сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
аспирант
Бенин
УДК 691.12 Стебли растений, например солома, камыш, бамбук и изделия из них (соломит, камышит)
ГРНТИ 67.09 Строительные материалы и изделия
ББК 383 Строительные материалы и изделия
ТБК 5415 Строительные материалы и изделия. Производство стройматериалов
Введение. Спрос на строительные материалы диктует необходимость интеграции возобновляе-мых биоресурсов в практику эко-строительства, что позволяет минимизировать углеродный след и нивелировать проблему термического дискомфорта в жилых помещениях. С физико-технической точки зрения растительные биокомпозиты рассматриваются как перспективная альтернатива традиционным минераловатным и полимерным теплоизоляционным материалам (ТИМ). Целью настоящего исследования является на основе системного компаративного анализа выявить взаимосвязь между структурно-технологическими параметрами растительного сырья и эксплуатационной надежностью биопозитивных ограждающих конструкций, определив ключевые научно-исследовательские пробелы в данной области. Материалы и методы. Объектом исследования являются теплоизоляционные материалы (ТИМ) и строительные композиты на основе возобновляемого растительного биосырья (лен, конопля, солома, пробка, целлюлоза). Методы исследования включают системный компаративный анализ данных ми-ровой научной литературы, верификацию результатов численного гигротермического моделирования ограждающих конструкций и оценку экологической эффективности на основе анализа жизненного цикла (LCA) в соответствии со стандартом EN ISO 10456. Основные научные результаты: Систематизированы физико-механические и теплофизические параметры теплоизоляционных материалов в зависимости от фракционного состава и типа связу-ющего. Ключевым нюансом экологии при анализе жизненного цикла биоматериалов стал естествен-ный баланс между экологичностью наполнителя и токсичностью связующего. Выявлены фундамен-тальные научно-исследовательские пробелы, ограничивающие индустриальное внедрение биокомпо-зитов: высокая кинетика микологической деструкции и горючесть органических матриц. Показано, что интеграция льняных и конопляных волокон в силикатные и известковые системы обеспечивает оптимальный баланс между трещиностойкостью и теплопроводностью (≈0,040–0,055 Вт/(м⋅К)). Такая интеграция волокон позволяет создать защитный барьер против биодеструкции и перевести материал в категорию слабо горючих. Это открывает возможность создания силикатных биоком-позитов с прогнозируемым жизненным циклом. Выводы. Оригинальный вывод исследования заключается в том, что преодоление выявленных про-белов лежит в плоскости химической модификации биосырья минеральными вяжущими. Полученные результаты дают целостное представление о термодинамической эффективности и эксплуатационной долговечности растительной изоляции в различных климатических зонах.
теплоизоляционные материалы, биокомпозиты, растительные волокна, теплопроводность, гигротермическая инерция, анализ жизненного цикла (LCA), биокоррозия
1. François Chesnot. Pour une architecture durable: la nécessité d'un contrat social. Architecture, aménagement de l'espace. / François Chesnot// HALL open science. - 2012. P. 124.
2. Décret N° 2005-482 du 04 août 2005. Portant prise en compte des matériaux locaux dans les constructions publiques https://sgg.gouv.bj/doc/decret-2005-482/ consulte le 28.08.2023
3. Aghahadi M. Etude expérimentale et modélisation physique des transferts couplés chaleur-humidité dans un isolant bio-sourcé: дис. – Université Bourgogne Franche-Comté, 2019. P. 156.
4. Protocole de kyoto a la conventioncadre des nations unies sur les changements climatiques en 1997/ Proto-cole_de_Kyoto_20100727
5. Nations unies conférence sur les changements clima-tiques 2015 COP21/CMP11. analyse-cop21-accord_de_paris-bat-web_cle063c66
6. Masson-Delmotte, V., Zhai, P., Pörtner, H. O., Rob-erts, D., Skea, J., Shukla, P. R., ... & Waterfield, T. Global Warming of 1.5◦ C. 2018 //Padstow, Cornwall, UK: TJ Books Limited. – 2018.
7. ADEME E. Climat, Air et Energie-Chiffres clés. – Technical report, 2018. https://centre. ademe. fr/sites/default/files/climat-air-energiechiffres-cles. pdf, ac-cessed 19-Mars-2021, 2018.
8. PACTE. Analyse détaillée du parc résidentiel ex-istant. Rapport technique, 2017.
9. ADEME. Un air sain chez soi. Des conseils pour préserver votre santé - Editionseptembre 2018, 2018.
10. Panyakaew S., Fotios S. 321: Agricultural waste ma-terials as thermal Insulation for dwellings in Thailand: Pre-liminary results //Proceedings of the 25th Conference on Pas-sive and Low Energy Architecture, Dublin, Ireland. – 2008. – pp. 22-24.
11. Beck A. et al. Thermal transport in straw insulation //Journal of Thermal Envelope and Building Science. – 2004. – Vol. 27. – №. 3. – p. 227-234.
12. Asdrubali F., D'Alessandro F., Schiavoni S. A review of unconventional sustainable building insulation materials / Asdrubali F, D’Alessandro F, Schiavoni S. A // Sustainable Materials and Technologies. – 2015. – Vol. 4. – P. 1-17.
13. Ashour T. The use of renewable agricultural by-products as building materials //Work. – 2003. – Vol. 2. – P. 013-2467034.
14. 25000 Besançon Cetiner, I., & Shea, A. D. (2018). Wood waste as an alternative thermal insulation for build-ings. Energy and Buildings, 168, 374–384.
15. Sova, D., Porojan, M., Bedelean, B., & Huminic, G. (2018). Effective thermal conductivity models applied to wood briquettes. International Journal of Thermal Sciences, 124(September 2017), 1–12.
16. Vololonirina, O., Coutand, M., & Perrin, B. (2014). Characterization of hygrothermal properties of wood-based products – Impact of moisture content and temperature. Con-struction and Building Materials, 63, 223–233.
17. Benmansour, N., Agoudjil, B., Gherabli, A., Kareche, A., & Boudenne, A. (2014). Thermal and mechanical perfor-mance of natural mortar reinforced with date palm fibers for use as insulating materials in building. Energy and Buildings, 81, 98–104.
18. Chanhoun, M., Padonou, S., Adjovi, E. C., Olodo, E., & Doko, V. (2018). Study of the implementation of waste wood, plastics and polystyrenes for various applications in the building industry. Construction and Building Materials, 167, 936–941.
19. Wei K. et al. Development and performance evalua-tion of a new thermal insulation material from rice straw using high frequency hot-pressing //Energy and Buildings. – 2015. – Vol. 87. – P. 116-122.
20. Солдатов Д. А., Хозин В. Г. Теплоизоляционные материалы на основе соломы / Солдатов Д. А., Хозин В. Г. //Известия КГАСУ. – 2013. - №1. – С.197-201.
21. Bouchié R, Busson B, Cormier B, Delaire A, Farkh S et Leguillon F... Performance énergétique : les matériaux et procédés d’isolation-Choix et mise en œuvre des matériaux et des procédés, Performances et références réglementaires, plus de 35 solutions analysées //Paris, CSTB éditions. – 2013. - 458p
22. Лукаш А.А., Лукутцова Н.П. Гофрокартонная пли-та – эффективный теплоизоляционный матери-ал//Строительные материалы. – 2014. - №10. – С. 24-27
23. Gallauziaux T., Fedullo D. Le grand livre de l'isola-tion. – Eyrolles. - 2010. - 678p
24. Magniont C. Contribution à la formulation et à la caractérisation d'un écomatériau de construction à base d'agroressources : дис. – Toulouse 3, 2010. – Vol. 1.- 343p
25. V Nozahic, S Amziane, G Torrent, K Saïdi, H De Baynast Design of green concrete made of plant-derived aggre-gates and a pumice–lime binder / V Nozahic, S Amziane, G Torrent, K Saïdi, H De Baynast // Cement and Concrete Com-posites. – 2012. – Vol. 34. – №. 2. – P. 231-241.
26. Padayodi E. Contribution à l'élaboration des maté-riaux de construction à base de produits naturels : caractérisa-tion thermomécanique et physico-chimique des argiles et des fibres naturelles cellulosiques : дис. – Besançon, 2001
27. El Hajj N. et al. Development of thermal insulating and sound absorbing agro-sourced materials from auto linked flax-tows //Industrial Crops and Products. – 2011. – Т. 34. – №. 1. – С. 921-928.
28. D Mercier, Y Dutil, D Rousse, F Pronovost, D. Bou-dreau Les isolants thermiques naturels: construction verte et efficacité énergétique. — Paris: Éditions Techniques, 2011. — 250 p.
29. A. D. La Rosa, A. Recca, A. Gagliano, J. Sum-merscales, A. Latteri, G. Cozzo, G. Cicala Environmental im-pacts and thermal insulation performance of innovative com-posite solutions for building applications //Construction and Building Materials. – 2014. – Vol. 55. – P. 406-414.
30. Balo F. Feasibility study of “green” insulation mate-rials including tall oil: Environmental, economic and thermal properties // Energy and Buildings. – 2015. – Vol. 86. – P. 161-175.
31. Maalouf C. et al. An energy and carbon footprint assessment upon the usage of hemp-lime concrete and recy-cled-PET façades for office facilities in France and Italy // Journal of Cleaner Production. – 2018. – Vol. 170. – P. 1640-1653.
32. E. Latif, R. M. H. Lawrence, A. D. Shea, P. Walker An experimental investigation into the comparative hygrothermal performance of wall panels incorporating wood fibre, mineral wool and hemp-lime / E. Latif, R. M. H. Lawrence, A. D. Shea, P. Walker //Energy and Buildings. – 2018. – Vol. 165. – P. 76-91.
33. A. Korjenic, J. Zach, J. Hroudov´a. The use of insu-lating materials based on natural fibers in combination with plant facades in building constructions, Energy and Buildings (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.12.037
34. B. Mazhoud, F. Collet, S. Pretot, J. Chamoin Hygric and thermal properties of hemp-lime plasters / B. Mazhoud, F. Collet, S. Pretot, J. Chamoin // Building and Environment. – 2016. – Vol. 96. – P. 206-216.
35. Mati-Baouche N. Conception d'isolants thermiques à base de broyats de tiges de tournesol et de liants polysaccha-ridiques: дис. – Université Blaise Pascal-Clermont-Ferrand II, 2015.
36. Franceschini A. et al. Observations sur Diplodia mutila, pathogene du chêne-liege en Sardaigne. – 1999.
37. Korjenic A., Zach J., Hroudová J. The use of insulat-ing materials based on natural fibers in combination with plant facades in building constructions //Energy and Build-ings. – 2016. – Т. 116. – С. 45-58.
