Использование скопа в качестве вяжущего вещества

Введение. Потребность в более эффективном и разнообразном применении отходов целлюлозно-бумажной промышленности диктует необходимость поиска новых направлений использования таких отходов в технологиях строительного материаловедения.

Материалы и методы. В исследованиях использовался скоп предприятия ООО «Пермский картон» с влажностью после отмывки 300% масс. В настоящее время многие вопросы теории и практики производства материалов из скопа остаются не вполне решёнными, вследствие чего ряд положений заимствуется из теории производства бетона на минеральных заполнителях, а также производства изделий целлюлозно-бумажной промышленностью.

Результаты. В силу своего химического и вещественного состава показана возможность применения скопа в технологиях строительного материаловедения в качестве самостоятельного воздушного вяжущего вещества. Исследованиями установлено, что исходная влажность скопа как вяжущего влияет на конечные качественные показатели сухого материала. Так наименьшая плотность сухого материала 350 кг/м3 наблюдается при исходной влажности смеси в пределах 650% масс. При плотности 350 кг/м3 гигроскопичность материала составляет 4,3%, усадка от 10 до 25%. Время сушки изделия находится в пределах 11 ч. Нивелирование высокой усадки достигается посредством введения легких заполнителей с шероховатой поверхностью в процессе формования.

Обсуждение и заключение. Полученные данные о структуре, составе скопа, а также зависимости и закономерности поведения высококонцентрированной дисперсной системы типа «скоп–вода» показывают возможность применения скопа для производства теплоизоляционных материалов как в качестве основного компонента, так и в композиции с заполнителями в качестве самостоятельного воздушного вяжущего. При этом конечные показатели плотности теплоизоляционных изделий находятся в пределах, установленных нормативными документами.

1. Баталин Б.С., Козлов И.А. Утилизация скопа ООО «Пермский картон» // Экология и промышленность России. 2009. №6. С. 20–22.

2. Баталин Б.С., Козлов И.А. Строительные материалы на основе скопа – отхода целлюлозно-бумажной промышленности // Строительные материалы. 2004. №1. С.42–43.

3. Печенкин А.Ю., Карцев И.И., Колтунов А.С., Куценко О.И. Исследование свойств строительных материалов на основе древесных отходов // Современные материалы, техника и технология. 2016. №5(8). С. 147–152.

4. Ремизова В.М. Композиты из отходов // Универсальная наука. 2018. №1(5). С. 79–82.

5. Мифтахов М.Н., Махнюк Д.В. Исследование сорбционных свойств модифицированных сорбентов, полученных из отходов целлюлозно-бумажной промышленности – скопа // Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. 2020. №3(86). С.21–58.

6. Баталин Б.С., Козлов И.А. Использование скопа для обеспечения гигиенической безопасности жилых помещений // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 4. 104 с.

7. Имайкина А.Р., Ширинкина Е.С. Анализ направлений использования осадков сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий в строительной отрасли // Химия. Экология. Урбанистика. 2018. С. 108–111.

8. Матвеева З.О. Использование отходов целлюлозно-бумажной промышленности для производства аглопоритового гравия // Строительные материалы. 1980. №6. С. 21–22.

9. Ширинкина Е.С., Вайсман Я.И., Житнюк В.А., Монченко С.В. Ресурсосберегающая технология обращения с отходами переработки макулатурной массы // Экология и промышленность России. 2015. №7. С.10–15.

10. Ольков П.Л. Улучшение качества керамзита путём устранения слипания сырцовых гранул в процессе сушки // Строительные материалы. 1980. №5. С.16–17.

11. Chen H.J. Paper sludge reuse in lightweight aggregates manufacturing / H.J. Chen, Y.C. Hsueh, C.F. Peng, C.W. Tang // Materials. - 2016. - Vol. 9 (11). №876. - pp. 1–9. DOI: 10.3390/ma9110876.

12. Пичугин А.П., Денисов А.С., Хританков В.Ф. [и др.] Эффективные органоминеральные бетоны с повышенными тепло- и звукоизолирующими свойствами // Строительные материалы. 2008. №5. С. 73–75.

13. Федоров В.И. Повышение качества фибропенобетона введением целлюлозных волокон // Строительство: новые технологии – новое оборудование. 2018. №5. С.54–56.

14. Adu C. Developing fiber and mineral based composite materials from paper manufacturing byproducts / C. Adu, M. Jolly // Smart Innovation, Systems and Technologies. - 2017. - Vol. 68. - pp. 435–444. DOI.org/10.1007/978-3-319-57078-5_41.

15. Ширинкина Е.С. Получение экологически безопасных строительных материалов с использованием осадков сточных вод целлюлозно-бумажного производства // Теоретическая и прикладная экология. 2018. №4. С.85–92.

16. Hishikava Y. Characterization of individual hydrogen bonds in crystalline regenerated cellulose using resolved polarized FTIR spectra / Y. Hishikava, E. Togawa T. Kondo // ACS Omega. - 2017. - Vol.2(4) - pp. 1469-1476. DOI.org/10.1021/acsomega.6b00364.

17. Муратова А.А., Картушина Ю.Н. Разработка состава теплоизоляционных изделий из макулатуры и полимерных отходов // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2020. №3(80). С. 73–83.

18. Дубатовска А.И., Твердохлебов Р.В. Обзор технических свойств целлюлозной изоляции // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки. 2018. № 8. С. 67–81.

19. Осовская И.И., Антонова В.С. Влияние поверхностной деструкции на гидрофильность и связеобразующую способность целлюлозных волокон // Химия растительного сырья. 2020. №1. С.315–320.

20. Rubleva N.V. Production of cellulose nanocrystals by hydrolysis in mixture of hydrochloric and nitric acids. / N.V. Rubleva, E.O.Lebedeva, A.V Afineevskii, M.I. Voronova, O.V. Surov, A.G. Zakharov // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. vol.62, no 12, pp.85-93. DOI: 10.6060/ivkkt.20196212.5984.

21. Zoltan Borcsok / Zoltan Borcsok, Srivaro Suthon, Zoltan Pasztory // Effect of heat treatment on some cellular properties fo rubberwood (Hevea brasiliensis Mull.Arg). Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2020, vol.24, no 2, pp.43-50. DOI: 1018698/2542-1468-2020-2-43-50.

22. Чулкова И.Л., Селиванов И.А., Галдина В.Д. Исследование влияния добавки скопа на структурообразование цементного камня методом количественного рентгенофазового анализа // Вестник СибАДИ. 2019. №4. С.504–518.

23. Чулкова И.Л., Селиванов И.А., Галдина В.Д. Изучение структурообразования органоминеральных композиций с волокнистым заполнителем методом электронной микроскопии // Промышленное и гражданское строительство. 2019. №12. С.41–47.

24. Smolin, A.S. Role of the relaxation state of polimer components in wood when making composite packaging materials (corrugated cardboard) / A.S. Smolin, E.L. Akim // Fiber Chemistry. - 2018. - Vol. 50. №4. – 336-344. DIO.org/10.1007/s10692-019-09986-3.

25. Abitbol T. A. Nanocellulose a tiny fiber with huge applications / T.A. Abitbol, A. Rivkin, Y. Cao, Y. Nevo, E. // Current Opinion in Biotehnology. – 2016. – Vol.39.- pp.76-88. DOI:10.1016/j.copbio.2016.01.002

26. Mahyar Fazeli. Improvement in adhesion of cellulose fibers to the thermoplastic starch matrix by plasma treatment modification / Mahyar Fazeli, Jennifer Paola Florez, Renata Antoun Simão // Plasma Processes and Polimers. – 2019. – Vol.16(6), pp.207-2016. DOI:10.1002.ppap.201800167.

27. Rangelov M. Using carbon fiber composites for reinforcing pervious concrete / M. Rangelov // Construction and Building Materials. - 2016. - Vol. 126. - pp. 875-885. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.06.035.

28. Henschen Jonatan. Bacterial adhesion to polyvinylamine-modified nanocellulose films / J. Henschen, P.A. Larsson, J. Illergard, L. Wagber, M.Ek // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 151. – 2017. – Vol. 1. – pp. 224-231. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2016.12.018.

29. Баталин, Б.С., Козлов И.А. Исследование физико-механических свойств скопа картонного производства // Известия вузов. Строительство. 2004. №1. С. 32–34.

30. Селянина С.Б., Труфанова М.В., Афанасьев Н.И., Селиванова Н.В. Поверхностно-активные свойства сульфатных лигнинов // Журнал прикладной химии. 2007. №11. С. 1807–1810.

31. Судакова И.Г., Кузнецов Б.Н., Гарынцева Н.В., Королькова И.В. Состав и связующие свойства лигнинов, полученных окислительной делигнификацией древесины пихты, осины и березы в среде уксусной кислоты // Химия растительного сырья. 2010. №3. С. 55–60.

32. Kozlov I.A. Foamed concrete with wastes of pulp and paper industry / B.S. Batalin, I.A. Kozlov // «Role for concrete in global development»: Proceeding of the International Conference. – Dundee: University of Dundee, Scotland, UK, 8-9 July 2008, pp. 419-426.

33. Степанова М.П., Сотникова О.А. Реализация механизмов контактно-конденсационной теории твердения при формировании строительных композитов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2020. №24(1). С.90–102.

34. Цветков М.В., Салганский Е.А. Лигнин: направление использования и способы утилизации (обзор) // Журнал прикладной химии. 2018. №7(91). С.988–997.

35. Баталин Б.С., Козлов И.А. Исследование адгезионных свойств скопа целлюлозно-бумажных комбинатов // Известия вузов. Строительство. 2005. №3. С. 42–44.

36. Криворотова А.И., Усольцев О.А. Разработка и исследование свойств теплоизоляционного материала из макулатурной массы и бытовых отходов полимеров // Хвойные бореальной зоны. 2017. №3–4. С.84–89.