Influence of alternative binder on the properties of hemp hurds composites

• Autorzy: Stevulova N. , Schwarzova I.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2017.192

Warianty tytułu

PL

Wpływ alternatywnego spoiwa na właściwości kompozytu z włóknami konopnymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Composites based on natural fibres as organic filler are studied for several years because traditional building materials such as concrete are increasingly being replaced by advanced composite materials (fibre reinforced cement). The current trend in the construction industry is the effort to achieve sustainable development using rapidly renewable material resources instead of limited raw materials as well as using alternative materials. The need for development of promising and environmentally friendly materials is related to the industrial interest in the use of natural plant fibres as reinforcement into lightweight composites. The attention is given to hemp fibres as a substitute for synthetic fibers in lightweight composites due to their unique mechanical, thermal insulation, acoustic and antiseptic properties. Optimizing the adhesion of hemp plant fibre to the inorganic matrix in the composite is related to the modification of hemp fibers and/or the appropriate option and treatment of binder. In this paper, the attention is given to the study properties of composite based on hemp hurds as filler and alternative binder (MgO-cement). The hemp as a building composite component is rapidly renewable, carbon-negative, non-toxic, mildew-resistant and pest-free. Cement based on MgO seems to be a suitable binding agent for composites based on hemp hurds. Experimental work is focused on the study of impact of alternative binder on the selected properties of prepared lightweight composites and variation of mixtures based on hemp hurds and alternative binder focused on the MgO and SiO2 component (silica sand and silica fume in variation). The evaluation of the physical and mechanical properties of hemp hurds composites with alternative binder is given. The results have shown that by incorporating hemp hurds into a magnesium oxide cement matrix it is possible to prepare materials with suitable thermal insulating properties usable in non-load-bearing structures.

PL

Od kilku lat badane są kompozyty na bazie włókien naturalnych jako wypełniacze organiczne, ponieważ tradycyjne materiały budowlane, takie jak beton, są coraz częściej zastępowane zaawansowanymi materiałami kompozytowymi (cement wzmacniany włóknami). Obecną tendencją w branży budowlanej jest dążenie do osiągnięcia zrównoważonego rozwoju przy wykorzystaniu szybko odnawialnych surowców, a nieograniczonych surowców, a także przy użyciu alternatywnych materiałów. Potrzeba opracowania ekologicznych dla środowiska materiałów jest związana z przemysłowym wykorzystaniem naturalnych włókien roślinnych jako zbrojenia do lekkich materiałów kompozytowych oraz włókien konopnych jako substytut włókien syntetycznych w lekkich kompozytach ze względu na ich unikalne własności mechaniczne, termoizolacyjne, akustyczne i antyseptyczne. Optymalizacja przyczepności włókna roślinnego konopi do matrycy nieorganicznej w kompozycie jest związana z modyfikacją włókna konopnego i/lub odpowiednią opcją i obróbką spoiwa. W niniejszym dokumencie zwrócono uwagę na właściwości badawcze kompozytu bazującego na opasach konopnych (w odcieniach drewna konopi) jako wypełniacza i alternatywnego środka wiążącego (MgO-cement). Konopie jako komponent złożony z budynków są szybko odnawialne, są odporne na węgiel, nietoksyczne, odporne na pleśń i wolne od szkodników. Wydaje się, że cement na bazie MgO jest odpowiednim środkiem wiążącym dla kompozytów na bazie konopi. Eksperymentalne prace koncentrują się na badaniu termicznego przetwarzania naturalnego surowego materiału magnezytowego do jego późniejszego wykorzystania jako alternatywnego składnika wiążącego do lekkich materiałów kompozytowych oraz zróżnicowania mieszanek kompozytowych opartych na opaskach konopnych i alternatywnym środku wiążącym skupionym na składniku MgO i SiO2. Ocenę fizycznych i mechanicznych właściwości konopnych prasuje kompozyty z alternatywnym spoiwem. Wyniki wykazały, że poprzez włączenie konopnych włókien do matrycy cementowej tlenku magnezu można przygotować materiały o odpowiednich właściwościach termoizolacyjnych użytych w konstrukcjach nie obciążających.

Słowa kluczowe

EN

alternative binder; hemp hurds; lightweight composite; physicomechanical properties

PL

spoiwo alternatywne; włókno konopne; kompozyt; właściwości fizykomechaniczne

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 64, nr 4/I
• Strony: 59--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab.

Twórcy

autor

Stevulova N.

• Technical University of Kosice, Faculty of Civil Engineering, Institute of Environmental Engineering, Vysokoskolska 4, 04200, Kosice, Slovakia, [phone]

autor

Schwarzova I.

• Technical University of Kosice, Faculty of Civil Engineering, Institute of Environmental Engineering, Vysokoskolska 4, 04200, Kosice, Slovakia, [phone]

Bibliografia

• [1] Sedan D., Pagnoux S., Smith A., Chotard T. Mechanical properties of hemp fibre reinforced cement: Influence of the fibre/matrix interaction. Journal of the European Ceramic Society. Vol. 28. pp. 183-192, 2008.
• [2] Cigasova J., Stevulova N., Junak J. Influence of binder nature on properties of lightweight composites based on hemp hurds. International Journal of Modern Manufacturing Technologies. Vol. 5. pp. 27-31, 2013.
• [3] Valadez-Gonzalez A., Cervantes J.M., Olayo R., Herrera Franco P.J. Effect of fibres surface treatment on the fibres-matrix bond strength of natural fibres reinforced composites. Composites: Part B. Vol. 30. pp. 309-320, 1999.
• [4] Stevulova N., Schwarzova I. Changes in the properties of composites caused by chemical treatment of hemp hurds. International Journal of Chemical, Biomolecular, Metallurgical, Materials Science and Engineering. Vol. 8. pp. 363-367, 2014.
• [5] Kidalova L., Terpakova E., Stevulova N., Sicakova A. Application of hemp in preparation of building materials. Czasopismo Techniczne. Vol. 108. No. 8, pp. 107-112, 2011.
• [6] Kidalova L., Terpakova E., Stevulova N. MgO cement as suitable conventional binder’s replacement in hemp concrete. Pollack Periodica. Vol. 6. pp. 107-112, 2011.
• [7] Čigášová J., Števulová N., Sičáková A. New biocomposites based on hemp hurds. Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture. Vol. 32. No. 62, pp. 75-81, 2015.
• [8] Kidalova L., Stevulova N., Terpakova E., Sicakova A. Utilization of alternative materials in lightweight composites. Journal of Cleaner Production. Vol. 34, pp. 116-119, 2012.
• [9] Stevulova N., Schwarzova I., Estokova A., Holub M. MgO-based cement as an inorganic binder for hemp hurds composites. Cheminé Technologija. Vol. 67, pp. 24-29, 2016.
• [10] Kidalova, L. Determination of selected characteristics in hemp concrete. In: Young Scientist: 3rd PhD. Student Conference of Civil Engineering and Architecture. Košice. Slovakia. pp. 1-6, 2011.
• [11] Bydzovsky, J. Utilization of rapidly renewable raw materials in building materials. In: Proceedings of the 12th International Scientific Conference. Brno Technical University, Brno, Czech Republic. pp. 43-46, 2009.
• [12] STN EN 12390-2 Testing hardened concrete. Part 2: Making and curing specimens for strength tests.
• [13] STN EN 12390-7: 2011 Testing hardened concrete. Part 7 Density of hardened concrete.
• [14] STN EN 12087/A1: 2013 Thermal insulating products for building applications. Determination of long term water absorption by immersion.
• [15] STN EN 12390-3: Testing hardened concrete. Part 3: Compressive strength of test specimens.
• [16] Stevulova N., Cigasova N., Purcz P., Schwarzova I., Kacik F., Geffert A. Water absorption behavior of hemp hurds composites. Materials. Vol. 8. pp. 2243-2257, 2015.
• [17] Poon C.S., Kou S.C., Lam L. Compressive strength, chloride diffusivity and pore structure of high performance metakaolin and silica fume concrete. Construction and Building Materials. Vol. 20. pp. 858-865, 2005.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)