых офисов в кампусе.

Массовая древесина может сыграть роль в создании экономики замкнутого цикла и обеспечить рабочие места в лесном хозяйстве, проектировании, строительстве и монтаже, согласно отчету Forest Economic Advisors.В идеальном мире, по словам Боди, мы бы использовали меньше древесины для производства целлюлозы и бумаги — за счет увеличения переработки и других средств — чтобы вместо этого ее можно было использовать для производства массивной древесины.

«Переход от использования древесины с недолговечных продуктов к долговечным продуктам, таким как [здания], имел бы огромные преимущества для климата», — сказал Боди.

Какой строительный материал (дерево, сталь, бетон) оказывает наименьшее общее воздействие на окружающую среду? – Дискуссия о науке

Древесина является фундаментальной частью конструкции.Это универсальный строительный материал, потому что его можно найти повсюду. Ранние поселенцы в Северной Америке использовали древесину для строительства бревенчатых хижин, поскольку это было более эффективно, чем перевозка других материалов из Европы. (Rosmanitz, 2013) Для производства древесины в качестве строительного материала не требовались обширные инструменты. Тогда дерево было самым надежным строительным материалом. Древесина настолько надежна, что дома, построенные более 800 лет назад, стоят до сих пор (Hoibo, Hansen, & Nybakk, 2015).С течением времени дерево по-прежнему остается предпочтительным методом строительства домов. Однако через некоторое время стал доступен новый материал. Бетон использовался в нескольких древних цивилизациях, а именно в Риме и Египте, где ресурсы скудны, а древесину нельзя было найти. Мы видим бетон, используемый сегодня в основном в подвалах, мостах и ​​в крупных промышленных сооружениях, потому что из большинства материалов он является одним из самых непроницаемых и экономичных.

Оглядываясь вокруг, можно утверждать, что наиболее часто используемые строительные материалы в строительстве сегодня состоят из бетона и стали.Однако, в отличие от дерева, бетон производится с использованием неустойчивых методов. Древесину можно снести для повторного использования, но бетон нельзя спасти, и он остается там, где был снесен. Сталь является новейшим из трех материалов. Сталь стала популярным строительным материалом во время промышленной революции благодаря своей долговечности. В это время большинство людей начали переходить от строительства из дерева к стали. С современными знаниями общества мы знаем, что древесина — лучший вариант с точки зрения устойчивости. Развитие бетона и стали может вести не по самому устойчивому пути.

Учитывая неотложные угрозы глобального изменения климата, устойчивое строительство — это путь вперед для строительной отрасли, чтобы сыграть свою роль в достижении устойчивого и более здорового мира. Можно просто определить устойчивость как построение для удовлетворения потребностей нынешнего поколения без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои потребности. Ученые и эксперты сходятся во мнении, что деятельность человека способствует изменению климата. Только в последнее время стала более очевидной реальность экологической катастрофы из-за противоестественного взаимодействия человека с окружающей средой.Один конкретный процент участия — это строительная отрасль. По оценкам, на здания приходится до одной трети общих глобальных выбросов парниковых газов, в основном за счет использования ископаемого топлива на этапе их эксплуатации (Huovila, Ala-Juusela, Melchert, & Pouffary, 2009). Чрезмерные выбросы углерода представляют собой реальную угрозу миру и могут вызвать серьезные проблемы в будущем. Только в Северной Америке на строительный сектор приходится около 37% углекислого газа (CO 2 ) и 40% в Европе, и это, вероятно, сохранится в последующие годы (Beyer, 2012).Кроме того, если мы продолжим строить из неустойчивых материалов, в конце концов у нас закончатся материалы для строительства. Быстро приближается переломный момент, когда в мире заканчиваются ресурсы и энергия. Эта причинно-следственная связь повлияет не только на нынешнее поколение, но и на то, что каждое последующее поколение будет иметь дело с созданными проблемами. Тем не менее, если необходимо достичь желаемых целей устойчивого и экологически безопасного строительства, строительная промышленность должна гораздо более серьезно заняться проблемой выбросов в строительном секторе.

Aciu (2014) объясняет, что весь жизненный цикл здания влияет на окружающую среду. Это оценивается с помощью функционального инструмента под названием «Оценка жизненного цикла» (LCA) или подхода «от колыбели до могилы». LCA используется для проведения оценки, в которой материалы, строительство, использование и снос здания количественно выражены в эквивалентах воплощенной энергии и углекислого газа, а также представлены данные о потреблении ресурсов и выпущенных выбросах. Эти результаты полезны для архитекторов, инженеров-строителей, подрядчиков и владельцев, заинтересованных в прогнозировании воздействия на окружающую среду на протяжении всего срока службы конструкции.Жизненный цикл строительных материалов необходимо лучше понять, прежде чем можно будет уменьшить их воздействие на окружающую среду, и ОЖЦ является эффективным инструментом для ответа на важные вопросы о текущих темах, волнующих общественность, таких как выбросы парниковых газов (Hsu, 2010).

Производство, транспортировка и установка строительных материалов, таких как сталь и бетон, требуют большого количества энергии, несмотря на то, что они составляют минимальную часть конечной стоимости здания в целом.Эксперты называют энергию, потребляемую всеми процессами, воплощенной энергией (EE) (Høibø et al, 2015). Небольшое количество воплощенной энергии (углерода) в одной тонне бетона, умноженное на огромное количество используемого бетона, приводит к тому, что бетон является материалом, который содержит наибольшее количество углерода в мире. EE бетона, который является самым высоким, составляет 12,5 МДж / кг EE, стали — 10,5 МДж / кг EE, а самый низкий — дерева с 2,00 МДж / кг EE. (Хсу, 2010). Содержание воплощенной энергии в каждом строительном материале сильно различается, особенно в бетоне, поскольку производство цемента чрезвычайно энергозатратно и требует больших объемов ископаемого топлива, что делает его одним из ведущих производителей выбросов углекислого газа, способствующих глобальному потеплению (Shams et al, 2011).

Принимая во внимание Воплощенную Энергию бетона и стали, делается вывод, что их воздействие на окружающую среду чрезвычайно велико. С другой стороны, с точки зрения углеродного следа, деревянные здания требуют меньше энергии от добычи ресурсов путем производства, распределения, использования и утилизации по окончании срока службы и несут ответственность за гораздо меньшие выбросы парниковых газов, загрязнение воздуха и воды. Шамс и др. (2011) сравнили среднюю школу Эльдорадо в Арканзасе, построенную из дерева, с другими зданиями, построенными из стали или бетона.Авторы обнаружили, что устойчивое проектирование и строительство деревянного здания, также называемого зеленым зданием, примерно состоит из 153 140 кубических футов пиломатериалов, панелей и инженерной древесины, что можно сравнить с 2184 автомобилями, выведенными из эксплуатации в течение года. ASTF (Альянс за спасение лесов) предполагает, что для такого объема древесины леса выращивают такое количество древесины за 13 минут, а поглощенный древесиной углерод составляет приблизительно 3660 метрических тонн CO 2    и, что более важно, предотвращенные выбросы парниковых газов составляют 7780 метрических тонн. СО 2 .Это подтверждает, что древесина является лучшим возобновляемым, биоразлагаемым, нетоксичным и энергоэффективным строительным материалом. В ответ правительства и промышленность в богатых древесиной странах, таких как Австрия и Скандинавия, получили практическую поддержку древесине, а недавно Министерство сельского хозяйства США объявило конкурс на проектирование деревянных высотных зданий и объявило об инвестициях в размере 1 млн. работа с деревом (Хамфрис, 2015).

Часто эксперты учитывают производство строительного материала, когда говорят о факторах, ориентированных на устойчивость.Этот фактор оценивается с помощью LCA. Некоторые строительные материалы, такие как сталь, создать труднее, и поскольку они являются по существу невозобновляемыми ресурсами, они вносят больший вклад в общее потребление материалов (Kim et al, 1998). Сталь является новейшим из трех материалов. Сталь стала популярным строительным материалом во время промышленной революции благодаря своей долговечности. В это время большинство людей начали переходить от строительства из дерева к стали. К сожалению, тогда еще не знали о вреде его производства.Производство стали, цемента и стекла требует температуры до 3500 градусов по Фаренгейту, что достигается за счет большого количества энергии на основе ископаемого топлива. С другой стороны, древесина производится с использованием энергии солнца (Шамс, Махмуд и Амин, 2011 г.). Переход от неустойчивых строительных материалов, таких как бетон и сталь, к экологически чистым строительным материалам, таким как дерево, в офисных и коммерческих зданиях может существенно помочь уменьшить негативное воздействие зданий на окружающую среду .

Что касается производства строительных материалов, древесина имеет большое экологическое преимущество перед сталью и бетоном. Древесина — это действительно натуральный материал, который обладает способностью к повторному росту и воспроизведению. Деревья можно собирать так же, как и любую культуру, и легко превращать их в каркас. Фермы деревьев являются доступным вариантом для массового производства конструкционных материалов. Они способны быть эффективными и устойчивыми, однако от них не требуется следовать каким-либо законам устойчивого развития. Это прискорбно, но с внедрением новых законов мы можем сделать самый устойчивый материал еще более устойчивым.Мы могли бы сделать так, чтобы по закону требовалось пройти сертификацию Американской системы ферм по выращиванию деревьев. Если это необходимо, то нет больше оправданий тому, что дерево не самый экологичный материал. (Стандарты сертификации, 2016 г.)

Чтобы получить сертификат Американской системы ферм по выращиванию деревьев, необходимо соблюдать восемь стандартов. Первый стандарт – это обязательство практиковать устойчивое лесное хозяйство. Один из способов сделать это — разработать план управления лесами и внедрить устойчивые методы.Второй стандарт – соблюдение законов. Этот стандарт просто требует от землевладельца соблюдения всех соответствующих правил. Третьим стандартом является лесовосстановление и лесовосстановление землевладельцем. Стандарт четыре называется защита воздуха, воды и почвы. Этот стандарт является устойчивым, поскольку требует от землевладельца поддержания или улучшения качества земли. Пятый стандарт — здоровье вашего леса и животных, которые называют его домом. Шестой стандарт – эстетика леса. Седьмой стандарт — защита специальных сайтов.Особые места должны иметь исторические, археологические, культурные, геологические, биологические или экологические характеристики. Последний стандарт, стандарт восемь, касается сбора лесных товаров и других видов деятельности. Это восемь стандартов, которым вы должны следовать, чтобы получить сертификат Американской системы ферм по выращиванию деревьев (Стандарты сертификации, 2016 г. ). Все стандарты доказывают общественности, что даже те лесные фермы, которые используются в материальных целях, все равно вносят свой вклад в экологическое здоровье района.Фермы будут иметь постоянное присутствие, возможно, от 50 до 80 лет. Это количество времени обеспечивает постоянный доход и таким образом защищает эту область от дальнейшего развития. Мир получит гораздо больше пользы от леса, который приносит деньги, чем от электростанции, которая приносит деньги. Наличие такого баланса индустриализации и здоровья лесов создает очень устойчивую систему.

Вторым важным моментом в стоимости энергии строительного материала является его разрушение. Если материал не может быть эффективно переработан, то он не может быть устойчивым.Когда мы разрушаем бетон, его невозможно повторно использовать для строительства. Сталь требует огромного количества энергии, чтобы нагреть сталь и превратить ее в новый материал. Каждый раз, когда сталь перерабатывается, сталь должна быть расплавлена ​​при высоких температурах, чтобы превратиться в новый материал. Энергия, необходимая для переработки стали, требует энергии, получаемой из ископаемого топлива. Повторное использование стали по-прежнему наносит ущерб окружающей среде. Древесина — это материал, который требует мало энергии для утилизации и может быть легко использован для строительства.Восстановленная древесина, термин, который используется для извлеченных пиломатериалов из старых построек, может быть извлечена под водой, если древесина не сгнила. [BJ1] Одно из преимуществ использования переработанной древесины вместо свежей новой древесины дает нам возможность использовать более крупные куски пиломатериала там, где новая древесина не может вырасти такой же высокой из-за времени. Новой древесине также нужно время, чтобы уменьшиться в размерах, когда она начинает высыхать, и пока регенерированная древесина не сгнила, она может быть гораздо более надежной, чем новая древесина (Erhlich, 2011).

Восстановленная древесина не только снижает углеродный след при строительстве, но и экономически дешевле, чем покупка новой древесины, посадка и выращивание которой стоит денег. Рынок переработанных строительных материалов дешевле, чем покупка новых. Восстановленная древесина дала людям возможность создать свои собственные рабочие места и новый рынок. Люди ищут компании, которые специализируются на сборе древесины, и связываются с ними, чтобы избавиться от материала (Martin, E., & Schendel, E., 2014). Каждый день строятся новые здания и сносятся старые.Из-за этого люди всегда стремятся избавиться от старых материалов, таких как дерево. Не весь материал можно спасти, но немногого можно добиться. (Мартин Э. и Шендель Э., 2014 г.) Возможность постоянной переработки и повторного использования материалов обеспечивает длительный цикл. Нужно меньше деревьев, свалки не будут заполняться идеально годной древесиной, и это будет дешевле для потребителя, потому что трудозатраты будут намного меньше.

Несмотря на то, что древесина имеет экологические преимущества по сравнению с другими материалами, она по-прежнему не используется в должном объеме.Однако на данный момент есть люди, которые настаивают на продвижении зеленого строительства. Некоммерческий Совет по экологическому строительству США (USGBC) разработал LEED, или Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании, в марте 2000 года. Это означает, что для получения сертификата LEED строитель должен быть экологически ответственным и использовать ресурсы эффективно. Они применили свои стандарты в более чем 83 тысячах проектов по всему миру. (LEED, 2016)

Одна вещь, которую требует сертификация LEED, — это низкая воплощенная энергия проекта.Воплощенная энергия — это общее количество энергии, которое требуется, чтобы доставить материалы на место работы. Если мы говорим о древесине, это включает в себя газ, необходимый для работы бензопилы, транспортировку на завод/строительную площадку, а также энергию, необходимую для распила древесины и превращения ее в каркасный материал. Чтобы получить сертификат LEED, вам необходимо учитывать, насколько далеко находится поставщик. Если цена на древесину ниже у поставщика в 100 милях от поставщика по сравнению с поставщиком в 10 милях, LEED все равно потребует от вас использовать ближайшего поставщика, чтобы снизить воплощенную энергию (LEED, 2016). Система LEED эффективно способствует зеленому строительству и созданию устойчивой инфраструктуры.

Исследования и примеры, приведенные в статье, показывают, что древесина, в конечном счете, является наиболее экологичным продуктом для строительства. Древесина пригодна для повторного использования и чиста, чтобы превратиться в строительный материал. Лесные фермы могли бы помочь противодействовать растущей проблеме вырубки лесов. Общество должно перейти от строительства в основном из бетона и стали к строительству в основном из дерева. Для этого правительство должно обеспечить стимулы для устойчивых материалов.Ничто не будет достигнуто, пока не будут установлены конкретные правила, а подрядчики не будут вознаграждены за выполнение требований устойчивого развития. Стимулы могут включать сертификаты и налоговые льготы. Главное, что нужно сделать, это снизить стоимость устойчивости и увеличить стоимость неустойчивости. Простое инициирование положительного вознаграждения за использование дерева общество могло бы продолжить давнюю традицию использования дерева в качестве наиболее распространенного строительного материала.

Сертификация обеспечивает значительные стимулы для устойчивого строительства.Добавление награды LEED к зданию делает его отличным маркетинговым инструментом. Эти награды позволяют подрядчикам найти больше клиентов. Дополнительный тот факт, что это экологически чистые здания, выделяет их в общем пуле строительства, что делает их привлекательными для инвестиций. Исследование Vierra (2014) показывает, что устойчивое строительство создает более крупные пулы инвесторов, экономит деньги за счет уменьшения энергии, затрачиваемой на его создание, и даже дает дополнительные преимущества в виде налоговых льгот. Показано, что экологичные здания увеличиваются до 6.6% на возврат инвестиций. Сертифицированное строительство также привело к увеличению заполняемости на 3,5% и увеличению арендной платы на 3% (Vierra, 2014). Строительство — это бизнес, а бизнес работает на доход. Получение сертификата увеличивает количество покупателей и, следовательно, увеличивает размер дохода, и уже одно это должно стать серьезным толчком для привлечения большего числа подрядчиков к устойчивому строительству.

В Соединенных Штатах существуют федеральные налоговые льготы, предоставляемые структурам компаний, изготовленным из материалов с низким энергопотреблением. Пока конструкция считается энергоэффективной, подрядчику и покупателю доступны многочисленные налоговые льготы.Стимулирование экологичного строительства обещанием снижения стоимости — один из лучших способов изменить традицию. (Vierra, 2014) Например, Закон об энергетической политике 2005 года содержит вычет налога на прибыль предприятий. Этот налоговый вычет может уменьшить до 1,80 доллара США за квадратный фут, если бизнес использует энергоэффективное оборудование или материалы (DiPeso, 2007). В долгосрочной перспективе это может сэкономить предприятиям невероятную сумму денег. Лучший и наиболее эффективный способ изменить строительную отрасль — создать систему, которая в конечном итоге исключит использование неустойчивых строительных материалов.Создавая больше налоговых льгот и больше правил для зеленого строительства, строительство может начать двигаться вперед к будущему исключительно устойчивого развития.

Неустойчивое строительство негативно влияет на окружающую среду, однако переход от строительных материалов, таких как бетон и сталь, к экологически безопасным строительным материалам, таким как дерево, в офисных и коммерческих зданиях продвигает строительную отрасль к более здоровому миру. В прошлом бетон и сталь привлекали внимание самых инновационных строительных материалов.Во время промышленной революции и до сих пор большие серые здания были основой цивилизации и прогресса. Судя по исследованиям, это уже не так. Эти преимущества инициировали такие программы, как LEED и ATFS. Они являются отличной отправной точкой для устойчивого развития. Они устанавливают основные правила и устанавливают модель зеленого строительства и управления. LEED и ATFS являются важными ступеньками, однако необходимо получить больше сертификатов и получить более весомые награды. Зеленое строительство используется как символ современной инфраструктуры, но это не самый распространенный метод.При большем количестве стимулов статус-кво строительства может начать прогрессировать.

 

Ссылки

Ачу, К., и Мандеа, Д. (2014). Воздействие выбора строительных материалов на окружающую среду в контексте устойчивого развития. Бюллетень Университета сельскохозяйственных наук и ветеринарной медицины Клуж-Напока . 71(2), 125-132. doi:10.15835/buasvmcn-agr:10649

Бейер, Г. (2012). Лес и изменение климата. Борьба с изменением климата .Получено с http://www.cei-bois.org/files/BuildWithWood.PDF

.

ДиПесо, Дж. (2007). Энергия, окружающая среда и налоги. Управление качеством окружающей среды , 17(1), 91-96. Получено с http://web.a.ebscohost.com/ehost/pdfviewer/pdfviewer?sid=4b8f0d44-3058-456a-a222-f3ef3d8d717f%40sessionmgr4005&vid=7&hid=4104

Эрлих, Б. (2011 г., ноябрь/декабрь). Многоликое восстановленное дерево. Экологические новости строительства , 20 (11). Получено с https://www2.buildinggreen.com/article/many-faces-reclaimed-wood

Хойбё, О., Хансен, Э., и Нибакк, Э. (2015). Предпочтения строительных материалов с акцентом на

Древесина в городском жилищном строительстве: долговечность и воздействие на окружающую среду. Canadian Journal Of
Forest Research
, 45(11), 1617-1627. DOI: 10.1139/cjfr-2015-0123

Хамфрис, К. (2014, 6 июля). Будут ли города будущего построены из дерева? The Boston Globe. Получено с https://www.bostonglobe.com/ideas/   2014/07/05/will-cities-future-built-wood/1iunF28vau8i0FQutgSv0L/story.html

Хуовила, П., Ала-Юусела, М., Мельхерт, Л., и Пуффари, С. (2009). Здания и изменение климата.  Программа ООН по окружающей среде. Получено с http://www.unep.org/sbci/pdfs/SBCI-BCCSummary.pdf

Хсу, С.Л. (2010, июнь). Оценка жизненного цикла материалов и конструкций в коммерческих структурах: изменчивость и ограничения. Массачусетский технологический институт. Получено с http://web.mit.edu/cron/project/concrete-sustainability-hub/Literature%20Review/Building%20Energy/Thesis/Libby%20Hsu%20Thesis. пдф

Ким, Дж., и Ригдон, Б. (1998). Качества, использование и примеры экологичных строительных материалов. Модуль устойчивой архитектуры , 10-43. Получено с http://www.umich.edu/~nppcpub/resources/compendia/ARCHpdfs/ARCHsbmIntro.pdf

.

(2016). ЛИД. Совет по экологическому строительству США. Получено с http://www.usgbc.org/leed

Мартин, Э. и Шендель, Э. (2014, 7 мая). Зарабатывает на жизнь продажей восстановленной древесины. Новости ПО . Получено с http://www.swnews4u.com/archives/21450/

Росманиц, К. Дома и дома. Английский Онлайн . Получено с http://www.english-online.at/art-architecture/houses-and-homes/houses.htm

.

Шамс, С., Махмуд, К., и Амин, Массачусетс (2011). Сравнительный анализ строительных           материалов для устойчивого строительства с акцентом на сокращение выбросов CO2. Международный журнал по окружающей среде и устойчивому развитию IJESD , 10(4), 364-374. doi:10.1504/ijesd. 2011.047767

(2016).Стандарты сертификации. Стандарты устойчивого развития лесных ферм для лесов                     Сертификация. Получено с https://www.treefarmsystem.org/          сертификации-американских-дерево-ферм-стандартов

Центр CE — Библиотека Центра CE

Все курсыТемаСтатьиМультимедиаВебинарыNano CreditsСпонсорыПодкасты

22 марта 2022 г., 11:00 по восточноевропейскому времени

23 марта 2022 г., 14:00 по восточноевропейскому времени

24 марта 2022 г., 14:00 по восточноевропейскому времени

29 марта 2022 г., 14:00 по восточноевропейскому времени

30 марта 2022 г., 14:00 по восточноевропейскому времени

12 апреля 2022 г., 14:00 по восточноевропейскому времени

14 апреля 2022 г., 14:00 по восточноевропейскому времени

20 апреля 2022 г., 14:00 по восточноевропейскому времени

20 апреля 2022 г. , 14:00 по восточноевропейскому времени

26 апреля 2022 г., 14:00 по восточноевропейскому времени

26 апреля 2022 г., 14:00 по восточноевропейскому времени

27 апреля 2022 г., 14:00 по восточноевропейскому времени

Как выявить потери и заткнуть дыры

4 мая 2022 г., 14:00 по восточноевропейскому времени

Устранение влияния качества воздуха в помещении (IAQ) на самочувствие жильцов и творческие подходы…

Определение типов систем, компонентов и элементов управления для обеспечения производительности конкретного проекта

Встроенная оболочка является ключевым компонентом

Здания из дерева вместо цемента и стали могут стать важными глобальными поглотителями углерода

Кредит: общественное достояние CC0

Новое исследование показывает, что материальная революция, заменяющая цемент и сталь в городском строительстве деревом, может иметь двойную пользу для стабилизации климата. Во-первых, это позволяет избежать выбросов парниковых газов при производстве цемента и стали. Во-вторых, он может превратить здания в поглотители углерода, поскольку они накапливают CO 2 , поглощаемый из воздуха деревьями, которые собирают и используют в качестве инженерной древесины. Тем не менее, несмотря на то, что требуемый объем заготовки древесины теоретически доступен, такое масштабирование явно потребует тщательного, устойчивого лесопользования и руководства, подчеркивает международная группа авторов.

«Урбанизация и рост населения создадут огромный спрос на строительство нового жилья и коммерческих зданий, поэтому производство цемента и стали останется основным источником выбросов парниковых газов, если не будут приняты соответствующие меры», — говорит ведущий автор исследования Галина. Чуркина, сотрудничающая с Йельской школой лесного хозяйства и экологических исследований в США. С. и Потсдамский институт исследований воздействия на климат в Германии (PIK). «Тем не менее, этот риск для глобальной климатической системы может быть преобразован в мощное средство для смягчения последствий изменения климата за счет значительного увеличения использования инженерной древесины для строительства во всем мире. Наш анализ показывает, что этот потенциал может быть реализован при двух условиях. вырубленные леса находятся в устойчивом управлении. Во-вторых, древесина снесенных деревянных построек сохраняется на земле в различных формах».

Четыре сценария использования древесины для стабилизации климата

Ученые рассчитали четыре сценария на следующие тридцать лет.Если исходить из того, что дела идут как обычно, к 2050 году только 0,5 процента новых зданий будут построены из древесины. Это число можно увеличить до 10 или 50 процентов, если соответственно увеличится массовое производство древесины. Если страны с нынешним низким уровнем индустриализации также осуществят переход, можно предположить даже 90-процентную древесину, говорят ученые. Это может привести к хранению от 10 миллионов тонн углерода в год в самом низком сценарии до почти 700 миллионов тонн в самом высоком сценарии. Кроме того, строительство деревянных зданий снижает кумулятивные выбросы парниковых газов от производства стали и цемента как минимум вдвое.Это может показаться не таким уж большим по сравнению с нынешним объемом выбросов углерода примерно в 11 миллиардов тонн в год, однако переход на древесину будет иметь большое значение для достижения целей по стабилизации климата, установленных Парижским соглашением.

При условии сохранения строительства из бетона и стали и при увеличении площади пола на человека, следуя прошлым тенденциям, кумулятивные выбросы от строительных материалов на минеральной основе могут достигать одной пятой бюджета выбросов CO 2 до 2050 г. — бюджет, который не должен превышаться, если мы хотим сохранить потепление на уровне значительно ниже 2°C, как это обещано правительствами в Парижском соглашении.Важно отметить, что для достижения нулевого уровня выбросов к середине века обществам нужны какие-то поглотители CO 2 , чтобы сбалансировать оставшиеся выбросы, которых трудно избежать, а именно от сельского хозяйства.

Здания могут быть такой раковиной — если они сделаны из дерева. Пятиэтажный жилой дом из клееного бруса может хранить до 180 кг углерода на квадратный метр, что в три раза больше, чем в надземной биомассе естественных лесов с высокой плотностью углерода.Тем не менее, даже в сценарии с 90-процентной древесиной углерод, накопленный в деревянных городах за тридцать лет, в сумме составит менее одной десятой от общего количества углерода, хранящегося над землей в лесах во всем мире.

«Защита лесов от нерациональной вырубки имеет ключевое значение»
«Таким образом, защита лесов от нерациональных рубок и широкого спектра других угроз является ключевым моментом для существенного увеличения использования древесины», — подчеркивает соавтор Кристофер Рейер из PIK. «Наше видение устойчивого лесопользования действительно может улучшить ситуацию с лесами во всем мире, поскольку они ценятся больше. »

Ученые обобщают многочисленные доказательства из официальной статистики лесозаготовок и комплексного имитационного моделирования, чтобы обнаружить, что теоретически неиспользованный потенциал лесозаготовок покроет спрос в сценарии 10-процентной древесины. Это могло бы даже покрыть потребность в сценарии с 50 и 90 процентами древесины, если бы площадь пола на человека в зданиях во всем мире не увеличивалась, а оставалась бы на текущем среднем уровне. «Существует довольно некоторая неопределенность, но, похоже, ее очень стоит изучить», — говорит Рейер.«Кроме того, для удовлетворения спроса потребуются плантации, включая выращивание быстрорастущего бамбука мелкими землевладельцами в тропических и субтропических регионах».

Сокращение использования круглого леса в качестве топлива — в настоящее время примерно половина заготовленного круглого леса сжигается, что также увеличивает выбросы — сделало бы его доступным для строительства из инженерной древесины. Более того, повторное использование древесины из снесенных зданий может увеличить предложение.

Технология деревьев — «построить себе безопасный дом на Земле»

Древесина как строительный материал имеет ряд интересных особенностей, подробно описанных в анализе.Например, большие конструкционные пиломатериалы сравнительно огнестойки — их внутренняя сердцевина при горении защищена обугливающимся слоем, поэтому огню трудно их действительно разрушить. Это противоречит популярным предположениям, вызванным пожарами в зданиях с легким каркасом. Многие национальные строительные нормы и правила уже признают эти свойства.

«Деревья предлагают нам технологию непревзойденного совершенства», — говорит Ханс Йоахим Шеллнхубер, соавтор исследования и почетный директор PIK. «Они берут CO 2 из нашей атмосферы и плавно превращают его в кислород, которым мы дышим, и углерод в своих стволах, который мы можем использовать.Я не могу придумать более безопасного способа хранения углерода. Общества хорошо использовали древесину для строительства зданий на протяжении многих веков, но теперь задача стабилизации климата требует очень серьезного расширения масштабов. Если мы превратим древесину в современные строительные материалы и будем разумно управлять сбором урожая и строительством, мы, люди, сможем построить себе безопасный дом на Земле».


Изучение потенциала высотных деревянных домов
Дополнительная информация: Здания как глобальный поглотитель углерода, Nature Sustainability , DOI: 10.1038/s41893-019-0462-4, nature.com/articles/s41893-019-0462-4 Предоставлено Потсдамский институт исследований воздействия на климат

Цитата : Здания из дерева вместо цемента и стали могут стать важными глобальными поглотителями углерода (2020 г. , 27 января) получено 21 марта 2022 г. с https://физ.org/news/2020-01-wood-cement-steel-important-global.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Влияние древесной летучей золы на свойства бетона посредством механизма эффекта заполнения

Резюме

В данной статье представлены результаты экспериментального исследования, направленного на определение влияния древесной летучей золы (WFA) трех хорватских электростанций на свойства бетона. Во-первых, были определены химические и физические свойства WFA. Было установлено, что на эти свойства большое влияние оказывают технология сжигания, тип и части древесины, используемые в качестве топлива, а также местные условия эксплуатации. Затем определяли удобоукладываемость, теплоту гидратации, развитие жесткости, прочность на сжатие через 28 дней, кажущуюся пористость и капиллярную абсорбцию бетонных смесей, приготовленных с использованием ВФА в качестве заменителя цемента от 5 до 45% по весу. Замена цемента до 15 % на самый мелкий ВЖК ускорила гидратацию, развитие жесткости и повысила прочность бетона на сжатие до 18 %, а замена более грубыми ВЖК привела к снижению прочности на сжатие до 5 % и более постепенному тепловыделению. .Доминирующий эффект, который мог бы объяснить эти результаты, связан с механизмами наполнителя и эффекта наполнения. В то же время содержание замещения до 45 % очень мало влияло на капиллярную абсорбцию и могло придать бетону достаточно высокую прочность на сжатие, чтобы его можно было использовать в строительстве.

Ключевые слова: биомасса, древесная летучая зола, дополнительные вяжущие материалы, засыпной механизм

1. Введение

Необходимость сокращения выбросов парниковых газов ускоряет переход на возобновляемые источники энергии.Биомасса является крупнейшим источником возобновляемой энергии в Европейском Союзе (ЕС), из которых 60% прямо или косвенно поступает из лесов [1,2]. Наиболее распространенным способом получения энергии из биомассы является сжигание, и этот процесс дает в среднем количество золы от 2,7% до 3,5% от исходного веса древесной биомассы [3]. На основании данных о количестве древесины, используемой для производства энергии, было подсчитано, что в 2015 году из древесной биомассы в странах ЕС-28 было произведено около 7,3 млн тонн золы [4].Первичное энергоснабжение твердой биомассы в 2018 г. достигло 47 260 ПДж во всем мире и 5704 ПДж в ЕС-28 [5]. Если предположить, что при сгорании 1 ПДж первичной биомассы образуется около 2000 т золы [6], следует, что в мире было произведено около 95 млн т золы и около 11 млн т золы было произведено в странах ЕС-28, большая часть зола древесной биомассы (WBA).

Несмотря на то, что были признаны различные возможности утилизации ЗБО, большая часть золы захоранивается [6,7,8,9,10].Логистические проблемы, различия в свойствах золы, загрязнение из-за совместного сжигания с обработанной древесиной, отсутствие стандартов и законодательства были определены как препятствия для устойчивого управления WBA [11,12,13]. Однако захоронение ЗБО на свалках может привести к загрязнению воздуха мелкими частицами золы, переносимыми ветром, или они могут загрязнять почву или грунтовые воды, поэтому эти свалки необходимо правильно проектировать и обслуживать [14,15,16]. Кроме того, ожидается увеличение стоимости захоронения отходов, что повлияет на цену тепловой и электрической энергии [17,18].Поэтому необходимо управление ВБА таким образом, чтобы был найден баланс между экономическими и экологическими требованиями.

В ЕС многие заводы по производству биомассы сжигают древесные отходы для производства тепла и/или электроэнергии [17]. При сжигании на установке образуются два вида золы: зольный остаток и летучая зола. Зольный остаток образуется в камере сгорания и представляет собой крупную фракцию, образованную полностью или частично сгоревшим материалом, а летучая зола отделяется от потока газов вне камеры сгорания [11].Соотношение остатка и летучей золы варьируется в зависимости от технологии сжигания. В топках с колосниковой решеткой зольный остаток обычно составляет от 60% до 90% [6], в то время как в топках с барботажным псевдоожиженным слоем зольный остаток часто составляет от 5% до 17% по весу [11]. Зола от сжигания природной древесной биомассы содержит ценные элементы питания растений, такие как калий, фосфор, магний и кальций, большая часть которых содержится в донной и крупной золе-уноса, а летучие тяжелые металлы сконцентрированы в тонкой фракции золы-уноса [6]. ]. Поэтому было предложено возвращать донную и крупную фракции золы-уноса в лес, из которого они произошли, а мелкую золу-уноса использовать в промышленных процессах или утилизировать [6].

Цементная и бетонная промышленность была определена как один из основных потенциальных источников утилизации золы биомассы [7]. Использование угля или летучей золы из биомассы в бетоне снижает потребление природных ресурсов и снижает выбросы CO 2 , вызванные, в первую очередь, снижением содержания портландцемента в бетоне [19]. Кроме бетонной промышленности было показано, что зола-унос находит свое применение в различных областях строительства [20,21,22,23,24,25]. Летучая зола пылевидного угля приобрела большое значение в качестве дополнительного вяжущего материала благодаря своим пуццолановым свойствам, а также благодаря улучшенной обрабатываемости бетона благодаря сферической форме и гладкой поверхности частиц золы.Как на химический состав, так и на форму частиц золы влияет температура горения [26,27]. В обычных пылеугольных котлах горение происходит при температуре от 1150 °C до 1750 °C, что приводит к плавлению большинства минералов, содержащихся в угле, что имеет решающее значение для образования сферических частиц [26]. Если температура горения ниже точки плавления, например, в случае сжигания в кипящем слое, образуются крупные и неправильные частицы [28]. Температура горения древесной биомассы обычно достигает 1000 °С, что ниже температуры плавления большинства видов, присутствующих в биомассе [29]. С помощью сканирующего электронного микроскопа было обнаружено, что частицы древесной летучей золы (WFA) варьируются от сферически сросшихся до неправильной формы, а также пористые частицы, частицы, имеющие вид конгломератов более мелких частиц и частиц с ровными ровными краями [4,30]. Химический состав WFA отличается от состава летучей золы угля.Обычно он содержит больше щелочи и меньше глинозема, чем летучая зола угля. Кроме того, химический состав ВЖК различается больше, чем состав летучей золы угля, поскольку он зависит от породы древесины, частей древесины, используемых в качестве топлива, и сезона сбора биомассы [17,31].

Применение WFA в настоящее время выходит за рамки стандарта на летучую золу для бетона (EN 450-1:2012) [32]. Были проведены обширные исследования для изучения возможностей использования WFA в качестве материала для замены цемента [30,31,33,34,35,36,37,38,39,40,41]. Сообщалось, что WFA из колосниковых топок и топок с псевдоожиженным слоем могут обладать гидравлическими и/или пуццолановыми свойствами [30,34,37]. Использование WFA в качестве заменителя цемента изменяет удобоукладываемость и механические свойства испытуемого материала. По мере увеличения уровня замены цемента потребность в воде обычно увеличивается, а прочность на сжатие снижается [30, 31, 33, 34, 35, 36, 38]. Однако замена цемента на WFA также может увеличить прочность на сжатие, когда уровень замены цемента низкий [35,42].Улучшение удобоукладываемости также было обнаружено при использовании WFA в качестве наполнителя и частичной замены мелкого заполнителя в бетоне [37].

Большинство исследований влияния ВЖК, образующихся при сжигании в установках по производству биомассы, на свойства цементных композитов были протестированы на цементных пастах и ​​строительных растворах, и лишь небольшое количество экспериментов было масштабировано до уровня бетона. Для разработки руководства по использованию ВФА в конструкционном бетоне необходимо четко установить взаимозависимость между свойствами ВФА и свойствами свежего и затвердевшего бетона.

Целью представленной здесь экспериментальной работы является показать влияние ВЖК с различными физическими и химическими свойствами, используемых в качестве частичных заменителей цемента, на свойства свежего и затвердевшего бетона и определить наиболее вероятные механизмы, управляющие этими изменениями. Используемый WFA происходит от трех разных электростанций с двумя типами технологий сжигания.

2. Материалы и методы

2.1. Характеристика летучей золы и цемента

Древесная летучая зола (WFA) собирается с трех электростанций в Хорватии.Все три станции являются когенерационными установками на биомассе, производящими как тепловую, так и электрическую энергию. Станция F4 – самая маленькая установка с электрической мощностью 1 МВт и тепловой мощностью 4,1 МВт. Он расположен в горной части уезда Лика-Сень. Породы древесины, в основном используемые в качестве топлива, приведены в , а части древесины, используемые в качестве топлива, состоят из древесной щепы, полученной из круглого леса, и остатков прореживания, включая ветки, верхушки и ветки. Завод F5 работает в северной части Хорватии в округе Вараждин и имеет производственную мощность 2.75 МВт электрической и 15 МВт тепловой энергии. Он использует древесную щепу, изготовленную из круглого леса и отходов рубки ухода, включая ветки и верхушки, ветки, кору, хвою/листья и отходы деревообрабатывающей промышленности (включая кору). На установках F4 и F5 используется сжигание с неподвижным слоем, при котором древесное топливо сжигается в топке с колосниковой решеткой [43]. В процессе сжигания летучая зола F4 и F5 собирается циклонами [43]. Завод F6 является крупнейшим заводом по производству биомассы с мощностью производства 8,6 МВт электрической и 16 МВт тепловой энергии и находится в восточной части Хорватии в округе Вуковар-Срием.Древесное топливо используется в виде древесной щепы, изготовленной из целых деревьев, содержащих кору, ветки и листья. На заводе F6 используется система сжигания в барботажном псевдоожиженном слое с кварцевым песком в качестве материала слоя [43]. Частицы летучей золы, выносимые из камеры сгорания, улавливаются рукавными фильтрами [43]. Летучая зола, улавливаемая рукавными фильтрами, мельче, чем летучая зола, улавливаемая циклонами [30].

Таблица 1

Химический и физический состав цемента и ВФА [35].

9
CEM F4 F5 F6
Технология сжигания Greate Covarustor Страна сгорания BubSing Fludizized Bed
сжигания температуры (° C) 700-950 до 800 900 до 850 7
Additive используются Кварцевый песок
Сорт дерева бук, дуб, пихта, ель бук, дуб, граб бук, дуб, граб, тополь
P 2 O 5 0 22 1,82 1,35 4,03
Na 2 О 0,85 0,65 1,32 0,63
К 2 О 1,25 6,05 4,77 6,21
СаО 59,80 46,75 16,25 47,35
MgO 2,01 8,26 4,30 4,71
Аль 2 О 3 4. 94 6,16 10,50 3,56
TiO 2 0,23 0,34 1,17 0,25
Fe 2 О 3 3,15 2,85 4,23 1,69
SIO 2 21. 88 19.80 19.80 39,95 14.45 14.45
So 3 3.33 2.73 0,60 3,95
CaCO 3 6,56 8,13 7,12 26,94
Пуццолановые оксиды (SiO 2 + Al 2 О 3 + Fe 2 O 3 O 3 ) 29. 97 28.81 54.68 19.70 19.70
Alkalies
(Na 2 o + 0,658 K 2 o)
1.67 4,63 4.59 4,72
LOI (при 950 ° C) 3,60 3,80 8,30 12,70
рН 12,86 13,15 12,97 13,22
д 50 (мкм) 9,4 71,9 120,7 17,8
ССА 1 (кг / м 2 ) 796 223 180 627
Плотность (г/см 3 ) 3. 10 2.59 2.63 2.63 2.33 2.33
Массовая плотность (G / см 3 ) 0.91 0.61 0.55

Информация о температуре сжигания древесины биомасса выдают технологи электростанции. Химические и физические свойства ВЖК, использованных в данной работе, представлены в . Обозначения древесной золы, использованные в данной статье, соответствуют F4, F5 и F6 в статье [35], где та же зола использовалась для изучения влияния замены цемента на свойства цементного теста и раствора. В работе [35] дана дополнительная информация о химических и физических свойствах ВЖК.

Тройная диаграмма показывает, что WFA F4 и F6 имеют соотношения CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 , аналогичные портландцементу, в то время как зола F5 имеет соотношение оксидов в области летучей золы угля [44]. ]. WFA F5 также имеет самое высокое содержание пуццолановых оксидов, которое выше, чем минимальное количество пуццолановых оксидов для пуццоланов класса C в соответствии со стандартом ASTM C618-19 [45].

Тройной участок CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 для древесной золы-уноса, использованной в экспериментальной работе.Площадь на графике, характерная для портландцемента и золы-уноса, взята из [44].

Распределение частиц по размерам (PSD) анализировали методом лазерной дифракции с использованием сухого измерения (прибор Shimadzu SALD 3101, Киото, Япония). Элементный состав определяют методом рентгенофлуоресценции по стандарту ISO/TS 16996:2015 [46]. Количество CaCO 3 определяют методом термогравиметрического анализа (ТГА) (подробнее см. [4]). Потери при прокаливании (LOI) определяли согласно ASTM D7348-13, плотность согласно ASTM C188-17 и значение pH согласно EN 12176:2005 [47,48,49].Морфологию образцов WBA анализировали методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) с использованием прибора SEM FE MIRA II LMU. Перед визуализацией подходящее количество порошка помещается на проводящую клейкую ленту и напыляется золотом/палладием в аргоновой плазме. СЭМ-микрофотографии были получены в режиме высокого вакуума при давлении (3–5) × 10 -4 Па и настройках 10 кВ.

PSD для цемента и WFA представлена ​​в , а средний размер частиц ( d 50 ) приведен в .Летучие золы F4 и F5, полученные при сжигании на колосниковой решетке, содержат более крупные частицы, чем зола F6, полученная при сжигании в кипящем слое, что согласуется с литературными данными [30]. Удельная площадь поверхности (SSA) цемента и WFA рассчитывается исходя из PSD в предположении о сферических частицах (). УПП частиц цемента в 1,3, 3,6 и 4,4 раза больше удельной поверхности древесной золы F6, F4 и F5 соответственно.

Гранулометрический состав цемента и WFA (заштрихованная область представляет стандартное отклонение).

2.2. Состав бетонной смеси

WFA хранился в лаборатории в течение приблизительно шести месяцев перед использованием в бетоне. Во время хранения WFA хранили запечатанными в пластиковых пакетах, а затем хранили в закрытых пластиковых контейнерах.

В данном исследовании использовался портландцемент типа CEM I 42.5 R, соответствующий европейскому стандарту EN 197-1:2011 [50]. Заполнителем был дробленый доломит со средней насыпной массой 2,8 кг/дм 3 и поглощением 0,47%, 0.66 % и 0,32 % для фракций 0/4, 4/8 и 8/16 мм соответственно. Кривые распределения частиц по размерам представлены на рис.

Сводные кривые классификации.

Составы бетонных смесей приведены в . Каждая смесь обозначается в соответствии с используемым WFA и процентом замены цемента. Все смеси имели одинаковое соотношение вода/(цемент + ВЖК) 0,5. Всего было приготовлено 7 бетонных смесей, содержащих ВЖК, с процентами замены цемента 15% и 30% для золы F4, 15%, 30% и 45% для золы F5 и 5% и 15% для золы F6.На первом этапе опытных работ были приготовлены эталонная бетонная смесь (М0) и смеси с заменой цемента 15 %. Решение об увеличении или уменьшении уровня замены цемента в процессе дальнейшего проектирования смеси было основано на влиянии WFA на удобоукладываемость свежего бетона. Удобоукладываемость оценивали испытанием на осадку, а когезивность определяли визуальным осмотром каждой смеси.

Таблица 2

Состав бетонной смеси (количество на 1 м 3 бетона).

Mix Обозначение F4-30 F4-30 F4-30 F5-30 F5-45 F5-45 F6-5 F6-15
цемент (кг) 380 323 266 323 266 209 361 323
WFA замена цемента (%) 0 15 30 15 30 45 5 15
содержание WFA (кг) 0 57 114 57 114 171 19 57
Цемент + WFA (кг) 380
с цементом+ WFA) Коэффициент 0,5
воды (кг) 190
Совокупные (кг) 1821 1811 1801 1811 1801 1791 1816 1805
Мелкий заполнитель (кг) 648 645 641 645 641 638 646 643
Крупный заполнитель (кг) +1173 1167 1160 1167 1160 1154 1169 1162

Замешивание бетона производилось в бетоносмесителе объемом 7 л принудительного действия. Перед смешиванием все компоненты кондиционировали до температуры 20 ± 2 °С. Для приготовления эталонной смеси использовали процедуру смешивания, описанную в стандарте EN 480-1:2014 [51]. Следуя этой процедуре, в поддон добавляли заполнители и приблизительно половину воды затворения и перемешивали в течение 2 мин, а затем перемешивание прекращали на 2 мин. В конце этого периода в смеситель добавляли цемент и ВЖК. Компоненты перемешивали в течение 30 с и в течение следующих 30 с добавляли оставшуюся воду.Затем перемешивание продолжали еще в течение 2 мин. Весь процесс смешивания длился 7 мин.

2.3. Методы испытаний

В свежем состоянии были измерены следующие свойства бетона: консистенция при испытании на осадку (EN 12350-2:2019), плотность (EN 12350-6:2019), содержание воздуха (EN 12350-7:2019), и температура [52,53,54]. Бетон уплотнялся на вибростоле. После прессования образцы хранили в помещении с температурой 20 ± 5 °С и накрывали полиэтиленовой пленкой.Через 24 ч образцы извлекали из формы и перемещали в сушильную камеру, где отверждали на воздухе при температуре 20 ± 2 °С и относительной влажности >95 %. Все измерения проводились на бетоне одной партии.

Теплота гидратации контролируется с помощью дифференциального калориметра теплового потока ToniCAL 7336. Во время измерения калориметр помещали в помещение, где поддерживалась температура 19 ± 2 °С. Измерительный сосуд калориметра содержит две измерительные ячейки, одну для образца бетона и другую для инертного (эталонного) образца.Инертный образец выдерживали при заранее выбранной температуре 23 °С. Все компоненты бетона перед смешиванием закалялись таким образом, чтобы температура свежего бетона была как можно ближе к температуре инертного образца. После смешивания свежего бетона образец бетона уплотняли в цилиндрической стальной форме диаметром 150 мм и высотой 300 мм, после чего форму помещали в сосуд калориметра. Тепло, выделяемое при гидратации цемента, оценивали по разности потенциалов, определяемой термоэлектрическими проводниками, расположенными вокруг образцов.Скорость тепловыделения контролировали в течение первых 5 дней гидратации. При измерении тепловыделения температура образца бетона изменяется и измеряется датчиком Pt-100 примерно в центре образца бетона. Начальная температура образца находилась в пределах 22–23 °С, она возрастала в зависимости от скорости тепловыделения в образце, достигала максимума, а затем снижалась до заданной температуры 23 °С. Измерение температуры дополняет измерение теплового потока и дает важную информацию для интерпретации результатов, поскольку повышение температуры дополнительно ускоряет гидратацию, поэтому тепловыделение происходит с большей скоростью, чем было бы в случае в изотермических условиях, но и с меньшей скоростью, чем в полуадиабатическом калориметре.

Развитие жесткости бетона контролировали путем измерения скорости ультразвукового импульса (UPV) в возрасте 1, 2, 7 и 28 дней с использованием портативного ультразвукового прибора с преобразователями продольных волн 54 кГц. Измерение проводилось на бетонных кубах с длиной стороны 150 мм. Эти же кубики использовались для испытания прочности бетона на сжатие в возрасте 28 дней по стандартной методике (EN 12390-3:2019) [55].

Измерение капиллярной абсорбции проводили на цилиндрических образцах диаметром 150 мм и высотой 50 мм, полученных путем выпиливания из стандартного цилиндра диаметром 150 мм и высотой 300 мм.Верхний и нижний срезы цилиндра не тестировались во избежание влияния различных граничных условий. Первые 10 мм боковой поверхности, контактирующей с водой, были покрыты эпоксидной смолой. Перед испытанием образцы сушили в печи при температуре 105 ± 5 °С до изменения массы при двух последовательных взвешиваниях менее 0,5 г (≈0,025 % массы). После охлаждения до температуры окружающей среды образцы помещали в емкость с водой на цилиндрических стержнях и регулировали уровень воды так, чтобы нижняя поверхность образцов погружалась в воду на 2–5 мм.Массу образцов измеряли через 5, 15, 30, 60, 120, 240 и 1500 мин. Из каждой смеси испытывали по три образца на капиллярную абсорбцию.

После испытания на капиллярную абсорбцию уровень воды в емкости для воды постепенно повышали со скоростью примерно ¼ высоты образцов в день до полного погружения образцов. Образцы выдерживали под водой до изменения массы образцов менее чем на 0,5 г после двух последовательных измерений.Затем образцы взвешивали в сухом состоянии на воздухе и в воде. Насыпная плотность в сухом ( ρ z,сухом ) и насыщенном состоянии ( ρ z,sat ), кажущаяся плотность твердого вещества ( ρ a ) и кажущаяся пористость (1 77271 p p ) рассчитывали по уравнениям (1)–(4). Здесь используется термин «кажущаяся», поскольку предполагается, что только открытые поры заполнены водой.

ρz,dry=mdryρwmsat-msat,w,

(1)

ρz,sat=msatρwmsat-msat,w,

(2)

ρa=mdryρwmdry-msat,w, 9000

pa=msat-mdrymsat-msat,w⋅100,

(4)

где m dry – масса сухого материала, m sat – масса насыщенного материала, m sat,w – масса насыщенного материала, взвешенного в воде, а ρ w — плотность воды (1000 кг/м 3 ).

3. Результаты и обсуждение

3.1. Свойства свежего бетона

Плотность свежего бетона определяли с помощью мерной емкости объемом 8 литров. Плотность варьировалась между смесями в пределах 2440–2500 кг/м 3 . Для золы F4 и F5 плотность немного уменьшалась с увеличением содержания WFA, тогда как для золы F6 плотность увеличивалась с увеличением содержания золы. Это наблюдение для свежего бетона было подтверждено результатами измерений объемной плотности затвердевшего бетона ().

Таблица 3

Свойства свежего и затвердевшего бетона.

9 0376 2485
76 43.2
(± 0,3) (± 0,8)
Mix Обозначение F4-30 F4-30 F4-30 F5-30 F5-45 F5-45 F6-5 F6-15
Свежая плотность (кг / м 3 ) 2470 2470 2470 2470 2450 2450 2480 2480 2480 25001
Начальная температура (° C) 22. 2 23,6 25,1 23,2 23,3 23,3 24,4 22,2
Содержание воздуха (%) 1,0 0,9 1,1 1,4 0,7 0,3 0. 3 1.6 1.6
90 100 40 85 90 110 5
Массовая сухая плотность (кг / м 3 ) 2371 2360377 2360377 2348 2363 2350 2350 2319 2393 2393 2390
(± 16) (± 16) (± 13) (± ± 13) (± 15) (± 20) (± 24) (± 8)
Массовая насыщенная плотность (кг / м 3 ) 2506 2499 2484 2500 2464 2503 2503 2514 2514
(± 6) (± 12) (± 10) (± 10) (± 15) (± 10) (± 12) (± 17) (± 6)
Видимая твердая плотность (кг / м 3 ) 2743 2742 2718 2739 2719 2726 2726 2726
(±4) (±4) (±6) (±22) (±5) (±3) (3±8) 3 (7±8)
Кажущаяся пористость (%) 13. 57 13,93 13,60 13,73 13,57 14,52 12,94 12,40
(± 0,17) (± 0,48) (± 0,30) (± 0,21) (± 0,49) (± 0,85) (± 0,64) (± 0,27) (± 0,27)
Прочность на компрессию (МПа) 45. 9
(± 0,9)
31.9
(±1,4)
45,3
(±0,6)
37.3
(± 1.5)
(± 1,5)
30.1
(± 0,8)
48.9
(± 1,2)
54,5
(± 0,9)
Коэффициент поглощения капиллярного поглощения (кг / (м 2 ч 0,5 ) ) 1.28
(± 0,07)
1.22
(± 0.11)
(± 0,11)
1. 24
(± 0,04)
1.30
(± 0.11)
1.35
(± 0.13)
1.30
(± 0,18)
0,99
(±0,20)
1,02
(±0,07)

Содержание воздуха было низким во всех смесях, что свидетельствует о плотной упаковке компонентов бетона после уплотнения на вибростоле.Наибольшее содержание воздуха в смеси Ф6-15 можно частично объяснить низкой величиной подвижности, что затрудняло уплотнение бетона.

Начальная температура бетона варьировалась от 22,2 до 25,1 °C. Только смеси с золой F4 показали последовательное повышение температуры с увеличением зольности. Это может быть вызвано быстрым начальным выделением тепла при контакте с водой, но также может быть связано с колебаниями температуры компонентов бетона перед смешиванием.

Замена цемента на WFA изменила удобоукладываемость бетона.Очевидно, что как свойства золы, так и уровень замещения оказали большое влияние на когезионную способность и текучесть. Важно подчеркнуть, что все смеси имели достаточную удобоукладываемость, чтобы их можно было заливать в формы и уплотнять на вибростоле без потери однородности.

Влияние замены цемента на удобоукладываемость, определенное испытанием на осадку, показано на рис. Зольность F6 при замене цемента на 15% оказала наибольшее влияние на значения осадки, где осадка уменьшилась с 90 мм, измеренной на эталонном бетоне, до 5 мм.Бетон, изготовленный с 15% заменой цемента золой F4 и F5, показал лишь незначительные отклонения от величины осадки, измеренной на эталонной смеси. Значительное снижение оседания также наблюдалось при использовании смеси F4-30. Цементная смесь с золой Ф5 практически не влияла на значения осадки. Однако смесь Ф5-45 давала жесткий бетон, характерный для бетонов с низким содержанием цемента [56]. Эта смесь также показала повышенную кровоточивость и тенденцию к сегрегации наиболее крупных частиц заполнителя. Также интересно отметить, что смеси F4-15 и F6-5 продемонстрировали повышенный спад по сравнению с эталонной смесью.Это увеличение осадки находится в пределах воспроизводимости для метода испытаний (EN 12350-2:2019) [52], но также может быть отражением чистого эффекта, вызванного заменой цемента на WFA, как обсуждается ниже.

Из ранее опубликованных данных о влиянии WFA на водопотребность бетонных смесей невозможно сделать однозначный вывод, поскольку сообщалось как об увеличении, так и о снижении водопотребления. Повышенная потребность в воде или снижение удобоукладываемости в смесях с WFA объяснялись неправильной формой и более высокой удельной поверхностью из-за пористых частиц WFA [31, 57, 58].Берра и др. [37] протестировали два типа ВФА при уровне замены цемента 15 % и 30 % и обнаружили, что удобоукладываемость затвердевшего цементного теста улучшалась с увеличением замены цемента ВФА на золу с более мелкими частицами ( d 50 < 60 мкм), тогда как для золы с более крупными частицами обнаружено обратное ( d 50 ≈ 100 мкм) [37]. Было высказано предположение, что улучшенная удобоукладываемость смесей, содержащих ВЖК, обусловлена ​​более низким растворением золы и меньшими потерями при прокаливании более тонкой золы.Те же авторы также обнаружили, что добавление мелкодисперсного WFA вместо известнякового наполнителя улучшает удобоукладываемость бетона.

Изменения удобоукладываемости бетона, вызванные минеральными добавками, объясняются различными механизмами взаимодействия между твердыми частицами. Многие из этих механизмов определяются физическими свойствами твердых частиц, такими как крупность, форма, текстура поверхности и пористость частиц, но они также зависят от состава зерна, пропорций смеси и наличия других примесей [56,59]. ,60,61].Предложено несколько гипотез, объясняющих повышенную удобоукладываемость смесей, содержащих минеральные добавки:

  • Уменьшение межчастичного трения при течении, обусловленное сферической формой и плоской поверхностью частиц примеси — эффект шарикоподшипника [60].

  • Мелкие частицы заполняют пустоты между относительно крупными зернами цемента, высвобождая захваченную воду и повышая текучесть – эффект заполнения [60]. В пользу этого механизма говорит округлость частиц [62].

  • Адсорбция частиц примеси на поверхности частиц цемента за счет электрических зарядов, что дефлокулирует частицы цемента и увеличивает подвижность [59].

С другой стороны, снижение удобоукладываемости из-за добавления минеральных добавок часто объясняется:

  • Увеличение площади твердой поверхности из-за присутствия очень мелких частиц, склонных к адсорбции воды [56,59].

  • Замена наполнителем, содержащим крупные частицы (>45 мкм) [60].

  • Открытая пористость частиц, увеличивающая удельную поверхность [59,61].

С учетом SSA от , замена цемента на WFA привела к уменьшению площади поверхности твердых фаз в бетоне. Однако предположение о сферических частицах, вероятно, занижает фактическую площадь поверхности [63]. Для типичных цементных порошков SSA, рассчитанный для сферических частиц, следует умножить на коэффициент 1,6–1,8 [64]. Технология сжигания в псевдоожиженном слое в процессах сжигания угля приводит к образованию субугловатых частиц, что приводит к увеличению площади поверхности до 5 раз по сравнению с летучей золой пылевидного угля с типично сферическими частицами из-за более низкой температуры сгорания [26].Это способствует его реакционной способности и увеличивает потребность в воде [65]. Изображения SEM показывают, что все WFA, использованные в этой работе, содержат как неправильные, так и сферические частицы, и основное различие заключается в размере частиц (). По сравнению с частицами WFA частицы цемента кажутся более неравномерными, чего и следовало ожидать, поскольку эти частицы образовались в результате дробления более крупных зерен клинкера. Поэтому замена цемента на ВФА увеличивает «сферичность» частиц. Другим важным фактором, влияющим на удобоукладываемость, является поглощение воды пористыми частицами. Основное содержание LOI в летучей золе составляет несгоревший углерод, который имеет высокую пористость и очень большую удельную поверхность и может поглощать значительное количество воды [61]. Вышеупомянутые эффекты мешают и создают общий эффект на удобоукладываемость бетона. Зола F6 имела размер частиц в диапазоне, очень близком к портландцементу. Добавление в бетон золы F6 увеличивает сферичность частиц, что в сочетании с малыми размерами частиц улучшает уплотнение и повышает удобоукладываемость.

СЭМ-изображения цемента и WFA с увеличением 500× и 3500×.

Известно, что добавление тонкодисперсных минеральных добавок повышает сцепляемость и уменьшает размер и объем пустот [56]. Уменьшение пустот, т. е. улучшение набивки образцов из смесей, содержащих золу Ф6, подтверждается увеличением плотности, уменьшением пористости и повышением прочности на сжатие (). Зола F6 также содержала наибольшее количество несгоревшего углерода (LOI 12,7%), который поглощал определенное количество воды. Увеличение подвижности в смеси Ф6-5 можно объяснить повышенной удобоукладываемостью за счет эффекта наполнения, тогда как при 15% замещении преобладающим становится эффект водопоглощения и повышенной когезии. Зола F4 содержала более крупные частицы, чем портландцемент, но также содержала 30% частиц размером менее 45 мкм. Это количество мелких частиц вместе с увеличенной округлостью частиц повысило текучесть. В то же время доля частиц >45 мкм разрыхляет упаковку частиц, что приводит к увеличению потребности в воде.Увеличение осадки в смеси Ф4-15 можно объяснить снижением водопотребности за счет заполняющего эффекта, тогда как при 30% замене цемента разрыхление упаковки частиц становится преобладающим. Зола F5 содержит только 7% частиц размером <45 мкм, поэтому она не способна снизить потребность в воде за счет эффекта наполнения. Создается рыхлая упаковка частиц, что снижает когезивность смеси, а часть воды, вероятно, поглощается частицами несгоревшего углерода (LOI 8,3%).

Оей и др. [63] характеризуют влияние замены цемента добавлением порошка с множителем площади AM , который оценивает увеличение твердой поверхности, вызванное добавлением наполнителя:

AM=1+rSSAfiller(100−r)SSAcement,

(5 )

где r представляет собой замену цемента наполнителем в процентах по массе. Большее значение AM указывает на то, что наполнитель более мелкий или что он присутствует в большем количестве. В соответствии со значением AM замена 5% золы F6 приблизительно равна 15% замене золой F4 или F5.Замена 15% золы F6 дает большее значение AM , чем смесь с 30% заменой золы F4 и F5. Результаты резкого спада наносятся на график относительно значения 90 170 AM 90 171. Корреляция между осадкой и AM в смесях, содержащих золу F4 и F6, демонстрирует аналогичную тенденцию, указывая на то, что существует уровень замещения цемента, при котором удобоукладываемость повышается за счет добавления WFA. Смеси, содержащие золу F5, не показывают такой же корреляции между осадкой и значением AM , как смеси, приготовленные с золой F4 и F6, что связано с гранулометрическим составом золы F5.

Множитель осадки в зависимости от площади ( AM ) в бетоне.

Существование оптимального содержания WFA с точки зрения удобоукладываемости бетона было отмечено Yang et al. [57] и объясняется улучшенной упаковкой частиц при замещении части песка золой. Увеличение уровня замещения песка выше оптимального значения приводит к уменьшению осадки по сравнению со смесью без золы [57]. Скрипкюнас и др. [66] проверили реологические свойства цементных паст, приготовленных с 0, 5, 10, 20 и 30% цемента, замененного летучей золой из биомассы.Они обнаружили, что только цементная паста, изготовленная с 10% летучей золы из биомассы, имеет более низкий предел текучести и более низкую вязкость, чем смесь без летучей золы. Хотя авторы не обсуждали причины своих выводов, интересно отметить, что портландцемент и летучая зола из биомассы, использованные в [66], имели средний размер частиц 9,94 мкм и 23,97 мкм, что аналогично среднему размеру частиц портландцемента и золы Ф6, использованных в работе ().

Все три золы, использованные в этой работе, имели большое количество содержания K 2 O (), что может увеличить реакционную способность C 3 A, присутствующего в цементе, и дополнительно увеличить потребность в воде [67].Увеличение замены цемента также увеличивает содержание щелочей в смеси. В портландцементе образование эттрингита из C 3 A и его осаждение на поверхности частиц цемента или в поровом растворе является основной причиной постепенной потери удобоукладываемости цементных паст [68,69]. Было показано, что эттрингит является основным продуктом при самоотверждении древесной золы-уноса от сжигания в кипящем слое с высоким содержанием Са, а гипс образуется в качестве основного продукта в золе с низким содержанием Са [70,71].Повышенная реакционная способность C 3 A, вызванная повышенным содержанием щелочи, также будет способствовать раннему выделению тепла, что приведет к повышению температуры свежего бетона [34,72].

3.

2. Выработка тепла

Измерения теплопроизводительности начинаются через 30–90 мин после первоначального контакта цемента и воды в связи со временем, необходимым для проведения испытаний на свежем бетоне и, при необходимости, дополнительным временем, необходимым для предварительной подготовки образца, чтобы температура бетона как можно ближе к 23°С.Температуры, измеренные в гидратирующих образцах, нанесены на график. Разница между начальной и максимальной температурами находится в пределах 5–10 °С, при этом наименьшее значение наблюдается у смеси Ф5-45, а наибольшее – у смеси Ф6-15. Температуры, измеренные в образцах, также отражают тепловой поток от образца.

Температура, тепловой поток и кумулятивное тепло, измеренные на образцах бетона: ( a , b ) сравнение эталонной смеси и смесей, содержащих WFA F4; ( c , d ) сравнение эталонной смеси и смесей, содержащих WFA F5; ( e , f ) сравнение эталонной смеси и смесей, содержащих WFA F6.

Результаты измерения тепловыделения на бетонных смесях, содержащих ВЖК, представлены в . Тепловая мощность связана с массой всей системы цемент + WFA. Замена 15 % цемента на ВЖК привела к почти одинаковому выделению тепла в течение первых 5 суток для всех 3 типов золы (336 Дж/г, 335 Дж/г и 334 Дж/г для Ф4, Ф5 и Ф6). , соответственно). По сравнению с теплом, выделяющимся из смеси без ВЖК, это снижение составляет 2–3 %. В смеси, содержащей 5 % замены золы Ф6, общее тепло, выделяющееся через пять суток, увеличилось на 2 % по сравнению со смесью без ВЖК.Увеличение содержания ВЖК до 30 % дополнительно снизило количество выделяющегося тепла на 10 % и 17 % для смесей с золой F4 и F5 соответственно. Замена 45 % цемента золой Ф5 уменьшила количество выделяющегося тепла на 26 % за пять суток. Меньшее выделение тепла при калориметрических измерениях можно объяснить тем, что ВЖК не обладает связывающими или пуццолановыми свойствами [42].

Все кривые теплового потока в имеют один значимый пик, разделяющий периоды ускорения и замедления тепловыделения. Замена цемента золой Ф4 и Ф5 снизила пиковое значение теплового потока. Кроме того, чем выше зольность, тем больше снижение тепловыделения. При уровне замещения 15% эта зола оказывала почти такое же влияние на тепловой поток. Разница в тепловом потоке между смесями с золой Ф4 и Ф5 проявилась при уровне замещения 30%, и видно, что в смесях, приготовленных с золой Ф5, наблюдается большее запаздывание пикового теплового потока и наклона кривой кривая уменьшается.Увеличение уровня замещения до 45% еще больше задержало процесс гидратации. О влиянии на тепловой поток, аналогичном влиянию золы F5, сообщалось для смесей портландцемента и летучей золы угля типа С, и это объяснялось нарушением алюминатно-сульфатного баланса в смесях, содержащих> 20% летучей золы [73]. Рощиняльский и Нокун-Вчелик [74] также сообщили, что низкое содержание SO 3 по сравнению с содержанием алюмината дает значительный пик через 13 часов, вызванный гидратами алюмината.Зола F5 имеет значительно более высокое отношение Al 2 O 3 к SO 3 , чем цемент или обе золы F4 и F6 (), что может быть основной причиной изменений в ходе ранней гидратации в смесях содержащие золу F5.

В отличие от смесей, содержащих золу F4 и F5, смеси, содержащие золу F6 на обоих уровнях замещения, имели повышенную скорость тепловыделения по сравнению с эталонной смесью. Хорошо известно, что даже инертные минеральные добавки при смешивании с цементом могут ускорить гидратацию [44,63,75].Два механизма часто используются для объяснения этого эффекта, который обычно называют эффектом наполнителя. Когда минеральная примесь содержит очень мелкие частицы, появляется дополнительная площадь поверхности для зародышеобразования продуктов гидратации, что приводит к уменьшению толщины непроницаемой C-S-H на зернах C 3 S [67]. Второй механизм связан с повышенным отношением в/ц , вызванным заменой цемента. Увеличение отношения w/c снижает раннюю кинетику, но увеличивает долгосрочную степень гидратации, поскольку для гидратации доступно больше воды и в то же время остается больше места для продуктов гидратации [76].Помимо этих двух эффектов, дополнительная вода становится доступной для гидратации благодаря эффекту наполнения, уже объясненному в предыдущем разделе. Повышенная когезивность свежего бетона, пониженная пористость () и повышенная скорость гидратации в смесях с золой F6 (д, е) могут быть связаны с эффектом наполнителя. Замена цемента на золу Ф6, вероятно, активирует все три вышеперечисленных механизма, в то время как действие наполнителя в смесях, содержащих золы Ф4 и Ф5, ограничивается эффектами повышенного соотношения в/ц из-за их крупных частиц. .

Ускоренная гидратация, проявляющаяся увеличением максимальной скорости гидратации или сдвигом кривой скорости гидратации в сторону более раннего возраста, была обнаружена в нескольких работах, посвященных золе биомассы [34,42,77]. Риссанен и др. [34] протестировали сжигание в псевдоожиженном слое WFA, размолотого до PSD, близкого к PSD цемента, и обнаружили, что при 10% замене цемента теплота гидратации была выше, чем в эталонной растворной смеси. Об ускоренной гидратации гидратов кальция в присутствии летучей золы сообщалось для цементного теста с измельченной WFA, где 70% частиц проходило через сито 63 мкм [42]. Сдвиг кривой скорости гидратации цементных паст с летучей золой от сжигания пшеничной и рисовой соломы объясняется большой площадью поверхности образцов, которые могут выступать в качестве центров зародышеобразования [77].

3.3. Прочность на сжатие

Прочность на сжатие определяли на четырех образцах из каждой смеси. Средняя прочность на сжатие за 28 дней и стандартное отклонение приведены в . Как для золы F4, так и для F5 прочность на сжатие снижалась с увеличением содержания золы в бетоне, но для смесей с золой F6 прочность на сжатие увеличивалась с увеличением содержания золы.Как уже упоминалось в разделе 3.1, замена цемента на золу Ф6 привела к наиболее плотной упаковке частиц, что могло быть основной причиной повышения прочности на сжатие.

сравнивает среднюю 28-дневную прочность бетона на сжатие с прочностью на сжатие растворов, приготовленных с 5 %, 10 % и 15 % цемента, замененного золой F4, F5 и F6 (результаты опубликованы в [35]). Все растворные смеси имели наибольшую 28-суточную прочность на сжатие при 5% замене цемента ВФА. Дальнейшее увеличение зольности привело к снижению прочности на сжатие. Данные по прочности на сжатие представлены в зависимости от объема ВЖК в смеси, а не в процентах замены цемента, поскольку раствор содержит больший объем ВЖК, чем бетон при той же замене цемента из-за большего отношения цемента к заполнителю. Результаты, представленные в, показывают, что существует хорошее соответствие между прочностью на сжатие, определенной для раствора и бетона. Результаты также показывают, что прочность на сжатие бетона, изготовленного из золы F4 и F5, может быть улучшена при уровне замены цемента менее 15%.

Прочность на сжатие и относительная насыпная плотность бетонных и растворных смесей с различными объемами ВФА: ( а ) зола Ф4, ( б ) зола Ф5; ( c ) зола F6 (CS – прочность на сжатие, BD – объемная плотность, BDD – объемная плотность в сухом состоянии).

В , средняя объемная плотность указана вместе с данными прочности на сжатие и выражена относительно объемной плотности, измеренной для смеси без WFA. Насыпную плотность раствора определяют по массе и размерам образцов до испытания на прочность при сжатии.Результаты показывают, что увеличение объемной плотности сопровождается увеличением прочности на сжатие, указывая на то, что основной вклад в увеличение прочности связан с более плотной упаковкой частиц. Повышение прочности на сжатие в смесях, приготовленных с ВЖК, достигается за счет дополнительного измельчения золы, что приводит к лучшему гранулометрическому составу [42,78].

Снижение прочности на сжатие в бетоне WFA также может быть связано с уменьшением содержания заполнителя и одновременным включением частиц золы с меньшей жесткостью и прочностью в цементную матрицу.Плотность ВФА ниже плотности цемента, поэтому та же масса ВФА занимает больший объем, чем цемент. Это приводит к уменьшению объема агрегатов в смесях, содержащих ВЖК (см. ). Поскольку заполнители обладают большей прочностью и жесткостью, чем WFA, их замена на WFA ослабляет структуру бетона. Грау и др. [79] проанализировали сжимаемость и модуль сдвига древесной золы и смесей стандартизированного кварцевого песка и древесной золы. Они обнаружили, что древесная зола имеет более высокую сжимаемость, чем песок, и, следовательно, ее включение в смеси песка и золы увеличивает сжимаемость смесей Yang et al.[57] объяснили снижение прочности на сжатие бетона, содержащего древесную золу, включением в цементную матрицу слабых несгоревших частиц углерода. Несколько исследований показали, что увеличение содержания ВЖК в бетоне сопровождается снижением прочности [9,31,42,58,72,80].

Снижение прочности также может быть связано с более низким содержанием вяжущего материала при замене части цемента на WFA, поскольку его реакционная способность ниже, чем у цемента.Было замечено, что WFA из технологии псевдоожиженного слоя затвердевает при смешивании с водой и достигает 28-дневной прочности на сжатие до 6 МПа [70,71]. Значительное увеличение прочности на сжатие между 28 днями и 1 годом указывает на медленную реакцию [71]. Анализ смесей WFA-вода показал, что основными продуктами гидратации летучей золы псевдоожиженного слоя являются эттрингит и различные фазы Ca-Al [71]. С помощью рентгеноструктурного анализа затвердевшего цементного теста 7- и 28-дневной выдержки было установлено, что замена цемента на ВФА не приводит к радикальному изменению продуктов гидратации и что эти изменения в первую очередь связаны с веществами, присутствующими в ВЖК [34].Вклад пуццолановых реакций в прочность становится значительным после 7 или 28 дней гидратации [81]. Поэтому ожидается, что продукты гидратации WFA будут очень ограниченными в период до 28 дней.

Оценка потенциальной реакционной способности WFA обычно основывается на его химическом составе. Берра и др. [37] предположили, что гидравлический индекс, определяемый как (CaO + MgO + Al 2 O 3 )/SiO 2 , может служить хорошим индикатором гидравлической активности, когда его значение >1.Раджамма и др. [72] ожидали, что ВЖК, содержащие >25% СаО, смогут реагировать гидравлически. Зигвардсен и др. [82] ожидают, что пуццолановая активность будет незначительной или отсутствовать, когда количество первичных оксидов (SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ) будет <25%. Однако сумма пуццолановых оксидов не обязательно должна быть прямо пропорциональна их пуццолановой активности [31,37,42]. Было отмечено, что селективное растворение является хорошим методом для оценки упрочняющих свойств золы от процессов сжигания в кипящем слое [71].

Гидравлический индекс зол F4, F5 и F6 из этого исследования составляет 3,1, 0,8 и 3,9 соответственно, что согласно [37] указывает на то, что золы F4 и F6 могут вносить вклад в прочность в основном за счет гидравлической реакции. Летучая зола F5 имеет количество пуццолановых оксидов > 50% (), а ее соотношение CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 близко к таковому для угольной летучей золы (), поэтому она имеет самый высокий потенциал для пуццолановая реактивность. Испытания на прочность при сжатии строительных растворов возрастом до 90 дней, содержащих золу F5, показывают, что ее пуццолановая активность низкая, вероятно, из-за наличия крупных частиц [35].Меньшее выделение тепла при калориметрических измерениях можно объяснить тем, что ВЖК не обладает связывающими или пуццолановыми свойствами [42]. Результаты калориметрических измерений () показывают, что золы F4 и F5 имеют очень низкий вклад в развитие прочности за счет химических реакций в течение первых дней гидратации.

3.4. Развитие жесткости

Увеличение UPV продольных волн в бетоне с ранним старением связано с увеличением Юнга и модуля сдвига [83,84].Сравнение значений UPV, измеренных в четырех разных возрастах, представлено на рис. Самые низкие значения UPV были измерены на образцах, изготовленных из бетона, содержащего наибольший объем WFA. По сравнению со значениями УПВ, измеренными на эталонной смеси, среднее снижение составило 8% (F5-45) и 4% (смеси с заменой цемента 30%). Эти более низкие UPV могут быть связаны с повышенной сжимаемостью, вызванной включением в цементную матрицу частиц с меньшей жесткостью. В смесях, содержащих до 15% WFA, 28-дневное значение UPV находится в пределах ±2% от значения, измеренного на эталонной смеси.

UPV измеряется на образцах бетона в возрасте 1, 2, 7 и 28 дней.

Через 24 часа отверждения наибольший UPV измеряется в образцах бетона, изготовленных из золы F6. По сравнению со смесью М0 это увеличение составляет 3% в обеих смесях Ф6-5 и Ф6-15. Ускоренное развитие жесткости в смеси Ф6-15 продолжалось в промежутке времени от 24 до 48 часов. Шилер и др. [85] связывают быстрое развитие начальной прочности и повышенную реакционную способность в смесях портландцемента и летучей золы кипящего слоя с присутствием свободного CaO.Золы F4 и F6 имели содержание свободного CaO 7,3% и 8,8% соответственно. Различия в скоростях тепловыделения и УПВ смесей, содержащих золы Ф4 и Ф6, свидетельствуют о том, что этот эффект очень мало влиял на развитие реактивности и жесткости.

В течение первых двух суток смеси с заменой 15% цемента на золу Ф4 и Ф5 показали более медленное нарастание жесткости по сравнению со смесью М0. Результаты измерений УПВ в первые дни отверждения хорошо согласуются с результатами калориметрических испытаний.Смеси, содержащие золу F6, показали повышенную скорость тепловыделения, поэтому ускоренное развитие жесткости можно объяснить улучшенным процессом гидратации. Смеси, приготовленные с золой F4 и F5, демонстрируют снижение скорости тепловыделения, так что в первые дни гидратации образуется меньше продуктов гидратации и, соответственно, замедляется развитие жесткости.

Измерения за период от 2 до 28 дней показывают, что добавление WFA изменило ход развития жесткости.В эталонной смеси период 2–7 дней показывает наибольшее увеличение UPV и очень низкое увеличение UPV в период с 7 по 28 день. В смесях с WFA прирост УПВ в 2–5 раз больше в период 7–28 сут по сравнению с эталонной смесью. Это может быть связано с реактивностью золы с частицами, присутствующими в поровом растворе.

3.5. Кажущаяся пористость и капиллярное поглощение

Средние значения кажущейся пористости колебались от 12,4% до 14,5% (), что согласуется с данными, полученными в [86] для бетона с соотношением в/ц , равным 0.5. Образцы из смесей, содержащих золы Ф4 и Ф5 с заменой 15 и 30 %, имели лишь незначительно повышенную пористость по сравнению со смесью М0. Значительное увеличение пористости наблюдалось только у образцов с заменой 45 % золы F5. Противоположное влияние на пористость наблюдалось для образцов с зольностью F6, где пористость уменьшалась с увеличением степени замещения цемента. Было обнаружено, что включение летучей золы биомассы увеличивает содержание пор C-S-H по сравнению со смесями, приготовленными с угольной летучей золой [87].Снижение кажущейся пористости для смесей с золой Ф6, скорее всего, вызвано измельчением пор в цементном тесте за счет улучшения упаковки частиц.

Средние значения поступления воды в образцы за счет капиллярного всасывания представлены в . Коэффициент капиллярного поглощения для каждой смеси был рассчитан и представлен в . Коэффициент капиллярного поглощения рассчитывали по среднему наклону кривой водозабора за период 120–1500 мин. Начальные 120 мин измерения были исключены из регрессионного анализа, чтобы уменьшить влияние нелинейностей, содержащихся в первом периоде измерения, на значение коэффициента капиллярного поглощения. Коэффициент капиллярной абсорбции и его стандартное отклонение показывают, что замена цемента золой Ф4 и Ф5 не оказала существенного влияния на капиллярную абсорбцию, независимо от количества замены цемента. Только в смесях, приготовленных с золой Ф6, значительно снизился коэффициент капиллярного поглощения. Как и все процессы переноса жидкости через бетон, скорость сорбции определяется системой пор [56,59]. Следовательно, снижение скорости сорбции может быть связано с уменьшением пористости за счет добавления золы F6.

Результаты измерения капиллярного водопоглощения.

Деревобетон

Полевой воробей на деревянном бетонном гнезде

Арболитобетон изготавливается из опилок и цемента существующего материала для производства кирпича и погонажных изделий в строительстве. Еще одна область применения в охране природы — скворечники, пещеры для размножения и зимовья различных животных.

Смесь опилок и цемента Сореля, напротив, называется каменной древесиной и в основном используется для производства стяжек и напольных покрытий.

Производство и переработка

Смесь пяти объемных частей опилок и трех объемных частей цемента (с низким содержанием хромата во избежание аллергии) смешивают с водой до консистенции влажной садовой земли. Когда вы отжимаете горсть, должно стекать немного жидкости. Добавление хлорида кальция ускоряет схватывание.

Для переработки предварительно должны быть изготовлены формы, в которые разминается пастообразная масса. Долговечность материала очень хорошая, особенно при нанесении защитных растворов, красок или штукатурки после высыхания, и может прослужить несколько десятков лет.

история

Во время Второй мировой войны в Германии были проведены обширные испытания деревянного бетона, чтобы сделать этот строительный материал пригодным для временных домов в рамках Немецкого жилищного фонда. Нехватка цемента, связанная с войной, потребовала использования других заполнителей, таких как доменный или буроугольный шлак; Самодельные дома, построенные таким образом, обычно имели короткий срок службы и недостаточную устойчивость к атмосферным воздействиям, поскольку содержащаяся в них древесина не была должным образом защищена от проникновения влаги.

В 1949–1950 гг. построены односемейные дома из арболитового кирпича. Несмотря на небольшую толщину наружных стен (16 см), дома потребляют очень мало энергии и сегодня, почти 70 лет спустя, все еще в хорошем состоянии.

Дома из арболита появились в ГДР как одноэтажные дома в начале 1970-х гг. Односемейный дом типа HB4 от VEB Landbauprojekt Potsdam был спроектирован только с одним жилым уровнем и плоской скатной крышей. Доступно около 80 м² жилой площади, запланирован частичный подвал.Общий объем (ранее замкнутое пространство) тогда прогнозировался на уровне около 427 м³. [1]

В 2011 году в рамках проекта для Университета Баухаус в Веймаре был построен первый пассивный дом из арболита, элементы сборно-каркасной конструкции которого были облицованы арболитовыми панелями, которые в основном состоят из древесной стружки. [2] [3]

В Австрии и некоторых других странах арболит широко применяется в качестве строительного материала в виде облицовочных блоков для заливки бетоном, в том числе в многоэтажных домах.

LEAVE A REPLY

Ваш адрес email не будет опубликован.