ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ ТА ТЕПЛОТЕХНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗОЛЬНОГО БЕТОНУ З ПШЕНИЧНОЇ СОЛОМИ
DOI:
https://doi.org/10.31649/2311-1429-2025-1-151-161Ключові слова:
домішка соломи, огороджувальні конструкції, вологість повітря, теплопровідність, гігротермічні властивості, енергоефективність будівельАнотація
Велика кількість сільських житлових будівель у світі не має ефективних заходів теплової ізоляції. Незадовільні
теплозахисні властивості огороджувальних конструкцій призводять до низьких температур у приміщеннях узимку
та до значного енергоспоживання. Метою даного дослідження було вивчення впливу додавання пшеничної соломи
та золовідходів у бетон на його теплотехнічні властивості з метою надання маловартісного та
енергоефективного рішення для виготовлення стінових матеріалів сільських будівель. У межах експерименту
було підготовлено зразки бетонних блоків із різним дозуванням золи та соломи, створено експериментальну
платформу для визначення межі міцності на стиск і теплопровідності, а також змодельовано різні умови вологості
за допомогою насичених сольових розчинів з метою аналізу впливу вологості на теплопровідність. Вплив вологості
на теплопровідність аналізувався шляхом моделювання середовищ із різними рівнями вологості за допомогою
насичених сольових розчинів. На основі апроксимації експериментальних даних та порівняльного аналізу було
виявлено механізм впливу домішок соломи, морфологічних характеристик та вологості на властивості
матеріалу. Дослідження показало, що теплопровідність бетону з пшеничною соломою та золою поступово
зменшувалася зі зростанням вмісту золи та соломи; чим вищий їхній вміст, тим нижчою була теплопровідність.
Теплопровідність такого бетону значно зростала зі збільшенням вологості повітря, і взаємозв’язок між вологістю
та теплопровідністю виявився тісно пов’язаним зі змістом соломи та золи. Введення золи та соломи до складу
бетону ефективно покращує теплозахисні характеристики будівельних матеріалів і є дієвою альтернативою для
підвищення енергоефективності будівель та зменшення викидів вуглецю
Посилання
Ahmad, J., Arbili, M. M., Alqurashi, M., Althoey, F., & Deifalla, A. F. (2023). Concrete made with partial substitutions of
wheat straw ash: a review. International Journal of Concrete Structures and Materials, 17(1), 61. doi: 10.1186/s40069-023-
-1.
Amin, M., Tayeh, B.A., Kandil, M.A., Agwa, I.S., & Abdelmagied, M.F. (2022). Effect of rice straw ash and palm leaf ash on
the properties of ultrahigh-performance concrete. Case Studies in Construction Materials, 17, article number e01266. doi:
1016/j.cscm.2022.e01266.
Bai, X., Guan, J., Jiang, L., Fan, Z., Gao, Y., & Qiao, T. (2024). Thermal performance study of straw concrete external walls
for rural residences in hot-summer and cold-winter zone of China. Energy and Buildings, 311, article number 114140. doi:
1016/j.enbuild.2024.114140.
Benmahiddine, F., Bennai, F., Cherif, R., Belarbi, R., Tahakourt, A., & Abahri, K. (2020). Experimental investigation on the
influence of immersion/drying cycles on the hygrothermal and mechanical properties of hemp concrete. Journal of Building
Engineering, 32, article number 101758. doi: 10.1016/j.jobe.2020.101758.
Bheel, N., Awoyera, P.O., & Olalusi, O.B. (2021). Engineering properties of concrete with a ternary blend of fly ash, wheat
straw ash, and maize cob ash. International Journal of Engineering Research in Africa, 54, 43-55. doi:
4028/www.scientific.net/JERA.54.43.
Bheel, N., Kennedy, C., Awoyera, P., Sohu, S., & Abbasi, S. A. (2022). Comparative study on mechanical properties of concrete
blended with Costus englerianus bagasse ash and bagasse fibre as partial replacement for lime and cement. Advances in Civil
Engineering, 2022(1), article number 8900167. doi: 10.1155/2022/8900167.
El Moussi, Y., Clerc, L., & Benezet, J. C. (2022). Study of the Impact of Rice Straw Particle Size on the Mechanical and
Thermal Properties of Straw Lime Concretes. Construction Technologies and Architecture, 1, 361-368. doi:
4028/www.scientific.net/CTA.1.361.
Elbashiry, E. M., Hao, N., Chen, J., & Song, Y. (2023). A novel bionic straw-filled concrete block: compression and heattransfer
performance. Emerging Materials Research, 12(3), 276-284. doi: 10.1680/jemmr.22.00226.
GB/T 10294-2008. (2008). Thermal insulation – determination of steady-state thermal resistance and related properties –
guarded hot plate apparatus. Retrieved from https://www.codeofchina.com/standard/GBT10294-
html?gad_source=1&gclid=EAIaIQobChMIpL_C6YHIjAMV9hqiAx1TAiuZEAAYASAAEgLofvD_BwE.
GB/T 20312-2006. (2006). Hygrothermal performance of building materials and products - determination of
hygroscopic sorption properties. Retrieved from https://codeofchina.com/standard/GBT20312-2006.html.
GB/T 50081-2019. (2019). Standard for test methods of concrete physical and mechanical properties. Retrieved from
https://www.codeofchina.com/standard/GBT50081-
html?gad_source=1&gclid=EAIaIQobChMIuu7qtoDIjAMVxRCiAx3TJgXVEAAYASAAEgIABvD_BwE.
Ghaffar, S. H., & Fan, M. (2015). Revealing the morphology and chemical distribution of nodes in wheat straw. Biomass and
Bioenergy, 77, 123-134. doi: 10.1016/j.biombioe.2015.03.032.
Ghanim, A.A. J., Amin, M., Zeyad, A.M., Tayeh, B.A., & Agwa, I.S. (2023). Effect of modified nano‐titanium and fly ash on
ultra‐high‐performance concrete properties. Structural Concrete, 24(5), 6815-6832.doi:10.1002/suco.202300053.
Grove, S.M. (1990). A model of transverse thermal conductivity in unidirectional fibre-reinforced composites. Composites
Science and Technology, 38(3), 199-209. doi: 10.1016/0266-3538(90)90058-D.
Hong, T., Ferrando, M., Luo, X., & Causone, F. (2020). Modeling and analysis of heat emissions from buildings to ambient
air. Applied Energy, 277, article number 115566. doi: 10.1016/j.apenergy.2020.115566.
Khan, K., Ishfaq, M., Amin, M.N., Shahzada, K., Wahab, N., & Faraz, M.I. (2022). Evaluation of mechanical and
microstructural properties and global warming potential of green concrete with wheat straw ash and silica fume. Materials,
(9), 3177. doi:10.3390/ma15093177.
Li, Y., Zhu, N., & Chen, J. (2023). Straw characteristics and mechanical straw building materials: a review. Journal of Materials
Science, 58(6), 2361-2380. doi:10.1007/s10853-023-08153-8.
Lu, X.Y., & Zhao, Z. (2022). Effect of rape straw fiber on mechanical properties and microstructure of fly ash concrete.
Advances in Civil Engineering, 2022(1), article number 3002430. doi: 10.1155/2022/3002430.
Manniello, C., Cillis, G., Statuto, D., Di Pasquale, A., & Picuno, P. (2022). Concrete blocks reinforced with Arundo donax
natural fibers with different aspect ratios for application in bioarchitecture. Applied Sciences, 12(4), article number
doi:10.3390/app12042167.
Niu, B., & Kim, B.H. (2022). Method for manufacturing corn straw cement-based composite and its physical properties.
Materials, 15(9), article number 3199. doi:10.3390/ma15093199.
Sabapathy, K.A., & Gedupudi, S. (2019). Straw bale based constructions: Measurement of effective thermal transport
properties. Construction and Building Materials, 198, 182-194. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.11.256.
Tang, W., Zhang, X., Bai, X., Zhang, L., Yuan, M., Li, B., & Liang, R. (2023). Prediction and evaluation of air conditioner
energy consumption of residential buildings in the Yangtze River Basin. Journal of Building Engineering, 65, article number
doi: 10.1016/j.jobe.2022.105714.
Tlaiji, G., Biwole, P., Ouldboukhitine, S., & Pennec, F. (2023). Effective thermal conductivity model of straw bales based on
microstructure and hygrothermal characterization. Construction and Building Materials, 387, article number 131601. doi:
1016/j.conbuildmat.2023.131601.
Yang, W., Li, X., & Zhang, Y. (2022). Research progress and the development trend of the utilization of crop straw biomass
resources in China. Frontiers in Chemistry, 10, article number 904660. doi:10.3389/fchem.2022.904660.
Yang, Z., Chang, G., Xia, Y., He, Q., Zeng, H., Xing, Y., & Gui, X. (2021). Utilization of waste cooking oil for highly efficient
recovery of unburned carbon from coal fly ash. Journal of Cleaner Production, 282, article number 124547. doi:
1016/j.jclepro.2020.124547.
Yin, Q., Yu, M., Ma, X., Liu, Y., & Yin, X. (2023). The role of straw materials in energy-efficient buildings: current
perspectives and future trends. Energies, 16(8), article number 3480. doi: 10.3390/en16083480.
Zhang, X., Liu, W., Cao, M., Zhang, S., & Hou, J. (2023). Performances of heat-insulating concrete doped with straw fibers
for use in tunnels. Buildings, 13(3), article number 818. doi: 10.3390/buildings13030818.
##submission.downloads##
-
PDF (English)
Завантажень: 5
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
