Встановлення закономірностей формування біокомпозитів для теплоізолювання будівельних конструкцій

Автор(и)

  • Юрій Володимирович Цапко Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0003-0625-0783
  • Олексій Юрійович Цапко Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0003-2298-068X
  • Василь Васильович Ломага Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-0569-9987
  • Павло Олександрович Іллюченко Інститут наукових досліджень з цивільного захисту Національного Університету Цивільного Захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-6687-6388
  • Оксана Юріївна Бердник Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0001-5321-3518
  • Руслан Володимирович Ліхньовський Інститут наукових досліджень з цивільного захисту Національного Університету Цивільного Захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-9187-9780
  • Ксенія Григорівна Бєлікова Інститут наукових досліджень з цивільного захисту Національного Університету Цивільного Захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7475-2115
  • Наталія Олександрівна Дюжилова Державна інспекція архітектури та містобудування України, Україна https://orcid.org/0000-0001-8602-1563

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337401

Ключові слова:

біокомпозити, теплоізоляційні вироби, теплофізичні властивості, вогнестійкість, шар пінококсу, спучення покриття

Анотація

Об’єктом досліджень є процес формування вогнестійких біокомпозитів на основі деревної стружки і неорганічних та органічних в’яжучих речовин. Проблема, що вирішувалась, полягає у необхідності забезпечення стійкості до дії високотемпературного полум’я. Це важливо для технологією нанесення і виробництва екологічно-чистих біокомпозитів, отриманих з природних та відновлюваних джерел для будівництва,. Доведено, що під час визначення теплоізоляційних властивостей отриманих матеріалів температуропровідність біокомпозиту на неорганічній основі склала 0,22·106 м2/с, теплопровідність зразка не перевищила 0,132 Вт/(м∙К). Натомість для біокомпозиту на органічній основі значення теплопровідності знижується понад в 6 разів, температуропровідність понад в 7 разів. Окрім того, теплоємність виробу на неорганічному в’яжучому відповідає значенню в межах 1,6 кДж/(кг·К), а значення теплоємності для виробу з біокомпозиту на органічній основі склало 7,66 кДж/(кг·К) відповідно. При дії радіаційної панелі на зразки біокомпозитів температура газоподібних продуктів горіння підвищилась до 96 ºС, займання зразка не відбулося. Дослідження міцності на стиск біокомпозитів показало, що виріб, сформований на основі деревини і неорганічного в’яжучого, є більш крихким, межа міцності відповідає середньому значення 0,5 МПа. Натомість, для біокомпозиту, сформованого на основі стружки і органічного в’яжучого, середня межа міцності становить 2,4 МПа, що у понад 4,7 рази більше порівняно з виробом на неорганічній основі. Практичне значення полягає у тому, що отримані результати враховано під час розроблення теплоізоляційного виробу для будівництва. Таким чином, є підстави виготовлення біокомпозитів для теплоізолювання

Біографії авторів

Юрій Володимирович Цапко, Київський національний університет будівництва і архітектури

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технологій захисту навколишнього середовища та охорони праці

Олексій Юрійович Цапко, Київський національний університет будівництва і архітектури

PhD, старший дослідник

Кафедра будівельних матеріалів

Василь Васильович Ломага, Національний університет біоресурсів і природокористування України

PhD, асистент

Кафедра технологій та дизайну виробів з деревини

Павло Олександрович Іллюченко, Інститут наукових досліджень з цивільного захисту Національного Університету Цивільного Захисту України

PhD

Науково-випробувальний центр

Оксана Юріївна Бердник, Київський національний університет будівництва і архітектури

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології будівельних конструкцій і виробів

Руслан Володимирович Ліхньовський, Інститут наукових досліджень з цивільного захисту Національного Університету Цивільного Захисту України

Кандидат хімічних наук, старший дослідник

Науково-випробувальний центр

Ксенія Григорівна Бєлікова, Інститут наукових досліджень з цивільного захисту Національного Університету Цивільного Захисту України

Доктор наук з державного управління, професор

Науково-випробувальний центр

Наталія Олександрівна Дюжилова, Державна інспекція архітектури та містобудування України

Кандидат технічних наук, доцент

Посилання

  1. Anannya, F. R., Mahmud, Md. A. (2019). Developments in Flame-Retardant Bio-composite Material Production. Advances in Civil Engineering Materials, 8 (1), 9–22. https://doi.org/10.1520/acem20180025
  2. Rashid, M., Chetehouna, K., Lemée, L., Roudaut, C., Gascoin, N. (2022). Study of flame retardancy effect on the thermal degradation of a new green biocomposite and estimation of lower flammability limits of the gaseous emissions. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 147 (17), 9367–9382. https://doi.org/10.1007/s10973-022-11233-7
  3. Podkościelna, B., Wnuczek, K., Goliszek, M., Klepka, T., Dziuba, K. (2020). Flammability Tests and Investigations of Properties of Lignin-Containing Polymer Composites Based on Acrylates. Molecules, 25 (24), 5947. https://doi.org/10.3390/molecules25245947
  4. Giancaspro, J., Papakonstantinou, C., Balaguru, P. (2009). Mechanical behavior of fire-resistant biocomposite. Composites Part B: Engineering, 40 (3), 206–211. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2008.11.008
  5. Feng, J., Lu, Y., Xie, H., Zhang, Y., Huo, S., Liu, X. et al. (2023). Atom-economic synthesis of an oligomeric P/N-containing fire retardant towards fire-retarding and mechanically robust polylactide biocomposites. Journal of Materials Science & Technology, 160, 86–95. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.04.003
  6. Prabhakar, M. N., Cabo, M. C., Yu, R., Gebrekrstos Weldemhret, T., Dong Woo, L., Jung-il, S. (2024). Surface flame retardancy of clay mineral powder infused onto the top of the layer of vinyl ester/bamboo composites through a modified VARTM process. Polymer Testing, 132, 108367. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2024.108367
  7. Rajeshkumar, L., Kumar, P. S., Boonyasopon, P., Rangappa, S. M., Siengchin, S. (2024). Flame retardance behaviour and degradation of plant-based natural fiber composites – A comprehensive review. Construction and Building Materials, 432, 136552. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136552
  8. Madyaratri, E., Ridho, M., Aristri, M., Lubis, M., Iswanto, A., Nawawi, D. et al. (2022). Recent Advances in the Development of Fire-Resistant Biocomposites – A Review. Polymers, 14 (3), 362. https://doi.org/10.3390/polym14030362
  9. Zambaldi, E., Magalhães, R. R., Dias, M. C., Mendes, L. M., Tonoli, G. H. D. (2022). Numerical simulation of poly(lactic acid) polymeric composites reinforced with nanofibrillated cellulose for industrial applications. Polymer Engineering & Science, 62 (12), 4043–4054. https://doi.org/10.1002/pen.26165
  10. Vitola, L., Gendelis, S., Sinka, M., Pundiene, I., Bajare, D. (2022). Assessment of Plant Origin By-Products as Lightweight Aggregates for Bio-Composite Bounded by Starch Binder. Energies, 15 (15), 5330. https://doi.org/10.3390/en15155330
  11. Moussa, T., Maalouf, C., Bliard, C., Abbes, B., Badouard, C., Lachi, M. et al. (2022). Spent Coffee Grounds as Building Material for Non-Load-Bearing Structures. Materials, 15 (5), 1689. https://doi.org/10.3390/ma15051689
  12. Hegyi, A. (2017). Biocomposites Materials For Sustainable Construction. SGEM International Multidisciplinary Scientific GeoConference EXPO Proceedings. https://doi.org/10.5593/sgem2017/62/s26.004
  13. Liukko, S., Dimic-Misic, K., Janackovic, A., Gasik, M. (2025). Improving Mechanical and Thermal Properties of Cellulose Foam with Alumina Nanofibers. Polymers, 17 (8), 1043. https://doi.org/10.3390/polym17081043
  14. Zare, R., Hassan Pour, F., Bacchus, A., Fatehi, P. (2025). Lignin containing aerogel biocomposites. Biocomposites and the Circular Economy, 59–105. https://doi.org/10.1016/b978-0-443-23718-8.00004-1
  15. Ansari, K. H., Routroy, S., Samyal, R., Kaushik, S. (2025). Development and optimization of pearl millet waste biocomposite ceiling tiles: a waste management approach. Scientific Reports, 15 (1). https://doi.org/10.1038/s41598-025-08351-1
  16. Tsapko, Y., Zavialov, D., Bondarenko, O., Marchenco, N., Mazurchuk, S., Horbachova, O. (2019). Determination of thermal and physical characteristics of dead pine wood thermal insulation products. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (100)), 37–43. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.175346
  17. Tsapko, Y., Tsapko, А. (2018). Establishment of fire protective effectiveness of reed treated with an impregnating solution and coatings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (94)), 62–68. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.141030
  18. ISO 13061-3:2014. Physical and mechanical properties of wood - Test methods for small clear wood specimens - Part 3: Determination of ultimate strength in static bending. Available at: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/60065/5c53a08bc66943418d5a7d2c31e9869f/ISO-13061-3-2014.pdf
  19. Tsapko, Y., Kasianchuk, I., Likhnyovskyi, R., Tsapko, А., Kovalenko, V., Nizhnyk, V. et al. (2023). Determining thermal and physical characteristics of wood polymer material for pipeline thermal insulation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (125)), 63–72. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.289341
  20. Horbachova, O., Tsapko, Y., Tsarenko, Y., Mazurchuk, S., Kasianchuk, I. (2023). Justification of the Wood Polymer Material Application Conditions. Journal of Engineering Sciences, 10 (2), C49–C55. https://doi.org/10.21272/jes.2023.10(2).c6
  21. Tsapko, Y., Tsapko, А., Bondarenko, O. (2020). Modeling the process of moisture diffusion by a flame-retardant coating for wood. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (103)), 14–19. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.192687
  22. Tsapko, Y. V., Tsapko, A., Bondarenko, O. P., Sukhanevych, M. V., Kobryn, M. V. (2019). Research of the process of spread of fire on beams of wood of fire-protected intumescent coatings. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 708 (1), 012112. https://doi.org/10.1088/1757-899x/708/1/012112
Встановлення закономірностей формування біокомпозитів для теплоізолювання будівельних конструкцій

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-08-28

Як цитувати

Цапко, Ю. В., Цапко, О. Ю., Ломага, В. В., Іллюченко, П. О., Бердник, О. Ю., Ліхньовський, Р. В., Бєлікова, К. Г., & Дюжилова, Н. О. (2025). Встановлення закономірностей формування біокомпозитів для теплоізолювання будівельних конструкцій. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(10 (136), 56–64. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337401

Номер

Том 4 № 10 (136) (2025): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Yuriy Tsapko, Аleksii Tsapko, Vasyl Lomaha, Pavlo Illiuchenko, Oksana Berdnyk, Ruslan Likhnyovskyi, Kseniia Bielikova, Nataliia Dyuzhilova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.