Smart composite in construction Smart composite in construction Умные композиты в строительстве 2782-1919 117676 10.52957/2782-1919-2026-7-1-30-42 Строительные материалы и изделия Construction materials and products Строительные материалы и изделия The effect of flax fiber additives on the strength of gypsum-based construction composites Влияние добавок льняного волокна на прочность строительных композитов на основе гипса Разговоров Павел Борисович Razgovorov Pavel Borisovich razgovorovpb@ystu.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Доброхотов Владимир Борисович Dobrokhotov Vladimir Borisovich dobrokhotovvb@ystu.ru Кожухов Виктор Анатольевич Kozhukhov Viktor Anatolyevich vkozhukhov@mail.ru Баканов Максим Олегович Bakanov Maksim Olegovich mask-13@mail.ru Давыдов Илья Николаевич Davydov Ilya Nikolaevich ilya-davydov-00@list.ru Ярославский государственный технический университет Yaroslavl State Technical University Красноярский государственный аграрный университет ru Красноярский государственный аграрный университет ru Московский государственный строительный университет Moscow State University of Civil Engineering 21 03 2026 21 03 2026 7 1 30 42 27 01 2026 18 02 2026 https://chemintech.ru/en/nauka/article/117676/view

Рассмотрены перспективы использования добавок льняного волокна для повышения физико механических свойств строительных композитов. Отмечается, что регламентированный подход к вопросам подготовки армирующих добавок из растительного сырья способствует улучшению эксплуатационных характеристик строительных материалов на основе гипса. Установлено, что внесение 1-3% льняного волокна с влажностью 18-20% в гипс марки Г3 существенно (на 83%) повышает прочность на растяжение при изгибе для образцов, полученных из отвержденных гипсовых смесей, и более чем вдвое – прочность на сжатие готовых композитов. Выявлено положительное влияние степени предварительного помола льняного волокна (до 50-70° по шкале Шоппер-Риглера), смешиваемого с гипсом (марка Г3) и водой, на достижение эффекта упрочнения готовых композитов. Разработка таких материалов соответствует современным нормативным и законодательным требованиям в области устойчивого строительства и охраны окружающей среды.

The paper considers the prospects of using flax fibre additives to improve the physical and mechanical properties of building composites. The authors note that a regulated approach to the preparation of reinforcing additives from plant raw materials contributes to improving the performance characteristics of gypsum-based building materials. It has been established that the addition of 1-3% flax fibre with a moisture content of 18-20% to G3 gypsum significantly (by 83%) increases the flexural tensile strength of samples obtained from hardened gypsum mixtures and more than doubles the compressive strength of finished composites. The authors identified a positive effect of the degree of preliminary grinding of flax fibre (up to 50-70° on the Shopper-Rigler scale), mixed with gypsum (G3 grade) and water, on achieving the strengthening effect of the finished composites. The development of such materials complies with modern regulatory and legislative requirements in the field of sustainable construction and environmental protection.

 гипс льняное волокно степень помола строительные композиты армирующая добавка прочность на изгиб прочность на сжатие gypsum linen fibre freeness construction composites reinforcing additive bending strength compressive strength

Barría J.C., Vazquez A., Pereira J.M, Manzanal D. Effect of bacterial nanocellulose on the fresh and hardened states of oil well cement // J. Petroleum Sci. Eng. 2021. Vol. 199. P. 1-12. DOI: 10.1016/j.petrol.2020.108259. Barría, J.C., Vazquez, A., Pereira, J. and Manzanal, D. (2021), Effect of bacterial nanocellulose on the fresh and hardened states of oil well cement, J. Petroleum Sci. Eng., vol. 199, pp. 1-12. DOI: 10.1016/j.petrol.2020.108259. Nishimura T., Shinonaga Y., Nagaishi C., Imataki R., et al. Effects of powdery cellulose nanofiber addition on the properties of glass ionomer cement. Materials. 2019. Vol. 12. № 19. P. 3077. DOI: 10.3390/ma12193077. Nishimura, T., Shinonaga, Y., Nagaishi, C. and Imataki R., et al. (2019), Effects of powdery cellulose nanofiber addition on the properties of glass ionomer cement, Materials, vol. 12, no. 19, p. 3077. DOI: 10.3390/ma12193077. Barnat-Hunek D., Szymanska-Chargot M., Jarosz-Hadam M., Łagód G. Effect of cellulose nanofibrils and nanocrystals on physical properties of concrete // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 223. P. 1-11. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.06.145. Barnat-Hunek, D., Szymanska-Chargot, M., Jarosz-Hadam, M. and Łagód, G. (2019), Effect of cellulose nanofibrils and nanocrystals on physical properties of concrete, Construction and Building Materials, vol. 223, pp. 1-11. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.06.145. Abdellaoui H., Bouhfid R. Review of nanocellulose and nanohydrogel matrices for the development of sustainable future materials. In Sustainable // Nanocellulose and Nanohydrogels from Natural Sources. 2020. P. 155-176. DOI: 10.1016/B 978-0-12-816789-2.00007-9. Abdellaoui, H. and Bouhfid, R. (2020), Review of nanocellulose and nanohydrogel matrices for the development of sustainable future materials. In Sustainable, Nanocellulose and Nanohydrogels from Natural Sources, pp. 155-176. DOI: 10.1016/B 978-0-12-816789-2.00007-9. Nakagaito A.N., Yano H. The effect of morphological changes from pulp fiber towards nano-scale fibrillated cellulose on the mechanical properties of high-strength plant fiber based composites // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 2004. Vol. 78. P. 547-552. DOI: 10.1007/s00339-003-2453-5. Nakagaito, A.N. and Yano, H. (2004), The effect of morphological changes from pulp fiber towards nano-scale fibrillated cellulose on the mechanical properties of high-strength plant fiber based composites, Appl. Phys. A Mater. Sci. Process, vol. 78, pp. 547-552. DOI: 10.1007/s00339-003-2453-5. Rajendran N., Runge T., Bergman R.D., Nepal P., et al. Techno-economic analysis and life cycle assessment of cellulose nanocrystals production from wood pulp // Bioresource Tech. 2023. Vol. 377. P. 128955. DOI: 10.1016/j.biortech.2023.128955. Rajendran, N., Runge, T., Bergman, R.D., and Nepal, P., et al. (2023), Techno-economic analysis and life cycle assessment of cellulose nanocrystals production from wood pulp, Bioresource Tech., vol. 377, p. 128955. DOI: 10.1016/j.biortech.2023.128955. Hoyos C.G., Zuluaga R., Ganan P., Pique T.M., et al. Cellulose nanofibrils extracted from fique fibers as bio based cement additive // J. Clean. Prod. 2019. Vol. 235. P. 1540-1548. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.06.292. Hoyos, C.G., Zuluaga, R., Ganan, P. and Pique, T.M., et al. (2019), Cellulose nanofibrils extracted from fique fibers as bio-based cement additive, J. Clean. Prod., vol. 235, pp. 1540-1548. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.06.292. Tan T., Santos S.F., Savastano H., Soboyejo W.O. Fracture and resistance-curve behavior in hybrid natural fiber and polypropylene fiber reinforced composites // J. Mater. Sci. 2012. Vol. 47. P. 2864-2874. DOI: 10.1007/s10853-011-6116-1. Tan, T., Santos, S.F., Savastano, H. and Soboyejo, W.O. (2012), Fracture and resistance-curve behavior in hybrid natural fiber and polypropylene fiber reinforced composites, J. Mater. Sci., vol. 47, pp. 2864-2874. DOI: 10.1007/s10853-011-6116-1. Разговоров П.Б., Игнатьев А.А., Абрамов М.А., Нагорнов P.C. Переработка алюмосиликатного сырья и отвалов строительства метрополитена в композиционные сорбенты для очистки водных и маслосодержащих сред // Умные композиты в строительстве. 2020. Т. 1. Вып. 1. С. 10-24. DOI: 10.52957/27821919_2020_1_1/0 Razgovorov, P.B., Ignatyev, A.A., Abramov, M.A. and Nagornov, R.S. (2020), Processing of raw aluminosilicates and subway construction dumps into composite sorbents for purification of water and oil containing media, Umnye kompozity v stroitel'stve [Smart Composite in Constructon], vol. 1, no. 1, pp. 10-24 (in Russian). DOI: 10.52957/27821919_2020_1_10 Семенов В.Л., Коротких Д.Н. Дисперсно-армированные цементные композиты: состояние и перспективы // Вестник строительной науки. 2020. № 2. С. 45-52. Semenov, V.L. and Korotkikh, D.N. (2020), Dispersed-reinforced cement composites: state and prospects, Vestnik stroitel'noj nauki [Construction Science Bulletin], no. 2, pp. 45-52 (in Russian) (accessed 10.11.2025). Пат. 2788603 РФ. Древесно-гипсовый композит / А.В. Ерофеев, Т.И.Горохов, Н.С. Ковалев, С.И. Горохов; опубл. 23.01.2023, бюл. № 3. URL: https://findpatent.ru/patent/278/2788603.html (дата обращения 10.11.2025). Pat. 2788603 Russian Federation. Wood-gypsum composite / A.V. Erofeev, T.I. Gorokhov, N.S. Kovalev, S.I. Gorokhov; publ. 23.01.2023, Bul. 3. Available at: https://findpatent.ru/patent/278/2788603.html (accessed 10.11.2025). Мусорина Т.А., Петриченко М.Р., Заборова Д.Д., Гамаюнова О.С., Куколев М.И. Улучшение свойств бетонного композита, армированного сухой растительной добавкой // Строительство и техногенная безопасность. 2021. № 22 (74). С. 57-65. DOI: 10.37279/2413-1873-2021-22-57-65. Musorina, T.A., Petrichenko, M.R., Zaborova, D.D., Gamayunova, O.S. and Kukolev, M.I. (2021), Improving the properties of a concrete composite reinforced with a dry plant additive, Stroitel'stvo i tekhnosfernaya bezopasnost' [Construction and man-made safety], vol. 22, no. 74, pp. 57-65 (in Russian). Пат. 2771347 РФ. Способ создания бетонного композита, армированного сухой растительной добавкой / М.И. Куколев, Т.А. Мусорина, Д.Д. Заборова; опубл. 29.04.2022, бюл. № 13. URL: https://findpatent.ru/patent/277/2771347.html (дата обращения 10.11.2025). Pat. 2771347 Russian Federation. Method of creating a concrete composite reinforced with dry vegetable supplement / M.I. Kukolev, T.A. Musorina, D.D. Zaborova; publ. 29.04.2022, Bul. 13. Available at: https://findpatent.ru/patent/277/2771347.html (accessed 10.11.2025). Ильичев В.А., Колчунов В.И., Бакаева Н.В., Кобелева С.А. Экологическая безопасность использования текстильных волокон в промышленности строительных материалов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2017. № 1 (367). С. 194-198. Ilyichev, V.A., Kolchunov, V.I., Bakaeva, N.V. and Kobeleva, S.A. (2017), Enviromental safety of the use of the textile wastes in the constructions materials industry, Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved. Teknol. Tekstil. Prom., vol. 1, no. 367, pp. 194-198 (in Russian). Нагорнов Р.С., Разговоров П.Б., Смирнова Е.А., Разговорова М.П. Сравнительный анализ действия природных алюмосиликатов в отношении сопутствующих ингредиентов льняного масла // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2015. Т. 58. № 8. С. 63-66. Nagornov, R.S., Razgovorov, P.B., Smirnova, E.A. and Razgovorova, M.P. (2015), Comparative analysis of natural aluminosilicates action in relation to attendant ingredients of linseed oil, Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. [ChemChemTech], vol. 58, no. 8, pp. 63-66 (in Russian). Румянцева В.Е., Коновалова В.С., Румянцев Е.В., Одинцова О.И., Касьяненко Н.С. Использование отходов текстильной промышленности в производстве строительных композитов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2021. № 6 (396). С. 21-29. DOI: 10.47367/0021-3497_2021_6_21. Rumyantseva, V.E., Konovalova, V.S., Rumyantsev, E.V., Odintsova, O.I. and Kasiyanenko, N.S. (2019), The use of of textile industry waste in the production of building composites, Izv. Vyssh. Ucheb. Zaved. Tekhnol. Tekstil. Prom., vol. 6, no 396, pp. 21-29 (in Russian). DOI: 10.47367/0021-3497_2021_6_21.