Выбор строительных материалов — один из бесчисленных аспектов строительного проекта. Узнайте больше о свойствах древесных материалов, используемых в строительстве.

4. Камень

Самый долговечный строительный материал из доступных — это тот, который использовался здесь тысячи лет: камень. Фактически, самые древние из сохранившихся в мире зданий построены из камня. У этого есть много преимуществ, хотя инженеры и архитекторы должны учитывать некоторые особенности при планировании здания из камня.

• Сухие каменные стены из плотной породы использовались уже тысячи лет.Позже для их скрепления использовались различные формы строительного раствора.
• Камень очень плотный, с ним трудно работать из-за его веса и сложности его перемещения.
• Камень не является эффективным изолятором, так как его сложно сохранить в тепле.
• Различные типы камней лучше всего подходят для разных целей. Например, сланец огнестойкий. Гранит — один из самых твердых камней и один из самых прочных доступных продуктов; инки использовали известняк или гранит, чтобы построить свои невероятно прочные здания.

5. Кирпич / кладка

При каменном строительстве используются отдельные элементы (например, кирпичи) для создания конструкций, которые обычно соединяются каким-либо строительным раствором. Исторически глиняные кирпичи формировались в форме и обжигались в печи. Самая прочная и часто используемая кладка — это бетонный блок, который можно армировать сталью. В конструкции кладки можно использовать стекло, кирпич и камень.

• Кладка прочная и огнестойкая.
• Этот метод строительства способен выдерживать сжимающие нагрузки, что делает его хорошим материалом для несущих стен.
• Каменная кладка, армированная бетоном или в сочетании с железобетоном, может поддерживать многоэтажные здания и может быть экономичным выбором.
• Хотя это эффективный метод для использования во многих типах строительства, прочная кладка может зависеть от качества раствора и изготовления.

MT Copeland предлагает онлайн-классы на основе видео, которые дают вам фундамент в области строительства с использованием реальных приложений. Классы включают профессионально подготовленные видеоролики, преподаваемые практикующими мастерами, и дополнительные загрузки, такие как викторины, чертежи и другие материалы, которые помогут вам овладеть навыками.

Как правильное строительное оборудование и инструменты повлияют на ваш проект

Строительные материалы, инструменты, оборудование и методы строительства, которые вы применяете, будут способствовать успеху вашей компании или сломать его.Если вы не можете добиться ощутимых результатов из-за поспешных процессов построения или если ваши инструменты мешают ходу вашего проекта, возможно, пришло время повысить эффективность.

Различные профессиональные строительные инструменты и строительное оборудование могут существенно повлиять на ваш строительный процесс. Принятие решения об инвестировании в более эффективные и надежные устройства может стать большим преимуществом для вашего бизнеса.

Когда дело доходит до эффективного отслеживания и связи, мобильные технологии продолжают развиваться, чтобы повысить производительность строительства на стройплощадке.Строительная отрасль находится под постоянным давлением с целью последовательного снижения затрат и работы с еще более низкой рентабельностью. Мобильные технологии помогают воплотить это желание и необходимость в реальность. Последние технологические достижения помогают автоматизировать и упростить сбор и передачу информации с места работы обратно в системы компании. Идея заключается в том, что даже снижение эффективности небольших проектов может иметь крупномасштабные последствия.

Одна из самых больших затрат рабочего проекта связана с эффективной отчетностью о затратах, связанных с работой, включая рабочее время и использование оборудования.Мобильные альтернативы помогают автоматизировать этот процесс и поддерживать постоянный поток информации, вместо того чтобы полагаться на утомительную бумажную работу.

Мобильные технологии также помогают отслеживать несоответствия в проектах и ​​оперативно вносить изменения. В конце концов, возможность отслеживать производство по мере его возникновения может помочь более точно определить время завершения проекта. Последовательное использование новых мобильных технологий может дать вашей строительной компании следующие преимущества:

• Снижение затрат на ввод данных

• Отказ от ручных методов хронометража

• Повышение эффективности куратора проекта

• Повышение эффективности использования оборудования за счет ежедневного отслеживания

• Улучшение финансового управления за счет последовательного отслеживания

• Снижение связанных затрат на заработную плату

За счет повышения точности данных и отслеживания проектов строительным компаниям намного легче снизить затраты на проект и достичь более высокого уровня эффективности.

Инструменты, которые вы в конечном итоге используете на строительной площадке, могут иметь огромное влияние на эффективность вашей компании. Если вы используете старые инструменты или у вас нет эффективных методов отслеживания, вы можете терять деньги, не понимая почему.

Уплотняющее оборудование используется для увеличения плотности почвы. Оборудование для уплотнения различается в зависимости от рабочей площадки и необходимого уровня уплотнения.Сортировочное оборудование используется и по-другому, чтобы придать земле определенную высоту желаемой формы. Используемое сортировочное оборудование включает автогрейдеры и триммеры.

Выемка горных пород — обычно очень трудоемкая задача, требующая очень много времени и труда. Выемка горных пород включает в себя процессы разрыхления, подъема, погрузки и уплотнения. Бурение и взрывные работы для разрыхления исходной породы производятся ударными, роторными и ударно-роторными сверлами.Отбойный молоток является одним из наиболее распространенных видов бурового оборудования и очень универсален на протяжении всего процесса. В процессе взрывных работ можно использовать взрывчатые вещества, такие как динамит, а также специальные взрывные машины.

3. Подъемно-монтажные работы

Буровая вышка — это вертикальная мачта и наклонная стрела, опирающаяся на основание. Вышки используются для подъема оборудования или материалов как в промышленном, так и в строительстве. Башенные краны используются для подъема грузов на очень большую высоту, что помогает при строительстве стальных конструкций.

К наиболее распространенным инструментам, используемым при перемешивании и укладке дорожного покрытия, относятся бетономешалки, автобетоносмесители, асфальтоукладчики и различные распределители. Автобетоносмесители помогают доставлять товарный бетон на строительные площадки. Смесители для тротуарной плитки являются самоходными и используются для более контролируемого диспергирования бетона. Лопастные миксеры также невероятно полезны для распределения бетона по различным поверхностям и участкам на стройплощадке.

Если какой-либо из ваших инструментов полагается на внешние источники питания, важно убедиться, что у вас есть соответствующие источники питания, которые также являются эффективными.Сюда входят станции зарядки аккумуляторов, а также портативные генераторы.

Некоторые электроинструменты, такие как дрели и пилы, более эффективны, чем другие, а также более удобны в использовании. При выборе электроинструмента важно учитывать оба эти фактора.

Эффективные строительные материалы начинают воспламеняться на рынке. Это означает, что многие строительные материалы, которые когда-то были слишком дорогими, начинают дешеветь, или есть определенные стимулы, которые облегчают приобретение необходимых материалов.Приведенные ниже материалы являются одними из наиболее распространенных энергоэффективных строительных материалов, которые могут оказать наибольшее влияние на ваш строительный проект:

• Энергоэффективные окна

• Пеноизоляция (пенобетон, жесткая пена)

• Стеновые материалы, включая тюки соломы

• Холодная кровля

• Восстановленные пиломатериалы и пластмассовые композитные пиломатериалы

Есть много различных типов эффективных строительных материалов, и разработки постоянно совершенствуются.При выборе материалов для следующего проекта важно изучить все возможные варианты.

Наличие лучших профессиональных строительных инструментов поможет повысить эффективность любой строительной площадки. Вам больше не нужно беспокоиться о поломке инструментов или постоянно ремонтировать стареющие инструменты. Несмотря на то, что в краткосрочной перспективе вложения в новые инструменты будут немного большими, вы сможете довольно быстро окупить первоначальные вложения за счет повышения эффективности работы сайта.

В целом, оборудование, которое вы выберете для выполнения работы, будет очень быстро влиять на скорость, с которой вы можете выполнить работу. Часто лучшим решением для вашего бизнеса является инвестирование в инструменты высочайшего качества.

Инструменты, оборудование и материалы

Строительные работы претерпели серьезные изменения. Когда-то зависящая от мастерства с простыми механическими приспособлениями, промышленность теперь в значительной степени полагается на машины и оборудование.

Новое оборудование, машины, материалы и методы внесли свой вклад в развитие отрасли.Примерно в середине 20 века появились строительные краны, а также новые материалы, такие как легкий бетон. Со временем промышленность начала использовать сборные строительные блоки наряду с новыми технологиями строительства зданий. Конструкторы начали использовать компьютеры. Благодаря такому оборудованию, как подъемные устройства, некоторые работы стали легче физически, но и усложнились.

Вместо небольших основных материалов, таких как кирпич, плитка, доска и легкий бетон, сегодня обычно используются сборные строительные блоки.Оборудование расширилось от простых ручных инструментов и транспортных средств до сложных машин. Точно так же методы изменились, например, от тачки до перекачки бетона и от ручного подъема материалов до подъема интегрированных элементов с помощью кранов.

Можно ожидать продолжения появления инноваций в оборудовании, машинах и материалах.

Директивы Европейского сообщества, касающиеся здоровья и безопасности рабочих

В 1985 году Европейское сообщество (ЕС) приняло решение о «новом подходе к техническому согласованию и стандартам», чтобы облегчить свободное перемещение товаров.Директивы Нового Подхода — это законы Сообщества, которые устанавливают основные требования в отношении здоровья и безопасности, которые должны быть соблюдены, прежде чем продукты могут быть поставлены между странами-членами или импортированы в Сообщество. Одним из примеров директивы с фиксированным уровнем требований является Директива по машинам (Совет Европейских сообществ, 1989 г.). Продукция, отвечающая требованиям такой директивы, маркируется и может поставляться в любую точку ЕС. Аналогичные системы существуют для продуктов, подпадающих под действие Директивы по строительной продукции (Совет Европейских сообществ, 1988 г.).

Помимо директив с таким фиксированным уровнем требований, существуют директивы, устанавливающие минимальные критерии для условий на рабочем месте. Государства-члены Сообщества должны соответствовать этим критериям или, если они существуют, соответствовать более строгому уровню безопасности, предусмотренному в их национальных правилах. Особое значение для строительных работ имеют Директива о минимальных требованиях безопасности и здоровья при использовании рабочего оборудования рабочими на работе (89/655 / EEC) и Директива о минимальных требованиях к безопасности и охране здоровья на временных или мобильных строительных площадках ( 92/57 / EEC).

Строительные леса

Одним из видов строительного оборудования, которое часто влияет на безопасность рабочих, являются строительные леса — основное средство обеспечения рабочей поверхности на возвышенностях. Строительные леса используются при строительстве, перестройке, реставрации, содержании и обслуживании зданий и других сооружений. Компоненты лесов могут использоваться для других конструкций, таких как опорные башни (которые не считаются лесами) или для возведения временных конструкций, таких как трибуны (т.е., сиденья для зрителей) и сцены для концертов и других публичных презентаций. Их использование связано со многими производственными травмами, особенно вызванными падением с высоты (см. Также статью «Лифты, эскалаторы и подъемники» в этой главе).

Виды строительных лесов

Опорные леса могут быть возведены с использованием вертикальных и горизонтальных труб, соединенных с помощью хомутов. Сборные леса собираются из деталей, изготовленных в соответствии со стандартными процедурами, которые постоянно прикрепляются к устройствам фиксации.Существует несколько типов: традиционные каркасные или модульные для фасадов зданий, передвижные вышки (MAT), строительные леса и подвесные леса.

Вертикальная регулировка подмостей

Рабочие плоскости подмостей обычно неподвижны. Однако у некоторых лесов есть рабочие плоскости, которые можно регулировать по вертикали; они могут быть подвешены на тросах, которые поднимают и опускать их, или они могут стоять на земле и регулироваться гидравлическими подъемниками или лебедками.

Монтаж сборных фасадных лесов

При возведении сборных фасадных лесов необходимо соблюдать следующие правила:

• Подробные инструкции по монтажу должны предоставляться производителем и храниться на строительной площадке, а работы должны контролироваться обученным персоналом. Следует принять меры для защиты любого, кто идет под эшафотом, путем перекрытия зоны, установки дополнительных строительных лесов, чтобы пешеходы могли пройти под ними, или создания защитного навеса.
• Основание подмостей следует поставить на твердую ровную поверхность. Регулируемую стальную опорную плиту следует разместить на обшивке или досках, чтобы создать достаточную площадь для распределения веса.
• Строительные леса, которые находятся на высоте более 2–3,5 м от земли, должны быть оборудованы защитой от падения, состоящей из ограждения на высоте не менее 1 м над платформой, промежуточного ограждения и подножки. Для перемещения инструментов и расходных материалов на платформу или с нее можно создать минимально возможное отверстие в ограждении с помощью упора для ног и ограждения по обе стороны от него.
• Доступ к подмосткам обычно должен осуществляться по лестнице, а не по лестнице.
• Строительные леса должны быть надежно прикреплены к стене здания в соответствии с инструкциями производителя.
• Устойчивость строительных лесов необходимо усилить с помощью диагональных элементов (распорок) в соответствии с инструкциями производителя.
• Строительные леса должны быть максимально приближены к фасаду здания; если более 350 мм, может потребоваться второй поручень с внутренней стороны платформы.
• Если для платформы используются доски, они должны быть прикреплены к конструкции строительных лесов. В будущем европейском стандарте предусмотрено, что прогиб (изгиб) не должен превышать 25 мм.

Машины землеройные

Землеройные машины предназначены в первую очередь для разрыхления, подъема, перемещения, транспортировки и распределения или сортировки горных пород или грунта и имеют большое значение в строительстве, дорожном строительстве, а также сельскохозяйственных и промышленных работах (см. Рисунок 1).При правильном использовании эти машины универсальны и могут устранить многие риски, связанные с ручной обработкой материалов. Этот тип оборудования очень эффективен и используется во всем мире.

Рис. 1. Механические выемки на строительной площадке во Франции

Землеройные машины, применяемые в строительных и дорожных работах, включают тракторы-бульдозеры (бульдозеры), погрузчики, экскаваторы-погрузчики (рисунок 2), гидравлические экскаваторы, самосвалы, тракторы-скреперы, грейдеры, трубоукладчики, траншеекопатели, уплотнители полигонов. и канатные экскаваторы.

Рис. 2. Пример экскаватора-погрузчика с шарнирно-сочлененной рамой

Станок универсальный. Его можно использовать для земляных работ, погрузки и подъема. Наклон машины (шарнирное сочленение) позволяет использовать ее в ограниченном пространстве.

Землеройные машины могут представлять опасность для оператора и людей, работающих поблизости. Нижеследующее краткое описание опасностей, связанных с землеройными машинами, основано на стандарте Европейского сообщества EN 474-1 (Европейский комитет по стандартизации, 1994).В нем указаны факторы, связанные с безопасностью, которые необходимо учитывать при приобретении и использовании этих машин.

Доступ

Машина должна обеспечивать безопасный доступ к рабочему месту оператора и участкам технического обслуживания.

Рабочее место оператора

Минимальное пространство, доступное оператору, должно позволять выполнять все маневры, необходимые для безопасной работы оборудования без чрезмерной усталости. Оператор не должен иметь случайного контакта с колесами, гусеницами или рабочим оборудованием.Выхлопная система двигателя должна отводить выхлопные газы от места оператора.

Машина с мощностью двигателя более 30 кВт должна быть оборудована кабиной оператора, если только машина не эксплуатируется там, где круглогодичный климат позволяет комфортно работать без кабины. Машины с мощностью двигателя менее 30 кВт должны оснащаться кабиной, если они предназначены для использования в условиях плохого качества воздуха. Уровень мощности воздушного шума экскаваторов, бульдозеров, погрузчиков и экскаваторов-погрузчиков следует измерять в соответствии с международным стандартом измерения внешнего шума, производимого землеройными машинами (ISO 1985b).

Кабина должна защищать оператора от прогнозируемых погодных условий. Внутри кабины не должно быть острых краев или острых углов, которые могут травмировать оператора, если он или она упадет или столкнется с ними. Расположенные внутри кабины трубы и шланги, содержащие жидкости, опасные из-за их давления или температуры, должны быть усилены и защищены. В кабине должен быть аварийный выход, отдельный от обычного дверного проема. Минимальная высота потолка над сиденьем (т.е., индексная точка сиденья) зависит от размера двигателя машины; для двигателей от 30 до 150 кВт он должен составлять 1000 мм. Все стекла должны быть небьющимися. Уровень звукового давления на рабочем месте оператора не должен превышать 85 дБА (ISO 1985c).

Конструкция рабочего места оператора должна позволять оператору видеть рабочие и передвижные зоны машины, желательно без необходимости наклоняться вперед. Если обзор для оператора закрыт, зеркала или удаленные камеры с монитором, видимым оператору, должны позволять ему или ей видеть рабочую зону.

Переднее стекло и, при необходимости, заднее стекло должны быть оснащены стеклоочистителями и омывателями с электроприводом. Должно быть предусмотрено оборудование для обогрева и размораживания хотя бы переднего окна кабины.

Защита от опрокидывания и падающих предметов

Погрузчики, бульдозеры, скреперы, грейдеры, самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой и экскаваторы-погрузчики с мощностью двигателя более 15 кВт должны иметь конструкцию, защищающую от опрокидывания.Машины, предназначенные для использования там, где существует риск падения предметов, должны быть спроектированы и снабжены конструкцией, которая будет защищать оператора от падающего материала.

Сиденье оператора

Машины с приспособлением для сидящего оператора должны быть оснащены регулируемым сиденьем, которое удерживает оператора в устойчивом положении и позволяет ему или ей управлять машиной во всех ожидаемых рабочих условиях. Регулировка в соответствии с размером и весом оператора должна производиться легко без использования каких-либо инструментов.

Вибрация, передаваемая сиденьем оператора, должна соответствовать соответствующему международному стандарту вибрации (ISO 1982) для тракторов-бульдозеров, погрузчиков и тракторов-скреперов.

Органы управления и индикаторы

Основные органы управления, индикаторы, ручные рычаги, педали, переключатели и т. Д. Должны быть выбраны, спроектированы и расположены так, чтобы они были четко обозначены, разборчиво обозначены и были легко доступны для оператора. Органы управления компонентами машины должны быть спроектированы таким образом, чтобы их нельзя было случайно запустить или переместить, даже если они подвергаются воздействию радиопомех или телекоммуникационного оборудования.

Педали должны иметь соответствующий размер и форму, иметь нескользящий протектор для предотвращения скольжения и располагаться на достаточном расстоянии. Во избежание путаницы машина должна быть сконструирована так, чтобы ее можно было эксплуатировать как автомобиль, с педалями, расположенными одинаково (т. Е. Со сцеплением слева, тормозом в центре и акселератором справа).

Землеройные машины с дистанционным управлением должны быть сконструированы таким образом, чтобы они останавливались автоматически и оставались неподвижными при отключении органов управления или прекращении подачи питания на них.

Машины землеройные должны быть оснащены:

• стоп-сигналы и указатели поворота для машин, рассчитанных на допустимую скорость движения более 30 км / ч
• звуковое сигнальное устройство, управляемое с рабочего места оператора, уровень звука которого должен быть не менее 93 дБА на расстоянии 7 м от передней части машины и
• Устройство, позволяющее установить проблесковый маячок.

Неконтролируемое движение

Сползание (снос) из положения остановки по любой причине (например,g., внутренняя утечка), кроме действий органов управления, должна быть такой, чтобы не создавать опасности для посторонних.

Рулевые и тормозные системы

Система рулевого управления должна быть такой, чтобы движение рулевого управления соответствовало предполагаемому направлению рулевого управления. Система рулевого управления машин с резиновыми шинами со скоростью движения более 20 км / ч должна соответствовать международному стандарту системы рулевого управления (ISO 1992).

Машины должны быть оснащены рабочими, вспомогательными и стояночными тормозными системами, которые эффективны при всех прогнозируемых условиях эксплуатации, нагрузке, скорости, грунтовых условиях и уклонах. Оператор должен иметь возможность замедлить и остановить машину с помощью рабочего тормоза. В случае выхода из строя следует предусмотреть дополнительный тормоз. Должно быть предусмотрено механическое парковочное устройство, чтобы остановленная машина не двигалась, и она должна оставаться в рабочем положении. Тормозная система должна соответствовать международному стандарту тормозных систем (ISO 1985a).

Освещение

Для работы в ночное время или в пыльных условиях землеройные машины должны быть оснащены достаточно большими и яркими фарами, чтобы надлежащим образом освещать как рабочие места, так и рабочие места.

Устойчивость

Землеройные машины, включая компоненты и навесное оборудование, должны быть спроектированы и изготовлены таким образом, чтобы оставаться стабильными в ожидаемых условиях эксплуатации.

Устройства, предназначенные для повышения устойчивости землеройных машин в рабочем режиме, такие как выносные опоры и блокировка качающихся осей, должны быть оснащены блокировочными устройствами, которые удерживают их на месте даже в случае выхода из строя гидравлического шланга.

Ограждения и крышки

Защитные ограждения и крышки должны быть сконструированы таким образом, чтобы они надежно удерживались на месте. Когда доступ требуется редко, ограждения должны быть закреплены и установлены так, чтобы их можно было снимать только с помощью инструментов или ключей. По возможности ограждения должны оставаться на шарнирах, когда они открыты. Крышки и ограждения должны быть оснащены опорной системой (пружинами или газовыми баллонами) для их фиксации в открытом положении при скорости ветра до 8 м / с.

Электрические компоненты

Электрические компоненты и проводники должны быть установлены таким образом, чтобы избежать истирания проводов и другого износа, а также воздействия пыли и условий окружающей среды, которые могут привести к их разрушению.

Аккумуляторные батареи должны быть снабжены ручками и надежно закреплены в надлежащем положении, а также легко отсоединяться и сниматься. Или легкодоступный переключатель, расположенный между батареей и землей, должен обеспечивать изоляцию батареи от остальной электрической установки.

Баки для топлива и гидравлической жидкости

Цистерны для топлива, гидравлических и других жидкостей должны иметь средства для сброса любого внутреннего давления в случае вскрытия и ремонта.Они должны иметь легкий доступ для наполнения и быть снабжены запираемыми крышками заливных горловин.

Противопожарная защита

Пол и внутренняя часть рабочего места оператора должны быть выполнены из огнестойких материалов. Машины с мощностью двигателя более 30 кВт должны иметь встроенную систему пожаротушения или место для установки огнетушителя, легкодоступное для оператора.

Техническое обслуживание

Машины должны быть спроектированы и изготовлены таким образом, чтобы операции по смазке и техническому обслуживанию могли выполняться безопасно, когда это возможно, при остановленном двигателе.Если техническое обслуживание можно проводить только с оборудованием в поднятом положении, оборудование следует закрепить механически. Если техническое обслуживание необходимо проводить при работающем двигателе, необходимо принять особые меры предосторожности, такие как установка щита или, по крайней мере, предупредительных знаков.

Маркировка

Каждая машина должна иметь разборчивую и нестираемую следующую информацию: наименование и адрес производителя, обязательные отметки, обозначение серии и типа, серийный номер (если есть), мощность двигателя (в кВт), массу машины. самая обычная конфигурация (в кг) и, при необходимости, максимальное тяговое усилие и максимальная вертикальная нагрузка.

Другая маркировка, которая может быть подходящей, включает: условия использования, знак соответствия (CE) и ссылку на инструкции по установке, использованию и обслуживанию. Знак CE означает, что машина соответствует требованиям директив Европейского сообщества, относящихся к машине.

Предупреждающие знаки

Когда движение машины создает опасности, не очевидные для случайного наблюдателя, на машине должны быть установлены предупреждающие знаки, предупреждающие о приближении к ней во время работы.

Проверка требований безопасности

Необходимо убедиться, что требования безопасности учтены при проектировании и производстве землеройной машины. Это должно быть достигнуто путем сочетания измерений, визуального осмотра, испытаний (если метод предписан) и оценки содержания документации, которую производитель должен вести. Документация производителя должна включать доказательства того, что купленные компоненты, такие как ветровые стекла, были произведены в соответствии с требованиями.

Руководство по эксплуатации

Справочник с инструкциями по эксплуатации и техническому обслуживанию должен поставляться и храниться вместе с машиной. Он должен быть написан по крайней мере на одном из официальных языков страны, в которой будет использоваться машина. Он должен описывать простыми и понятными терминами возможные опасности для здоровья и безопасности (например, шум и вибрация рук или всего тела) и указывать, когда необходимы средства индивидуальной защиты (СИЗ).На рабочем месте оператора должно быть предусмотрено место для хранения справочника.

Также должно быть предоставлено руководство по обслуживанию, содержащее адекватную информацию, позволяющую обученному обслуживающему персоналу производить монтаж, ремонт и демонтаж оборудования с минимальным риском.

Условия эксплуатации

В дополнение к вышеуказанным требованиям к конструкции в руководстве по эксплуатации должны быть указаны условия, ограничивающие использование машины (например, машина не должна перемещаться под большим углом наклона, чем рекомендовано производителем).Если оператор обнаруживает неисправности, повреждения или чрезмерный износ, которые могут представлять угрозу безопасности, оператор должен немедленно сообщить об этом работодателю и остановить машину до завершения необходимого ремонта.

Машина не должна пытаться поднимать груз тяжелее, чем указано в таблице грузоподъемности в руководстве по эксплуатации. Оператор должен проверить, как стропы прикреплены к грузу и к подъемному крюку, и если он или она обнаружит, что груз прикреплен ненадежно или у него возникнут какие-либо опасения по поводу безопасного обращения с ним, не следует пытаться поднять груз.

Когда машина перемещается с подвешенным грузом, груз следует удерживать как можно ближе к земле, чтобы минимизировать потенциальную нестабильность, а скорость движения следует регулировать в соответствии с преобладающими условиями грунта. Следует избегать резкого изменения скорости и соблюдать осторожность, чтобы груз не начал раскачиваться.

Во время работы машины никто не должен входить в рабочую зону без предупреждения оператора. Когда работа требует, чтобы люди оставались в пределах рабочей зоны машины, они должны соблюдать особую осторожность и избегать излишних перемещений или пребывания под поднятым или подвешенным грузом.Когда кто-то находится в рабочей зоне машины, оператор должен быть особенно осторожным и работать на машине только тогда, когда этот человек находится в поле зрения оператора или его или ее местонахождение было сообщено оператору. Аналогичным образом, для вращающихся машин, таких как краны и экскаваторы, радиус поворота за машиной должен быть свободным. Если грузовик должен быть размещен для погрузки таким образом, чтобы падающий мусор мог ударить по кабине водителя, никто не должен оставаться в нем, если только он не достаточно прочен, чтобы выдерживать удары падающих материалов.

В начале смены оператор должен проверить тормоза, стопорные устройства, сцепления, рулевое управление и гидравлическую систему в дополнение к функциональному тесту без нагрузки. При проверке тормозов оператор должен убедиться, что машину можно быстро замедлить, затем остановить и надежно удерживать на месте.

Перед тем, как покинуть машину в конце смены, оператор должен установить все органы управления в нейтральное положение, выключить источник питания и принять все необходимые меры для предотвращения несанкционированного использования машины.Оператор должен учитывать возможные погодные условия, которые могут повлиять на опорную поверхность, что может привести к быстрому замерзанию, опрокидыванию или затоплению машины, и принять соответствующие меры для предотвращения таких событий.

Запасные части и компоненты, такие как гидравлические шланги, должны соответствовать спецификациям в руководстве по эксплуатации. Перед попыткой замены или ремонта гидравлической системы или системы сжатого воздуха необходимо сбросить давление. Следует соблюдать инструкции и меры предосторожности, выпущенные производителем, например, при установке рабочего приспособления.При проведении ремонтных работ и работ по техническому обслуживанию следует использовать СИЗ, такие как шлем и защитные очки.

Позиционирование станка для работы

При установке машины следует учитывать опасность опрокидывания, скольжения и проседания земли под ней. Когда они кажутся присутствующими, должны быть предусмотрены соответствующие блоки с соответствующей прочностью и площадью поверхности для обеспечения устойчивости.

Воздушные линии электропередачи

При эксплуатации машины рядом с воздушными линиями электропередач следует принимать меры против контакта с линиями под напряжением.В связи с этим желательно сотрудничество с энергораспределителем.

Подземные трубы, кабели и линии электропередач

Перед началом проекта работодатель обязан определить, находятся ли какие-либо подземные линии электропередач, кабели, газовые, водопроводные или канализационные трубы в пределах рабочей площадки, и, если да, определить и отметить их точное местоположение. Конкретные инструкции по их предотвращению должны быть даны оператору машины, например, с помощью программы «вызов перед копанием».

Работа на дорогах с движением

Когда машина работает на дороге или другом месте, открытом для общественного транспорта, следует использовать дорожные знаки, барьеры и другие меры безопасности, соответствующие интенсивности движения, скорости транспортного средства и местным правилам дорожного движения.

Рекомендуется транспортировать машину по шоссе общего пользования на грузовике или прицепе. Следует учитывать опасность опрокидывания, когда машина загружается или разгружается, и ее следует закрепить так, чтобы она не сместилась во время транспортировки.

Материалы

Материалы, используемые в строительстве, включают асбест, асфальт, кирпич и камень, цемент, бетон, полы, герметики из фольги, стекло, клей, минеральную вату и синтетические минеральные волокна для изоляции, краски и грунтовки, пластик и резину, сталь и другие металлы, стеновые панели, гипс и дерево. Многие из них описаны в других статьях этой главы или где-либо еще в этой энциклопедии .

Асбест

Использование асбеста для нового строительства запрещено в некоторых странах, но почти неизбежно он будет встречаться при ремонте или сносе старых зданий.Соответственно, требуются строгие меры предосторожности для защиты как рабочих, так и населения от воздействия асбеста, который был ранее установлен.

Кирпич, бетон и камень

Кирпичи изготовлены из обожженной глины и сгруппированы в облицовочные кирпичи и кирпичи. Они могут быть сплошными или с отверстиями. Их физические свойства зависят от используемой глины, любых добавленных материалов, метода производства и температуры сжигания. Чем выше температура сжигания, тем меньше впитывающая способность кирпича.

Кирпич, бетон и камень, содержащие кварц, могут выделять кварцевую пыль при резке, сверлении или струйной очистке. Незащищенное воздействие кристаллического кремнезема может повысить восприимчивость к туберкулезу и вызвать силикоз — инвалидизирующее, хроническое и потенциально смертельное заболевание легких.

Полы

Материалы, обычно используемые для внутренних полов, включают камень, кирпич, паркетную доску, текстильные ковровые покрытия, линолеум и пластик. Укладка терраццо, плитки или деревянного пола может подвергнуть рабочего воздействию пыли, которая может вызвать кожную аллергию или повредить носовые ходы или легкие.Кроме того, клеи или адгезивы, используемые для укладки плитки или ковровых покрытий, часто содержат потенциально токсичные растворители.

Ковролики могут повредить колени, встав на колени и ударив «кикера» коленом, растягивая ковровое покрытие, чтобы уместиться в пространстве.

Клей

Клей используется для склеивания материалов. Клей на водной основе содержит связующее в воде и затвердевает при испарении воды. Клеи на основе растворителей затвердевают при испарении растворителя.Поскольку пары могут быть вредными для здоровья, их не следует использовать в очень тесных или плохо вентилируемых помещениях. Клеи, состоящие из компонентов, затвердевающих при смешивании, могут вызывать аллергию.

Минеральная вата и другие изоляционные материалы

Изоляция здания предназначена для достижения теплового комфорта и снижения энергопотребления. Для достижения приемлемой теплоизоляции используются пористые материалы, такие как минеральная вата и синтетические минеральные волокна. Следует проявлять большую осторожность, чтобы не вдыхать волокна.Острые волокна могут даже проникать в кожу и вызывать раздражающий дерматит.

Краски и грунтовки

Краски используются для украшения экстерьера и интерьера здания, защиты таких материалов, как сталь и дерево, от коррозии или гниения, облегчения очистки объектов и обеспечения сигналов или дорожной разметки.

Краски на основе свинца в настоящее время избегают, но они могут встретиться во время ремонта или сноса старых конструкций, особенно построенных из металла, таких как мосты и путепроводы.Вдыхаемые или проглоченные пары или пыль могут вызвать отравление свинцом с повреждением почек или необратимым повреждением нервной системы; они особенно опасны для детей, которые могут подвергнуться воздействию свинцовой пыли, которую переносят домой на рабочей одежде или обуви. При использовании или обнаружении красок на основе свинца необходимо принимать меры предосторожности.

Использование красок на основе кадмия и ртути запрещено в большинстве стран. Кадмий может вызвать проблемы с почками и некоторые формы рака. Ртуть может повредить нервную систему.

Краски и грунтовки на масляной основе содержат растворители, которые могут быть потенциально опасными. Чтобы свести к минимуму воздействие растворителей, рекомендуется использовать краски на водной основе.

Пластмасса и резина

Пластмасса и резина, известные как полимеры, можно разделить на термопластичные или термореактивные пластмассы и резину. Эти материалы используются в строительстве для затяжки, изоляции, покрытия, а также для таких изделий, как трубопроводы и фитинги. Фольга из пластика или резины используется для уплотнения и защиты от влаги и может вызывать реакции у рабочих, чувствительных к этим материалам.

Сталь, алюминий и медь

Сталь используется в строительных работах в качестве несущей конструкции, в стержнях арматуры, механических деталях и облицовочном материале. Сталь может быть углеродистой или легированной; нержавеющая сталь — это разновидность сплава. Важными свойствами стали являются ее прочность и вязкость. Вязкость разрушения важна во избежание хрупкого разрушения.

Свойства стали зависят от ее химического состава и структуры. Сталь подвергается термообработке, чтобы снять внутреннюю деформацию и улучшить свариваемость, прочность и вязкость разрушения.

Бетон может выдерживать значительное давление, но для обеспечения приемлемой прочности на разрыв необходимы арматурные стержни и сетки. Эти стержни обычно имеют значительное содержание углерода (0,40%).

Углеродистая сталь или «мягкая» сталь содержит марганец, который, выделяясь с парами во время сварки, может вызвать синдром, подобный болезни Паркинсона, который может быть тяжелым нервным расстройством. Алюминий и медь также при определенных условиях могут быть вредными для здоровья.

Нержавеющие стали содержат хром, повышающий коррозионную стойкость, и другие легирующие элементы, такие как никель и молибден.Но сварка нержавеющей стали может подвергнуть рабочих воздействию паров хрома и никеля. Некоторые формы никеля могут вызывать астму или рак; некоторые формы хрома могут вызывать рак, проблемы с носовыми пазухами и «дыры в носу» (эрозию носовой перегородки).

После стали, алюминий является наиболее часто используемым металлом в строительстве, потому что металл и его сплавы легкие, прочные и устойчивые к коррозии.

Медь — один из важнейших металлов в машиностроении из-за ее коррозионной стойкости и высокой проводимости для электричества и тепла.Он используется в линиях, находящихся под напряжением, в качестве покрытия кровли и стен, а также для трубопроводов. При использовании в качестве кровельного покрытия соли меди в дождевых стоках могут нанести вред окружающей среде.

Стеновые плиты и гипс

Стеновая плита, часто покрытая асфальтом или пластиком, используется в качестве защитного слоя от воды и ветра, а также для предотвращения просачивания влаги через элементы здания. Гипс — это кристаллизованный сульфат кальция. Гипсокартон состоит из сэндвича из гипса между двумя слоями картона; он широко используется в качестве настенного покрытия, огнестойкий.

Пыль, образующаяся при резке стеновых панелей, может вызвать кожную аллергию или повреждение легких; переноска негабаритной или тяжелой доски в неудобных позах может вызвать проблемы с опорно-двигательным аппаратом.

Дерево

Древесина широко используется в строительстве. Для строительных работ важно использовать выдержанный брус. Для балок и кровельных ферм больших пролетов применяют элементы из клееного бруса. Рекомендуется принять меры по борьбе с древесной пылью, которая, в зависимости от породы, может вызывать различные заболевания, включая рак.При определенных условиях древесная пыль также может быть взрывоопасной.

Назад

Типы строительных материалов, используемых в строительстве

Вот несколько советов о том, как сделать ваш онлайн-курс беспроблемным.

В строительстве используется много типов строительных материалов, таких как бетон, сталь, дерево и каменная кладка. Каждый материал имеет разные свойства, такие как вес, прочность, долговечность и стоимость, что делает его подходящим для определенных типов применений.Выбор материалов для строительства основан на стоимости и эффективности противостояния нагрузкам и напряжениям, действующим на конструкцию. Как инженер-строитель, я работаю со своими клиентами, чтобы выбрать тип материалов, используемых в каждом проекте, в зависимости от размера и использования здания.

Производство строительных материалов — это хорошо развитая и стандартизированная отрасль, способная обеспечить надежные поставки высококачественных материалов для наших конструкций.Производство конструкционных строительных материалов подлежит процедурам контроля качества, которые включают инспекцию и испытания в соответствии с национальными стандартами и научными методами испытаний.

В обязанности инженера-строителя входит подготовка спецификаций проекта, включая все строительные материалы, применимые стандарты и положения, которым необходимо соответствовать. Это важная часть любого проекта, чтобы указать качество и свойства материалов, которые будут использоваться.

Строительные материалы обычно можно разделить на две категории: природные строительные материалы, такие как камень и дерево, и искусственные строительные материалы, такие как бетон и сталь. Обе категории обычно требуют определенного уровня подготовки или обработки перед использованием в структурном применении. Ниже приведен список материалов, которые я чаще всего использовал в проектах по инженерному консалтингу.

* МПа: мегапаскаль или Н / мм2

Бетон:

Бетон — это композитный материал, состоящий из смеси цемента, таких заполнителей, как песок и щебень, и воды. Свойства бетона зависят от соотношений, используемых при расчете смеси. Поэтому поставщики бетона обычно предоставляют свойства материала и результаты испытаний для каждого участка бетона.

Свежий бетон можно заливать в формовочные изделия любой формы и формы, и требуется время, чтобы затвердеть в подобный камню материал.Для достижения большей части прочности бетону требуется до 7 дней, и потребуется особое внимание к его отверждению, чтобы избежать растрескивания или снижения прочности. Бетон очень универсален, и я предпочитаю использовать его в тех областях, где требуется сочетание прочности и долговечности. Например, бетон — отличный материал для строительства фундаментов, где вес конструкции соприкасается с землей. Это требует прочности, чтобы выдерживать нагрузку, а также прочности, чтобы выдерживать контакт с окружающей почвой.

Бетон очень прочен при воздействии сжимающих напряжений, однако он хрупкий и имеет ограниченную прочность на растяжение. В сочетании со стальной арматурой железобетон прочнее и больше подходит для самых разных конструкций, таких как высокие многоэтажные здания, мосты, дороги, туннели и многие другие.

Сталь:

— один из самых прочных строительных материалов с отличной прочностью как на растяжение, так и на сжатие.Благодаря высокому удельному весу он идеально подходит для каркаса высотных зданий и крупных промышленных объектов. Конструкционная сталь доступна в стандартных формах, таких как уголки, двутавровые балки и С-образные швеллеры. Эти формы могут быть сварены вместе или соединены с помощью высокопрочных болтов для создания конструкций, способных противостоять большим силам и деформациям.

— относительно дорогой строительный материал, поэтому инженер-строитель должен выбрать экономичные размеры и формы в соответствии с фактическими нагрузками на здание, чтобы избежать чрезмерного проектирования.Из-за более высокой стоимости стали я часто получаю вопросы от наших клиентов, которые спрашивают, есть ли способ уменьшить вес и размер некоторых стальных элементов конструкции. Это можно сделать, если можно уменьшить нагрузки на элементы и / или ввести дополнительные вертикальные опоры. Монтаж стали занимает меньше времени по сравнению с бетоном и может быть установлен в любой среде.

Дерево:

Древесина использовалась в качестве строительного материала тысячи лет и при правильном уходе может прослужить сотни лет.Это легкодоступный и экономически выгодный природный ресурс с легким весом и высокими механическими свойствами. Он также обеспечивает хорошую изоляцию от холода, что делает его отличным строительным материалом для домов и жилых домов.

Деревянные заготовки, используемые в строительстве, строгаются и распиливаются на станках с определенными габаритными характеристиками. Габаритные пиломатериалы выпускаются в широко доступных сечениях, таких как 2 «x4», 2 «x6» и т. Д. Это обычно используется при строительстве стен и полов.Вы не поверите, но 2 дюйма на 4 дюйма на самом деле имеют ширину 1 ½ дюйма и высоту 3 ½ дюйма. Древесина больших размеров, называемая деревом или балками, обычно используется для создания каркасов больших конструкций, таких как мосты и многоэтажные здания. Инженерная древесина — это еще один вид древесины, используемый в строительстве, который состоит из различных видов древесины, склеенных вместе, чтобы сформировать композитный материал, подходящий для конкретных строительных применений. Примерами конструкционной древесины являются клееный брус (клееный брус), фанера и ДВП.

Из-за своего небольшого веса древесина не является самым подходящим строительным материалом для выдерживания больших нагрузок и не идеальна для длинных пролетов. Древесина редко используется для фундаментов и стен подвала, так как ее необходимо обрабатывать давлением из-за ее контакта с почвой / влагой, что может быть довольно дорогостоящим. В доме с деревянным каркасом фундамент и стены подвала обычно сооружают из железобетона.

Кладка:

Строительство каменной кладки — это использование отдельных единиц для создания конструкций, которые обычно используют строительный раствор, чтобы связать единицы вместе.Самым распространенным материалом, который я использую при проектировании каменных конструкций, является бетонный блок, при необходимости с вертикальным армированием стали. Кладка прочна в сопротивлении нагрузкам / напряжениям сжатия, что делает ее идеальной для строительства несущих стен. Другие материалы для кладки включают кирпич, камень и стеклоблок. Кладка — очень прочный и огнестойкий материал, однако он может быть чувствительным к раствору и качеству изготовления.

В моем офисе возросло использование кирпичной кладки в качестве несущих стен при проектировании многоэтажных зданий.Структурная система обычно состоит из бетонных полов, опирающихся на комбинацию кирпичной кладки и железобетонных стен, в зависимости от количества этажей и величины нагрузки на стены. Кирпичные стены с окнами или проемами нуждаются в горизонтальных балках или перемычках, чтобы выдержать вес стены наверху через проем. Кладка не так удобна для больших проемов в стенах, как бетонный или стальной каркас, но может быть экономичным выбором, если размеры каркаса и проема разумные, а длина сегментов стены не слишком короткая.

Несущие каменные стены можно складывать друг на друга для строительства многоэтажных зданий. Нагрузкой на кладку стены первого этажа является совокупность всего веса перекрытий над ней. Следовательно, стена нижнего этажа должна быть прочнее, чем стены верхнего этажа. Этого можно добиться путем армирования пустот в нижней кладке стен стальными стержнями и бетонным раствором. Чем больше стальных стержней, тем меньше расстояние между залитыми ядрами — это более прочная кладка стен. Если несущая кирпичная стена не простирается до фундамента из-за наличия необходимых отверстий, таких как проходы для парковки, требуются большие бетонные или стальные передаточные балки для поддержки стены над проемом.

Есть еще много того, что можно обсудить по теме строительных материалов, но, надеюсь, это даст вам хорошее понимание каждого из основных материалов и приложений, которые лучше всего подходят для каждого из них. Если у вас есть какие-либо вопросы по любому из этих материалов, не стесняйтесь оставлять их в разделе комментариев ниже.

Все еще хотите узнать больше об основах проектирования конструкций? Получите наше БЕСПЛАТНОЕ полное руководство по основам проектирования конструкций здесь.

Хотите больше? Присоединяйтесь к другим архитекторам, подрядчикам и инженерам в нашем всеобъемлющем онлайн-курсе уже сегодня!

Мостафа — профессиональный инженер, увлеченный проектированием конструкций. Он работает вместе с Ноем в Crosier Kilgour & Partners в качестве конструктора и менеджера проекта. Он получил степень бакалавра и магистра в области инженерии в Каире, Египет, и имеет докторскую степень в Университете Манитобы в Виннипеге, МБ, Канада, где он также преподает инженерное дело.Его исследования опубликованы во многих рецензируемых журналах и на международных конференциях. Мостафа имеет более чем 14-летний опыт работы в сфере инженерного консультирования и работал над крупными проектами с архитекторами, владельцами, подрядчиками, другими инженерами и профессионалами во многих странах, включая Канаду, Объединенные Арабские Эмираты, Египет и Саудовскую Аравию.

строительные материалы, строительные материалы, материалы, материалы, используемые в строительстве

Выбор материала при строительстве оборудования

Выбор материала — это процесс исключения

Нержавеющая сталь — лучший материал для оборудования?

Какие еще материалы доступны?

Что инженеры ищут в материалах?

Выбор лучшего материала

18 Строительные материалы будущего, которые изменят конструкцию

На протяжении веков мы видели, как строительная отрасль претерпевала ряд инноваций в строительных материалах.От прочного бетона, используемого в древних сооружениях до производства стали для мостов и небоскребов, эти материалы сформировали то, как мы строим сегодня, и повлияли на некоторые из величайших архитектурных достижений. В то время как некоторые материалы просто эволюционировали с течением времени (например, бетон и мрамор), на горизонте появляются новые передовые материалы.

Итак, что является движущей силой этих инноваций? Несмотря на рост, строительная отрасль сталкивается с рядом проблем. От стихийных бедствий, таких как пожар и явных затрат, до экологических проблем и неэффективности, отрасль изо всех сил пытается угнаться за спросом, сохраняя при этом объем производства.Строительные проекты потребляют 50% наших ресурсов от природы, что часто приводит к дополнительным расходам, задержкам строительства и потраченным впустую материалам.

Для решения некоторых из этих проблем многие инновационные компании разрабатывают новое поколение строительных материалов. Материалы конструируются так, чтобы они были умнее, прочнее, устойчивее, изящнее и менее вредными для окружающей среды. BIQ House в Гамбурге, Германия, дает прекрасную возможность заглянуть в будущее. BIQ, построенный из живых водорослей, может использовать собственное электричество.Его эстетика не только напоминает впечатляющие научно-фантастические здания из поп-культуры, но и его влияние на окружающую среду открывает большие перспективы для устойчивого будущего.

Чтобы оставаться конкурентоспособными, строительные компании должны быть в курсе последних новинок в области материалов. Здания, построенные из самых современных материалов, будут лучше оборудованы для решения текущих задач, уменьшения выбросов углекислого газа и оказания влияния на отрасль.

Несмотря на то, что научные открытия могут занять несколько десятилетий, прежде чем их можно будет найти на стройплощадке, грядет новое поколение материалов.Вот 18 материалов, которые в настоящее время пользуются большой популярностью в строительстве и вполне могут изменить то, как мы строим.

От материалов, которые генерируют собственную энергию, до материалов, обеспечивающих лучшую защиту конструкции, будущее строительства развивается. Хотя многие из этих инноваций еще не реализованы в полномасштабных зданиях, они могут появиться в ваших проектах в течение следующих одного или двух десятилетий. А до тех пор, оставаясь в тренде, вы сможете улучшить свою прибыль и сыграть свою роль в сохранении окружающей среды.

Дополнительные источники:
Regan Industrial | GenieBelt | Ферровиал | Новости строительства | PlanGrid | AutoDesk | B1M | Ричард Ван Худжидонк | Блог Natural Building | Gizmodo | TreeHugger | Архитектурный дайджест

Похожие сообщения

Производство экологически чистых строительных материалов с использованием агроотходов

Резюме

Строительный сектор в настоящее время сталкивается с множеством проблем, в первую очередь из-за увеличения городского населения и истощение природных ресурсов, облегчающих производство строительных материалов.Более того, повышение осведомленности об изменении климата заставляет компании пересматривать свои стратегии в области разработки более экологичных строительных материалов. Различные типы агроотходов, включая золу рисовой шелухи (RHA), золу из жома сахарного тростника (SCBA) и золу из листьев бамбука (BLA), среди других, были определены как эффективные решения в разработке экологически безопасных строительных материалов. В этой обзорной статье рассматриваются шесть различных строительных материалов, изготовленных из отходов сельского хозяйства. Материалы включают элементы кирпичной / каменной кладки, зеленый бетон, изоляционные материалы для зданий, армирующие материалы для зданий, древесностружечные плиты и пластмассы на биологической основе.Основным критерием выбора материалов является их популярность и широкое применение в современном строительстве. Кроме того, поскольку в этом исследовании делается упор на выявление альтернативных подходов к разработке экологически безопасных строительных материалов, основное внимание уделяется основным материалам, дальнейшее использование которых оказывает неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Результаты, полученные в результате обзора, показали, что использование агроотходов для разработки экологически чистых строительных материалов было эффективным, поскольку разработанные материалы соответствовали установленным строительным стандартам.Таким образом, это указывает на то, что агроотходы могут заменить традиционные строительные материалы и, следовательно, обеспечить экономическую, экологическую и социальную устойчивость в долгосрочной перспективе.

Ключевые слова: устойчивое развитие, строительные материалы, побочные продукты сельского хозяйства

1. Введение

Краткий анализ статистики мирового населения подчеркивает устойчивый рост численности населения с 6,8 миллиарда в 2009 году до 7,7 миллиарда в настоящее время. 2019 г. и ориентировочно 9.7 миллиардов к 2050 году [1]. С одной стороны, рост населения прямо указывает на то, что показатели здоровья и смертности со временем улучшаются, что приводит к росту населения. Напротив, рост численности населения также подразумевает усиление давления на доступные социальные удобства, такие как жилье. Поскольку спрос на жилье растет в геометрической прогрессии, это еще больше нагружает строительную отрасль, а также производство традиционных материалов, таких как цемент, сталь, алюминий и дерево, среди прочих [2].Guna et al. [3] также утверждали, что производство обычных строительных материалов, таких как цемент, также требует значительных затрат тепловой и электрической энергии и, как следствие, приводит к более высоким затратам на строительство.

Кроме того, такие производственные процессы вызывают более высокий углеродный след, загрязняя воздух, землю и воду. Например, Wi et al. [4] отмечают, что процесс обжига, используемый при производстве цемента, требует температуры до 1450 ° C, а также выделяет около 0 ° C.85 тонн CO ₂ на 1 тонну произведенного цемента. В отдельном исследовании Chabriac et al. [5] подчеркивают, что на здания во Франции приходится около 23,5% загрязнения парниковыми газами (ПГ) из-за использования обычных строительных материалов. В том же духе Shafigh et al. [6] утверждали, что в настоящее время строительная отрасль не является устойчивой. Эти результаты подразумевают необходимость в дополнительных научных исследованиях для разработки строительных материалов, которые не только являются более экологичными и безопасными для окружающей среды, но и более доступны по цене без ущерба для качества строительства.

С другой стороны, исследования также показывают, что утилизация отходов сельскохозяйственных культур, таких как жмых сахарного тростника, пшеничная солома, кокосовая стружка и рисовая шелуха, среди прочего, также является серьезной проблемой для развивающихся стран. Например, в Индии только от сельскохозяйственных продуктов было зарегистрировано более 600 метрических тонн (МТ) отходов [2]. Оби, Угвуишу и Нвакайре [7] далее отмечают, что с расширением сельскохозяйственного производства в текущем десятилетии, из-за интенсификации систем земледелия, ожидается, что будет производиться больше агроотходов.Madrid et al. [8] подчеркивают, что наиболее распространенные стратегии управления такими агроотходами включают захоронение на свалках, сжигание и компостирование, что в результате вызывает серьезные экологические проблемы. Тем не менее, новые исследования показали, что повторное использование сельскохозяйственных отходов и побочных продуктов при разработке строительных материалов, частично или полностью, является жизнеспособным и предварительным решением для решения выявленных проблем.

Исследования также показывают, что повторное использование отходов сельского хозяйства помогает не только решать проблему загрязнения, вызванную эксплуатацией традиционных строительных материалов, таких как цемент, но и решать экологические проблемы, связанные с размещением отходов на свалках [9].В иллюстративном исследовании исследователи Сатипаран и Де Зойса [10] показали, что при использовании отходов сельскохозяйственных культур, таких как арахисовая скорлупа, рисовая шелуха, рисовая солома и скорлупа кокосовых орехов, в качестве частичной замены песка при производстве цементных блоков, образуются блоки, которые соответствует стандартам ASTM с точки зрения характеристик прочности и долговечности. Аналогичным образом, Ashour et al. [11] показали, что разработка устойчивых и нетоксичных строительных материалов путем стабилизации почвы с использованием натуральных волокон пшеницы и ячменя из соломы привела к получению армированных кирпичей с впечатляющими термическими и статическими качествами.Другие исследователи, такие как Chaussinand, Scartezzini и Nik [12], далее продемонстрировали, что развитие зданий с использованием только соломенных тюков и почвы привело к созданию более устойчивых зданий. Исследователи утверждали, что это произошло из-за оптимальных свойств материалов, таких как низкая энергия тела и высокие тепловые характеристики. В этом отношении результаты подтверждают, что использование агроотходов при разработке строительных материалов, полностью или частично, помогает решить проблему устойчивости при одновременном снижении загрязнения и неблагоприятного воздействия на окружающую среду.

В этом обзорном документе представлено подробное исследование использования сельскохозяйственных отходов в производстве строительных материалов, как частично, так и полностью. Далее проводится обсуждение их преимуществ и недостатков по сравнению с обычными строительными материалами, чтобы выявить возможные пробелы в исследованиях для дальнейшего развития. Статья состоит из пяти разделов. В первом изучается влияние строительной отрасли на экологическую устойчивость. Во втором разделе описывается новизна исследования, в котором определяется уникальный вклад этого исследования.В этом разделе критически рассматриваются несколько основополагающих обзорных статей в данной области исследований с целью определить, почему это исследование необходимо. В третьем рассказывается об использовании другого типа агроотходов при производстве разнообразных экологически чистых строительных материалов, таких как кирпич, зеленый бетон, армирующие материалы и пластмассы на биологической основе. Четвертый раздел дополнительно исследует преимущества и недостатки использования материалов. Пятый раздел посвящен обсуждению различных результатов, выявленных в документе, а шестой раздел представляет собой заключение.

2. Новизна исследования

За прошедшие годы была проделана значительная работа по использованию агроотходов при разработке экологически безопасных строительных материалов. Слияние, наблюдаемое в различных исследованиях, состоит в том, что все они сосредоточены на решении двух общих проблем; первая касается снижения воздействия строительной отрасли на изменение климата за счет поощрения использования альтернатив. Одним из примеров является использование агроотходов, таких как зола жома сахарного тростника (SBA), вместо вяжущих материалов, что исключает выброс парниковых газов из производственных процессов.Второй касается решения проблемы устойчивого удаления агроотходов, при этом особое внимание уделяется недопущению захоронения отходов через свалки из-за их неблагоприятного воздействия на окружающую среду и здоровье человека. Это исследование ничем не отличается, поскольку оно также фокусируется на двух общих проблемах.

Однако, напротив, углубленное изучение основополагающих исследовательских работ выявляет различные существенные пробелы, которые устранены в данной статье. Первый относится к узкому охвату обзорных статей по сравнению с всесторонним изучением, проведенным в этом исследовании.Обзор Rahman et al. [13,14,15,16] показывает, что исследователи сосредотачиваются на устойчивом развитии кирпича [16], кирпичных блоков [15] и самоуплотняющегося бетона [13]. В отличие от этого, в этом обзоре исследуется широкий спектр строительных материалов, включая элементы кирпича / каменной кладки, зеленый бетон, изоляционные материалы для зданий, армирующие материалы для зданий, древесностружечные плиты и биопластики. Таким образом, это исследование дает более полное представление об использовании агроотходов в более широком смысле в строительной отрасли, в отличие от сосредоточения внимания на ограниченном количестве областей.Впоследствии читатель сможет сразу определить, как различные типы агроотходов могут быть использованы при разработке широкого спектра строительных материалов. Насколько известно исследователям, это единственная статья, в которой сделана попытка дать всесторонний обзор агроотходов при разработке широкого спектра строительных материалов, от кирпича до бетона и арматурных материалов.

Во-вторых, Rahman et al. [16] отметили, что не было адекватных руководящих принципов для облегчения включения отходов во время разработки кирпича.Тем не менее, полученные результаты показали, что кирпичи из золы-уноса значительно улучшились после добавления 10% золы пальмового масла (POFA), в то время как наивысшее значение прочности на сжатие было также получено при добавлении золы-уноса и POFA в соотношении 1: 1. Отсутствие руководств по включению отходов также подчеркивается в текущем исследовании; однако, в отличие от предыдущих исследований [16], в документе дается более широкое представление о том, как соотношение агроотходов и обычных материалов влияет на их различные характеристики.Например, эта статья отвечает на вопрос: как процент агроотходов изменяется при производстве кирпичей / каменных компонентов по сравнению с армирующими и изоляционными материалами, а также зеленым бетоном?

В-третьих, в каждом из различных обзорных исследований было замечено, что исследователи подчеркивали преимущества включения агроотходов при разработке строительных материалов. Тинг и др. [17] сообщили, что интеграция POFA в производство устойчивого бетона привела к таким преимуществам, как снижение производственных затрат и улучшение характеристик бетона как в свежем, так и в затвердевшем состоянии.Сообщалось, что POFA улучшает удобоукладываемость или однородность свежего бетона, а также прочность на сжатие, прочность на разрыв, водопроницаемость и модуль упругости [17]. Рахман и др. [15] сообщили о схожих результатах, показывающих, что включение POFA в разработку компонентов каменной кладки улучшило их прочность на сжатие и несущую способность, что привело к соблюдению малазийского стандарта MS76: 1972. Однако, несмотря на акцент на преимуществах использования агроотходов, исследователи не смогли определить недостатки использования этих материалов.Впоследствии это исследование направлено на восполнение этого пробела путем критического изучения недостатков агроотходов при разработке экологически безопасных строительных материалов. В статье делается попытка ответить на вопрос: перевешивают ли преимущества включения агроотходов в строительные материалы их недостатки? Существуют ли решения выявленных недостатков? Кроме того, исследование также направлено на то, чтобы установить, соответствуют ли строительные материалы на основе сельскохозяйственных отходов строительным нормам и стандартам в различных контекстах, таких как, например, использование золы жома сахарного тростника (SBA), золы рисовой шелухи (RHA) или POFA.Таким образом, он помогает ответить на вопрос: влияет ли использование различных агроотходов на их соответствие строительным стандартам?

В-четвертых, различные обзорные исследования, Rahman et al. [13,14,15,16] и Ting et al. [17], также было замечено, что они сосредоточены только на интеграции только одного типа агроотходов при разработке экологически безопасных строительных материалов. Тинг и др. [17] исследовали использование POFA для улучшения свойств бетона, в то время как Rahman et al. [13] использовали золу рисовой шелухи (RHA) при разработке самоуплотняющегося бетона.Рахман и др. [14] далее использовали клинкер с торфяным маслом (POC) для улучшения технических свойств торфа, а в отдельном исследовании включили POFA в разработку компонентов каменной кладки [15]. Результаты различных исследований показывают, что исследователи сосредотачиваются на использовании только одного типа агроотходов при разработке строительных материалов. Различие наблюдается только в исследовании Rahman et al. [16], где летучая зола и POFA включаются в разработку смесовых кирпичей [16]. Настоящее исследование направлено на развитие этой области исследований, пролив дополнительный свет на исследования, в которых применялся аналогичный подход.Таким образом, исследование ответит на вопрос: влияет ли включение более одного типа агроотходов на общие качества строительного материала? Есть ли какие-либо преимущества или недостатки в результате применения такого подхода?

Таким образом, данное исследование является уникальным, поскольку оно не только дает всесторонний обзор использования агроотходов в производстве широкого спектра строительных материалов, но также дает представление о влиянии использования различных соотношений в сочетании агроотходов. отходы, а также включение более чем одного материала агроотходов в разработку экологически безопасных строительных материалов.Кроме того, в нем также обсуждаются недостатки использования агроотходов и указываются области, в которых можно провести будущую работу. В документе также подробно описаны важные пробелы в исследованиях, которые могут быть расширены в будущих приложениях.

3. Строительная промышленность и экологическая устойчивость

Предварительным условием для изучения различных применений агроотходов при разработке строительных материалов является краткий обзор строительной отрасли и ее влияния на экологическую устойчивость.По данным Statista, общие расходы в строительной отрасли (жилой и нежилой) как в частном, так и в государственном секторе были оценены в 11,4 триллиона долларов в 2018 году [18]. Это значение представляет собой устойчивый рост расходов с 10,9 триллиона долларов в 2017 году до 10,5 триллиона долларов в 2016 году. Кроме того, в отчете оценивается увеличение расходов до 14 триллионов долларов к 2025 году [18]. Напрямую это означает, что больше ресурсов направляется на развитие застроенной среды, будь то инфраструктура, такая как дороги, или жилые и коммерческие здания.Фактически это означает использование более обычного сырья, такого как цемент и песок. Всемирный банк повторяет аналогичные настроения, добавляя, что строительная отрасль является крупнейшим в мире потребителем сырья, при этом на искусственно созданную среду приходится от 25% до 40% общих мировых уровней выбросов парниковых газов [19]. В отчете также подчеркивается, что ожидается рост отрасли на 4,2% в год в период с 2018 по 2023 год. Рост связан с рыночной стоимостью за счет расширения проектов строительства жилых, нежилых и инфраструктурных объектов [19].PwC также разделяет аналогичные настроения в своем отчете «Глобальное строительство 2030», в котором утверждается, что объем строительства, по оценкам, вырастет на 85% и достигнет 15,5 триллиона долларов во всем мире к 2030 году, при этом на Индию, США и Китай придется около 57% глобального роста [20 ].

Из анализа этой статистики роста очевидны два основных вывода. Во-первых, по мере увеличения расходов в отрасли в будущем ожидается, что будет потребляться больше сырья (песок, цемент и т. Д.) [18]. Во-вторых, на основе выводов отчета Всемирного банка было выявлено, что высокие выбросы парниковых газов связаны со строительной деятельностью и развитыми зданиями.Таким образом, также ожидается, что в будущем такие высокие выбросы также будут продолжаться [19]. Кроме того, в отчете о глобальном состоянии ЮНЕП за 2018 год показано, что в 2017 году на строительные работы и строительство зданий приходилось 36% глобального потребления энергии и до 40% выбросов углекислого газа [21]. Аналогичным образом, исследование Уиллмотта Диксона о влиянии строительства и застроенной окружающей среды показало, что строительная отрасль считается одним из наименее устойчивых секторов из-за ее высокой зависимости от невозобновляемых ресурсов, таких как вода (50%), энергия (45). % –50%), потеря сельскохозяйственных земель (80%) и строительных материалов (60%) среди прочего [22].В отчете также приведены различные оценки глобального загрязнения, связанного с зданиями, такие как загрязнение воздуха (23%), изменение климата (50%), мусорные свалки (50%), загрязнение питьевой воды (40%) и истощение озонового слоя. (50%) [22].

Следствие двух аспектов (истощение невозобновляемых ресурсов, высокое загрязнение) подразумевает новый акцент на необходимости устойчивости в строительной отрасли. С одной стороны, необходимо обеспечить, чтобы сырье, добываемое для строительных целей, такое как цемент и песок, не истощалось, а с другой стороны, также важно обеспечить, чтобы результаты от строительной отрасли (здания и инфраструктура) были не генерировать высокие уровни выбросов углерода.Впоследствии, на протяжении многих лет, были запущены различные инициативы и были проведены многочисленные исследования, чтобы гарантировать устойчивость строительной отрасли. Отчет ЮНЕП о глобальном состоянии за 2018 год показывает, что международные соглашения обеспечивают столь необходимое направление к достижению устойчивости в отрасли [21]. Например, международный диалог по изменению климата ведется странами, подписавшими Рамочную конвенцию Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК), куда подаются отчеты об определяемых на национальном уровне вкладах (ОНД) в улучшение зданий [21].В качестве примера Канада представила НЦД с новыми целевыми показателями для строительного сектора, включая такие аспекты, как строительные нормы и правила, которые были полностью нулевыми и были готовы к энергоснабжению. Кроме того, другие глобальные альянсы, такие как Глобальный альянс зданий и сооружений (GlobalABC), также поддерживают страны в сокращении выбросов в зданиях и строительном секторе [21].

С другой стороны, научные исследования также раскрывают новые подходы, способствующие устойчивости в строительной отрасли.Одной из характеристик устойчивых или зеленых зданий является использование в них технологических стратегий, направленных на сохранение воды, энергии и материалов [23]. Например, эти стратегии включают использование энергоэффективного оборудования, альтернативных источников энергии и материалов с низким уровнем вложенности энергии. Второй подход касается разработки строительных материалов из агроотходов, как показали различные исследователи [10,11,12]. Использование агроотходов при разработке строительных материалов способствует сокращению загрязнения, которое широко распространено в строительной отрасли, а также помогает решить проблему удаления отходов, которая беспокоит перерабатывающую промышленность.

4. Разработка строительных материалов из агроотходов

В этом разделе обсуждается разработка различных строительных материалов из агроотходов.

4.1. Кирпичи / компоненты для каменной кладки

Кирпичи в качестве компонентов кладки преимущественно использовались в строительной индустрии с первых веков [9]. Традиционно процессы производства кирпича включают три основных этапа: смешивание сырья (материалы на основе земли, такие как глина и вода), формование и сушка кирпича и, наконец, их обжиг для получения необходимой прочности.Существенный недостаток этого процесса производства кирпича приводит к образованию значительного количества парниковых газов. Luby et al. [24] показывают, что высокое загрязнение возникает из-за печей для обжига кирпича, в которых используется угольная технология, которая в основном используется для обжига кирпичей. Интересно, что их исследование о том, почему такая технология все еще используется в Бангладеш, показало, что в большинстве случаев покупатели кирпича предпочитают кирпичи, сделанные из таких печей, а не более современные из-за их более низкой стоимости. Точно так же владельцы печей использовали их, поскольку они смогли получить значительную отдачу от инвестиций [24].

Второй недостаток процесса связан с чрезмерным использованием невозобновляемых материалов, таких как вода и глина, что способствует истощению природных ресурсов [9]. Важно инвестировать в современные печи, чтобы решить такие проблемы, чтобы повысить эффективность процесса карбонизации и тем самым снизить уровень выбросов. Гомес и Хоссейн [25] выделяют печь Хоффмана (HK) и печь для обжига кирпича с вертикальной шахтой (VSBK) как две легкодоступные альтернативы, которые, по наблюдениям, снижают уровни выбросов на 42% и 29% соответственно по сравнению с традиционной печью для обжига в траншеи быка. (БТК).ниже представлена ​​принципиальная схема печи VSBK.

Принципиальная схема современной вертикальной шахтной печи для обжига кирпича (ВСБК) [26].

По данным Daraina et al. [26], технология вертикальной шахтной печи для обжига кирпича (VSBK) возникла в Китае. Сравнительная оценка VSBK по сравнению с зажимами и традиционными печами BTK показывает различные преимущества перед моллюсками и BTK, такие как более низкая стоимость строительства, компактность печи, высокая энергоэффективность при обжиге кирпича и защита от атмосферных воздействий, поскольку она может работать даже во время муссонные периоды.Энергопотребление VSBK также значительно ниже, чем у зажимов и BTK, как показано ниже. VSBK потребляет около 0,57 Гкал / ’000 н.у.м. кирпича, в то время как свободный дымоход и стационарный дымоход БТК потребляют 1.08 и 0.86 Гкал /’ 000 н.у. кирпича, соответственно.

Энергопотребление ВСБК, бычьей траншейной печи (БТК) и зажимных печей [26].

Однако более эффективная стратегия касается перехода к более устойчивым процессам производства кирпича. Эти процессы включают сельскохозяйственные отходы, придают кирпичу полезные свойства, а также помогают решить проблему удаления отходов, связанную с переработкой сельскохозяйственной продукции [27].Kazmi et al. [27] использовали золу рисовой шелухи (RHA) и золу из жмыха сахарного тростника (SBA) при производстве глиняных кирпичей путем включения 5% RHA и SBA по массе глины. Полученные данные показали, что прочность кирпичей на сжатие и модуль упругости уменьшались по мере того, как в глиняные обожженные кирпичи вводились более высокие количества RHA и SBA. Однако, напротив, модуль разрыва и прочность на сжатие кирпичей соответствовали строительным нормам Пакистана и стандартным рекомендациям ATSM. Аналогичным образом, разработанные кирпичи оказались легкими по своей природе, что снизило нагрузку на конструкцию зданий.Дальнейший анализ также показал, что они устойчивы к погодным условиям, а устойчивость к высолам также повышается за счет включения RHA и SBA. Исследование под растровым электронным микроскопом (SEM) также показало, что кирпичи также были более пористыми, что улучшило общую экологическую устойчивость зданий.

В отдельном исследовании Kizinievič et al. [28] использовали шелуху овса, шелуху и промпродукт ячменя в качестве добавки при обжиге глиняных кирпичей, после чего оценили механические, пористость и физические качества разработанных кирпичей.Компоненты для формования кирпича получали путем добавления трех отдельных концентраций шелухи и промпродукта овса или ячменя: 5%, 10% и 20%. Температуру также устанавливали на 900 и 1000 ° C и поддерживали в течение часа. Полученные результаты показали, что самые качественные экологически чистые глиняные кирпичи были получены при добавлении твердых отходов в концентрации от 5% до 10% [28]. Кирпичи имели плотность от 1300 до 1800 кг / м ³ , общую открытую пористость от 34% до 49%, степень водопоглощения от 14% до 28% и прочность на сжатие 3.От 3 до 9,5 МПа. Было замечено, что твердые отходы (овес, шелуха ячменя и промпродукты) сжигались при температуре 500 ° C, в результате чего в глиняном теле образовывалась пористая структура. Сравнение методов, принятых Kazmi et al. [27] и Kizinievič et al. [28] при использовании сельскохозяйственных отходов в качестве добавок при производстве глиняных кирпичей показали, что использовалось лишь минимальное количество отходов (5–10%). Аналогичным образом были выявлены аналогичные характеристики кирпича — в обоих случаях была более высокая пористость, превосходная прочность на сжатие и высокая плотность, несмотря на использование различных твердых сельскохозяйственных отходов (рисовая шелуха и жмых сахарного тростника [27], а также шелуха и промпродукты овса / ячменя [27]). 28]).

В третьем исследовании Taurino et al. [29] сосредоточились на производстве легких кирпичей путем объединения винных отходов (ВВ), таких как винные отходы, виноградные косточки и стебли с глиной. Как и в предыдущих исследованиях, исследователи варьировали концентрацию WW и оценивали полученные кирпичи. Полученные результаты показали, что кирпичи с наивысшими механическими и физическими свойствами были получены при использовании 5% веса вина или меньше. Точно так же плотность кирпича также была снижена на 13% в зависимости от концентрации используемых WW.Прочность кирпичей на изгиб также снизилась в зависимости от концентрации используемых WW.

Интересно, что исследователи [29] утверждали, что увеличение пористости кирпичей привело к соразмерному улучшению их легкости и теплоизоляционных свойств, что сделало их пригодными для использования в зеленых зданиях. Параллельное сравнение результатов с предыдущими исследованиями [27,28] подчеркивает, что сходство в концентрации отходов влияет на общее качество кирпичей, и, кроме того, самые высокие качества кирпича были достигнуты при низкой концентрации ( 5%).Тем не менее, существует разница в использовании винных отходов, что указывает на переход от более традиционных сельскохозяйственных пищевых продуктов, таких как овес и рис.

Де Силва и Перера [30] дополнительно исследовали влияние добавления отработанной золы рисовой шелухи (RHA) на тепловые и акустические характеристики обожженных глиняных кирпичей. В ходе исследования глина была смешана с шестью различными концентрациями отходов RHA (0%, 2%, 4%, 6%, 8% и 10%). Кирпичи размером 195 мм × 95 мм × 50 мм были дополнительно подготовлены и обожжены в промышленной печи, и были исследованы различные свойства, включая физические свойства, такие как распределение размеров частиц и пределы Аттерберга, химический состав материала, тепловые и акустические характеристики, и прочность на сжатие.Полученные результаты показали, что оптимальные качества кирпича были получены при RHA 4% и включали лучшую прочность на сжатие при 3,55 Н / мм ² , что было на 32% лучше по сравнению с традиционными кирпичами, обожженными из глины, и имело высокую степень водопоглощения при 19 %. Кроме того, кирпичи продемонстрировали лучшее снижение температуры в помещении на 6 ° C и снижение шума на 10 дБ по сравнению с обычными глиняными кирпичами. Сравнение техники, использованной Де Сильвой и Перерой [30], с техникой Казми и др.[27], которые также использовали RHA в качестве добавки к отходам при разработке глиняных кирпичей, показали, что только минимальная концентрация твердых отходов важна для улучшения свойств кирпича — 5% и 4% RHA, соответственно. Аналогичным образом, результаты в обоих случаях показывают, что структурные свойства (прочность на сжатие) и пористость кирпичей были улучшены за счет использования отходов RHA.

Deraman et al. [31] также исследовали влияние использования пустой фруктовой грозди (EFB) и кокосового волокна (CB) в качестве дополнительного пористого агента при производстве глиняных кирпичей.В исследовании использовались три концентрации отходов — 0%, 5% и 10% — и после этого была проведена оценка физико-механических свойств кирпичей, таких как прочность на сжатие, теплопроводность и степень водопоглощения. предпринято. Результаты показали, что при добавлении 5% EFB кирпичи соответствовали минимальным требованиям BS392: 1985 с точки зрения водопоглощения и прочности на сжатие, а также стандарту теплопроводности ASTM C517. Впоследствии исследование пришло к выводу, что кирпичи являются потенциальным решением для улучшения тепловых качеств ограждающих конструкций.

Другие исследователи рассматривали использование других агроотходов (не обязательно пищевых отходов), таких как опилки, в качестве дополнительного продукта агроотходов от лесозаготовительной деятельности при производстве кирпича. Например, Мандал, Верма и Синха [32] смешивали различные концентрации летучей золы (FA) и красного шлама (RM) с опилками при изготовлении изоляционных кирпичей. Также было проведено исследование влияния соотношения FA к RM, температуры обжига и смешивания опилок на физические характеристики кирпичей.Результаты показали, что кирпичи с наивысшей максимальной прочностью имели соотношение FA к RM 60:40 независимо от температуры обжига. Кроме того, результаты также показали, что повышение температуры обжига увеличивает прочность кирпичей, в то время как использование опилок увеличивает пористость и теплоизоляцию кирпичей [32]. Кирпичи, которые были изготовлены путем смешивания опилок (7,5%) и 40% красного шлама при температуре 1100 ° C, соответствовали критерию изоляционных кирпичей типа А, установленному стандартом IS: 2042.

В отдельном исследовании Muñoz et al. [33] разработали огнеупорные глиняные кирпичи, добавив побеги виноградной лозы в качестве порообразователя. В ходе исследования исследователи использовали древесную щепу из обрезанных побегов виноградной лозы в качестве добавочного элемента при производстве обожженных глиняных кирпичей (FCB). В центре внимания исследования была оценка влияния агроотходов на размер частиц кирпичей, при этом рассматривались три размера: 0–0,5 мм, более 1,5 мм и 0,5–1,5 мм. Также оценивались механические и термические характеристики кирпичей.Результаты показали, что при максимальном содержании древесной щепы 10% получаются кирпичи с наивысшей прочностью на сжатие и коэффициентами водопоглощения, в то время как теплопроводность снижается до 50%. Сравнение Muñoz et al. [33] против Мандала, Вермы и Синхи [32], которые также использовали непищевые агроотходы при изготовлении кирпичей, обнаруживает сходство в том, что только минимальный процент отходов приводил к получению высококачественных кирпичей с оптимальным прочность на сжатие и скорость водопоглощения.В обоих случаях были улучшены тепловые характеристики.

4.2. Общие подходы к экологически чистому бетону

Помимо кирпича, бетон также широко используется в строительной отрасли. Прусти и др. [34] отмечают, что бетон состоит из смеси цемента, мелкого заполнителя и крупного заполнителя, причем все они получены из природных ресурсов. Впоследствии, по мере роста спроса на жилье, значительное давление оказывается на невозобновляемые природные ресурсы, тем самым инициируя исследования по использованию альтернативных материалов из агроотходов для производства бетона.

Для начала Модани и Вьявахаре [35] исследовали эффект замены необработанной золы из жома сахарного тростника (SCBA) на объем мелкозернистого заполнителя в бетоне в соотношении 0%, 10%, 20%, 30% и 40%. . Водоцементное соотношение также поддерживалось на уровне 0,40, а доза суперпластификатора поддерживалась на уровне 0,8%. После этого образцы литого бетона были отверждены в стандартных лабораторных условиях и в течение 7 и 28 дней испытывались на прочность на сжатие, сорбционную способность и предел прочности на разрыв.Полученные данные показали, что с учетом прочности на сжатие образец, который содержал 10% замену дыхательного аппарата дыхательных путей, показал лучшие результаты, чем образцы, которые имели 0% дыхательного аппарата дыхательных путей. Кроме того, дальнейшее увеличение SCBA привело к снижению прочности на сжатие и ухудшению свойств свежего бетона. Увеличение прочности смесей с SCBA было зарегистрировано в более длительные периоды времени из-за пуццолановых свойств.

Дальнейшие испытания также показали, что прочность на разрыв и сорбционная способность снижались по мере увеличения уровня SCBA.Результаты исследования имеют важное экономическое значение, поскольку они указывают на то, что SCBA можно использовать в качестве жизнеспособной альтернативы заполнителям в производстве бетона. Прусти и др. [29] также проанализировали этот вопрос, обнаружив, что в Индии около 10 миллионов тонн сахарного тростника обрабатываются как отходы, и поэтому подходящая переработка и применение в качестве строительных материалов облегчают их утилизацию. ниже показан процесс преобразования сахарного тростника-сырца в жмых и, наконец, золу из жома сахарного тростника.

Способы получения золы из жома сахарного тростника [34].

Рао и Прабат [36] также исследовали эффект частичной замены золы жома по массе цемента при производстве бетона в соотношении 0%, 5%, 10%, 15% и 25%. Сначала исследователи измельчали ​​золу из жома до тех пор, пока частицы не смогли пройти через сито 90 мкм, достигнув удельной поверхности 4716 см ² / г. После этого портландцемент был заменен золой в заданных соотношениях, а водоцементное соотношение поддерживали равным 0.42, в то время как содержание цемента осталось на уровне 378 кг / м ³ для контрольной смеси. Испытания прочности на сжатие, прочности на разрыв и прочности на изгиб также были проведены для затвердевшего бетона через 7, 21 и 90 дней соответственно. Полученные результаты показали, что цементная смесь с 10% золы жома показала лучшие результаты, такие как более высокая прочность на сжатие и изгиб через 90 дней [36]. ниже показаны результаты прочности на сжатие для различных смесей через 7, 28 и 90 дней.

Прочность бетонных смесей на сжатие через 7, 28 и 90 дней [36].

Кроме того, из рисунка видно, что прочность на сжатие смесей для дыхательных аппаратов через 7 дней постепенно снижалась по мере увеличения соотношения. Через 28 дней прочность на сжатие постепенно увеличивалась до 10% SCBA, а после этого она постепенно снижалась с увеличением соотношения SCBA. Параллельное сравнение Рао и Прабата [36] с Модани и Вьявахаре [35], которые также использовали SCBA, показывает как различия, так и сходства.Заслуживающее внимания сходство в двух исследованиях проистекает из того факта, что кирпичи лучшего качества были получены при соотношении SCBA 10%, что указывает на то, что для производства бетона с высокими стандартами требуется лишь минимальный процент сельскохозяйственных отходов. Однако возникло несколько различий; Во-первых, было замечено, что Modani и Vyawahare [35] заменили SCBA объемом мелкозернистого заполнителя в бетоне, тогда как Rao и Prabath [36] заменили SCBA объемом цемента. Во-вторых, также было замечено, что у Рао и Прабата [36] отверждение проводилось в течение трех разных периодов — 7, 28 и 90 дней, в то время как Модани и Вьявахаре [35] отверждали бетон только в течение 7 и 28 дней.Эти два различия оказывают существенное влияние на экономические последствия использования агроотходов в производстве бетона, поскольку они указывают на то, что SCBA можно использовать как вместо мелкозернистых заполнителей, так и цемента. Кроме того, открытие Рао и Прабата [36] о том, что отверждение в течение 90 дней дает лучшие результаты, чем 28 дней, также важно для практиков в строительной отрасли, которые извлекают пользу из таких знаний.

В отдельном исследовании Rodier et al. [37] исследовали влияние добавления золы из жомов сахарного тростника (SCBA) и золы из листьев бамбука (BLA) на пуццолановые и гидратационные свойства цементных паст.Измерения электропроводности использовались для исследования пуццолановой активности бинарных и тройных смесей золы, тогда как пуццолановая реакция между раствором гидроксида кальция и золой была определена количественно с использованием кинетико-диффузионной модели. Кроме того, механические испытания, дифракция рентгеновских лучей, изотермическая калориметрия и термогравиметрический анализ также использовались для изучения влияния золы на гидратацию различных цементирующих паст. Полученные данные показали, что тройные смеси BLA и SCBA обладают более высокой пуццолановой активностью, чем бинарные смеси только SCBA [37].Кроме того, также было замечено, что для двухкомпонентных и трехкомпонентных строительных смесей были зарегистрированы более высокие значения прочности на сжатие, чем для контрольного раствора, который не содержал таких добавок. Подобно Рао и Прабату [36], которые заменили SCBA по объему цемента, результаты исследования показали, что замена цемента 10% -ным весом SCBA и BLA обеспечила оптимальные характеристики цемента. Однако заметное различие заключалось в том, что включение BLA в SCBA улучшило прочность раствора на сжатие.Это напрямую говорит о том, что производство зеленого бетона путем замены цемента более чем одним типом агроотходов положительно влияет на характеристики бетона. Родье и др. [37] также показали, что при производстве 1 тонны вяжущего с использованием агропромышленной золы потреблялось меньше энергии по сравнению с обычным цементом.

Акрам и др. [38] далее исследовали использование золы из жома сахарного тростника (SCBA) в качестве модификатора вязкости в самоуплотняющемся бетоне. По словам исследователей, самоуплотняющийся бетон привлек значительное внимание различных специалистов, поскольку он устраняет необходимость в вибраторе во время уплотнения.Однако его внедрение и использование затруднено из-за его относительно более высокой стоимости поставки по сравнению с обычным бетоном. С этой целью в исследовании была предпринята попытка изучить относительную стоимость и эффективность использования золы из жома сахарного тростника (ЗСА) в качестве модифицирующего вязкость агента в самоуплотняющемся бетоне. Важные рассматриваемые переменные включали соотношение воды и связующего, долю золы из жмыха и дозировку суперпластификатора для обеспечения текучести. Содержание цемента и воды оставалось постоянным. Полученные результаты показали, что прочность на сжатие самоуплотняющихся бетонных смесей с золой из жома через 28 дней была сопоставима с контрольным бетоном.Кроме того, исследование показало, что общие затраты на ингредиенты конкретных бетонных смесей были на 35,63% ниже, чем у контрольного бетона, в то время как оба имели более высокую прочность на сжатие — 34 МПа [38]. Значение исследования состоит в том, что оно подчеркивает, что агроотходы могут быть использованы в качестве ингредиента при производстве самоуплотняющегося бетона в дополнение к тройным и бинарным смесям, используемым в обычных бетонных приложениях.

Другие исследователи также исследовали использование других агроотходов, таких как скорлупа арахиса, в производстве зеленого бетона.Например, Kimeng et al. [39] исследовали использование скорлупы арахиса в качестве частичной или полной замены мелкого заполнителя при производстве легких бетонных панелей в Нигерии. Всего было отлито 63 образца бетона с использованием заменителей скорлупы арахиса в семи различных соотношениях: 0%, 10%, 20%, 30%, 50%, 70% и 100%. Испытания на прочность при сжатии, а также измерения плотности проводились через 7, 14 и 28 дней. Полученные данные показали, что там, где скорлупа арахиса использовалась только в качестве заполнителей, плотность блоков была зафиксирована как 830 кг / м ³ , тогда как при использовании песчаных заполнителей плотность увеличилась до 2160 кг / м ³ .Дальнейшие результаты показали, что средняя прочность на сжатие для оболочек с грунтом от 0% до 100% была зафиксирована на уровне 5,83 Н / мм от ² до 0,9 Н / мм ² через 7 дней, 8,07 Н / мм ² до 0,5 Н / мм ² через 14 дней и 10 Н / мм ² до 0,6 Н / мм ² через 28 дней. Степень влагопоглощения также увеличилась с 0,47% до 2,04% соответственно. Результаты также показали, что замена агрегатов на 30–70% дает положительные результаты. Однако было замечено, что панели скорлупы арахиса не могут быть использованы в конструкционных целях из-за их более низкой прочности на сжатие, но они эффективны в ненесущих стеновых перегородках [39].Результаты исследования подчеркивают потенциальную экономическую ценность частичного использования скорлупы арахиса в качестве замены заполнителей в производстве бетона, особенно с учетом того, что удаление отходов скорлупы арахиса в Нигерии является весьма проблематичным. Потенциал использования отходов заключается в том, что фермеры могут получить выгоду от продажи как арахиса, так и скорлупы арахиса, которые являются отходами.

Sada et al. [40] также исследовали использование скорлупы арахиса в качестве замены мелкозернистых заполнителей (речной песок) при производстве бетона в Нигерии.В ходе исследования бетонные плиты размером 150 × 150 × 150 мм были отлиты с уровнями замены 0%, 5%, 15%, 25%, 50% и 75%. После этого через 28 дней были проведены испытания на прочность на сжатие, плотность и осадку бетонных смесей. Результаты показали, что при уровне замещения 5% были зафиксированы наивысшие значения прочности на сжатие 40,59 Н / мм ² и плотности 2533,33 кг / м ³ . Однако дальнейшее увеличение доли скорлупы арахиса свыше 5% привело к снижению как прочности на сжатие, так и плотности бетонных плит.Например, при замене 75% бетонные плиты имели прочность на сжатие 7,56 Н / мм ² и плотность 1854,81 кг / м ³ . Аналогичный вывод Kimeng et al. [39], который также использовал скорлупу арахиса в качестве замены заполнителя при производстве зеленого бетона, был идентифицирован Sada et al. [40] показали, что скорлупа арахиса имеет потенциал для производства легкого бетона. ниже показано изменение прочности на сжатие в зависимости от количества использованной скорлупы арахиса.

Изменение прочности на сжатие в зависимости от процентного содержания скорлупы арахиса [40].

4.3. Изоляционные материалы для зданий

Агроотходы также использовались при производстве изоляционных материалов для зданий. Согласно Liu et al. [41], использование биомассы, такой как сельскохозяйственные остатки, хозяйственные растения и лесные остатки, для теплоизоляции зданий вызвало повышенный интерес в последние несколько десятилетий. Исследователь также обнаружил, что широкий спектр агроотходов также использовался для теплоизоляции — такие материалы, как конопля, солома, кокос, дерево и лен, были очень популярны, в то время как другие, такие как сизаль, тростник, трава и ананас. использовались редко [41].ниже представлена ​​сводка термических свойств преобладающих остатков биомассы.

Термические свойства остатков биомассы [41].

Как видно из, термические свойства остатков, такие как их проводимость, теплоемкость и температуропроводность, вызвали наибольший исследовательский интерес, за которым следует их плотность. Также учитывались другие факторы, такие как прочность на сжатие и водопоглощение, в то время как такие свойства, как pH и радиоактивность, особо не акцентировались.В том же духе исследование также показало, что использовались различные подходы к производству, где широко использовалось соединение с использованием связующего для изготовления различных материалов [41]. В других случаях было принято использование агроотходов в их естественной форме, например, упаковка соломенных тюков и сильное прессование для получения других сыпучих материалов.

В отдельном исследовании Бенфрателло [42] исследовал термические свойства изоляционных панелей, построенных с использованием только конопли и смеси конопли и бетона, уделяя особое внимание количеству добавленного волокна и гранулометрии смеси.Результаты анализа показали, что биокомпозит обладает отличными изоляционными свойствами и механической стойкостью. Однако он был легче, чем традиционный бетон, и мог использоваться надлежащим образом только там, где требовались более низкие нагрузки в зданиях, например, в зеленых покрытиях верхней части существующего здания. ниже показана полученная смесь извести и конопли.

Известково-конопляная смесь в изоляционных панелях [42].

Более раннее исследование Elfordy et al. [43] также исследовали термические и механические свойства бетонных блоков из известняка и пеньки.Были оценены механические аспекты, такие как прочность на изгиб, твердость и прочность на сжатие, а также измерена плотность внутри блоков. Результаты показали, что увеличение плотности раствора привело к соразмерному увеличению теплопроводности и механических свойств блоков. Интересный результат параллельного сравнения Benfratello [42] и Elfordy et al. [43] подтверждает, что конопля, как остаток биомассы, обеспечивает отличные теплоизоляционные свойства для зданий.Однако дополнительный вывод Elfordy et al. [43] означает необходимость найти баланс между достижением хорошей теплоизоляции и использованием механических свойств разработанных композитов, поскольку увеличение плотности привело к повышению прочности на сжатие, твердости и прочности на изгиб. Результаты также подтверждают, что Liu et al. [41], которые заметили, что конопля очень популярна в качестве теплоизолятора в строительных материалах.

Помимо конопли, солома также широко применяется в производстве теплоизоляционных материалов для зданий.Исследование Rojas et al. [44] исследовали использование натуральных волокон из кукурузной шелухи и пшеничной соломы в качестве альтернативы изоляционным материалам, изготовленным из нефтехимии. Для исследования теплопроводности и плотности композитов был использован метод Тагучи с оценкой четырех управляющих факторов: время кипения, длина волокна, время смешивания и концентрация NaOH в ортогональной матрице L-9. Метод Тагучи использует определенный набор ортогональных массивов, который рекомендует минимальное количество экспериментов, генерирующих максимум информации для различных факторов, влияющих на результаты [45].Кроме того, прочность композитов на изгиб и сжатие была измерена и сравнена с изоляционными блоками из полистирола. Полученные результаты показали, что блоки продемонстрировали хорошую теплопроводность от 0,046 до 0,047 Вт / мК, в то время как механические характеристики, такие как изгибное напряжение, были сопоставимы с блоками из пенополистирола [44]. Положительные результаты имеют значительные экономические последствия для развивающихся стран, таких как Чили, поскольку натуральные волокна на местном уровне доступны и в изобилии, а их использование при разработке строительных материалов требует меньших затрат энергии и затрат по сравнению с материалами на нефтехимической основе.

Belayachi et al. [46] также исследовали использование волокон пшеничной и ячменной соломы в производстве легких композитов для изоляции зданий. Однако, в отличие от Rojas et al. [44] было проведено сравнение обработанных и необработанных волокон, чтобы изучить влияние обработки на огнестойкость композитов с точки зрения воспламеняемости и термического разложения. В ходе исследования волокна были смешаны с известью или гипсовой штукатуркой. Кроме того, их также обрабатывали кипяченой водой и льняным маслом для уменьшения водопоглощения при одновременном повышении совместимости и адгезии связующего.ниже показаны различные принятые альтернативы лечения.

Обработка соломенных волокон: ( a ) измельченная солома, ( b ) погружение в льняное масло, ( c ) погружение в кипяченую воду [46].

После выдержки в течение различных периодов времени (10 с, 5, 10, 15 и 60 минут) были проведены испытания на воспламеняемость пропитанных композитов с проведением анализа с использованием инфракрасных камер для оценки температуры во время и после воздействия пламени. .ниже далее резюмируются результаты воздействия огня на различные обработанные и необработанные композиты.

Распространение пламени после выдержки горелки в течение 15 и 30 с [46].

Полученные данные показали, что льняное масло служило антипиреном и, по сути, замедляло распространение пламени при обработке и дополнительно предотвращало разрушение композита [46]. Точно так же дальнейший анализ показал, что композиты на основе ячменя демонстрируют более слабые огнестойкие свойства, чем композиты на основе пшеницы.Исследование подразумевает, что дополнительная обработка натуральных волокон улучшает их термические свойства, такие как воспламеняемость и термическое разложение, и поэтому в реальных приложениях следует использовать такие идеи для изоляции зданий.

В отдельном исследовании Wang et al. [47] также исследовали термические и механические свойства композитов, созданных из рисовой соломы, магниевого цементного клея и пенообразователя. Подобно Belayachi, Hoxha и Ismail [46], композиты также подвергались обработке.Однако вместо льняного масла использовалась щелочь (NaOH). Также была проведена оценка свойств строу и связывания между матрицей и строу. ниже представлена ​​графическая аннотация процессов, применяемых при производстве композитов.

Процесс изготовления композита солома / магнезия [47].

Полученные данные показали, что механические свойства композита достигают максимального значения при смешивании соломы с 3% NaOH в течение 150 мин. Кроме того, по сравнению с другими композитами разработанный композит был легче, негорючим и обеспечивал теплоизоляцию.Исследование очень важно, поскольку оно подтверждает выводы Belayachi et al. [46], что обработка композитов, изготовленных с использованием сельскохозяйственных отходов, таких как рисовая, пшеничная или ячменная солома, улучшает их термические и механические свойства.

Другие исследователи расширили исследования, изучив влияние добавления других агроотходов в композиты цемент / солома. Например, Бакатович и Гаспар [48] исследовали использование мха сфагнум в качестве волокна в теплоизоляционных панелях. В ходе исследования было разработано несколько составов теплоизоляционных плит на основе ржаной соломы, тростника и мха с использованием жидкого стеклянного связующего.Композиты были дополнительно оценены на теплопроводность и физические свойства, такие как прочность на сжатие и изгиб. Полученные результаты показали, что оптимальные результаты были получены для изоляционных панелей, в которых сочетаются волокна мха и соломы. Была зафиксирована хорошая теплопроводность от 0,044 до 0,046 Вт / мК и плотность 156–190 кг / м ³ .

Аналогичным образом была получена прочность на сжатие от 0,20 до 0,21 МПа без какой-либо усадки во время процесса сушки. Сходные настроения были также поддержаны Sair et al.[49], которые разработали экологически чистые композиты путем смешивания гипсовой матрицы с двумя натуральными волокнами: картоном и пробковыми отходами. Полученные результаты показали, что смешивание двух композитов с гипсовым строительным материалом повысило изоляционную способность. Точно так же бумажное волокно улучшило компрессионные свойства композита [49]. В дальнейшем исследовании Wang et al. [50] исследовали теплопроводность и механические свойства коньяка глюкоманнана (KGM) / аэрогеля на основе крахмала, усиленного пшеничной соломой.Пшеничная солома и крахмал были добавлены для улучшения физических свойств аэрогеля, таких как распределение размеров пор и механическая прочность. Полученные результаты показали, что добавление крахмала и пшеничной соломы увеличивало механическую прочность композитов, тогда как пшеничная солома уменьшала размер пор аэрогеля. Кроме того, оптимизированный аэрогелевый композит продемонстрировал низкую теплопроводность при 0,046 Вт · м-1 · K-1, отличную термическую стабильность, модуль сжатия 67.5 кПа и эластичность 0,27.

Результаты показывают, что строительные изоляционные материалы могут быть дополнительно улучшены за счет включения дополнительных сельскохозяйственных отходов, таких как волокна мха, крахмал или картон. Напрямую это говорит о том, что практикам в строительной отрасли предлагается несколько альтернатив для повышения устойчивости теплоизоляционных строительных материалов — с одной стороны, обработка щелочами, такими как NaOH или льняное масло, улучшает их термические свойства, а с другой — добавление другие агроотходы композитов также обладают аналогичными качествами.

4.4. Армирующие материалы для зданий

Исследования показывают, что агроотходы также используются при производстве армирующих материалов для зданий. Однако, прежде чем исследовать их использование, очень важно выделить выводы из предыдущего раздела, которые показали, что строительные материалы, полученные из отходов сельского хозяйства, были легкими. Например, Таурино и др. [29] показали, что легкие кирпичи можно разработать, объединив глину и агроотходы от виноделия и косточек винограда.

Kimeng et al. [39] также отметили, что бетонные панели, отлитые с использованием скорлупы арахиса в качестве замены заполнителя, не могут использоваться в тяжелых конструкционных конструкциях из-за их более низкой прочности на сжатие. Belayachi et al. [46] также сообщили, что строительные изоляционные композиты, разработанные с использованием волокон пшеничной и ячменной соломы, также были легкими по своей природе. Таким образом, при изучении применения армирующих материалов на основе агроотходов акцент смещается на исследования, демонстрирующие, как различные типы агроотходов использовались для армирования.

Для начала Пачеко-Торгал и Джалали [51] обнаружили, что использование растительных волокон в качестве армирования в материалах на основе цемента повышает долговечность и свойства вяжущих материалов. ниже показаны бетонные балки, армированные бамбуковой арматурой, которая представляет собой растительное волокно.

Бетонные балки, армированные бамбуковой арматурой: ( a ) готовая арматура, ( b ) установка [51].

Исследование также показало, что широкий спектр растительных волокон может быть использован для армирования материалов на основе цемента, таких как сизаль, кокосовый орех, бамбук и конопля, среди других.иллюстрирует отпечаток бамбуковой арматуры в цементном материале.

Отпечаток бамбуковой арматуры в цементном материале [51].

В отдельном исследовании Sharda et al. [52] также показали, что фибра является эффективной альтернативой стальным стержням при армировании бетона. Исследователи предположили, что использование волокон в бетонных материалах улучшило их долговечность на основе результатов испытаний, таких как сопротивление замораживанию-оттаиванию, глубина карбонизации и проницаемость.Однако Sharda et al. [52] подчеркнули, что необходимо проявлять осторожность и обеспечивать компетентность в выполнении армирования волокном. Guna et al. [3] исследовали использование необработанной рисовой шелухи (RH) и скорлупы арахиса (GNS) в приготовлении биокомпозитов из гибридного полипропилена (PP) для экологически чистых строительных материалов. После этого были проведены испытания для оценки влияния процентного содержания арматуры на такие аспекты, как звукопоглощение, огнестойкость, теплоизоляция, водостойкость и механические свойства.Полученные результаты показали, что армированные композиты обладают хорошей прочностью на изгиб и растяжение с самыми высокими значениями, зарегистрированными как 37,6 МПа и 15,6 МПа соответственно для отношения 20/60/20 GNS / RH / PP.

Кроме того, коэффициент теплопроводности варьировался от 0,156 до 0,270 Вт / мК, а максимальный коэффициент звукопоглощения был зафиксирован как 0,48. Таким образом, свойства композитов были сопоставимы с другими биокомпозитами. иллюстрирует графическую аннотацию изготовления композитов.

Армирование гибридного полипропилена с использованием рисовой шелухи и скорлупы арахиса [3].

В другом исследовании Hassan et al. [53] исследовали механические и морфологические свойства обугленных стеблей кукурузы, используемых для усиления полиэфирных композитов при производстве экологически чистых композитов. Обугленные частицы золы из стеблей кукурузы (MSAps) добавляли в четырех отдельных соотношениях — 5%, 10%, 15% и 20% — и полученные композитные образцы анализировали, чтобы оценить влияние различных соотношений.Полученные данные показали, что увеличение количества частиц золы из стеблей кукурузы привело к соразмерному увеличению прочности на разрыв, прочности на сжатие и модуля упругости композитов. Однако ударная вязкость постепенно снижалась. Результаты показали, что MSAps можно использовать для улучшения композитов с полимерной матрицей, используемых в строительстве и автомобилях.

Натали и др. [54] дополнительно исследовали использование волокна для усиления геополимерных композитов из-за их низкой прочности на растяжение и изгиб, что привело к их хрупкости и керамической природе.Полученные данные также показали, что как органические, так и неорганические волокна повышают прочность геополимеров на изгиб. Было также замечено, что геополимеры увеличивают свою вязкость [54]. В отдельном исследовании Santos et al. [55] исследовали усиление полимерной матрицы с использованием необработанных натуральных волокон на основе PLA и сосновой смолы, добавленных в трех различных соотношениях: 5%, 7,5% и 10%. Морфологические и термические характеристики волокна были дополнительно оценены. Результаты показали, что было увеличение прочности на изгиб композитов, в которые были добавлены натуральные волокна, по сравнению с теми, в которых они были исключены.

Ян и др. [56] также сравнительно исследовали возможность использования композитных материалов из отработанных шин, армированных рисовой соломой, в качестве композитных строительных материалов. В ходе исследования были изготовлены два типа панельных изоляционных плит: древесно-стружечные плиты и композитные плиты, изготовленные путем смешивания частиц отработанных шин из лигноцеллюлозного волокна (рисовой соломы) с параметрами удельного веса 0,8 и содержанием рисовой соломы в соотношении 10/90. , 20/80 и 30/70 от веса рисовой соломы в изоляционных плитах.В качестве композиционного связующего использовался полиуретановый клей для резины. Полученные данные показали, что композитные плиты, армированные отходами рисовой соломы, демонстрируют лучшее водопоглощение, водонепроницаемость и набухание по толщине, чем древесно-стружечные плиты. Композитные плиты также превосходили древесные и обладали хорошей звукоизоляцией, защитой от гниения, коррозии и электроизоляцией. Точно так же исследование показало, что композитные плиты могут быть использованы в качестве адекватной замены изоляционным плитам и другим материалам, изгибающимся на изгиб, благодаря их превосходным свойствам в предотвращении ударных повреждений, их дешевизне и простоте модификации.

Параллельная оценка результатов позволяет выделить два важных вывода. Во-первых, агроотходы могут быть использованы для армирования в их естественной форме, например, бамбук для цементации. Во-вторых, агроотходы можно обрабатывать или использовать в качестве химических добавок в армирующих биокомпозитах, тем самым предполагая, что обработка агроотходов была необходима перед их использованием в армирующих приложениях. Тем не менее, слияние, наблюдаемое в различных исследованиях, заключалось в том, что разработанные строительные материалы продемонстрировали превосходные свойства, которые были сопоставимы с другими традиционными материалами.

В других случаях некоторые исследователи исследовали использование натурального волокна для усиления других строительных материалов, таких как кирпич. Например, Binici et al. [57] исследовали влияние армирующих глиняных кирпичей с использованием двух типов волокон: пластиковых волокон, таких как полистирол, и сельскохозяйственных отходов, таких как солома. Результаты показали, что кирпичи, армированные натуральными волокнами, соответствуют требованиям теплопроводности и прочности на сжатие, установленным ASTM и турецкими стандартами.Кроме того, базальтовая пемза использовалась в качестве ингредиента для снижения коэффициента теплопроводности кирпичей, армированных волокном. Однако при сравнении двух армированных кирпичей глиняные кирпичи, армированные пластмассой, продемонстрировали более высокую прочность на сжатие, чем кирпичи без волокон и кирпичи, в которых использовалась солома. Тем не менее, исследование пришло к выводу, что дома из сырцового кирпича, армированные волокном, превосходят бетонные дома с точки зрения поддержания температуры в помещении зимой и летом.ниже показан модельный дом, построенный из глиняных кирпичей, армированных волокном.

Модель дома построена из сырцовых кирпичей, армированных волокном [57].

Saxena et al. [58] дополнительно исследовали потенциал использования армированных полимерных композитов в качестве замены традиционных древесных материалов. Результаты показали, что композиты, разработанные с использованием натурального волокна или промышленных отходов, таких как красный шлам и летучая зола, обладают превосходными механическими свойствами, а также устойчивы к огню, абразивному износу, химическому воздействию и водопоглощению по сравнению с обычными продуктами, такими как древесина, ДСП и волокна средней плотности (МДФ).Исследователи также утверждали, что композитные материалы из растительных волокон и промышленных отходов могут служить потенциальной заменой традиционной древесине благодаря их экономии на затратах и ​​энергии, а также их технологической жизнеспособности. Дополнительным выводом из результатов является то, что инженеры теперь могут исследовать использование легкодоступных агроотходов при разработке строительных материалов, поскольку это было исключено в предыдущие десятилетия [58].

4.5. ДСП

ДСП или ДСП представляют собой конструкционные изделия из древесины, полученные путем прессования древесной стружки, опилок или древесных стружек, связанных синтетической смолой.Исследования показывают, что агроотходы также используются при производстве древесностружечных плит в качестве замены традиционных побочных продуктов древесины, таких как стружка и опилки, тем самым улучшая качество продукта в целом. Например, Бхадури и Моджумдер [59] исследовали использование растения Кхимп, которое представляет собой куст, широко выращиваемый в пустыне Раджастан, в производстве ДСП средней плотности (60 см × 60 см × 1,3 см) с использованием карбамида-формальдегида. (УФ) и фенолформальдегидные (ФФ) смолы в качестве связующих по отдельности.показывает завод «Химп».

Концентрации UF и PF варьировались от 10% до 20% для оценки воздействия клея на физико-механические свойства древесностружечных плит. После этого были использованы стандартные методы для оценки физических свойств плит, их плотности, содержания влаги, значений набухания, водопоглощения и механических характеристик, таких как прочность на разрыв и ударная вязкость, модуль разрыва и модуль упругости. Полученные результаты показали, что физико-механические свойства плит, разработанных с использованием смол UF и PF, соответствуют установленным спецификациям BIS для древесностружечных плит общего назначения средней плотности.Однако был отмечен ключевой вывод: плиты, разработанные с использованием смолы PF, продемонстрировали лучшие физические и механические характеристики, чем плиты UF. Экономическое значение исследования заключалось в том, что древесину можно эффективно заменить в качестве сырья для древесностружечных плит в пустынном регионе без какого-либо неблагоприятного воздействия на окружающую среду. Тем не менее, исследование уникально, поскольку оно сосредоточено на использовании пустынных растений, таких как кустарник Кимп, при производстве строительных материалов.

В других исследованиях исследователи изучали возможность замены побочных продуктов древесины агроотходами при производстве древесностружечных плит средней плотности.Например, Das et al. [60] показали, что древесно-стружечные плиты для различных применений могут быть изготовлены из сельскохозяйственных отходов джутовой палочки. В отдельном исследовании Дас и Чанда [61] дополнительно исследовали использование остатков листьев сахарной свеклы в производстве древесностружечных плит после экстракции белка. В исследовании использовалось несколько систем связующих: карбамидоформальдегидная (UF) смола, фенолформальдегидная (PF) смола и конденсация формальдегида и мочевины in situ без применения какой-либо смолы. Затем различные плиты были испытаны на физические свойства, такие как содержание влаги, водопоглощение, плотность, набухание или значения толщины.

Аналогичным образом, механические характеристики, такие как ударная вязкость и прочность на разрыв, также были рассчитаны на основе стандартов BIS. Полученные данные показали, что свойства плит, изготовленных с использованием листового волокна остатков сахарной свеклы, демонстрируют структуру, аналогичную другим традиционным лигноцеллюлозным материалам, используемым в производстве древесностружечных плит, таких как стебли хлопка, джутовая палочка и жом [61]. Аналогичным образом, значительная разница в результатах также наблюдалась из-за использования различных связующих смол — в частности, плиты, полученные путем конденсации формальдегида и мочевины на месте без смолы, были хуже, чем плиты, разработанные с использованием смол UF и PF.Тем не менее, исследование показало, что древесно-стружечные плиты, разработанные с использованием остатков листьев сахарной свеклы, соответствовали стандартам BIS для общего применения, такого как облицовка, облицовка панелями и внутренние перегородки. ниже показано сравнение физико-механических свойств древесностружечных плит, полученных с использованием различных систем связующих.

Физико-механические особенности различных ДСП [61].

Из результатов было замечено, что древесностружечные плиты из волокон листьев сахарной свеклы, изготовленные из смолы PF, продемонстрировали отличные результаты с точки зрения плотности, толщины, ударной вязкости и прочности на разрыв.

Rosario et al. [62] также исследовали использование стеблей хлопка в производстве древесностружечных плит с использованием карбамида-формальдегида в качестве связующего. В ходе исследования исследователь оценил влияние трех различных содержаний смолы — 8%, 10% и 12%, а также трех различных плотностей картона — 400 кг / см ³ , 500 кг / см ³ и 600 кг / см ³ о качестве однослойных и трехслойных древесностружечных плит, изготовленных из стеблей хлопчатника. Полученные результаты показали, что только плотность плит оказывает существенное влияние на качество древесностружечных плит, поскольку самая тяжелая древесностружечная плита (600 кг / см ³ ) соответствовала механическим стандартам PHILSA при любом процентном содержании смолы.Однако, что касается стабильности размеров, только трехслойные ДСП плотностью 600 кг / см ³ с содержанием смолы 10% и 12% соответствовали установленным стандартам PHILSA. Дальнейшие выводы показали, что оптимальные трехслойные древесно-стружечные плиты были разработаны с содержанием смолы 10% и плотностью 600 кг / см ³ , тогда как однослойные плиты были изготовлены с содержанием смолы 8% и плотностью 600 кг / см ³ .

В другом исследовании Khanjanzadeh et al.[63] исследовали физико-механические свойства трехслойных древесно-стружечных плит, содержащих различное количество стеблей хлопка и малоиспользуемых древесных частиц павловнии. Эти два продукта были смешаны в соотношении 30%, 50% и 70% с использованием карбамидоформальдегидной смолы. Полученные данные показали, что механические свойства плит значительно улучшились после добавления стебля хлопка и древесины павловнии. Однако, напротив, более высокое содержание стеблей хлопка и древесных частиц павловнии снижало водонепроницаемость композитов.Превосходные механические свойства композитов были получены при соотношении 50% и 70% соответственно. Некоторые сходства и различия можно обнаружить из сравнения Rosario et al. [62] и Ханджанзаде и др. [63], которые оба использовали стебли хлопка для производства древесностружечных плит. Слияние состоит в том, что оба исследователя использовали мочевину-формальдегид в качестве связующего для смолы и достигли относительно схожих результатов в том, что плиты соответствовали установленным стандартам. Однако возникает разница в том, что Khanjanzadeh et al.[63] продемонстрировали, что механические и физические свойства древесностружечных плит могут быть дополнительно улучшены путем добавления древесных частиц павловнии. Таким образом, это говорит о том, что смешивание более чем одного типа агроотходов может улучшить качество древесностружечных плит.

Чтобы подтвердить это утверждение, необходимо изучить другие исследования, в которых исследователи объединили более одного типа агроотходов при производстве ДСП. Исследование Fiorelli et al. [64] провели сравнительную оценку теплофизико-механических свойств и микроструктурных свойств многослойных древесностружечных плит, которые были изготовлены с использованием жмыха сахарного тростника в их наружных слоях и смеси жома сахарного тростника и растительных волокон Амазонки, таких как джут и курауа.Для измерения плотности плит использовали дифракцию рентгеновских лучей, чтобы гарантировать, что она поддерживается на уровне 550 кг / м ³ . Бразильские стандарты ABNT NBR 14,810: 2013 также использовались для оценки механических и физических свойств плит. Кроме того, для определения теплопроводности применялся ISO 8301: 1999. Полученные данные показали, что механические свойства древесностружечных плит с добавкой, содержащей растительные волокна, превосходят те, которые использовали только жом сахарного тростника.Кроме того, наблюдалась схожесть теплопроводности различных плит, что позволяет предположить, что интеграция растительных волокон не влияет на конкретное свойство.

Akinyemi et al. [65] также поддержали аналогичные настроения в исследовании, посвященном изучению долговечности и прочностных характеристик древесностружечных плит, изготовленных из древесных отходов и пенополистирола (EPS). В ходе исследования в качестве связующих в плитах использовались два разных размера древесных частиц и две разные дозировки смол EPS.После этого оценивали модуль разрыва (MOR) и модуль упругости (MOE). Полученные данные показали, что снижение водопоглощения композита следует за увеличением содержания пенополистирола. Однако оптимальные характеристики досок были зафиксированы до длительного погружения в воду. Исследование показало, что отходы древесины и пенополистирола можно использовать в производстве композитных деревянных панелей, которые могут выдерживать влажные условия окружающей среды.

4.6. Пластмассы на биологической основе

Последний обсуждаемый строительный материал — это производство пластмасс на биологической основе из отходов сельского хозяйства.Для начала Ашори и Нурбахш [66] исследовали потенциал использования остатков агроотходов, таких как стебли подсолнечника, волокна жома и стебли кукурузы, в качестве усиления при производстве термопластов в качестве альтернативы древесным волокнам. В исследовании были использованы две марки связующих агентов — Eastman G-3003 и G-3216, и было оценено их влияние на механические свойства термопластов. Использовали одноуровневую загрузку волокна по весу (30%), в то время как три уровня содержания связующего агента (0%, 1.5% и 2,5%). Полученные результаты показали, что там, где образцы обрабатывались с использованием любого из двух связующих агентов, наблюдалось улучшение свойств при растяжении, изгибе и ударе по сравнению с необработанными образцами. Аналогичным образом наблюдали, что связующий агент положительно влияет на межфазное связывание. Однако композиты, обработанные агентом G-3216, превзошли те, которые были обработаны с использованием G-1303, из-за высокой вязкости расплава G-3003. Было замечено, что образцы, в которых использовалось волокно жмыха, продемонстрировали превосходные качества из-за присущих им химических свойств.

Leceta et al. [67] также исследовали воздействие на окружающую среду пленок на биологической основе, полученных из агропромышленных отходов и остатков морской среды. Использованные агроотходы включали соевый белок, побочный продукт соевой промышленности, хитозан из экзоскелета ракообразных и агар из морских водорослей. Полученные результаты показали, что в отличие от полимеров, производимых в процессах нефтепереработки, пленки на биологической основе, полученные из агроотходов и морских остатков, оказывают наименьшее негативное воздействие на окружающую среду из-за своих биоразлагаемых свойств.Ламберт и Вагнер [68] также оценили производство пластмасс на биологической основе с аналогичной точки зрения в своей обзорной статье, в которой особое внимание было уделено их разложению в окружающей среде. Однако исследователи обнаружили, что интеграция пищевых отходов и микроводорослей оказывает влияние на структуру полимера и, в сущности, влияет на характеристики композитов в дополнение к влиянию на биоразлагаемость [68].

Ashok et al. [69] также утверждали, что биопластики превосходят обычные пластмассы, полученные из ископаемого топлива, с точки зрения энергоэффективности, выбросов углерода и потребления нефти.Однако исследователи выяснили, что биопластики уступают по применимости. С этой целью они предложили интегрировать крахмал в производство биопластов, чтобы дополнительно улучшить такие свойства, как твердость, ударная вязкость и биоразлагаемость. В отдельном исследовании Gonçalves de Moura et al. [70] использовали методологию зеленой химии для извлечения природных полимеров, таких как целлюлоза, из растительных отходов. В результате исследователи смогли приготовить новые функциональные полимеры для упаковки на основе экстрагированной целлюлозы, которые продемонстрировали твердые термомеханические свойства и способность к биоразложению.Результатом исследования стало раскрытие потенциала агроотходов в производстве новых пластиков на основе целлюлозы для применения в упаковке пищевых продуктов [70]. Анализ трех исследований [69,70,71] показывает, что использование агроотходов при производстве пластмасс на биологической основе не только улучшает присущие им механические свойства, такие как ударная вязкость, но также улучшает их биоразлагаемость, тем самым уменьшая неблагоприятные последствия. проблема загрязнения окружающей среды.

Chiellini et al.[72] также продемонстрировали приготовление экологически разлагаемых смесей и композитов в различных условиях. В исследовании в качестве предпочтительного синтетического полимера использовался поливиниловый спирт (ПВС) из-за простоты его переработки из водных растворов или суспензий, а также плавления путем литья под давлением и экструзии с раздувом. Кроме того, крахмал и желатин использовались в качестве полимерных материалов и натуральных наполнителей, таких как жмых сахарного тростника (SCB), яблочная кожура (AP), кукурузные волокна (CF), пшеничная мука (WF), пшеничная солома (WS) и апельсиновые корки ( OP) используется.Подобно предыдущим исследованиям [69,70], исследователи также отметили, что интеграция агроотходов в производство полимерных материалов на биологической основе и наполнителей улучшила их морфологические и механические свойства, а также привела к получению биоразлагаемых конечных продуктов, которые не могли повлиять на неблагоприятно для окружающей среды.

5. Преимущества и недостатки строительных материалов из агроотходов

На основе всесторонней оценки различных строительных материалов, производимых из агроотходов, как описано в предыдущих разделах, можно выделить несколько преимуществ и недостатков.В этом разделе приводится краткое изложение преимуществ и недостатков, связанных с использованием агроотходов при разработке строительных материалов.

5.1. Преимущества использования агроотходов при производстве строительных материалов

Преимущества использования агроотходов при производстве строительных материалов подразделяются на две основные группы. Во-первых, это преимущества, возникающие в результате повторного использования отходов агроотходов, которые в противном случае были бы выброшены в окружающую среду; во-вторых, преимущества, возникающие в результате использования агроотходов при разработке строительных материалов.

С первой категорией значительное преимущество проистекает из того факта, что повторное использование агроотходов в производственных процессах помогает решить проблему загрязнения, которая возникает из-за традиционных подходов к утилизации, таких как захоронение на свалках, сжигание и компостирование [8]. Исследования показали, что различные сельскохозяйственные процессы приводят к образованию значительного количества отходов, что создает проблемы при их удалении и надлежащем управлении. Например, в Индии только от сельскохозяйственных продуктов было зарегистрировано более 600 метрических тонн (МТ) отходов [2].Следовательно, повторное использование отходов подразумевает, что меньше ресурсов используется для управления программами по утилизации агроотходов, так как меньшее количество отходов необходимо утилизировать. Второе преимущество напрямую связано с окружающей средой, так как агроотходы повторно используются в качестве альтернативы обычным строительным материалам, таким как цемент или песчаные заполнители, меньше невозобновляемых ресурсов используется для облегчения производственных процессов. Таким образом, это приводит к сохранению окружающей среды, поскольку при производстве строительных материалов также потребляется меньше энергии.

Что касается второй категории, обзорный документ также выявил несколько преимуществ. Начнем с того, что при строительстве кирпичных или каменных компонентов использование агроотходов привело к получению качественного легкого кирпича, соответствующего установленным строительным стандартам. Kazmi et al. [27] показали, что использование золы рисовой шелухи (RHA) и золы жома сахарного тростника (SBA) при производстве глиняных кирпичей путем включения 5% RHA и SBA по массе глины привело к получению кирпичей, модуль разрыва и прочность на сжатие которых соответствовали строению в Пакистане. кодексов и стандартных руководств ATSM.Таурино и др. [29] также продемонстрировали производство легких кирпичей путем объединения винных отходов, таких как винные отходы, виноградные косточки и стебли, с глиной. Различные исследования показали, что агроотходы обладают потенциалом для разработки строительных материалов, соответствующих требуемым строительным стандартам.

Точно так же с зеленым бетоном различные исследователи показали, что агроотходы облегчили разработку строительных материалов, которые были более дешевыми и высокоэффективными. Аналитическое исследование Akram et al.[38] продемонстрировали использование золы из жома сахарного тростника (SCBA) в качестве модификатора вязкости в самоуплотняющемся бетоне. Непосредственно это имеет значительные экономические последствия, поскольку исключает расходы на аренду вибраторов для выполнения процессов уплотнения.

Что касается изоляционных материалов, использование агроотходов, таких как конопля, показало, что биокомпозит обладает превосходными изоляционными свойствами и механической стойкостью [42]. Фактически это означало, что жители домов изолированы с использованием строительных материалов, разработанных с использованием удобрений, полученных из сельскохозяйственных отходов, по гораздо доступной цене.Таким образом, изоляционные материалы обеспечивают как социальную, так и экономическую устойчивость. С другой стороны, использование агроотходов для разработки армирующих материалов показало, что их долговечность и производительность значительно улучшились. Например, Пачеко-Торгал и Джалали [51] показали, что использование растительных волокон в качестве армирования в материалах на основе цемента повышает долговечность и свойства вяжущих материалов. В отдельных исследованиях исследования также показали, что использование обугленных частиц золы из стеблей кукурузы повышает прочность на разрыв, прочность на сжатие и модуль упругости композитов.Таким образом, преимущества улучшения строительных материалов дополнительно связаны с интеграцией вариантов агроотходов.

Наконец, с использованием агроотходов для разработки древесностружечных плит и пластмасс на биологической основе также были выявлены различные преимущества экономической и экологической устойчивости. Например, в случае древесно-стружечных плит использование альтернатив, таких как куст растения Химп, позволило получить материалы подходящего качества, соответствующие стандартам BIS [59]. Это напрямую говорит о том, что ожидается отказ от побочных продуктов древесины, что снизит негативное воздействие на окружающую среду и повысит экономическую выгоду от использования таких материалов.Что касается пластиков на биологической основе, исследования показали, что они превосходят обычные пластики, полученные из ископаемого топлива, с точки зрения энергоэффективности, выбросов углерода и потребления нефти [69]. Кроме того, он также улучшил экологическую устойчивость благодаря своей биоразлагаемой природе.

Таким образом, можно утверждать, что различные строительные материалы на основе сельскохозяйственных отходов давали три основных типа преимуществ: экономическую, экологическую и социальную устойчивость. Поскольку для их производства требовалось меньше энергии, это предполагало меньшие затраты и ресурсы на их производство.Аналогичным образом, окружающая среда также будет сохранена за счет использования изоляционных материалов, которые снижают потребность в энергии. Жители разных зданий также достигли бы комфорта и максимального качества, живя в функциональной качественной среде.

5.2. Недостатки использования агроотходов в производстве строительных материалов

Несмотря на многочисленные преимущества, связанные с использованием агроотходов при разработке строительных материалов, было выявлено несколько недостатков.Тем не менее, было выявлено лишь несколько проблем, в первую очередь из-за легкости строительных материалов на основе сельскохозяйственных отходов. Например, в случае применения в производстве кирпича / каменной кладки ключевым недостатком было то, что кирпичи, полученные в процессе производства, были легкими и, как таковые, подходили только для некоторых структурных применений. Например, Kazmi et al. [27] утверждали, что кирпичи, разработанные с использованием золы рисовой шелухи (RHA), золы из жома сахарного тростника (SBA) и глины, могут использоваться только в тех случаях, когда требуются более низкие структурные нагрузки в зданиях.Аналогичный результат наблюдался и с изоляционными материалами для зданий, где Бенфрателло [42] утверждал, что смесь конопли и известкового бетона легче, чем обычный бетон, и как таковая может использоваться надлежащим образом только там, где требуются более низкие нагрузки в зданиях — например, , в зеленых покрытиях верхней части существующего дома. Однако, несмотря на легкую природу некоторых строительных материалов, таких как кирпич, все же наблюдалось, что другие применения сельскохозяйственных отходов поддерживают более тяжелые применения, например, в приложениях для армирования.Следовательно, аргумент о том, что строительные материалы на основе сельскохозяйственных отходов подходят только для легких применений, таких как крыши [42] или другие более легкие конструкционные элементы [27], неверен. Например, Shardaet al. [52] продемонстрировали использование фибры в качестве эффективной альтернативы стальным стержням при армировании бетона. Исследователи предположили, что использование волокон в бетонных материалах улучшило их долговечность, основываясь на результатах испытаний, таких как сопротивление замораживанию-оттаиванию, глубина карбонизации и проницаемость.В отдельном исследовании Natali et al. [54] далее показали, что усиление геополимерных композитов путем добавления органических или неорганических волокон увеличивает их прочность на изгиб, а также их ударную вязкость. Отдельные исследования показывают, что строительные материалы на основе сельскохозяйственных отходов могут применяться как в легких, так и в более надежных приложениях, и, как таковые, их недостаток по сравнению с приложениями, в которых они используются. Например, если основное внимание уделяется разработке кирпичей на основе агроотходов, материалы будут невыгодными, поскольку они подходят только для легких применений.Однако использование натуральных волокон в бетоне было бы дополнительным преимуществом, поскольку они улучшают долговечность материалов.

Еще одним отмеченным недостатком была необходимость высокого уровня знаний при их изготовлении. Например, Sharda et al. [53] подчеркнули необходимость проявлять осторожность и обеспечивать компетентность при выполнении армирования натуральными волокнами в цементных материалах. Точно так же это относительный недостаток, связанный с наличием высококвалифицированной рабочей силы при разработке материалов.Там, где квалифицированная рабочая сила доступна и легкодоступна, строительные проекты разрабатываются быстро по сравнению со сценариями, когда рабочая сила должна быть получена более дорогой. Третий недостаток также может быть выявлен в требовании нескольких предварительных процессов, прежде чем агроотходы можно будет использовать в реальных строительных проектах. Например, как показано в, композиты, изготовленные из рисовой соломы, должны были быть обработаны щелочью (NaOH) перед смешиванием с адгезивом и пенообразователем [47]. Аналогичным образом, Belayachi et al.[46] также показали, что при производстве композитов для строительной изоляции из волокон пшеничной и ячменной соломы необходимо было провести несколько предварительных процессов, таких как смешивание с известью или гипсовой штукатуркой и обработка соломинок кипяченой водой или льняным маслом, чтобы уменьшить водопоглощение при одновременном повышении совместимости и адгезии связующего. Хотя можно было бы утверждать, что предварительная обработка требовалась для экспериментальных целей, в крупномасштабных применениях такие обработки являются дорогостоящими и требуют времени, поэтому являются невыгодными.

Дополнительные проблемы и недостатки были также связаны с производством экологически чистых строительных материалов. Во-первых, анализ процессов производства кирпича показал, что традиционные подходы было легче реализовать, поскольку кирпичи были разработаны путем сначала смешивания материалов на основе земли, а затем кирпичи формовались, сушились и обжигались в печах. С другой стороны, разработка экологически чистых кирпичей оказалась более сложной задачей, особенно потому, что у исследователей не было рекомендаций по интеграции агроотходов с традиционными материалами.Например, Кизиневич и др. [28] при разработке экологически чистых глиняных кирпичей с добавлением промпродуктов овсяной и ячменной шелухи должны были подготовить три отдельные концентрации — 5%, 10% и 20% — и сравнить полученные результаты. Аналогичным образом, Де Силва и Перера [30] при изготовлении глиняных кирпичей путем добавления золы рисовой шелухи (RHA) должны были смешивать агроотходы в различных концентрациях: 0%, 2%, 4%, 6%, 8% и 10%. . Подобные результаты были также получены при приготовлении зеленого бетона, где Модани и Вьявахаре [35] заменили необработанную золу жома сахарного тростника по объему мелкозернистым заполнителем бетона в соотношении 0%, 10%, 20%, 30% и 40%.Hassan et al. [53] также добавляли частицы золы из обугленных стеблей кукурузы (MSAps) в четырех отдельных соотношениях — 5%, 10%, 15% и 20% — в армирующие полиэфирные композиты. Анализ показал, что отсутствуют руководящие принципы, способствующие разработке различных экологически безопасных строительных материалов, что приводит к смешиванию в различных соотношениях концентраций. Это непосредственно подчеркивает существующий пробел в исследованиях для изучения и определения оптимальных соотношений, которые следует принять при интеграции различных типов агроотходов.Косвенно, однако, это говорит о том, что эксперименты все еще необходимы в реальных приложениях, где необходимы строительные материалы на основе сельскохозяйственных отходов. Впоследствии это приводит к более высоким затратам и использованию большего количества времени до определения оптимальных соотношений, которые следует использовать.

Еще одна производственная проблема связана с этапами предварительной обработки некоторых сельскохозяйственных отходов, прежде чем их можно будет объединить с традиционными материалами. Belayachi et al. [46] при производстве легких композитов для строительной теплоизоляции смешанные волокна соломы пшеницы и ячменя обрабатывались кипяченой водой и льняным маслом для уменьшения водопоглощения при одновременном повышении совместимости и адгезии связующего.Wang et al. [47] при разработке композитов из рисовой соломы, магниевого цементного клея и пенообразователя также обрабатывали агроотходы с помощью щелочи (NaOH). Точно так же при производстве кирпича и каменной кладки исследователи также сжигали различные твердые отходы, такие как арахис, рис и шелуху ячменя, чтобы получить золу, которую можно было бы объединить с обычными материалами. Кроме того, исследование показало, что золу нужно было просеять, прежде чем добавлять в глиняные кирпичи.См., Где показаны процессы, используемые для создания автономных дыхательных аппаратов, когда твердые отходы сжигались для образования золы. Прямое следствие мероприятий по предварительной обработке заключается в том, что они предполагают, что для производства экологически чистых строительных материалов в долгосрочной перспективе требуется больше ресурсов, чтобы обеспечить необходимую предварительную обработку, например, обработку химическими веществами и сжигание твердых отходов для образования необходимой золы.