بررسي تاثير مواد افزودني و تزريقي
...مقدمه
استفاده از ذرات چوب در تركيب با اتصالدهندههاي
معدني
(غير آلي ) به آغاز قرن نوزدهم بر ميگردد. در سال١٩٢٨ براي توليد اين فراوردهها از سيمان پرتلند استفاده
شد
( ١). تحقيقات بهمنظور بهبود اتصالات ذرات چوب باسيمان و سرعت بخشيدن به گيرايي مخلوط اين دو ماده با
ارزيابي انواع گونههاي چوبي، مواد ليگنوسلولزي، تيمارهاي
مختلف و تاثير شاخصهاي ديگر مانند مواد افزودني انجام
گرفته است
( ٨). نتايج پژوهشهاي اخير، تاثير مثبت گازدياكسيدكربن در گيرايي سريع سيمان با افزايش دماي
هيدراته شدن و خنثيسازي عوامل محدودكننده گيرايي
سيمان را مشخص كرده است
( ١٢ ). با توجه به تاثير گازو نيز تاثير شكل ذرات و مواد افزودني در بهبود
CO2كيفيت محصولات به بررسي تاثير تزريق اين گاز در كيك
رشته چوب سيمان با استفاده از مواد افزودني پرداخته شده
است
.مواد و روشها
سيمان
: سيمان مصرفي در ساخت تختهها، پرتلند نوع ٢كارخانه آبيك بوده است
.POPULUS
) رشته چوب: رشته چوب از گونه صنوبرمنطقه كرج تهيه شد و با ميانگين ابعاد
(SP٠ ميليمتر مورد استفاده قرار گرفت
. /٥×٢×١٥٠مواد افزودني
: مواد افزودني مورد استفاده در اين تحقيقكلريد كلسيم و سولفات آلومينيوم با درجه خلوص بيش از
آلمان بوده كه
MERK ٩٨ درصد و ساخت كارخانهبهطور جداگانه و در دو سطح ٣ و ٥ درصد مورد مصرف
قرار گرفتند
.دياكسيد كربن
: اين ماده بهصورت گاز و با تزريق به كيكرشته چوب‐ سيمان،قبلازپرسمورداستفادهقرارگرفت
.بهمنظور آماده سازي كيك،رشته چوبها به همراه آب،
ماده افزودني و سيمان بهصورت دستي با يكديگر مخلوط
شدند و اين عمل تا پوشش كامل سطح تمام رشته چوبها
با ذرات سيمان ادامه يافت
. رشته چوب و سيمان به ترتيببا نسبت وزني ٢٥ و ٧٥ درصد مورد استفاده قرار گرفتند
.نسبت آب به سيمان نيز ٦٥ درصد بود
. مواد افزودني نيزبسته به نوع تيمار بهصورت درصدي از وزن سيمان تهيه
شده و پس از حل شدن در آب با رشته چوبها مخلوط و
سپس سيمان اضافه شد
.تزريق گاز
: در تيمارهاي شامل تزريق گاز، كيك آماده پساز فشردهسازي مقدماتي مختصر در محفظه ايزوله
طراحيشده، مجهز به سوزنهاي تزريق كه تا قسمت مياني
ضخامت كيك نفوذ ميكنند، به مدت ١٠ دقيقه تحت
قرار ميگيرد
. CO تزريق گاز 2تعيين دماي كيك قبل از پرس
: بهمنظور تعيين دمايمخلوط رشته چوب سيمان و نتيجه تاثير تزريق دي اكسيد
كربن و مواد افزودني بر آن، در اين تحقيق درجه حرارت
كيك قبل از پرس اندازهگيري شد
. نتايج اين بررسي درشكل ١ خلاصه شده است
.0
10
20
30
40
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
زمان
(دقيقه)دما
(درجه سانتِگراد)co
با تزريق 2با مواد افزودني
co
بدون مواد افزودني و 2و مواد افزودنی در کيک چوب سيمان قبل ازپرس
CO شکل ١‐ تغييراتدمايیناشیازتزريق2٩٧٣ نشريه دانشكده منابع طبيعي، دوره ٦٠ ، شماره ۳، مهر ماه ١٣٨٦ ، از صفحه ۹۷۱ تا ۹۷۹
ساخت تخته
: كيك پس از فشردهسازي مقدماتي و تزريقگاز در تيمارهاي شامل آن براي فشردهسازي نهايي و
١٣
) به دستگاه پرس mm) رسيدن به ضخامت مورد نظر٥٠ پرس
kg/cm منتقل و به مدت ١٠ دقيقه تحت فشار 2شد، سپس به مدت ٢٠ ساعت تحت قيد قرار گرفت
.در ادامه پس از گيرايي اوليه، تختهها بهمنظور گيرايي
نهايي و به حداقل رساندن سرعت خشك شدن، در اتاقك
مخصوص با دمايي حدود ٣٥ درجه سانتيگراد و رطوبت
نسبي بالاي ٩٠ درصد به مدت ٢٠ روز كليماتيزه شدند
.پس از طي مدت تختهها از محفظه خارج و كنارهبري
شدند
.اندازهگيري خواص فيزيكي و مكانيكي تختهها
: با احتسابتيمار شاهد در مجموع ١٠ تيمار حاصل شد كه از هر تيمار
٣ تخته ساخته شده و پس از ٢٨ روز از زمان ساخت
تختهها
(يك هفته پس از خروج تختهها از شرايطDIN/EN,
كليماتيزه)، نمونههاي آزموني بنابر استاندارد634
از آنها تهيه و آزمايشهاي دانسيته، . Part 1,2واكشيدگي ضخامت در ٢٤ ساعت، چسبندگي داخلي و
مقاومت خمشي مطابق با همان استاندارد، روي آنها انجام
پذيرفت
. اين تحقيق در قالب آزمايشهاي كام ً لا تصادفيانجام شد و با استفاده از آزمون فاكتوريل و تفكيك
مورد تجزيه و ،
(DMRT) ميانگينها به روش دانكنتحليل آماري قرار گرفت
. جدول ١ نوع هر تيمار را مشخصمیسازد
.جدول ١‐ انواعتيمارهايمورداستفاده
شماره نوع تيمارو بدون مواد افزودني
CO ١ بدون تزريق گاز 2با كلريد كلسيم ٣ درصد
CO ٢ بدون تزريق گاز 2با كلريد كلسيم ٥ درصد
CO ٣ بدون تزريق گاز 2با سولفات آلومينيوم ٣ درصد
CO ٤ بدون تزريق گاز 2با سولفات آلومينيوم ٥ درصد
CO ٥ بدون تزريق گاز 2و بدون مواد افزودني
CO ٦ با تزريق گاز 2با كلريد كلسيم ٣ درصد
CO ٧ با تزريق گاز 2با كلريد كلسيم ٥ درصد
CO ٨ با تزريق گاز 2با سولفات آلومينيوم ٣ درصد
CO ٩ با تزريق گاز 2با سولفات آلومينيوم ٥ درصد
CO ١٠ با تزريق گاز 2نتايج
دانسيته
: تجزيه واريانس دادههاي حاصل از دانسيته تفاوتمعنيداري را در سطح ١ درصد بين تيمارهاي مختلف
.(
نشان ميدهد (جدول ٢جدول ٢‐ تجزيهواريانسمقاديردانسيته
منبع تغييرات درجه آزادي مجموعمربعات
ميانگين
مربعات
مقدار آماره
F
سطح
معنيداري
٠
/٠٠٠١ ٣٨/٠٠ ٠/١٦٢ ١/ تيمار ٤٦٤ ٩٠
/٠٠٤ ٠/ خطا ٠٨٥ ٢٠١
/ كل ٥٥٠ ٢٠٩٧٤ بررسي تاثير مواد افزودني و تزريقي
...گروهبندي ميانگينها در تختههاي معمولي
(فاقد تزريقگاز
) اختلاف چنداني را در دانسيته که از تغيير نوع مادهافزودني حاصل شود نسبت به نمونه شاهد نشان نميدهد و
هر دو ماده افزودني در يك گروه قرار ميگيرند
. درتمامي نمونهها نسبت به تختههاي
CO تختههاي حاوي 2معمولي دانستيه كمتري دارند و كمترين مقدار دانسيته
مربوط به تيمارهاي حاوي سولفات آلومينيوم است
(شكل.(
٢Densityِ
c c
ab ab b
a a a a ab
0
0.5
1
1.5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
تيمار
(
g/cm دانسيته ( 3شكل ۲‐ اثرعواملمتغيربردانسيتهوگروهبنديآنهابهروشدانكن
نتايج هدست آمده در مورد دانسيته نشان ميدهد که درتختههاي مورد بررسي بهترين نتايج مربوط به تختههاي
ساختهشده بدون تزريق گاز است و ماده افزودني كلريد
كلسيم در سطح ٥ درصد در اين سري از تختهها با تقويت
گيرايي سيمان موجب ايجاد اتصالات قويتري بين ذرات
سيمان و رشته چوب در زمان قيدگذاري و در نتيجه
كاهش تنشهاي داخلي و برگشت ضخامتي پس از خروج
تختهها از آن ميشود كه در نهايت مقدار دانسيته را
افزايش ميدهد
.واكشيدگيضخامت
جدول ٣ نشان ميدهد که بين مقادير مربوط به تيمارهاي
مختلف در واكشيدگي ضخامت تختهها اثر معناداري در
سطح كمتر از ١ درصد وجود دارد
.جدول ٣‐ تجزيهواريانسمقاديرواكشيدگيضخامت
منبعتغييرات درجه آزادي مجموع
مربعات
ميانگين
مربعات
مقدار
F
آمارهسطح
معنيداري
٠
/٠٠٠١ ٢٤/٥٣ ١٨٢/٣٧٠ ١٦٤١/ تيمار ٣٣٥ ٩٧
/٤٣٤ ١٤٨/ خطا ٦٩٥ ٢٠١٧٠٠
/ كل ٠٣٠ ٢٠همانگونه شكل ٣ نشان ميدهد، گروهبندي ميانگينها،
تختههاي معمولي و هر يك از مواد افزودني را در يك گروه
جداگانه قرار ميدهد، بدين صورت که افزودن كلريد كلسيم
موجب بهبود خاصيت مقاومت به واكشيدگي ضخامت
٩٧٥ نشريه دانشكده منابع طبيعي، دوره ٦٠ ، شماره ۳، مهر ماه ١٣٨٦ ، از صفحه ۹۷۱ تا ۹۷۹
نسبت به تختههاي
CO ميشود، اما تختههاي حاوي 2معمولي واكشيدگي ضخامت بسيار زيادتري را نشان
ميدهند که استفاده از ماده افزودني سولفات آلومينيوم اين
پديده را تشديد ميكند
.تغييرات واكشيدگي ضخامت در دو سري از تختههاي
و فاقد آن را ميتوان به وجود اتصالات
CO حاوي 2ضعيفتر بين ذرات چوب و سيمان نسبت داد که موجب
افزايش واكشيدگي ضخامت تختههاي مورد بررسي ميشود
.Thickness swelling
a
ab
b
c c cd
cd
d d d
0
5
10
15
20
25
30
6 7 8 9 10
تيمار 1 2 3 4 5واكشيدگي ضخامت
(%)شکل ٣‐ اثرعواملمتغيربرواکشيدگیضخامتوگروهبنديآنهابهروشدانكن
مقاومت خمشيجدول ۴ نشان ميدهد که بين مقادير مقاومت خمشي در
تيمارهاي مختلف در سطح ١ درصد تفاوت معنيداري
وجود دارد
.جدول ٤‐ تجزيهواريانسمقاديرمقاومتخمشي
منبعتغييرات درجه آزادي
مجموع
مربعات
ميانگين
مربعات
مقدار
F
آمارهسطح معني
داري
٠
/٠٠٠١ ٤٣/٧٨ ١٦٥/٨٢٤ ١٤٩٢/ تيمار ٤١٩ ٩٣
/٧٨٧ ٧٥/ خطا ٧٥١ ٢٠١٥٦٨
/ كل ١٧١ ٢٠گروهبندي ميانگينها مشخص ميسازد که با افزودن
هريك از مواد افزودني در تختههاي معمولي هر يك از اين
مواد بهطور معنيداري موجب تغيير در مقاومت خمشي
شدهاند، بدين ترتيب که ماده افزودني كلريد كلسيم سبب
بهبود اين ويژگي ولي سولفات آلومينيوم سبب كاهش آن
CO
نسبت به تيمار شاهد ميشود. در نمونههاي حاوي 2تمامي تختهها نسبت به تختههاي ساختهشده بدون
مقاومت خمشي بسيار كمتري را نشان دادند
CO تزريق 2.( (
شكل ٤٩٧٦ بررسي تاثير مواد افزودني و تزريقي
...Modulus Of Rupture
a
ab
bc
cd
c
de de
ef
f f
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
تيمار
(Mpa)
مقاومت خمشيشکل ٤‐ اثرعواملمتغيربرمقاومتخمشیوگروهبنديآنهابهروشدانكن
در مجموع بيشترين مقادير مقاومت خمشي مربوط بهتختههاي ساختهشده بدون تزريق گاز و حاوي كلريد
كلسيم ٥ درصد بوده است که نسبت به استانداردهاي
مربوط كه مقاومت خمشي تختههاي چوب سيمان را
٩ تعيين ميكند، بسيار بيشتر و بيانگر يكي از
N/mm2خواص مطلوب و كاربردي تختههاي رشته چوب سيمان در
اين تحقيق است
.چسبندگي داخلي
جدول ٥ نشان ميدهد که بين مقادير مربوط به تيمارهاي
مختلف در چسبندگي داخلي تختهها اثر معنيداري در
سطح كمتر از ١ درصد وجود دارد
.جدول ٥‐ تجزيهواريانسمقاديرچسبندگيداخلي
منبعتغييرات درجه آزادي مجموع
مربعات
ميانگين
مربعات
مقدار
F
آمارهسطح
معنيداري
٠
/٠٠٠١ ٧٣٤/٠٦ ٠/١٦٦ ١/ تيمار ٤٩٥ ٩٠
/٠٠٠٢ ٠/ خطا ٠٠٤ ٢٠١
/ كل ٤٩٩ ٢٠گروهبندي ميانگينها مشخص ميسازد که در تختههاي
هر يك از مواد افزودني با ،
CO ساختهشده بدون تزريق 2اختلاف معنيداري از يكديگر موجب تغيير در چسبندگي
داخلي تختهها شدهاند، بهطوريكه كلريد كلسيم با افزايش
و سولفات آلومينيوم با كاهش اين ويژگي نسبت به تيمار
شاهد اين تغييرات را ايجاد كردهاند
. همچنين نمونههایبه مقدار زيادي نسبت به تختههاي فاقد
CO حاوي 2تزريق گاز، كاهش مقاومت كشش عمود به سطح داشتهاند
.( (
شكل ٤٩٧٧ نشريه دانشكده منابع طبيعي، دوره ٦٠ ، شماره ۳، مهر ماه ١٣٨٦ ، از صفحه ۹۷۱ تا ۹۷۹
شکل ٥‐ اثرعواملمتغيربرچسبندگیداخلیوگروهبنديآنهابهروشدانكن
با توجه به نتايج حاصل از بررسي تغييرات دمايي كيكرشته چوب سيمان در مرحله تزريق و قبل از پرس ميتوان
را در چسبندگی داخلی
CO كاهش شديد ناشي از تزريق 2به اثر اين گاز در افزايش سريع دماي هيدراتاسيون و در
نتيجه گيرايي و تشكيل حالت پلاستيكي زودهنگام سيمان
بويژه در قسمتهاي مغزي كيك چوب سيمان قبل از پرس
و تشكيل پيوند ضعيفتر بين ذرات رشته چوب و سيمان
نسبت داد
.بحث
بهطور كلي نتايج اين بررسي مشخص ميسازد كه
تختههاي چوب سيمان ساختهشده با رشته چوب صنوبر از
كيفيت مطلوب و قابل قبولي برخوردار بودهاند، بهطوريكه
در برخي ويژگيها مانند مقاومت خمشي و چسبندگي
داخلي، مقادير فوق العاده بيشتري را بويژه در حضور مواد
افزودني نسبت به استانداردهاي مربوط دارند
. نتايج نشانميدهد كه ماده افزودني مناسب براي ساخت تختهها در
اين بررسي كلريد كلسيم در سطح ٥ درصد است كه تاثير
بسزايي در افزايش كيفيت محصول خواهد داشت
. همچنينبررسي در مورد تعيين تاثير تزريق گاز دي اكسيد كربن در
كيك رشته چوب سيمان قبل از پرس بر خواص تختههاي
در
CO حاصل نشان ميدهد با وجود تاثير مثبت گاز 2افزايش سريع دماي هيدراتاسيون و در نتيجه گيرايي
زودهنگام سيمان، در اين مرحله از توليد، با كاهش زمان
گيرايي، حالت پلاستيكي خمير سيمان كه بصورت لايهاي
اطراف رشته چوبها را پوشانده، بهسرعت تغيير ميكند و
پديده سفت شدن آن تشديد ميشود، در نتيجه قدرت
چسبندگي آن براي اتصال رشتهها در زمان پرس و
قيدگذاري بشدت كاهش مي يابد
. اين پديده در نهايتموجب عدم ايجاد پيوند مناسب بين رشتههاي چوب
سيمان و حضور تركهاي مويين بعد از خروج تختهها از
پرس ميشود
. البته بر اساس اين بررسي و تحقيقات١٤
)، ميتوان پيشبيني كرد كه ) Souza ٨) و ) Geimerدر هنگام پرس يا قيدگذاري صفحات
CO تزريق گاز 2رشته چوب سيمان با افزايش سرعت گيرايي سيمان به
استحكام و گيرايي تختهها كمك خواهد كرد
.در مجموع با توجه به نتايج اين تحقيق مشخص ميشود
كه تختههاي رشته چوب سيمان صنوبر بدون تزريق گاز
قبل از پرس در كيك از نظر خواص كيفي و مقاومتي
CO2با استفاده از ماده افزودني كلريد كلسيم نسبت به تختههاي
چوب سيمان معمولي در سطح بالاتري قرار دارند و داراي
خواص كاربردي مناسبترند
.Internal Bonding
gf gf f g g
e
d
c
b
a
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
تيمار
(Mpa)
چسبندگي داخلي٩٧٨ بررسي تاثير مواد افزودني و تزريقي
...منابع