The impact of modifying hemp shives with water glass on selected properties of hemp-cement-lime composite

• Autorzy: Chomicz, Radosław , Borysiuk, Piotr

Warianty tytułu

PL

Wpływ modyfikacji paździerzy konopnych szkłem wodnym na wybrane właściwości kompozytu konopno-cementowo-wapiennego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The impact of modifying hemp shives with water glass on selected properties of hemp-cement-lime composite. The influence of the addition and modification of hemp shives with water glass on selected properties of the hemp-cement-limestone composite was investigated. Nine variants of composites were produced, differing in the volume content of hemp husks: 0%, 15%, 25%, 35% and 50%, modified or unmodified with water glass. For the produced composites, it was tested: density, compressive strength, MOR (bending strength), MOE (modulus of elasticity), thickness swelling and water absorption. Based on the conducted research, it was found that the increase in the addition of hemp shives results in a decrease in strength parameters and deterioration of the water resistance of hemp-cement-lime composites. In turn, the modification of hemp shives with water glass improves both the strength and physical properties (limited swelling in thickness and water absorption) of hempcement-lime composites compared to analogous composites based on unmodified hemp shives. The highest strength parameters and the best resistance to water are demonstrated by a hemp-cement-limestone composite containing a 15% volume share of hemp shives modified with a 5% addition of water glass.

PL

Badano wpływ dodatku i modyfikacji paździerzy konopnych szkłem wodnym na wybrane właściwości kompozytu konopno-cementowo-wapiennego. Wytworzono dziewięć wariantów kompozytów różniących się zawartością objętościową łusek konopi: 0%, 15%, 25%, 35% i 50%, modyfikowanych i niemodyfikowanych szkłem wodnym. Dla wytworzonych kompozytów badano: gęstość, wytrzymałość na ściskanie, MOR (wytrzymałość na zginanie), MOE (moduł sprężystości), spęcznienie na grubość oraz nasiąkliwość. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że zwiększenie dodatku paździerzy konopnych powoduje obniżenie parametrów wytrzymałościowych i pogorszenie wodoodporności kompozytów konopno-cementowo-wapiennych. Z kolei modyfikacja paździerzy konopnych szkłem wodnym poprawia zarówno właściwości wytrzymałościowe, jak i fizyczne (ograniczone spęcznienie na grubość i nasiąkliwość) kompozytów konopno-cementowo-wapiennych w porównaniu do analogicznych kompozytów opartych na niemodyfikowanych paździerzach konopnych. Najwyższymi parametrami wytrzymałościowymi i najlepszą wodoodpornością charakteryzuje się kompozyt konopno-cementowo-wapienny zawierający 15% objętościowy udział paździerzy konopnych modyfikowanych 5% dodatkiem szkła wodnego.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt konopno-cementowo-wapienny; paździerze konopne; szkło wodne; właściwości wytrzymałościowe; właściwości fizyczne

EN

hemp-cement-lime composite; hemp shives; water glass; strength properties; physical properties

• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2024
• Tom: No. 125
• Strony: 5-22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chomicz, Radosław

• Faculty of Wood Technology, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Poland

autor

Borysiuk, Piotr

• Department of Technology and Entrepreneurship in Wood Industry, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Poland

Bibliografia

• 1. AKERMAN K., 1964: Gips i anhydryt: występowanie i zastosowanie w przemyśle i w budownictwie. Wydawnictwo PWN, Warszawa.
• 2. BEVAN R., WOOLLEY T., 2020: Hemp Lime Construction: A Guide to Building with Hemp Lime Composites. Bracknell.
• 3. BORYSIUK P., KOZAKIEWICZ P., KRZOSEK S., 2019: Drzewne materiały konstrukcyjne. Wydawnictwo SGGW, Warszawa, ISBN 978-83-7583-815-2.
• 4. BRZYSKI P., 2016: Budownictwo z wykorzystaniem kompozytu wapienno-konopnego charakterystyka materiału. Przegląd Budowlany, 87(1), 29-33.
• 5. BRZYSKI P., BARNAT-HUNEK D., SUCHORAB Z., ŁAGÓD G., 2017: Composite materials based on hemp and flax for low-energy buildings. Materials, 10(5), 510.
• 6. CABRAL M.R., NAKANISHI E.Y., MÁRMOL G., PALACIOS J., GODBOUT S., LAGACÉ R., SAVASTANO H., FIORELLI J., 2018: Potential of Jerusalem Artichoke (Helianthus tuberosus L.) stalks to produce cement-bonded particleboards. Industrial Crops and Products, 122, 214 - 222. DOI: 10.1016/j.indcrop.2018.05.054.
• 7. DIQUÉLOU Y., GOURLAY E., ARNAUD L., KUREK B., 2016: Influence of binder characteristics on the setting and hardening of hemp lightweight concreto. Construction and Building Materials, 112, 506-517. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.02.138.
• 8. DOBROWOLSKA E., 2002: Stosowanie drzewnych wiórów wtórnych i gipsu z odsiarczania w półsuchej technologii wytwarzania płyt gipsowo-wiórowych. Rozprawy Naukowe i Monografie, SGGW w Warszawie.
• 9. FERRÁNDEZ D., ÁLVAREZ DORADO M., ZARAGOZA-BENZAL A., LEAL MATILLA A., 2023: Feasibility of ecofriendly mortars with different hemp additions for use in building sector. Heritage, 6 (7), 4901-4918. DOI: 10.3390/heritage6070261.
• 10. FILAZI A., TORTUK S., PUL M., 2023: Determination of optimum blast furnace slag ash and hemp fiber ratio in cement mortars. Structures, 57, 105024. DOI: 10.1016/j.istruc.2023.105024.
• 11. FRYBORT, S., MAURITZ, R., TEISCHINGER, A., MÜLLER U., 2008: Cement bonded composites - A mechanical review. BioResources, 3 (2), 602-626
• 12. HOU J., WANG S., JIANG Y., JIN Y., YU Y., 2021: Probing the effects of density on combustion performance of cement-bonded particleboard produced from wood processing residues. Journal of Advanced Concrete Technology, 19 (9), 1016-1024. DOI: 10.3151/jact.19.1016.
• 13. JORGE F.C., PEREIRA C., FERREIRA J.M.F., 2004: Wood-cement composites: A review. Holz als Roh - und Werkstoff. 62 (5), 370-377, DOI:10.1007/s00107-004-0501-2
• 14. KEPRDOVÁ S., KŘÍŽOVÁ K., 2014: Application of alternative fillers in the cement-bonded particleboards structure. Advanced Materials Research, 897, 319-322. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.897.319.
• 15. LIOW J.L., KHENNANE A., MULEY M., SORIAL H., KATOOZI E., 2022: Recycling of Chrome-Copper-Arsenic Timber Through Cement Particleboard Manufacture. Sustainable Production, Life Cycle Engineering and Management, 111 - 122. DOI: 10.1007/978-3-030-90217-9_10.
• 16. MELICHAR T., BYDZOVSKY J., DVORAK R., TOPOLAR L., KEPRDOVA S., 2021: The behavior of cement-bonded particleboard with modified composition under static load stress. Materials, 14 (22), 6788. DOI: 10.3390/ma14226788.
• 17. PATT R., SCHÖLER M., 1987: Herstellung von Gipsfaserplatten auf Altpapierbasis mit hohen Festigkeit. Holz als Roh- und Werkstoff, 45, 390.
• 18. PIETRUSZKA B., GOŁĘBIEWSKI M., 2019: Właściwości wyrobów budowlanych na baize konopi. Przegląd Budowlany. Available at: http://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-2d6ca308-9ffd-456d-b89e-8f9d3f14a7ce (accessed: 21 April 2024).
• 19. PN-D-04102:1979 Drewno -- Oznaczanie wytrzymałości na ściskanie wzdłuż włókien.
• 20. PN-EN 310:1994 Płyty drewnopochodne -- Oznaczanie modułu sprężystości przy zginaniu i wytrzymałości na zginanie.
• 21. PN-EN 317:1999 Płyty wiórowe i płyty pilśniowe -- Oznaczanie spęcznienia na grubość po moczeniu w wodzie.
• 22. PN-EN 323:1999 Płyty drewnopochodne - Oznaczanie gęstości.
• 23. RANGAVAR H., 2017: Wood-cement board reinforced with steel nets and woven hemp yarns: Physical and mechanical properties. Drvna Industrija, 68 (2), 121-128. DOI: 10.5552/drind.2017.1631.
• 24. SKŁODOWSKA-WEIGT B., 1967: Zwiększenie wodoodporności tworzyw gipsowych. Praca doktorska. Maszynopis, Politechnika Warszawska, Warszawa.
• 25. TAŞ H.H., ARSLAN B., KALAYCIOGLU H., 2021: Effects of polymer additives on some mechanical and physical properties of cement bonded particleboards. Wood Research, 66 (3), 331-340. DOI: 10.37763/wr.1336-4561/66.3.331340.
• 26. TAŞ H.H., KUL F.M., 2020: Sunflower (Helianthus annuus) stalks as alternative raw material for cement bonded particleboard. Drvna Industrija, 71 (1), 41-46. DOI: 10.5552/drvind.2020.1907.
• 27. THOLE V., 1993: Hafteigenschaften von Holzspänen verschiedener Holzarten in Gipsmatries. WKI-Kurznericht 21.
• 28. TROCIŃSKI A., 2023: Właściwości fizykochemiczne płyt z włókien konopnych (Canabis Stativa L.) wiązanych spoiwami gipsowymi. Praca doktorska. Maszynopis, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu.
• 29. TROCIŃSKI, A., WIERUSZEWSKI, M., KAWALERCZYK, J., MIRSKI R., 2023: Properties of -fibre-gypsum composite formed on the basis of hemp (Cannabis sativa L.) -fibres grown in Poland and natural gypsum. Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology, (121), 29-36.
• 30. WANG C., ZHANG S., WU H., 2013: Performance of cement bonded particleboards made from grapevine. Advanced Materials Research, 631-632, 765-770. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.631-632.765.
• 31. YANG Y., LI X., 2022: Study on compatibility of poplar wood and Portland cement. Construction and Building Materials, 314, 125586. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.125586.
• 32. YU Y., HOU J., DONG Z., WANG C., LU F., SONG P., 2016: Evaluating the flammability performance of Portland cement-bonded particleboards with different cement-wood ratios using a cone calorimeter. Journal of Fire Sciences, 34 (3), 199-211. DOI: 10.1177/0734904116630758.

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).

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.6604