Trwałość kompozytów wapienno-konopnych w świetle różnych metod badawczych

• Autorzy: Gołębiewski Michał , Narloch Piotr , Piątkiewicz Wojciech , Wasilewski Igor

Identyfikatory

DOI

10.15199/33.2023.09.04

Warianty tytułu

EN

Durability of hemp-lime composites in the light of various research methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kompozyt wapienno-konopny (hempcrete) stosowany jest w budownictwie od ponad 30 lat. Głównymi jego zaletami są właściwości cieplno-wilgotnościowe oraz niewielki wpływ na środowisko. Artykuł przedstawia literaturowy przegląd metod badawczych i wyników badań w celu opisania trwałości kompozytu. Materiał wykazuje odporność na zmienne warunki wilgotnościowe oraz korozję biologiczną i chemiczną, ale w kontakcie z wodą traci wytrzymałość mechaniczną. Przegląd literatury wskazuje na złożoność problematyki oraz liczne ograniczenia techniczne i metodologiczne skutkujące brakiem jednoznacznych wniosków.

EN

Hemp-lime composite (hempcrete) has been used in construction for over 30 years. The main advantages of the material are thermal and hygric properties and low environmental impact. The article presents a literature review of research methods and experimental results in order to describe the durability of the composite. The material is resistant to changing humidity conditions as well as biological and chemical corrosion, and at the same time loses its mechanical strength in contact with water. The literature review indicates the complexity of the issues and numerous technical and methodological limitations resulting in the lack of clear conclusions.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt wapienno-konopny; hempcrete; trwałość; wytrzymałość na ściskanie; korozja biologiczna; budownictwo zrównoważone; metoda badań

EN

hemp-lime composite; hempcrete; durability; compressive strength; biological corrosion; sustainable construction; test method

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Materiały Budowlane
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 9
• Strony: 13--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Gołębiewski Michał

• Politechnika Warszawska, Wydział Architektury

• https://orcid.org/0000-0001-7206-0369

autor

Narloch Piotr

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej

• https://orcid.org/0000-0002-5112-4498

autor

Piątkiewicz Wojciech

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej

• https://orcid.org/0000-0001-6986-8041

autor

Wasilewski Igor

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej

Bibliografia

• [1] International Energy Agency and the United Nations Environment Programme Global Status Report: Towards a Zero‐emission, Efficient and Resilient Buildings and Construction Sector. 2018.
• [2] Amziane S. Overview on Biobased Building Material Made with Plant Aggregate. RILEM Technical Letters. 2016; DOI: 10.21809/rilemtechlett.v1.9.
• [3] Cierpucha W. (red.) Technologia uprawy i przetwórstwa konopi włóknistej. Poznań: IWNiRZ; 2013.
• [4] Khan B.A., Wang J., Warner P., Wang H. Antibacterial Properties of Hemp Hurd Powder against E. Coli. Journal of Applied Polymer Science. 2015; DOI:10.1002/app.41588.
• [5] Gołębiewski M. Kompozyty konopno-wapienne (Hempcrete). Materiały Budowlane. 2016; DOI: 10.15199/33.2016.07.29.
• [6] Barbhuiya S., Bhusan Das B. A Comprehensive Review on the Use of Hemp in Concrete. Construction and Building Materials. 2022; DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127857.
• [7] Gołębiewski M., Adamczewski G. Wytrzymałość na ściskanie kompozytów konopno-wapiennych wytworzonych metodą ubijania. Materiały Budowlane. 2018; DOI: 10.15199/33.2018.09.24.
• [8] Piątkiewicz W., Narloch P., Pietruszka B. Influence of Hemp-Lime Composite Composition on its Mechanical and Physical Properties. Archives of Civil Engineering. 2020; DOI: 10.24425/ace.2020.134409.
• [9] Seng B., Magniont C., Lorente S. Characterization of a Precast Hemp Concrete. Part I: Physical and Thermal Properties. Journal of Building Engineering. 2018; DOI: 10.1016/j.jobe.2018.07.016.
• [10] Gołębiewski M., Pietruszka B. Współczynnik przewodzenia ciepła kompozytów konopno-wapiennych wytworzonych metodą ubijania. Materiały Budowlane. 2019; DOI: 10.15199/33.2019.08.09.
• [11] Walker R., Pavía S. Moisture Transfer and Thermal Properties of Hemp - Lime Concretes. Construction and Building Materials. 2014; DOI:10.1016/j.conbuildmat.2014.04.081.
• [12] Collet F., Pretot S. Thermal Conductivity of Hemp Concretes: Variation with Formulation, Density and Water Content. Construction and Building Materials. 2014; doi: 10.1016/j.conbuildmat.2014.05.039.
• [13] Arehart J.H., Nelson W.S., Srubar W.V. On the Theoretical Carbon Storage and Carbon Sequestration Potential of Hempcrete. Journal of Cleaner Production. 2020; DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.121846.
• [14] Allin S. Building with Hemp. 2nd ed. Seed Press; 2012.
• [15] Stanwix W., Sparrow A. The Hempcrete Book: Designing and Building with Hemp-Lime.Green Books; 2014.
• [16] Gołębiewski M. Aspekty zastosowania kompozytów wapienno-konopnych w budownictwie indywidualnych domów mieszkalnych w architekturze proekologicznej. Praca doktorska. Politechnika Warszawska; 2020.
• [17] Delannoy G., Marceau S., Glé P., Gourlay E., Guéguen-Minerbe M., Diafi D., Nour I., Amziane S., Farcas F. Aging of Hemp Shiv Used for Concrete. Materials & Design. 2018; DOI: 10.1016/j.matdes.2018.10.016.
• [18] Brzyski P. Kompozyt wapienno-konopny jako materiał ścienny spełniający zasady zrównoważonego rozwoju w budownictwie. Praca doktorska. Politechnika Lubelska; 2018.
• [19] Collet F., Chamoin J., Pretot S., Lanos C. Comparison of the Hygric Behaviour of Three Hemp Concretes. Energy and Buildings. 2013; DOI: 10.1016/j.enbuild.2013.03.010.
• [20] Zerrouki R., Benazzouk A., Courty M., Ben Hamed H. Potential Use of Matakaolin as a Partial Replacement of Preformulated Lime Binder to Improve Durability of Hemp Concrete under Cyclic Wetting/Drying Aging. Construction and Building Materials. 2022; DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127389.
• [21] Benmahiddine F., Bennai F., Cherif R., Belarbi R., Tahakourt A., Abahri K. Experimental Investigation on the Influence of Immersion/Drying Cycles on the Hygrothermal and Mechanical Properties of Hemp Concrete. Journal of Building Engineering. 2020; DOI: 10.1016/j.jobe.2020.101758.
• [22] Sheridan J., Sonebi M., Taylor S., Amziane S. The Effect of Long Term Weathering on Hemp and Rapeseed Concrete. Cement and Concrete Research. 2020; DOI: 10.1016/j.cemconres.2020.106014.
• [23] Marceau S., Glé P., Guéguen-Minerbe M., Gourlay E., Moscardelli S., Nour I., Amziane S. Influence of Accelerated Aging on the Properties of Hemp Concretes. Construction and Building Materials. 2017; DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.11.129.
• [24] Delannoy G., Marceau S., Glé P., Gourlay E., Guéguen-Minerbe M., Amziane S., Farcas F. Durability of Hemp Concretes Exposed to Accelerated Environmental Aging. Construction and Building Materials. 2020; DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119043.
• [25] Arizzi A., Viles H., Martín-Sanchez I., Cultrone G. Predicting the Long-Term Durability of Hemp-Lime Renders in Inland and Coastal Areas Using Mediterranean, Tropical and Semi-Arid Climatic Simulations. Science of the Total Environment. 2016; DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.10.141.
• [26] Walker R., Pavia S., Mitchell R. Mechanical Properties and Durability of Hemp-Lime Concretes. Construction and Building Materials. 2014; DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2014.02.065.
• [27] De Bruijn P.B., Jeppsson K.H., Sandin K., Nilsson C. Mechanical Properties of Lime-Hemp Concrete Containing Shives and Fibres. Biosystem Engineering. 2009; DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2009.02.005.
• [28] Sassoni E., Manzi S., Motori A., Montecchi M., Canti M. Experimental Study on the Physical-Mechanical Durability of Innovative Hemp-Based Composites for the Building Industry. Energy and Buildings. 2015; DOI: 10.1016/j.enbuild.2015.07.022.
• [29] Horszczaruk E., Strzałkowski J., Głowacka A., Paszkiewicz O., Markowska-Szczupak. A. Investigation of Durability Properties for Lightweight Structural Concrete with Hemp Shives Instead of Aggregate. Applied Sciences. 2023;DOI: 10.3390/app13148447.
• [30] Sabir B., Wild S., Bai J. Metakaolin and Calcined Clays as Pozzolans for Concrete: A Review. Cement and Concrete Composites. 2001; DOI: 10.1016/S0958-9465(00)00092-5.
• [31] Sheridan J., Sonebi M., Taylor S., Amziane S. The Effect of a Polyacrylic Acid Viscosity Modifying Agent on the Mechanical, Thermal and Transport Properties of Hemp and Rapeseed Straw Concrete. Construction and Building Materials. 2020; DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117536.
• [32] Mohr B.J., Nanko H., Kurtis K.E. Durability of Kraft Pulp Fiber-Cement Composites to Wet/Dry Cycling. Cement and Concrete Composites. 2005; DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2004.07.006.
• [33] Wei J., Meyer C. Degradation Mechanisms of Natural Fiber in the Matrix of Cement Composites. Cement and Concrete Research. 2015; DOI: 10.1016/j.cemconres.2015.02.019.
• [34] Botas S.M.S., Rato V.M., Faria P. Testing the Freeze/Thaw Cycles in Lime Mortar. RILEM Proceedings Pro 078: HMC2010, 2nd Historic Mortars Conference and RILEM TC 203-RHM Final Workshop. 2010; 417 - 425.
• [35] Sassoni E., Manzi S., Motori A., Montecchi M., Canti M. Novel Sustainable Hemp-Based Composites for Application in the Building Industry: Physical, Thermal and Mechanical Characterization Energy and Buildings. 2014; DOI:10.1016/j.enbuild.2014.03.033.
• [36] Shirakawa M.A., Tavares R.G., Gaylarde C.C., Taqueda M.E.S., Loh K., John V.M. Climate as the Most Important Factor Determining Anti-Fungal Biocide Performance in Paint Films. Science of the Total Environment. 2010; DOI: 10.1016/j.scitotenv.2010.07.084.
• [37] Hirst E. Characterisation of Hemp-Lime as a Composite Building Material. PhD thesis. University of Bath; 2013.
• [38] Arnaud L., Gourlay E. Experimental Study of Parameters Influencing Mechanical Properties of Hemp Concretes. Construction and Building Materials. 2012; DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2011.07.052.
• [39] Sedan D., Pagnoux C., Chotard T., Smith A., Lejolly D., Gloaguen V., Krausz P. Effect of Calcium Rich and Alkaline Solutions on the Chemical Behaviour of Hemp Fibres. Journal of Materials Science. 2007; DOI: 10.1007/s10853-007-1903-4.
• [40] Delannoy G., Marceau S., Glé P., Gourlay E., Guéguen-Minerbe M., Diafi D., Amziane S., Farcas F. Impact of Hemp Shiv Extractives on Hydration of Portland Cement. Construction and Building Materials. 2020; DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118300.
• [41] Brzyski P., Gładecki M., Rumińska M., Pietrak K., Kubiś M., Łapka P. Influence of Hemp Shives Size on Hygro-Thermal and Mechanical Properties of a Hemp-Lime Composite. Materials. 2020; DOI: 10.3390/ma13235383.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).