Бетонный стройматериал на основе отходов гречишной шелухи

В статье представлена методология создания строительной бетонной смеси с использованием гречневой лузги.

Ключевые слова: лузга гречихи, смесь бетонная, строительные материалы, сырье вторичное, сельское хозяйство, экология, окружающая среда.

Современные обрабатывающая и сельскохозяйственная отрасли характеризуются многими глобальными проблемами, характерными для большинства стран мира. Одной из них можно назвать накопление большого количества отходов различного происхождения, одним из основных видов которых являются сельскохозяйственные отходы.

Такая проблема требует немедленного решения в связи с загрязнением окружающей среды, что важно, такое решение должно быть комплексным. То есть, недостаточно просто утилизировать сельскохозяйственные отходы. Необходимо рассмотреть наиболее целесообразную технологию их утилизации с возможным применением в различных отраслях промышленности [1].

Одной из наиболее востребованных отраслей, как возможность утилизации различных видов отходов, является строительная отрасль и, в частности, производство строительных материалов, изделий и конструкций. Это связано с тем что, последние три года в России наблюдается увеличение объема производства строительных смесей в три раза, что связанно с массовым строительством жилья и других объектов жилого и нежилого использования, а также, переориентация спроса от листовых материалов в сторону бетонных смесей, поскольку их использование позволяет не только утеплить дом, но и является экологичным преимуществом [2].

Также это связано с возросшей урожайностью и увеличением засеиваемых сельскохозяйственных площадей этой культурой. В РФ за 2021 г. урожай гречихи составил 921 тыс. тонн и объем лузги 184 тыс. тонн, в Самарской области, в 2021г. собрано 5,8 т. тонн гречихи, объем лузги составил 1,2 тыс. тонн [3].

Использование отходов в качестве основы шихты стройматериалов является перспективным методом. Также актуально применение отходов агрохозяйства — внедрение в структуру бетона растительных волокон. По словам ученых, такое решение позволяет повысить стойкость бетона к сжатию на 22 %, на осевое сжатие — на 27 %, на растяжение — на 33 % [4].

В данной статье предлагается рецептура стройматериала для малоэтажного строительства. Для создания собственной строительной бетонной смеси с добавлением гречневой лузги, в качестве основных компонентов были использованы следующие материалы: вода, цемент, гречишная лузга, пластификатор — клей ПВА, отработанный грунт. Было произведено три экспериментальных образца с различным соотношением компонентов, с целью выявления оптимальной рецептуры смеси.

Чуть ниже можно более подробно узнать о способе приготовления компонентов и их пропорциях. В таблице 1 представлен компонентный состав смеси.

Таблица 1

Образцы бетонной смеси изготавливались путем перемешивания компонентов до однородности на вибростенде для лучшего уплотнения. В результате, после полного высыхания, получились следующие образцы (рисунок 1).

Рис. 1. Экспериментальные образцы (образец № 4, образец № 1, образец № 2, образец № 3: сверху направо)

Полученные образцы исследовали на следующие характеристики: вес, шумоизоляция, влагостойкость, скорость нагревания. При этом применяя следующие методы исследования.

1. Для исследования влагостойкости на материал наносили 2 мл воды и засекли время.
2. Шумоизоляция была оценена путем поднесения источника звука к материалу на расстоянии 2 см, с другой стороны, подносили шумометр. Громкость по ту сторону достигала 130 дБ. Звук, после прохождения через образцы изменился, данные изменения отражены в таблице 2.
3. Скорость нагревания измеряли путем размещения источника тепла — свечи на расстоянии 2 см от поверхности и определением нагревания с другой стороны.

Результаты проведенных исследований можно увидеть в таблице 2.

Таблица 2

Результаты исследования физических характеристик материалов

В результате исследования пробных образцов смеси, было установлено, что первый образец более легкий, что позволяет снизить нагрузку на основание здания. Скорость нагревания наименьшая, следовательно конструкция из такого материала будет медленнее нагреваться и охлаждаться. Данный показатель важен для сохранения стабильного температурного режима. Характеристики шумоизоляции не сильно уступают другим образцам.

В результате проделанной работы и проведения сравнительных анализов, было принято решение взять за основу рецептуру первого образца бетонной смеси, как оптимальной и эффективной по своим физическим свойствам.

1. ГОСТ 31108–2003 «Цементы общестроительные. Технические условия»
2. Баженов Ю. М. Технологии бетонов ХХI века: новые научные направления в строительном материаловедении / Ю. М. Баженов // сб. трудов Академических чтений РААСН, посв. 75-летию со дня рождения Ю. М. Баженова. — Белгород, Изд-во БГТУ им. В. Г. Шухова, 2005. — Ч
3. Оглоблина Е. А. Расчет состава бетона различных видов / Е. А. Оглоблина, Магнитогорск: МГТУ. — 2002 г. — 28 с.
4. Лоскутова Е. Н. Научное и информационное обеспечение по исследованию состава отходов производства гречихи для обоснования возможности получения ценных продуктов // Материалы VI Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум». URL: http://www.scienceforum.ru/2014/2/7027 (дата обращения: 22.05.2018).