Встановлення закономірностей формування властивостей вогнестійких біокомпозитів на основі гібридного вяжучого

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
  • 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
  • Владислав Вікторович Галіца Київський національний університет будівництва і архітектури, Україна https://orcid.org/0009-0005-6211-7858
  • Maryna Sukhanevych University of New Brunswick, Канада https://orcid.org/0000-0002-9644-2852
  • Руслан Володимирович Климась Інститут наукових досліджень з цивільного захисту Національного Університету Цивільного Захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-8570-6392
  • Віталій В’ячеславович Присяжнюк Інститут наукових досліджень з цивільного захисту Національного Університету Цивільного Захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-9780-785X
  • Павло Олександрович Іллюченко Інститут наукових досліджень з цивільного захисту Національного Університету Цивільного Захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-6687-6388

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.348144

Ключові слова:

крихкість гіпсових виробів, гібридне в’яжуче, деревна тирса, шар коксу, вогнестійкість

Анотація

Об’єктом досліджень є процес формування властивостей вогнестійких біокомпозитів на основі деревної тирси і в’яжучому із суміші гіпсу та інтумесцентного покриття на основі ПВА-дисперсії. Проблема, яка досліджувалась, полягає у забезпеченні стійкості біокомпозитів на основі гіпсового в’яжучого до зміни умов експлуатації. Це важливо, оскільки виробництво біокомпозитів з відновлюваних джерел для будівництва, є актуальним. Доведено, що при термічній дії на зразки біокомпозитів займання не відбулося, максимальна температура димових газів склала близько 84°C. При застосування гіпсового в’яжучого на поверхні біокомпозиту утворилася негорюча структура, яка запобігла займанню зразка. Для біокомпозиту на в’яжучому з суміші гіпсу та інтумесцентного покриття на основі ПВА-дисперсії (гібридне в’яжуче) характерне утворення обвуглювання поверхні зразка, що запобігає його займанню. Окрім того, за результатами визначення процесу змочування біокомпозитів тестовими рідинами встановлено, що отримані тверді тіла відносяться до гідрофільних матеріалів, що мають високу змочуваність водою. Аналіз результатів експериментів з водопоглинання біокомпозитів показує, що максимальний приріс маси біокомпозиту на гіпсовому в’яжучому при дії вологи склав майже 27% і основний приріст вологи наступив у перші 5 діб експозиції. Приріст маси зразків біокомпозиту на гібридному в’яжучому становив менше 10% за рахунок утворення оболонки на поверхні тирси. Значення міцності біокомпозитів до стиску засвідчило, що зразок, сформований на гіпсовому в’яжучому, є значно крихким. Проте, для біокомпозиту, сформованого на гібридному в’яжучому, межа міцності складає 1,88 МПа, яка забезпечується клейовими властивостями інтумесцентного покриття. Таким чином, є підстави стверджувати про можливість ефективного створення експлуатаційно стійких біокомпозитів для будівництва

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

Доктор філософії (PhD), старший дослідник

Кафедра будівельних матеріалів

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

Владислав Вікторович Галіца, Київський національний університет будівництва і архітектури

Аспірант

Кафедра будівельних матеріалів

Maryna Sukhanevych, University of New Brunswick

Doctor of Technical Sciences, Professor, Postdoctoral Fellow

Department of Civil Engineering

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

Кандидат технічних наук, старший дослідник

Науково-випробувальний центр

Віталій В’ячеславович Присяжнюк, Інститут наукових досліджень з цивільного захисту Національного Університету Цивільного Захисту України

Кандидат технічних наук, старший дослідник

Науково-випробувальний центр

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

Доктор філософії (PhD)

Науково-випробувальний центр

Посилання

  1. 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
  2. Selvaraj, V. K., Subramanian, J., Dutt, S. S., Annamalai, K., Natarajan, E., Kumaresan, S. (2025). A comparative study on acoustical properties using waste recycled porous materials for environmental sustainability. Scientific Reports, 15 (1). https://doi.org/10.1038/s41598-025-10065-3
  3. Sanadi, A. R., Guna, V., Hoysal, R. V., Krishna, A., Deepika, S., Mohan, C. B., Reddy, N. (2023). MAPP Compatibilized Recycled Woodchips Reinforced Polypropylene Composites with Exceptionally High Strength and Stability. Waste and Biomass Valorization, 15 (1), 301–312. https://doi.org/10.1007/s12649-023-02150-3
  4. Betené, A. D. O., Batoum, C. S., Ndoumou Belinga, R. L., Betené Ebanda, F., Tamba, J. G., Atangana, A. et al. (2023). Extraction and characterization of a novel tropical fibre Megaphrynium macrostachyum as a biosourced reinforcement for gypsum-based biocomposites. Journal of Composite Materials, 57 (16), 2543–2562. https://doi.org/10.1177/00219983231174682
  5. Bumanis, G., Irbe, I., Sinka, M., Bajare, D. (2021). Biodeterioration of Sustainable Hemp Shive Biocomposite Based on Gypsum and Phosphogypsum. Journal of Natural Fibers, 19 (15), 10550–10563. https://doi.org/10.1080/15440478.2021.1997871
  6. Sinka, M., Zorica, J., Bajare, D., Sahmenko, G., Korjakins, A. (2020). Fast Setting Binders for Application in 3D Printing of Bio-Based Building Materials. Sustainability, 12 (21), 8838. https://doi.org/10.3390/su12218838
  7. Jha, K., Degala, S. K., Yadav, A. S. (2020). Characterization of Hemp Fibre-Reinforced Gypsum Panels for Building Insulation. Advances in Materials Processing, 91–100. https://doi.org/10.1007/978-981-15-4748-5_9
  8. Chikhi, M., Agoudjil, B., Boudenne, A., Gherabli, A. (2013). Experimental investigation of new biocomposite with low cost for thermal insulation. Energy and Buildings, 66, 267–273. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2013.07.019
  9. Bumanis, G., Andzs, M., Sinka, M., Bajare, D. (2023). Fire Resistance of Phosphogypsum- and Hemp-Based Bio-Aggregate Composite with Variable Amount of Binder. Journal of Composites Science, 7 (3), 118. https://doi.org/10.3390/jcs7030118
  10. Bumanis, G., Vitola, L., Pundiene, I., Sinka, M., Bajare, D. (2020). Gypsum, Geopolymers, and Starch – Alternative Binders for Bio-Based Building Materials: A Review and Life-Cycle Assessment. Sustainability, 12 (14), 5666. https://doi.org/10.3390/su12145666
  11. Yang, C.-Y., Chiang, C.-L., Kuan, C.-F., Kuan, H.-C., Chang, T.-C. (2025). Sustainable flame retardant design for biodegradable polybutylene succinate using tea residue-derived additives. Polymer, 339, 129105. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2025.129105
  12. Yan, Y., Dong, S., Jiang, H., Hou, B., Wang, Z., Jin, C. (2022). Efficient and Durable Flame-Retardant Coatings on Wood Fabricated by Chitosan, Graphene Oxide, and Ammonium Polyphosphate Ternary Complexes via a Layer-by-Layer Self-Assembly Approach. ACS Omega, 7 (33), 29369–29379. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c03624
  13. 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
  14. Song, K., Lee, J., Choi, S.-O., Kim, J. (2019). Interaction of Surface Energy Components between Solid and Liquid on Wettability, and Its Application to Textile Anti-Wetting Finish. Polymers, 11 (3), 498. https://doi.org/10.3390/polym11030498
  15. Mańkowski, P., Laskowska, A. (2021). Compressive strength parallel to grain of earlywood and latewood of yellow pine. Maderas. Ciencia y Tecnología, 23. https://doi.org/10.4067/s0718-221x2021000100457
  16. 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
  17. Tsapko, Y. V., Yu 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
  18. Tsapko, Y., Tsapko, A., Lomaha, V., Illiuchenko, P., Berdnyk, O., Likhnyovskyi, R. et al. (2025). Establishing patterns in the formation of biocomposites for thermal insulation of building structures. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (136)), 56–64. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337401
  19. Tsapko, Y., Tsapko, A., Likhnyovskyi, R., Berdnyk, O., Sukhanevych, M., Slutska, O., Borysova, A. et al. (2025). Establishing the thermal changes in the foam layer of a biocomposite coating upon the addition of potassium nitrate. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (137)), 67–76. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.341605
  20. Tsapko, Y., Likhnyovskyi, R., Horbachova, O., Mazurchuk, S., Tsapko, А., Sokolenko, K. et al. (2022). Identifying parameters for wood protection against water absorption. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (120)), 71–81. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.268286
Встановлення закономірностей формування властивостей вогнестійких біокомпозитів на основі гібридного вяжучого

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-31

Як цитувати

Цапко, Ю. В., Цапко, О. Ю., Бердник, О. Ю., Ліхньовський, Р. В., Галіца, В. В., Sukhanevych, M., Климась, Р. В., Присяжнюк, В. В., & Іллюченко, П. О. (2025). Встановлення закономірностей формування властивостей вогнестійких біокомпозитів на основі гібридного вяжучого. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(10 (138), 39–47. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.348144

Номер

Том 6 № 10 (138) (2025): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Yuriy Tsapko, Аleksii Tsapko, Oksana Berdnyk, Ruslan Likhnyovskyi, Vladyslav Halitsa, Maryna Sukhanevych, Ruslan Klymas, Vitally Prisyazhnuk, Pavlo Illiuchenko

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.