Lesnoy Vestnik / Forestry BulletinLesnoy Vestnik / Forestry BulletinЛесной вестник / Forestry Bulletin2542-1468Eco-Vector71634510.17816/2542-1468-2026-4-100-109Wood processing and chemical processing of woodДеревообработка и химическая переработка древесиныResearch ArticleEffect of cement activity on kinetics of wood-cement composite hardening and strengthВлияние активности цемента на кинетику твердения и прочность древесно-цементного композитаZaprudnovVyacheslav I.ЗапрудновВячеслав Ильич
Russian Federation

Dr. Sci. (Tech.), Professor

д-р техн. наук, профессор

zaprudnovvi@bmstu.ruKarpachevSergey P.КарпачевСергей Петрович
Russian Federation

Dr. Sci. (Tech.), Professor

д-р техн. наук, профессор

karpachevs@mail.ruNikitinVladimir V.НикитинВладимир Валентинович
Russian Federation

Dr. Sci. (Tech.), Associate Professor

д-р техн. наук, доцент

nikitinvv@bmstu.ruMakhninGeorgiy A.MaхнинГеоргий Александрович
Russian Federation

Student

студент

makhninga@student.bmstu.ruBMSTU (Mytishchi branch)ФГАОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)» (Мытищинский филиал)State Fire Academy of EMERCOIM of RussiaФГБОУ ВО «Академия Государственной противопожарной службы МЧС России» (АГПС МЧС России)BMSTUФГАОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»110720263041001091107202611072026Copyright ©; 2026, Zaprudnov V.I., Karpachev S.P., Nikitin V.V., Makhnin G.A.Copyright ©; 2026, Запруднов В.И., Карпачев С.П., Никитин В.В., Maхнин Г.А.2026Zaprudnov V.I., Karpachev S.P., Nikitin V.V., Makhnin G.A.Запруднов В.И., Карпачев С.П., Никитин В.В., Maхнин Г.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/2542-1468/article/view/716345

The study results of the effect of cement activity on the hardening kinetics and wood-cement composite (arbolite) strength are presented. It has been established that in order to increase the wood-cement composite strength at the design age, it is possible to use highly effective cements during steaming. It was revealed by the relative strength index that the effect of highly effective cements on the arbolite hardening acceleration is observed only under prolonged conditions of temperature and humidity treatment. It has been established that a wood-cement composite made on cements of the same brand can acquire different strength at the age of 28 days when used for steaming cements of different efficiency. A sharp slowdown in composite hardening was observed with increased carbohydrate content, without reducing the maximum strength at the design age. An increase in the sensitivity of composite strength to a decrease in the number of extractives in the wood core was determined. The dependence of the final composite strength on the efficiency of the cement used is presented.

Приведены результаты исследований влияния активности цемента на кинетику твердения и прочность древесно-цементного композита (арболита). Показана необходимость использования высокоэффективных видов цемента при пропаривании для повышения прочности данного композита в проектном возрасте. Установлено проявление влияния цемента на ускорение твердения арболита только при длительной температурно-влажностной обработке. Указано приобретение различной прочности композитом в возрасте 28 сут., изготовленным на цементе одной марки, при использовании для пропаривания цемента с разной эффективностью. Выявлено резкое замедление твердения композита при повышенном количестве углеводов, не снижающее максимальную прочность в проектном возрасте. Определено увеличение чувствительности прочности композита от уменьшения количества экстрактивных веществ в древесине заполнителя. Представлена зависимость конечной прочности композита от эффективности используемого цемента.

wood-cement materialstrength and deformationhydration and hardening of cementwood fillerдревесно-цементный материалпрочность и деформациигидратация и твердение цементадревесный заполнительAndreyev A.A., Kolesnikov G.N., Chalkin A.A. Drevesno-tsementnyy kompozit s dobavkoy steatita kak konstruktsionnyy i deformiruyushchiy material [Wood-cement composite with the addition of steatite as a structural and deforming material]. Uchenyye zapiski Petrozavodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Yestestvennyye i tekhnicheskiye nauki [Scientific Notes of Petrozavodsk State University. Series: «Natural and Technical Sciences»], 2014, no. 6 (143), pp. 75–78.Андреев А.А., Колесников Г.Н., Чалкин А.А. Древесно-цементный композит с добавкой стеатита как конструкционный и деформирующий материал // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки, 2014. № 6 (143). С. 75–78.Arakelyan A.A. Prochnostnyye i deformativnyye svoystva legkikh betonov v zavisimosti ot svoystv zapolniteley [Strength and Deformative Properties of Lightweight Concretes Depending on the Properties of Fillers]. Abstract Dis. Cand. Sci. (Tech.). Moscow, 1986, 24 p.Аракелян А.А. Прочностные и деформативные свойства легких бетонов в зависимости от свойств заполнителей: автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1986. 24 с.Goncharova M.A., Chernyshev M.A. Formirovaniye sistem tverdeniya kompozitov na osnove tekhnogennogo syr’ya [Formation of Composite Hardening Systems Based on Man-Made Raw Materials]. Stroitel’nyye materialy [Construction Materials], 2013, no. 5, pp. 60–63.Гончарова М.А., Чернышев М.А. Формирование систем твердения композитов на основе техногенного сырья // Строительные материалы, 2013. № 5. С. 60–63.Goncharova M.A., Bocharnikov A.S., Komarichev A.V. Kompozitsionnyye materialy na osnove tsementno-vodnykh aktivirovannykh sistem dlya in’yektsionnogo uplotneniya betona ograzhdayushchikh konstruktsiy [Composite materials based on cement-water activated systems for injection compaction of concrete enclosing structures]. Stroitel’nyye materialy, [Construction Materials], 2015, no. 5, pp. 31–35.Гончарова М.А., Бочарников А.С., Комаричев А.В. Композиционные материалы на основе цементно-водных активированных систем для инъекционного уплотнения бетона ограждающих конструкций // Строительные материалы, 2015. № 5. С. 31–35.Malinina L.A., Mokrushin A.N., Brusser M.I., Kupriyanov N.N. O vybore tsementov dlya teplovoy obrabotki betonov [On the selection of cements for heat treatment of concrete]. Beton i zhelezobeton [Concrete and Reinforced Concrete], 1984, no. 3, pp. 10–12.Малинина Л.А., Мокрушин А.Н., Бруссер М.И., Куприянов Н.Н. О выборе цементов для тепловой обработки бетонов // Бетон и железобетон, 1984. № 3. С. 10–12.Mokrushin A.P. Energosberegayushchiye rezhimy teplovoy obrabotki betonov s uchetom effektivnosti tsementov pri proparivanii [Energy-saving modes of heat treatment of concrete taking into account the efficiency of cements during steam curing]. Dis. Cand. Sci. (Tech.). Moscow, 1984, 193 p.Мокрушин А.П. Энергосберегающие режимы тепловой обработки бетонов с учетом эффективности цементов при пропаривании: дис. ... канд. техн. наук. М., 1984. 193 с.Kaufman B.N., Shmidt L.M., Skoblov D.A., Povolzhskiy A.S. Tsementnyy fibrolit [Cement fiberboard]. Moscow: Stroyizdat, 1961, 161 p.Кауфман Б.Н., Шмидт Л.М., Скоблов Д.А., Поволжский А.С. Цементный фибролит. М.: Стройиздат, 1961. 161 с.Podchufarov V.S., Chemleva T.A., Shcherbakov A.S. Ob optimal’nom sostave arbolita povyshennogo kachestva [On the optimal composition of high-quality arbolite]. Nauchnyye trudy MGUL [Scientific works of Moscow State Forestry University], 1976, iss. 93, pp. 68–88.Подчуфаров В.С., Чемлева Т.А., Щербаков А.С. Об оптимальном составе арболита повышенного качества // Научные труды МГУЛ, 1976. Вып. 93. С. 68–88.Savin V.I., Davidyuk A.N. Tekhnologiya i osnovnyye fiziko-mekhanicheskiye svoystva porizovannogo arbolita na polimernom vyazhushchem [Technology and main physical and mechanical properties of porous arbolite on a polymer binder]. Nauchnyye trudy MGUL [Scientific works of Moscow State Forestry University], 1986, iss. 180, pp. 30–43.Савин В.И., Давидюк А.Н. Технология и основные физико-механические свойства поризованного арболита на полимерном вяжущем // Научные труды МГУЛ, 1986. Вып. 180. С. 30–43.Khoroshun L.P., Shcherbakov A.S. Prochnost’ i deformativnost’ arbolita [Strength and Deformability of Arbolite]. Kyiv: Naukova Dumka, 1979, 192 p.Хорошун Л.П., Щербаков А.С. Прочность и деформативность арболита. Киев: Наукова думка, 1979. 192 с.Bazhenov YU.M., Dem’yanova B.C., Kalashnikov V.I. Modifitsirovannyye vysokokachestvennyye betony [Modified High-Quality Concretes]. Moscow: ASV, 2006, 368 p.Баженов Ю.М., Демьянова B.C., Калашников В.И. Модифицированные высококачественные бетоны. М.: АСВ, 2006. 368 с.Vasil’kov S.N. Tekhnologii proizvodstva i primeneniya ekologicheski chistykh i energoeffektivnykh stroymaterialov na osnove drevesnogo syr’ya [Technologies for the Production and Application of Environmentally Friendly and Energy-Efficient Building Materials Based on Wood Raw Materials]. Stroitel’nyye materialy, oborudovaniye, tekhnologii XXI veka [Building Materials, Equipment, and Technologies of the 21st Century], 2004, no. 11, p. 50.Васильков С.Н. Технологии производства и применения экологически чистых и энергоэффективных стройматериалов на основе древесного сырья // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2004. № 11. С. 50.Galebuy S. Mekhanizm formirovaniya prochnosti i razrusheniya porizovannogo arbolita na steblyakh khlopchatnika [The Mechanism of Strength Formation and Failure of Porous Arbolite on Cotton Stems]. Mekhanizatsiya stroitel’stva [Mechanization of Construction], 2011, no. 10, pp. 23–24.Галебуй С. Механизм формирования прочности и разрушения поризованного арболита на стеблях хлопчатника // Механизация строительства, 2011. № 10. С. 23–24.Kuzinets B.Z. Uskoreniye tverdeniya porizovannogo arbolita teplovlazhnostnoy obrabotkoy [Acceleration of Hardening of Porous Arbolite by Heat and Humidity Treatment]. Dis. ... Cand. Sci. (Tech.). Moscow, 1988, 241 p.Кузинец Б.З. Ускорение твердения поризованного арболита тепловлажностной обработкой: дис. ... канд. техн. наук. М., 1988. 241 с.Ryb’yev I.A. Dve vazhneyshiye zakonomernosti v svoystvakh materialov s konglomeratnym tipom struktury [Two Most Important Regularities in the Properties of Materials with a Conglomerate Type of Structure]. Stroitel’nyye materialy [Construction Materials], 1965, no. 1, pp. 17–20.Рыбьев И.А. Две важнейшие закономерности в свойствах материалов с конгломератным типом структуры // Строительные материалы, 1965. № 1. С. 17–20.Zaprudnov V.I., Nikitin V.V., Karpachev S.P., Makhnin G.A. Deformatsionnye svoystva drevesno-tsementnykh materialov [Deformation properties of wood-cement materials]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2024, vol. 28, no. 3, pp. 96–104. DOI: 10.18698/2542-1468-2024-3-96-104Запруднов В.И., Никитин В.В., Карпачев С.П., Махнин Г.А. Деформационные свойства древесно-цементных материалов // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2024. Т. 28. № 3. С. 96–104. DOI: 10.18698/2542-1468-2024-3-96-104Zaprudnov V.I. Vliyanie struktury drevesno-tsementnogo materiala na prochnostnye i deformatsionnye svoystva [Influence of wood-concrete material structure on strength and deformation properties]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2022, vol. 26, no. 1, pp. 91–96. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-1-91-96Запруднов В.И. Влияние структуры древесно-цементного материала на прочностные и деформационные свойства // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2022. Т. 26. № 1. С. 91–96. DOI: 10.18698/2542-1468-2022-1-91-96Boadu K.B., Antwi-Boasiako C., Ofosuhene L. Solvent extraction of inhibitory substances from three hardwoods of different densities and their compatibility with cement in composite production. J. of the Indian Academy of Wood Science, 2018, v. 15, pp. 140–148.Boadu K.B., Antwi-Boasiako C., Ofosuhene L. Solvent extraction of inhibitory substances from three hardwoods of different densities and their compatibility with cement in composite production // J. of the Indian Academy of Wood Science, 2018, v. 15, pp. 140–148.Shcherbakov A.S., Khoroshun L.P., Podchufarov V.S. Arbolit. Povysheniye kachestva i dolgovechnosti [Arbolite. Improving Quality and Durability]. Moscow: Lesnaya Prom-st, 1979, 160 p.Щербаков А.С., Хорошун Л.П., Подчуфаров В.С. Арболит. Повышение качества и долговечности. М.: Лесная пром-сть, 1979. 160 с.Shchibrya A.Yu. Effektivnyy teploizolyatsionnyy material iz porizovannogo arbolita na risovoy luzge [Effective Thermal Insulation Material from Porous Arbolite on Rice Husk]. Abstract of Cand. Sci. (Tech.). Rostov-on-Don, 2000, 21 p.Щибря А.Ю. Эффективный теплоизоляционный материал из поризованного арболита на рисовой лузге: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 2000. С. 21.Berkenkamp R. Wood fiber-cement product, process and properties. Ed. A.A. Moslemi. Inorganic-Bonded Wood and Fiber Composite Materials. Madison, WI. Forest Products Society, 2017, pp. 8–13.Berkenkamp R. Wood fiber-cement product, process and properties / Ed. A.A. Moslemi // Inorganic-Bonded Wood and Fiber Composite Materials. Madison, WI. Forest Products Society, 2017, pp. 8–13.Cheumani Y.A.M., Ndikontar M., De Jéso B, Sèbe G. Probing of wood-cement interactions during hydration of wood–cement composites by proton low-field NMR relaxomet. J. Mater. Sci., 2011, v. 46, pp. 1167–1175.Cheumani Y.A.M., Ndikontar M., De Jéso B, Sèbe G. Probing of wood–cement interactions during hydration of wood-cement composites by proton low-field NMR relaxomet // J. Mater. Sci., 2011, v. 46, pp. 1167–1175.Fan M., Ndikontar M.K., Zhou X., Ngamveng J.N. Cement-bonded composites made from tropical woods. Compatibility of wood and cement. Construction and Building Materials, 2012, v. 36, pp. 135–140.Fan M., Ndikontar M.K., Zhou X., Ngamveng J.N. Cement-bonded composites made from tropical woods // Compatibility of wood and cement. Construction and Building Materials, 2012, v. 36, pp. 135–140.Frybort S., Mauritz R., Teischinger A., Muller U. Cement bonded composites — a mechanical review. BioResources, 2008, v. 3(2), pp. 602–626.Frybort S., Mauritz R., Teischinger A., Muller U. Cement bonded composites — a mechanical review // BioResources, 2008, v. 3(2), pp. 602–626.Jayanudin J., Fahrurrozi M., Wirawan S.K., Rochmadi R. Mathematical modeling of the red ginger oleoresin release from chitosan-based microcapsules using emulsion crosslinking method. Engineering Science and Technology, 2019, v. 22, iss. 2, pp. 458–467.Jayanudin J., Fahrurrozi M., Wirawan S.K., Rochmadi R. Mathematical modeling of the red ginger oleoresin release from chitosan-based microcapsules using emulsion crosslinking method // Engineering Science and Technology, 2019, v. 22, iss. 2, pp. 458–467.Jorge F.C., Pereira C., Ferreira J.M.F. Wood-cement composites: a review. Holz als Roh-und Werkstoff, 2004, v. 62(5), pp. 370–377.Jorge F.C., Pereira C., Ferreira J.M.F. Wood-cement composites: a review // Holz als Roh-und Werkstoff, 2004, v. 62(5), pp. 370–377.Lukutsova N., Gornostaeva E. Influence of micro- and nanodispersed additions on qualities of wood-and cement compositions. SITA J. Israel, 2012, no. 3, v. 14, pp. 70–75.Lukutsova N., Gornostaeva E. Influence of micro- and nanodispersed additions on qualities of wood and cement compositions // SITA J. Israel, 2012, no. 3, v. 14, pp. 70–75.Matyeva A.K. The research of the wether resistant gypsum- ash- alkaline arbolit structure by scanning electron microscopy. Proceeding of the IInd International Scientific and Practical Conference «The goals of the WorldScience» № 3(7), vol. 1, March 2016 (February 25–26, 2016, Dubai, UAE), pp. 98–102.Matyeva A.K. The research of the wether resistant gypsum- ash- alkaline arbolit structure by scanning electron microscopy // Proceeding of the IInd International Scientific and Practical Conference «The goals of the WorldScience» № 3(7), vol. 1, March 2016 (February 25–26, 2016, Dubai, UAE), pp. 98–102.Parchen C.F.A., Iwakiri S., Zeller F. Vibro-dynamic compression processing of low-density wood-cement composites. Eur. J. Wood Prod., 2016, v. 74, pp. 75–81.Parchen C.F.A., Iwakiri S., Zeller F. Vibro-dynamic compression processing of low-density wood-cement composites // Eur. J. Wood Prod., 2016, v. 74, pp. 75–81.Ronquim R.M., Ferro F.S., Icimoto F.H., Campos C.I., Bertolini M.S., Christoforo A.L., Rocco Lahr F.A. Physical and Mechanical Properties of Wood-Cement Composite with Lignocellulosic Grading Waste Variation. International J. of Composite Materials, 2014, v. 4(2), pp. 69–72.Ronquim R.M., Ferro F.S., Icimoto F.H., Campos C.I., Bertolini M.S., Christoforo A.L., Rocco Lahr F.A. Physical and Mechanical Properties of Wood-Cement Composite with Lignocellulosic Grading Waste Variation // International J. of Composite Materials, 2014, v. 4(2), pp. 69–72.Sá V.A., Bufalino L., Albino V.C.S., Corrêa A.A., Mendes L.M., Almeida N.A. Mixture of three reforestation species on the cement-wood panels production. Revista Árvore, 2012, v. 36, no. 3, pp. 549–557.Sá V.A., Bufalino L., Albino V.C.S., Corrêa A.A., Mendes L.M., Almeida N.A. Mixture of three reforestation species on the cement-wood panels production // Revista Árvore, 2012, v. 36, no. 3, pp. 549–557.Sanaev V.G., Zaprudnov V.I., Gorbacheva G.A., Oblivin A.N. Factors affecting the quality of wood-cement composites. Bulletin of the Transilvania University of Brasov, Series II: Forestry, Wood Industry, Agricultural Food Engineering, 2016, t. 9, no. 2, pp. 63–71.Sanaev V.G., Zaprudnov V.I., Gorbacheva G.A., Oblivin A.N. Factors affecting the quality of wood-cement composites // Bulletin of the Transilvania University of Brasov, Series II: Forestry, Wood Industry, Agricultural Food Engineering, 2016, t. 9, no. 2, pp. 63–71.Sahin H.T., Kaya A.I., Yalçın O.U., Kılınçarslan Ş., Şimşek Y., Mantanis G.I. A study on the production process and properties of cement-based wood composite materials. J. Graduate School of Natural and Applied Sciences of Mehmet Akif Ersoy University, 2019, v. 10(2), pp. 219–228.Sahin H.T., Kaya A.I., Yalçın O.U., Kılınçarslan Ş., Şimşek Y., Mantanis G.I. A study on the production process and properties of cement-based wood composite materials // J. Graduate School of Natural and Applied Sciences of Mehmet Akif Ersoy University, 2019, v. 10(2), pp. 219–228.Torkaman J., Ashori A., Momtazi A.S. Using wood fiber waste, rice husk ash, and limestone powder waste as cement replacement materials for lightweight concrete blocks. Construction and Building Materials, 2014, v. 50, pp. 432–436.Torkaman J., Ashori A., Momtazi A.S. Using wood fiber waste, rice husk ash, and limestone powder waste as cement replacement materials for lightweight concrete blocks // Construction and Building Materials, 2014, v. 50, pp. 432–436.Zaprudnov V.I., Sanaev V.G., Gorbacheva G.A., Karpachev S.P., Levushkin D.M. The influence of chemical additives on strength of wood-cement composite. Materials Science Forum, 2019, t. 972, pp. 69–76.Zaprudnov V.I., Sanaev V.G., Gorbacheva G.A., Karpachev S.P., Levushkin D.M. The influence of chemical additives on strength of wood-cement composite // Materials Science Forum, 2019, t. 972, pp. 69–76.Zhou Y., Kamdem D.P. Effect of cement/wood ratio on the properties of cement-bonded particleboard using CCA-treated wood. Forest Products J., 2002, v. 52 (2), pp. 73–81.Zhou Y., Kamdem D.P. Effect of cement/wood ratio on the properties of cement-bonded particleboard using CCA-treated wood // Forest Products J., 2002, v. 52 (2), pp. 73–81.