Земляная штукатурка

Земляная штукатурка изготавливается из глины , песка и часто с примесью растительных волокон. Материал часто используется в качестве эстетичного финишного покрытия, а также имеет ряд функциональных преимуществ. Этот слой натуральной штукатурки известен своей воздухопроницаемостью, способностью регулировать влажность и способностью поддерживать здоровую среду в помещении. В условиях ужесточения требований к качеству воздуха в помещениях глиняная штукатурка демонстрирует большой потенциал благодаря своим свойствам в качестве строительного материала.

Физический состав

Все штукатурки и штукатурки имеют несколько общих особенностей: все они содержат структурный компонент, связующий элемент и некоторую форму волокна. Обычно термин «штукатурка» относится к настенному покрытию, сделанному из земли , извести или гипса , тогда как под штукатуркой используется цемент или синтетический связующий элемент.

Глина: связующее вещество

Глина , важнейший компонент почвы с частицами размером менее 2 микрометров, проявляет клеевые свойства в присутствии воды из-за чрезвычайно малого размера частиц и высокого соотношения поверхности к объему. Это позволяет ему эффективно связываться с песком и волокнами , играя ключевую роль в скреплении смеси и ее креплении к стене. Кроме того, когда глина влажная, ее пластичность повышает удобоукладываемость штукатурных смесей.

В области земляных строительных материалов частицы глины действуют как основные связующие. Эти частицы не только обеспечивают удобоукладываемость во время пластической фазы, но также обеспечивают сцепление после высыхания, способствуя структурной целостности конструкции. Известные глинистые минералы, участвующие в этом процессе, включают монтмориллонит , хлорит и иллит , каждый из которых придает композиции особые свойства. Несмотря на химическое разнообразие глин, преобладающие кристаллические фазы в них состоят в основном из слоистых силикатов, таких как упомянутые глинистые минералы. Коллоидный компонент дополнительно включает слабокристаллические водные силикаты алюминия , а также оксиды железа и алюминия.

Пропорция глины существенно влияет на характеристики смеси, влияя на прочность, усадку и требования к воде для затворения. Однако важно отметить, что рекомендуемое максимальное содержание глины в земляной смеси составляет 25%.

Песок: структурная прочность

Песок, зернистый скелетный компонент, придает глиняной штукатурке структуру, долговечность и объем. Состоящий из мельчайших минеральных частиц, полученных из исходного горного материала, песок преимущественно состоит из диоксида кремния ( кварца ) и считается инертным веществом.

Песок добавляется в штукатурную смесь не только для структурных целей, но также играет жизненно важную роль в минимизации вероятности образования трещин в процессе высыхания. Более того, присутствие песка не только помогает предотвратить образование трещин, но и приводит к снижению сорбционной способности смеси. Это двойное воздействие указывает на необходимость тщательного балансирования состава почвы для достижения как структурной целостности, так и контролируемого поглощения влаги.

Учитывая, что песок в природе встречается в различных недрах , существует вероятность того, что весь необходимый песок уже заложен в почве.

Волокно: прочность на разрыв и армирование

В целях улучшения адгезии и совместимости с различными основаниями в земляные штукатурки можно вводить волокна без ущерба для их экологических характеристик. Различные натуральные волокна, такие как сухая солома, конопля, рогоз, кокосовое волокно, скорлупа и шерсть животных, оказываются подходящим выбором для армирования земляной штукатурки.

Исследования показывают, что включение натуральных волокон умеренно увеличивает открытую пористость, способствуя улучшению взаимодействия пор. Внутри штукатурки образуется сетка, улучшающая сцепление и придающая гибкость высохшей смеси.

Глина имеет тенденцию сжиматься и растрескиваться во время высыхания, добавленные волокна эффективно противодействуют этим проблемам. Наличие волокон в смеси значительно снижает усадку при высыхании, причем более крупные волокна оказывают более выраженный эффект, чем более тонкие. Это снижение объясняется повышенным содержанием воды, необходимым для удобоукладываемости при добавлении большего количества и более тонких волокон.

Изучение изменений физических характеристик в результате добавления натуральных волокон выявило снижение плотности материала. Объемная плотность уменьшается с увеличением содержания волокон, в то время как прочность адгезии имеет положительную тенденцию при добавлении волокон, особенно когда вводится больше и более тонкие волокна.

Замечено, что добавление волокон в штукатурки имеет различные преимущества, включая снижение плотности, минимизацию усадочных трещин и повышение прочности адгезии. Хотя общее влияние на прочность на сжатие и растяжение может варьироваться в зависимости от основных материалов и волокон, общий вывод исследования подтверждает положительное влияние добавления волокон в земляные штукатурки. Это улучшение включает в себя снижение теплопроводности, уменьшение усадки при высыхании и улучшение гигиенической буферной способности.

Вода: вязкость

Вода играет решающую роль в приготовлении и нанесении глиняной штукатурки, влияя как на ее удобоукладываемость, так и на структурную целостность. Как упоминалось ранее, глина проявляет адгезионные свойства в присутствии воды, что подчеркивает жизненно важную роль воды в обеспечении структурной поддержки. Количество добавляемой воды определяется конкретными характеристиками глины и общими пропорциями смеси.

Однако баланс между содержанием воды и характеристиками штукатурки проявляется в прочности материала на сжатие. Увеличение исходного содержания воды может отрицательно повлиять на прочность на сжатие. Достижение баланса имеет решающее значение. Для оптимальной пластичности потребность в воде для штукатурок должна находиться в пределах жидкости и пластичности почвы. Выбор содержания воды и глины вблизи границы жидкости может повысить простоту нанесения и уменьшить растрескивание поверхности. Рекомендуемый подход — поддерживать начальное содержание воды в пределах от 30% до 40% веса глины.

Примечательно, что с увеличением содержания глины в смеси растет и потребность в воде. Однако необходимо поддерживать хрупкое равновесие, чтобы предотвратить потенциальные усадочные трещины, связанные с более высоким содержанием воды. Достижение оптимального соотношения воды и глины имеет решающее значение для использования преимуществ глиняной штукатурки при сохранении ее структурной целостности.

Добавки

В состав глины, песка, воды и волокна можно включать добавки для улучшения различных свойств штукатурки. В зависимости от применения эти добавки могут наноситься избирательно на финальный слой или включаться во все слои. Многие широко используемые добавки происходят либо из природных источников, либо в результате промышленных и сельскохозяйственных процессов, что обеспечивает экономичное средство улучшения характеристик глиняной штукатурки. Разнообразие добавок позволяет смешивать их в различных пропорциях, каждая из которых вызывает определенные изменения в штукатурке. Из-за отсутствия комплексной теоретической модели, объясняющей эти эффекты, прогнозирование воздействия конкретной добавки в конкретной штукатурной смеси основывается на эмпирических испытаниях для каждой комбинации.

Основное использование добавок связано с устранением присущих глиняной штукатурке недостатков, таких как сухая усадка, механическая прочность или адгезия. Кроме того, некоторые добавки направлены на улучшение свойств, важных для применения внутри помещений, включая термостойкость и способность удерживать влагу.

Биополимеры

Биополимеры — это обширная группа добавок, которые производятся из растений или животных. Они могут служить многим целям: некоторые биополимеры могут действовать как клей, скрепляющий матрицу, в то время как другие помогают заполнять полости и дополнять распределение частиц; и то, и другое увеличивает сплоченность. Это может дать множество преимуществ: повышенная плотность часто приводит к увеличению общей прочности, а менее пористые штукатурки оказываются более водостойкими и долговечными. Некоторые биополимеры также влияют на вязкость и технологичность штукатурки, требуя меньше воды и, следовательно, уменьшая сухую усадку.

Некоторые из наиболее распространенных биополимерных добавок — это паста из пшеничной муки , навоз, сок кактуса, казеин (молочный белок) и различные натуральные масла, такие как льняное масло . Другие добавки включают: стеарат , жир , танин , листья и кору некоторых деревьев, натуральные камеди и клеи, водоросли , сухое молоко или кровь домашнего скота.

Мучной клейстер

Вареный мучной клейстер — это дешевый натуральный клей , который легко приготовить из обычных ингредиентов. Водно-мучная суспензия варится до тех пор, пока клейковина не свяжет элементы смеси, образуя прочный клей. В гипсе мучной клейстер служит связующим веществом и отвердителем.

Навоз

Навоз служит связующим веществом и придает штукатурке большую плотность. Навоз также содержит небольшие натуральные волокна, которые обеспечивают дополнительную прочность на разрыв , а также уменьшают растрескивание и водную эрозию . Различные виды навоза оказывают разное воздействие. Конский навоз имеет высокое содержание микроволокна, но коровий навоз содержит больше затвердевающих ферментов. Люди сообщают об успехах в использовании навоза ламы и альпаки . Навоз должен быть свежим или ферментированным при смешивании с гипсом, так как компостированный навоз теряет свои ферменты и клейкие свойства. Перед использованием навоз следует просеять.

Сок кактуса опунции

Жидкость из кактуса опунции раньше была одной из самых распространенных добавок в Америке .

Сок подушечек листьев кактуса опунции выполняет множество функций. По некоторым данным, это помогает гипсу застыть и повышает его липкость или адгезию . Сок кактуса также служит стабилизатором, помогая сделать глиняную штукатурку более водостойкой и долговечной. Это также предотвращает образование пыли.

Сок кактуса может повысить удобоукладываемость гипса и его способность принимать желаемую форму. Работоспособность зависит от содержания воды, формы и распределения по размерам заполнителя ( например, камня, песка, натурального волокна и т. д.), возраста штукатурки и количества других натуральных связующих веществ (таких как известь , пшеничная паста , сок кактуса, затвердевающее растительное масло , казеин и другие белки и т. д.) Изменение содержания воды, изменение смеси заполнителей, замачивание глины или замена связующих веществ повысят или уменьшит работоспособность штукатурки. Избыток воды приведет к усилению кровотечения (поверхностных вод) и/или расслоению заполнителей (когда естественное связующее и заполнители начинают разделяться), в результате чего качество получаемой штукатурки ухудшится. Использование заполнителя с нежелательной градацией может привести к получению очень жесткой смеси с очень низкой удобоукладываемостью, которую невозможно легко улучшить путем добавления разумного количества воды или связующего.

Сок кактуса хорошо работает, потому что он содержит пектин , водорастворимый длинноцепочечный углевод , который действует как связующий агент, увеличивая адгезию глиняной штукатурки. Пектин также отвечает за повышение водостойкости глиняной штукатурки и на протяжении сотен лет использовался для дополнения известковых штукатурок как в Мексике, так и на юго-западе США.

Сок кактуса получают путем погружения срезанных листьев в воду на срок до двух недель.

Другие добавки

Промышленные отходы

Некоторые промышленные побочные продукты могут быть добавлены для достижения лучших механических свойств, а именно прочности и усадки. Исследователи протестировали летучую золу, известняковый шлам, гидравлическую известь и декстрин и их воздействие на штукатурку. Добавление известнякового шлама и гидравлической извести привело к уменьшению усадки при высыхании, что помогает предотвратить появление трещин и улучшить адгезию к поверхности нанесения. Летучая зола и декстрин улучшили механическую прочность штукатурки. Однако следует отметить, что дозировка оказалась очень важной для конечных свойств: каждая добавка давала разные результаты в зависимости от ее количества.

Бумажные отходы

В состав штукатурки также можно включать бумажные отходы для улучшения ее гигротермических свойств. Поскольку это отходы, зачастую они очень дешевы и широко доступны. Исследования показывают, что добавление бумажных отходов улучшило способность глиняной штукатурки удерживать влагу, а также снизило ее плотность. Это снижение плотности также означает, что штукатурка становится лучшим теплоизолятором.

Интерьерная земляная штукатурка

Глиняная штукатурка становится все более популярной в дизайне интерьера благодаря своим прочным и экологически чистым характеристикам. Штукатурка положительно влияет на тепловой комфорт, качество воздуха в помещении и энергоэффективность. Однако в процессе высыхания происходит усадка, которая влияет на способность материала правильно прилипать к поверхности. Эту проблему можно решить, используя различные типы проволочных сеток, используя композитные штукатурки или другие добавки. Другой вариант — нанести смесь песка и пшеничной пасты на поверхность, на которую будет наноситься штукатурка.

Существуют разные способы нанесения земляной штукатурки. Штукатурку можно наносить в три слоя, это испанский процесс, известный как «алисандо». Первый слой представляет собой грунтовочный слой, обеспечивающий сцепление второго слоя — коричневого или выравнивающего покрытия. Последний слой – цветное или финишное покрытие. Этот слой обычно представляет собой глину с песком, но без волокон. Другие производители наносят только цветное/финишное покрытие. Этот однослойный слой дает меньше преимуществ, которые будут обсуждаться позже, но все же имеет преимущества по сравнению с гипсовой штукатуркой.

Влияние на микроклимат в помещении

В принципе, все настенные покрытия оказывают влияние на микроклимат помещения: паропроницаемые покрытия, обладающие капиллярной проводимостью, позволяют слоям стены за ними впитывать влагу и снова выделять ее. Благодаря свойству глиняных штукатурок впитывать влагу, на стене создается буфер, который впитывает влагу и снова выделяет ее при низкой влажности воздуха. Наибольшее влияние на способность глиняной штукатурки выполнять роль климатического буфера оказывают площадь и толщина оштукатуренной стены. Большая часть влаги удерживается в верхнем слое глиняной штукатурки, поэтому этот слой является наиболее важным для климатического буферного эффекта. Также глина обладает высокой удельной теплоемкостью, это позволяет глиняной штукатурке компенсировать колебания температуры в помещении.

Буферизация влаги

Влажность оказывает существенное влияние на внутреннюю среду здания. Чрезмерная влажность может привести к росту плесени, ухудшению качества воздуха и повреждению конструкции. И наоборот, слишком сухая среда может вызвать дискомфорт, влияющий как на здоровье, так и на сохранность материала. Поэтому эффективное регулирование влажности имеет решающее значение для здоровой, устойчивой и комфортной среды обитания. Глина известна своей замечательной способностью регулировать влажность – свойство, известное как буферизация влаги.

Глина обладает уникальной способностью как адсорбировать, так и поглощать воду. Адсорбция – это удержание влаги на поверхности частиц глины, тогда как абсорбция – это поглощение влаги порами материала. По мере повышения влажности в помещении глина может впитывать излишнюю влагу. При более низких уровнях влажности глина постепенно выделяет впитанную влагу путем испарения.

Пористая природа глины и ее высокая удельная поверхность способствуют ее влагозащитным свойствам. Поры действуют как резервуары, в которых влага может удерживаться и высвобождаться. Кроме того, содержание глины играет роль в буферизации влаги. Глина естественным образом притягивает и удерживает молекулы воды. Следовательно, более высокое содержание глины приводит к усилению буферности, хотя это не обязательно приводит к улучшению глиняной штукатурки. Однако у глины есть недостаток: она сжимается при высыхании. Более высокое содержание глины в глиняной штукатурке может привести к повышенной усадке, что может привести к образованию трещин.

Решающую роль играет не только содержание глины, но и минералогический состав. Глина считается гигроскопичной, что указывает на ее способность поглощать воду из окружающей среды. Это способствует регулированию относительной влажности в помещении. Однако разные глинистые минералы обладают разной гигроскопичностью. Например, глинистый минерал монтмориллонит демонстрирует высокую гигроскопичность, тогда как каолинит — низкую гигроскопичность. Следовательно, глиняные штукатурки с различным составом и соотношением будут иметь разные способности буферизации влаги.

Озон

Общая информация

Озон вступает в реакцию со многими материалами внутри помещений, а также с соединениями в воздухе помещений. Реакции между озоном и поверхностями зданий могут образовывать и выделять аэрозоли и раздражающие канцерогенные газы, которые могут раздражать или вредить людям, находящимся в здании. Качество воздуха в помещении очень важно, поскольку известно, что большинство людей в развитых странах проводят почти 90% своей жизни в помещении. В организме человека озон вступает в реакцию с тканевыми клетками, которые способствуют воспалению и повышению проницаемости жидкости эпителиальной оболочки, что обеспечивает большее проникновение загрязняющих веществ из легочного воздуха в кровоток. Некоторые исследования показывают, что существуют некоторые PRM, материалы для пассивного удаления, которые пассивно, без использования энергии, удаляют озон из воздуха в помещении, не создавая вредных побочных продуктов. Глиняная штукатурка для стен кажется многообещающим материалом для пассивного удаления озона из-за относительно высокой вероятности реакции с озоном.

Производство озона

Озон производится на открытом воздухе, но существуют также источники озона внутри помещений, например, лазерные принтеры, фотокопировальные аппараты. Различные измерения показывают, что концентрация озона в помещении точно соответствует концентрации наружного воздуха и зависит от скорости воздухообмена. Концентрация озона в помещении, разделенная на концентрацию озона на открытом воздухе (I/O), остается относительно постоянной.

Загрязнение воздуха внутри помещений

Многие источники способствуют загрязнению воздуха внутри помещений. Существуют загрязняющие вещества, поступающие снаружи, и загрязняющие вещества, поступающие из материалов, находящихся внутри помещений. Загрязнители наружного воздуха классифицируются как биологические загрязнители (БЗВ), такие как озон, оксиды серы, оксиды азота, бензол и соединения свинца... . Загрязняющие вещества, поступающие изнутри здания, представляют собой строительные соединения и химические вещества, выделяющиеся из материалов внутри помещений, а также загрязняющие вещества, образующиеся в результате деятельности человека и машин. Они рассматриваются по трем категориям. В первую категорию входят загрязняющие вещества, во вторую - газы и химикаты, в последнюю - частицы и волокна. Существует два типа загрязнителей воздуха в помещении. Первичные загрязнители или летучие органические соединения могут выделяться непосредственно с поверхности. Вторичные загрязнители или ЛОС возникают в результате газофазных преобразований или поверхностного окисления. Важным различием между первичными и вторичными ЛОС является временная эволюция. Выбросы первичных ЛОС снижаются предсказуемыми темпами и снижаются до более низкого уровня в течение года. Выбросы вторичных ЛОС более продолжительны и могут продолжаться в течение нескольких лет. Примерами вторичных загрязнителей, более вредных для здоровья человека, являются альдегиды, кетоны и SOA. 

Материалы для пассивного удаления представляют собой альтернативный метод удаления озона из помещений. Характеристики материала для пассивного удаления: удаление озона из помещений без потребления энергии, удаление озона в течение длительного времени, минимальное образование продуктов реакции, большая площадь покрытия поверхности при сохранении эстетической привлекательности. PRM для озона представляют собой неорганические материалы, включая кирпичи на глиняной основе и штукатурку.

Реакции озона

Происходит два типа реакций. Между озоном и некоторыми химическими веществами, выбрасываемыми в воздух помещений, происходят газофазные или гомогенные реакции. Например, алкены выделяются из строительных материалов, мебели и многочисленных чистящих и потребительских товаров. Эти гомогенные реакции могут привести к образованию вторичных органических аэрозолей (SOA), а также ряда газообразных окисленных продуктов. Существуют также поверхностные или гетерогенные реакции, которые могут возникать на мебели, пыли, коже человека.

Эти реакции могут привести к образованию карбонилов C1-C10, дикарбонилов и гидроксикарбонилов, которые могут вызывать раздражение или вредить жильцам здания.

Влияние загрязнения воздуха внутри помещений на здоровье человека

Говоря о влиянии загрязнения воздуха внутри помещений на здоровье человека, важными вещами, которые следует учитывать, являются способ воздействия загрязняющих веществ, взаимодействие загрязняющих веществ с окружающей средой и идентификация источника. Нос и легкие — это части человеческого тела, которые наиболее подвержены загрязнению воздуха в помещениях, что логично, поскольку дыхательная система больше всего страдает от загрязнения воздуха в помещениях. Размер загрязняющих веществ также является важным фактором. Частицы диаметром более 10 микрон задерживаются во рту и носу, более мелкие частицы могут проходить через рот и нос в дыхательную систему. Мельчайшие частицы размером 2-3 микрона могут пройти через легкие и прилипнуть к альвеолам.

Количественные параметры озона

Скорость осаждения

Скорость осаждения = — коэффициент массопереноса, который связывает концентрацию объемного воздуха с потоком озона на поверхность.

1. Скорость осаждения = — коэффициент массопереноса, который связывает концентрацию объемного воздуха с потоком озона на поверхность.

Глиняная штукатурка для стен и глиняная краска для стен имеют очень высокую скорость нанесения. В целом, ворсистые и пористые материалы демонстрируют более высокие скорости осаждения, чем гладкие запечатанные поверхности. Высокие скорости осаждения, демонстрируемые глиняной настенной штукатуркой или краской, могут быть связаны с разложением озона, катализируемым железом или алюминием.

$v_{d}={\frac {\lambda V}{A}}{\Bigl (}{\frac {C_{in}}{C_{e}}}-1{\Bigr )}-v_{d,w}{\Bigl (}{\frac {A_{w}-A}{A}}-1{\Bigr )}$

Вероятность реакции

2. Вероятность реакции – это вероятность реакции при столкновении молекулы озона с поверхностью. Где < $v_{d}$> – скорость Больцмана ( $1,30\cdot 10^{-6}mh^{-1}$ для озона при 296К)

$\gamma ={\frac {4}{<v_{b}>}}{\Bigl (}{\frac {1}{v_{d}}}-{\frac {1}{v_{t}}}{\Bigr )}^{-1}$

Вероятность реакции глиняной краски по сравнению с глиняной штукатуркой выше. Глиняная краска статистически более реакционноспособна, чем глиняная штукатурка, поскольку она содержит сложные эфиры целлюлозы и спирта — два компонента, которые вступают в реакцию с озоном. Вероятность реакции глиняной штукатурки обусловлена ​​ее основным компонентом - каолинитом. Каолинит – это водный алюмосиликатный минерал, составляющий 50% глиняной штукатурки. В соответствии с тенденцией скорости осаждения, ворсистые и пористые материалы демонстрируют более высокую вероятность реакции, чем гладкие, непористые материалы.

урожай

3. Выход = мольный выход определяется как молярная скорость выделения карбонильных соединений, образующихся в результате реакций между материалом и озоном, деленная на молярный поток озона между поверхностью материала.

$Y={\frac {C_{iO_{3}}-C_{iO}}{C_{O_{3}in}-C_{O_{3}e}}}$

Из высокореактивных материалов только штукатурка для стен на основе глины сочетает в себе очень низкую производительность и высокую скорость удаления озона.

Глиняная штукатурка для стен имела очень высокие скорости осаждения и незначительный выход. Глина и материалы, содержащие глину (например, кирпичи), легко поглощают озон, возможно, из-за реакции, катализируемой металлами, присутствующими в глине. Глиняная штукатурка с очень высоким коэффициентом поглощения озона, имеет определенную шероховатость поверхности и пористость. Некоторые исследования показывают, что высокое содержание алюминия или железа и большая площадь поверхности в сочетании делают глиняную штукатурку особенно хорошим строительным материалом, поглощающим озон. Полевые испытания показывают, что такие материалы, как глиняная краска и ковровые покрытия, с течением времени становятся менее реактивными, вероятно, из-за медленного окисления органических покрытий. Этот процесс получил название «озоновое старение». Глина, по-видимому, не становится существенно менее реактивной. Глиняная штукатурка обладает способностью «восстанавливаться» после периодов отсутствия значительного воздействия озона. Материалы, состоящие из глины, не обязательно хорошо удаляют озон. Несмотря на то, что керамическая плитка состоит из глины, она имеет низкую скорость осаждения.

Удаление поверхности

Скорость удаления озона с поверхности материала ( $k_{sr,O_{3}}$) зависит от скорости осаждения озона ( $K_{d,O_{3}}$), площадь поверхности (А) и объем (V) замкнутого помещения, в котором размещается материал.

$k_{sr,O_{3}}=k_{d,0_{3}}\left[{\frac {A}{V}}\right]$

Появляются данные, предлагающие альтернативные материалы для помещений, которые можно использовать для снижения концентрации озона в помещении (газовой фазы) с минимальными последствиями продуктов окисления. Эти материалы называются PRM. Предполагается, что эффективность удаления озона PRM может достигать 80% в зависимости от площади поверхности панели и скорости воздуха через панель.

Уровень выбросов

Краска на основе глины имеет более высокие показатели выбросов ${\ce {C5-C10}}$ н-альдегиды по сравнению с глиняной штукатуркой. Наличие ${\ce {C5-C10}}$ Продукты реакции н-альдегидов, бензальдегида и толуальдегида привели к снижению оценки воспринимаемого качества воздуха.

Относительная влажность и температура

Фактические данные показали, что параметры воздуха в помещении: относительная влажность, температура и концентрация озона влияют на результаты испытаний. Более высокие концентрации озона могут привести к снижению вероятности реакции и снижению выхода. Вероятность реакции также может колебаться, если происходят изменения на поверхности материала (например, отложение кожного жира, кулинарного масла), тогда наблюдается повышенная реакционная способность. При более высоких температурах скорость осаждения озона немного выше. Чем выше относительная влажность, тем выше скорость осаждения озона на различные поверхности и тем выше скорость удаления с поверхности. Чем более гидрофильна поверхность, тем больше эффект.

«очистка воздуха» (М)

Озонирование помещений используется для освежения воздуха в помещениях уже более 100 лет. Несколько компаний предлагают генераторы озона, которые утверждают, что удаляют химические загрязнители из воздуха в помещениях. Они утверждают, что озон может окислять находящиеся в воздухе газы и твердые частицы до простого углекислого газа и водяного пара, а также удалять неприятные запахи. Несколько исследований показали, что использование генератора озона для улучшения качества воздуха в помещении — не лучший вариант. Концентрации озона менее 100 частей на миллиард оказывают незначительное воздействие на большинство газообразных загрязнителей. Существуют некоторые загрязнители воздуха в помещениях, которые в значительной степени реагируют с озоном, но эти соединения обычно составляют менее 10 % от общего количества загрязнителей газовой фазы. Использование генераторов озона также может быть опасным. Концентрацию озона трудно контролировать, а высокие концентрации могут привести к ряду жалоб.

Заключение

Во многих исследованиях глина является очень многообещающим материалом для пассивного удаления озона. Учитывая очень высокие скорости осаждения, это позволит существенно снизить концентрацию озона в помещениях без образования побочных продуктов. Вероятность реакции глиняной штукатурки обусловлена ​​ее основным компонентом - каолинитом. Каолинит – это водный алюмосиликатный минерал, составляющий 50% глиняной штукатурки. Глиняная штукатурка для стен может помочь улучшить качество воздуха в помещении, что очень важно в наши дни, поскольку большинство людей проводят 90% своей жизни в помещении.

Восприятие комфорта

Производители глиняных штукатурок часто стремятся привлечь внимание к положительному влиянию своей продукции на качество воздуха, подчеркивая улучшения, которые могут быть достигнуты с помощью глиняных штукатурок. В научной литературе упоминания о благоприятном влиянии глиняных штукатурок на качество воздуха в помещениях часто носят поверхностный характер, при этом многие исследования в первую очередь фокусируются на гигроскопичности или ${\ce {CO2}}$ впитывание глиняных штукатурок.

Исследование Дарлинга и др. (2012) пришли к выводу, что глиняная штукатурка оказывает положительное влияние на качество воздуха в помещении, особенно в присутствии озона, с ковровым покрытием или без него. Самый высокий уровень приемлемости качества воздуха наблюдался в тех случаях, когда присутствовала только глиняная штукатурка или когда присутствовали и глиняная штукатурка, и ковер без озона. Внесение глиняной штукатурки в менее благоприятную ситуацию (ковер + озон) привело к значительному снижению концентрации как озона, так и альдегида, тем самым значительно улучшив качество воздуха в помещении.

Крайне важно сохранять критическую позицию в отношении утверждения о том, что глиняные штукатурки должны улучшать качество воздуха в помещении. Хотя исследование Дарлинга и соавт. (2012) предполагает положительные результаты, для подтверждения этих результатов необходимы дополнительные исследования.

Минералы

Компоненты

Земляные штукатурки состоят из различных глинистых минералов, которые могут по-разному влиять на свойства и характеристики штукатурки. К этим минералам относятся каолинит, галлоизит, монтмориллониет, бентонит, сапониет, вермикулит, иллиет, сепиолит и палыгорскиет, цеолиты (чаще используются в качестве добавки), хлорит и смектит.

Глобальное распределение глинистых минералов в современных океанах демонстрирует закономерности. При этом каолинит и смектит сосредоточены в тропических зонах, а хлорит и иллит преобладают в умеренных и высоких широтах. Смектит, обладающий высокой способностью поглощать органические вещества, существенно влияет на адсорбцию органических материалов в осадочных средах, потенциально влияя на геологические явления, такие как образование углеводородов и разведка нефти и газа. Некоторые из этих минералов обеспечивают определенные преимущества в отношении качества воздуха в помещении. Наиболее важные из них перечислены ниже.

Бентониты : Бентониты, активированные кислотой, демонстрируют повышенную адсорбцию газов, особенно ${\ce {SO2}}$, из-за важных свойств поверхности. Однако этот процесс может снизить pH и высвободить катионы.

Каолиниты : Хотя смектиты обычно обладают превосходными газопоглощающими свойствами, каолиниты можно улучшить за счет модификаций, таких как замена аморфного каолинита щелочными металлами.

Цеолиты : Цеолиты, служащие молекулярными ситами , используются для селективной адсорбции в зависимости от размера, с применением в ${\ce {CO2}}$улавливание и очистка воды.

Столбчатые глины : Обладая термической стабильностью и большой площадью поверхности, столбчатые глины используются для адсорбции газов, включая водород ( ${\ce {H2}}$) и оксиды азота ( ${\ce {NOx}}$).

Адсорбируя загрязняющие вещества, внедренная глина образует связи с другими веществами тремя способами: через связи Si-O, группы OH и силы Ван-дер-Ваальса. Глинистые минералы, в том числе смектит, иллит и каолинит, представляют собой различные глинистые слои со специфической конфигурацией групп Si-O и OH-групп, определяющих как физические, так и химические свойства.

Эти естественные адсорбционные качества можно повысить за счет улучшения определенных параметров. Это тот случай, когда текстурные качества улучшаются за счет увеличения пористости и удельной поверхности. Этого можно достичь путем кислотной обработки или путем добавления добавок, таких как другие минералы или органические вещества.

Добавки

Цеолиты

Цеолиты доказали свое влияние на эффективность удаления летучих органических соединений из воздуха в помещении. Согласно некоторым исследованиям, особенно при использовании фотокатализатора реакция адсорбции может быть очень эффективной (эффективность удаления до 90 %) для улучшения качества воздуха в помещении и обонятельного комфорта. В качестве возможной добавки к гипсу цеолиты также дали очень многообещающие результаты в многочисленных исследованиях, особенно при использовании природных цеолитов. Тем не менее, концентрация ЛОС, адсорбированная пластырем, позже частично снова высвободилась. Чем выше температура, тем сильнее этот эффект.

Активный уголь

Активированный уголь также можно внедрять в гипсовую матрицу, и он положительно влияет на качество воздуха в помещении. Из гипсовой матрицы можно сформировать модульную раковину, которую очень легко устанавливать и снимать. Большим преимуществом этого является минимальная адаптация и реконструкция, которую должна пройти существующая структура, чтобы иметь такой пассивный эффект. Скорость удаления штукатурки, содержащей активированный уголь, увеличивается с увеличением внешней поверхности и толщины раковины. Увеличение концентрации активного угля, содержащегося в пластыре, также в некоторой степени повысит эффективность удаления. Выше определенной концентрации углерода эта скорость больше не будет увеличиваться (выше 20% для низких концентраций и выше 50% для высоких концентраций). К сожалению, в случае с активным углем адсорбцию ЛОС нелегко обратить вспять, а это означает, что потенциал адсорбции штукатурки на основе активированного угля ограничен. На данный момент активный срок службы такого пластыря остается неизвестным. Некоторые исследования указывают возможную продолжительность жизни 20 лет, но это может быть большим преувеличением. Необходимы дополнительные исследования по этому вопросу.

Другие возможности

Различные модификации глинистых минералов, в том числе органомонтмориллонитов, демонстрируют обратимую ${\ce {CO2}}$захват при комнатной температуре. Неорганически-органические композиционные сорбенты также подходят для ${\ce {CO2}}$захватывать. Другие исследования также доказали, что глина как компонент может оказывать положительное влияние на скорость удаления органических кислот. Необходимы дополнительные исследования в этой части.

Преимущества и недостатки земляной штукатурки

Преимущества

Земляные штукатурки имеют много преимуществ. Состоящие в основном из глины, песка и, возможно, соломы, они являются на 100% возобновляемым продуктом и не содержат вредных веществ. По сравнению с другими настенными покрытиями они менее токсичны и энергоемки, поскольку при добыче, производстве и обработке требуется мало энергии, что делает их привлекательными для экологически сознательных людей. Кроме того, они проще в ремонте и дешевы. Кроме того, земляные участки могут улучшить PAQ (ощущаемое качество воздуха). Они оказывают незначительное воздействие на окружающую среду и способны регулировать гидротермические условия внутри помещений, что может привести к улучшению здоровья населения. Разлагаясь, глиняная штукатурка не оставляет экологического следа, а поскольку она не содержит синтетических добавок, ее можно перерабатывать и использовать повторно неограниченное время. Это продукт кругового действия. Суглинки также могут выполнять свою роль регулятора влажности, и их можно применять для большинства типов опор при ремонте или строительстве. Это проницаемый для водяного пара материал, обладающий высокой способностью аккумулирования/выделения тепла, что способствует обеспечению теплового комфорта, улучшению качества воздуха и энергоэффективности. Это материал биологического происхождения, который обладает высокой воздухопроницаемостью благодаря своей гигроскопичной пористой структуре, которая также способствует буферизации влаги.

Недостатки

Минусом, однако, является их механическая прочность и устойчивость к действию климатических факторов, пониженная степень совместимости с классическими отделочными материалами, доступными сейчас на рынке. Кроме того, земляные штукатурки имеют высокий риск растрескивания в процессе высыхания из-за значительной усадки и высокой чувствительности к воде. Если в смеси нет правильных пропорций компонентов, может возникнуть множество других проблем, таких как образование пыли и трещин. Они часто более трудоемки (высокие), чем другие виды настенных покрытий, и имеют зернистую текстуру, которая при контакте оставляет пятна. Запах, оставленный материалом, также часто вызывает беспокойство. Наконец, многие вопросы, связанные с глиняными штукатурками, до сих пор не определены или часто носят скорее предположения, чем факты. Это показывает, что у материала есть потенциал, но его еще предстоит провести много испытаний.

См. также

• Строительство зданий
• Система отделки внешней изоляции
• Зеленое здание
• Натуральное здание
• Штукатурка
• Таделакт
• Плетень и мазня
• Зеллиге

Источники

• МакГенри, Пол Грэм младший. Adobe: создай сам . Издательство Университета Аризоны: Тусон. 1974.
• Нортон, Джон. Строительство с использованием земли: Справочник . Intermediate Technology Publications Limited: Лондон, 1997.