Dabīgo šķiedru energoefektīvi biokompozīti ar pazeminātu ietekmi uz vidi un to pielietojums
2018
Māris Šinka

Aizstāvēšana
02.11.2018. 14:00, RTU BIF, Ķīpsalas iela 6A, RĪga

Zinātniskais vadītājs
Genādijs Šahmenko

Recenzenti
Juris Smirnovs, Sigitas Vejelis, Paulien Strandberg-De Bruijn

Promocijas darba ietvaros tiek meklēti risinājumi, kā samazināt būvmateriālu industrijas ietekmi uz vidi, it īpaši kā samazināt siltumnīcas efekta gāzu daudzumu atmosfērā. Viens no risinājumiem ir izmantot dabīgo šķiedru energoefektīvus biokompozītus. Tiem ir zema siltumvadītspēja un ietekme uz vidi, taču stiprības un ilgmūžības īpašības liedz tos ieviest plašam patēriņam. Tādēļ promocijas darba ietvaros tika izstrādāti dabīgo šķiedru energoefektīvi biokompozīti ar uzlabotām mehāniskajām, fizikālajām un ilgmūžības īpašībām, kā arī samazinātu ietekmi uz vidi. Lai sasniegtu šo mērķi, darba ietvaros sākotnēji tika izstrādātas biokompozītiem piemērotas saistvielas uz kaļķa un magnija bāzes, izmantojot atkritumproduktus kā aktīvās mikropiedevas, lai minimizētu saistvielas ietekmi uz vidi. Turpmākajiem pētījumiem tika izvēlētas trīs veidu saistvielas – formulētā kaļķa saistviela ar atkritumu metakaolīna piedevu, kas stiprības ziņā sasniedz vismaz 10 MPa, kā arī divu veidu magnija bāzes saistvielas – magnija oksihlorīda cements un magnija fosfāta cements ar stiprību virs 50 MPa. Izmantojot izvēlētās saistvielas un dabīgo šķiedru pildvielu – kaņepju spaļus – tika izstrādāti biokompozīti un pētīta dažādu faktoru ietekme uz to mehāniskajām, fizikālajām bionoturības un ugunsreakcijas īpašībām. Izmantojot ātri cietējošās magnijā bāzes saistvielas, biokompozītiem iespējams nodrošināt atbilstošu stiprību pie zema blīvuma un siltumvadītspējas – ap 200 kg/m3 un 0,062 W/m·K. Biokompozītiem ir zema ugunsreakcijas klase (B klase saskaņā ar LVS EN 13501) un līdzvērtīgi augsta bionoturība, kā tradicionāli lietotiem būvmateriāliem, kas satur bioloģiskas izcelsmes pildvielas. Promocijas darba ietvaros tika pētīta dabīgo šķiedru biokompozītu darbība lauka apstākļos, izmantojot šim nolūkam īpaši izstrādātu mērsistēmu, kas sastāv no temperatūras, relatīvā mitruma un siltuma plūsmas sensoriem. Proti, vienlaicīgi mērot mitruma un temperatūras sadalījumu sienas biezumā, kā arī sienas siltumpretestību. Tika pielietota arī īpaši izstrādāta metode U vērtību aprēķinam dinamisku siltuma plūsmu gadījumos. Izstrādātā metode dzīves cikla aprēķināšanai ļauj izmantot eksperimentāli iegūtos biokompozītu siltumvadītspējas un stiprības rezultātus, lai izveidotu modeli funkcionālo vienību dabīgo šķiedru biokompozīta ietekmes uz vidi novērtēšanai un salīdzināšanai ar tradicionāli lietotajiem būvmateriāliem. Salīdzinot ietekmi uz vidi kaļķa bāzes saistvielām, var secināt, ka veldzētā kaļķa saistviela ar metakaolīnu (FHL) uz visiem faktoriem atstāj par 12 %–55 % mazāku ietekmi nekā komerciālā hidrauliskā kaļķa saistviela. No magnija bāzes saistvielu biokompozītiem, MOC dod ievērojami zemāku ietekmi uz vidi nekā MPC, neraugoties uz MPC augsto stiprības un blīvuma attiecību, kas saistīts ar tā cietinātāju - kālija fosfātu, kuram ir ļoti augsta enerģijas un resursu ietilpība. Salīdzinot ar citiem materiāliem, izstrādātie dabīgo šķiedru biokompozīti uzrāda 2–4 reizes zemākas emisijas un ir vienīgie CO2 neitrālie materiāli, kas pierāda to samazināto ietekmi uz vidi.


Atslēgas vārdi
Biokompozīti, CO2, Dzīves cikla analīze, DCA, LCA, kaņepju betons

Šinka, Māris. Dabīgo šķiedru energoefektīvi biokompozīti ar pazeminātu ietekmi uz vidi un to pielietojums. Promocijas darbs. Rīga: [RTU], 2018. 121 lpp.

Publikācijas valoda
Latvian (lv)
RTU Zinātniskā bibliotēka.
E-pasts: uzzinas@rtu.lv; Tālr: +371 28399196