واکنش های شیمیایی هیدراتاسیون: 8

فراورده های اصلی هیدراتاسیون: 8

هیدراتاسیون. 9

فرایند تولید سیمان: 9

حرارت هیدراتاسیون: 10

مواد مضر در سیمان پرتلند: 11

مواد لیگنوسلولزی: 11

چسبندگی مواد لیگنوسلولزی با سیمان: 13

کاتالیزور های گیرایی سیمان (مواد افزودنی): 15

فرایند تولید پانل‌های چوب سیمان. 15

فاکتور های موثر بر خصوصیات چند سازه های الیاف سیمان: 18

فرایند های خمیر سازی: 18

تکنیک های ساخت: 18

اثر شرایط گیرایی: 18

نوع الیاف: 18

پالایش الیاف: 19

اثر رنگبری الیاف: 19

مواد افزودنی: 19

نسبت الیاف به سیمان: 19

ترکیبات شیمیایی دیواره سلول  و مواد استخراجی چوب: 20

فصل دوم مروری بر مطالعات انجام شده

2- 1 سابقه تحقیق.. 22

2- 1 – 1 اثر گونه چوبی: 22

2- 1 -2 تأثیر عوامل بازدارنده چوب: 26

2- 1 -2 -1 اثر مواد استخراجی: 26

2- 1 -2-2 اثر درون چوب و برون چوب و فصل قطع: 27

2- 1 -2-3 اثر پوسیدگی قارچی: 28

2- 1 -3 اثرات استفاده از ضایعات کشاورزی و مواد بازیافتی: 29

2- 1 -4 اثر تیمارهای مختلف: 32

2-1-5 اثر مواد افزودنی: 33

الف- اثر مواد معدنی: 33

اثر سیلیس (SiO2): 35

اثر اسید کرومیک: 35

ب –اثر مواد آلی: 36

اثر CO2: 36

اثر الیاف فایبرگلاس: 38

2-1-6 اثر نوع سیمان (سیمان منیزیم): 39

2-1-7 اثر نسبت سیمان به چوب: 39

فصل سوم نتایج و بحث

3-1 ساخت تخته الیاف سیمان از ساقه آرهار: 41

3-1-1 مقاومت فشاری.. 43

3-1-2 خصوصیات تخته ها 45

3-2 کاه گندم. 49

3-2-1 سازگاری کاه با سیمان. 51

3-2-2 روش های سازگارکردن کاه با سیمان. 52

3-2-3 استفاده از مواد افزودنی برای بهبود چسبندگی کاه-سیمان. 53

3-2-3-1 دی اکسید کربن CO2. 54

3-2-3-2 مواد پازولانیک… 54

3-2-3-3  کلرید کلسیم. 56

3-2-4 خصوصیات مقاومتی الیاف کاه 57

3-2-5  هوازدگی.. 57

3-2-6 نوع سیمان. 58

3-3 پانل های الیاف – سیمان از الیاف گیاه Equisetum… 59

3-3-1 تست هیدراتاسیون. 60

3-3-2 خواص تخته ها 61

3-4 پانل های الیاف باگاس – سیمان. 63

3-5 پانل های الیاف –  سیمان. 65

3-6 پانل های الیاف و پوسته نارگیل – سیمان. 66

3-7 کامپوزیت های سیمانی از پوسته فندق و الیاف کتان. 67

فصل چهارم نتیجه گیری و پیشنهادات

4-1 نتیجه گیری.. 71

4-2 پیشنهادات.. 73

منابع

منابع مورد استفاده 75

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                               صفحه

جدول 1-1  مواد شیمیایی اصلی تشکیل دهنده سیمان پرتلند  7

جدول1-2 سیمان پرتلند به طور معمول از چهار نسبت اصلی طبق جدول زیر تشکیل شده است… 8

جدول 1-3 مواد تشکیل دهنده انواع سیمان پرتلند  10

جدول 3-1 مقایسه خصوصیات تخته کامپوزیت ها با استاندارد های لازمه. 47

جدول 3-2 خواص مقاومتی، ثبات ابعادی و هدایت حرارتی تخته های الیاف Equisteum – سیمان. 62

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                               صفحه

شکل 3-1 مقایسه حذف مواد استخراجی با آب سرد در یک روز در مواد گیاهی.. 42

شکل 3-2 اثر مواد استخراجی آرهار بر روی زمان گیرایی سیمان  42

شکل 3-3 تاثیر میزان مواد استخراجی بر روی توسعه مقاومت در ملات سیمان. 44

شکل 3-4 تاثیر دوز تسریع کننده (A) بر روی مقاومت فشاری ملات سیمان شامل 1 درصد مواد استخراجی آرهار. 44

شکل 3-5 اثر میزان تراشه های آرهار (% نسبت به وزن سیمان) بر روی دانسیته تخته های کامپوزیتی.. 45

شکل 3-6  جذب آب (24 ساعته) میزان تراشه های آرهار (%) نسبت به وزن سیمان. 46

شکل 3-7 مقاومت خمشی تخته کامپوزیت با میزان تراشه های آرهار (%) نسبت به وزن. 48

شکل 3-8  اثر تراشه های آرهار (% نسبت به وزن سیمان) بر چسبندگی داخلی تخته ها 49

شکل 3-9 اثر SFG و AL بر روی هیدراتاسیون سیمان. 61

 

فصل اول

مقدمه و کلیات

 

مقدمه

فرآورده‌های مرکب چوبی

با رشد جمعیت، توسعه صنعتی و تکامل جوامع انسانی، تقاضا برای محصولات متنوع چوبی روز افزون می باشد. با توجه به کمبود منابع سلولزی برای پاسخ به این تقاضای فزاینده جمعیت، تولید فراورده های چوبی متنوع و جدید با خصوصیات بهتر و کاربرد وسیعتر و عمر مصرف بیشتر امری اجتناب ناپذیر است. کمبود منابع چوبی در مقایسه

 با تقاضا برای منابع چوبی در مقایسه با تقاضا برای محصولات مختلف چوبی، بسیاری از کشورهای صنعتی را بر آن داشته است تا با روش‌های گوناگون به تولید محصولاتی با خصوصیات بهتر و بادوام تر و همچنین با استفاده از ضایعات و دور ریز های کارخانه‌های مختلف تولیدات چوبی و مواد اولیه چوبی در دسترس، حداکثر استفاده را بنمایند تا از فشار بیشتر به جنگل‌ها که علاوه بر نقش پر رنگ خود در تولیدات صنعتی، سهم بسزایی در سیستم اکولوژیک و زیست محیطی این کره خاکی دارند، جلوگیری شود. یکی از راهکار های مهم در این زمینه استفاده از فرآورده‌های مرکب چوبی به جای چوب ماسیو که هم از خصوصیات مثبت چوب بتون استفاده نمود و هم این که معایب چوب ماسیو را کاهش داد می‌باشد.

چند سازه ها به هر نوع از ترکیب منابع مختلف فیبری اطلاق می شود که چسب های معدنی یا آلی بین آنها اتصال ایجاد می کند. قدمت تقویت بتن با الیاف به زمانی بر می گردد که مصری ها از کاه و موی دم اسب برای تقویت و بهبود خشت های گلی استفاده کردند در دهه های بعد استفاده از الیاف آزبست در مقیاس تجارتی در خمیر سیمان همراه با اختراع فرایند هاد چسک شروع شد (کاویشگال، (1995) و موهرب (2003) )

تاریخچه

از آنجایی که این فراورده‌ها بر اساس پژوهش‌های آزمایشگاهی و مطالعات خطوط پایلوت شکل گرفته و رشد و توسعه یافته‌اند، لذا رابطه تنگاتنگی با علوم و تکنولوژی روز دارند. بیش از یک قرن از اولین تلاش‌هایی که برای ساخت صفحات فشرده چوبی از ضایعات چوب و مواد اولیه لیگنوسلولزی شروع شد، می‌گذرد. در سال 1887 میلادی Hubbard در آلمان با استفاده از ضایعات چوب و آلبومین خون تحت شرایط حرارت و فشار محصولی را تولید نمود. در سال 1918، Beckman در آلمان نوعی تخته خرده چوب را که سطوح آن از روکش‌های چوبی پوشیده بود ساخت. پژوهش دیگری بنام Freudenberg در سال 1926 ساخت تخته‌هایی را با پوشال رنده و با 3 تا 10 درصد چسب پیشنهاد کرد که تقریباً محدوده مصرف رزین‌ها برای ساخت تخته خرده چوب در صنایع امروزی می‌باشد. بدین ترتیب در آن روزگار تخته خرده چوب به عنوان یک فرآورده چوبی جدید با مشخصات کاربردی ویژه به تدریج وارد عرصه تولید و بازار مصرف شد.

تخته‌های چوب سیمان

نوع دیگری از تخته‌ها که ابداع شده تخته‌های چوب سیمان است که از خرده چوب و سیمان ساخته می‌شوند. این فراورده اولین بار در سال 1914 در اتریش ساخته شده و ماده اتصال دهنده آن منیزیت یا (MgCO₂) بود. طی سالیان متمادی حدود 600 میلیون متر مکعب از این تخته‌ها که بیش از 50 درصد مصرف جهانی بود، در اتریش تولید گردید (دوست حسینی، 1380).

در سال 1982 سیمان پرتلند در ساخت این تخته‌ها مورد استفاده قرار گرفت و پس از آن گچ به عنوان عامل اتصال دهنده مصرف شد. کارخانه‌های تولید کننده پانل‌های چوب سیمان در اواخر دهه 1940 در ایالات متحده مستقر شدند. پانل‌هایی که در آن‌ها از اتصال دهنده منیزیت استفاده می‌شد، معمولاً از کیفیت پایین‌تری برخوردار بودند. زیرا ملات منیزیت در برابر رطوبت کاملاً حساس می‌باشد ولی پانل‌های چوب سیمان که از سال 1928 توسعه یافتند، مقاومت بیشتری به رطوبت داشتند.

هدف از تولید پانل‌های چوب سیمان یا فرآورده‌های مرکب چوبی با اتصالات معدنی، ترکیب ذرات آلی مانند چوب و مواد لیگنوسلولزی با اتصال دهنده‌های معدنی از قبیل سیمان، گچ و منیزیت و غیره است. در این فرآیند می‌توان از الیاف دیگر مانند فایبرگلاس‌های مقاوم به مواد قلیایی نیز استفاده نمود به علاوه سایر مواد و مصالح غیر آلی مانند ماسه و شن را نیز می‌توان مورد استفاده قرار داد. الیاف اصلی در ترکیب این پانل‌ها ممکن است به صورت منظم (جهت دار) و یا به حالت تصادفی قرار بگیرند.

اخیراً این فراورده‌ها جهت مصرف در طرح‌های ساختمانی کشور های صنعتی و همچنین کشورهای در حال توسعه مورد توجه زیادی قرار گرفته است. نظر به اینکه سیمان یک ماده نسبتاً ارزان و فراوان است به عنوان اتصال دهنده در ساخت این پانل‌ها مصرف می‌شود، لذا تقاضا برای این محصول به ویژه در کشورهایی که از لحاظ تأمین رزین های مصنوعی برای ساخت تخته خرده چوب و تخته فیبر با مشکلاتی مواجهند، رو به افزایش است.

یک مطلب دیگر :

کلیات:                                                                            

چند سازه ها با اتصالات معدنی (سیمان):

چند سازه ها با اتصالات سیمانی سلولزیک فراورده هایی هستند که مواد لیفی شبیه چوب یا بقایای کشاورزی به شکل رشته چوب، خرده چوب، تراشه ها، ذرات یا الیاف چوبی با سیمان پرتلند اتصال داده شده اند. این فراورده ها با توجه به خصوصیات کاربردی بارز، وسعت کاربرد آنها و پیشرفت سریع تکنولوژی تولید این فراورده ها در دهه های اخیر در مقایسه با سایر فراورده های چوبی با اتصال چسب های مصنوعی به یک محصول استراتژیک در صنعت ساختمان سازی در بازار جهانی تبدیل شده است. این فراورده ها در بازار تجارتی به 3 دسته اصلی تقسیم می گردند.

– تخته رشته چوب – سیمان (WWCB)[1]

– تخته خرده چوب – سیمان (CBP)[2]

– تخته فیبر – سیمان (FCB)[3]

چند سازه های تقویت شده با الیاف گیاهی:

چند سازه سیمانی تقویت شده با الیاف گیاهی از جمله فراورده های مرکب مهندسی شده چوب از خانواده چند سازه های ساحتمانی می باشند که از ترکیب سیمان پرتلند با خمیر الیاف گیاهی تشکیل می گردند و دارای 6 الی 13 درصد وزنی البیاف چوبی می باشند (کاویشگال، 1995). امروزه چند سازه های تقویت شده با الیاف گیاهی در مقایسه با سایر الیاف از قبیل شیشه، فلز، کربن و … به علت تجدید پذیر بودن، بی خطر بودن برای انسان، تکنولوژی پیشرفته تولید و در دسترس بودن با هزینه نسبتا پایین به عنوان مناسب ترین جایگزین آزبست در صنعت ساختمان سازی رشد چشمگیری یافته است (موهرب، 2003). این فراورده به علت پیشرفت سریع تکنولوژی تولید آن، کاربرد وسیع و عدم انتشار گاز ها (انتشار گاز فرمالدئید) و خطرات ناشی از آن برای انسان، مصرف آن به عنوان ماده ساختمانی مطلوب مورد توجه قرار گرفته است.

 

مواد اولیه:

الیاف مورد مصرف در ساخت چند سازه های الیاف سیمان طی فرایند های مختلف شیمیایی، مکانیکی، گرمایی و روشهای ترکیبی از گونه های چوبی سوزنی برگان و پهن برگان، گونه های غیر چوبی نظیر کنف، نارگیل، باگاس، بامبو و گیاهان زراعی استحال می شود و علاوه بر آن الیاف بازیافتی حاصل از کاغذ باطله، پساب کارخانجات خمیر و کاغذ و تخته فیبر نیز مورد استفده قرار می گیرد. همچنین برای ساخت پانل های چوب سیمان از تراشه، رشته، پوشال و الیاف چوبی استفاده می شود (ولی زاده، 1383).

خواص:

این محصولات به طور کلی دارای خواص زیر می‌باشند:

مقاومت آن‌ها در مقابل کشش و خمش خوب است.

تبدیل آن‌ها به اندازه‌ای مختلف و دلخواه آسان است.

پیچ را خوب نگه می‌دارد و میخ به آسانی در آن فرو می‌رود.

در مقابل گرما، سرما، صدا و رطوبت عایقی قوی و ممتاز می‌باشند.

اثرات پوسیدگی قارچی بر روی آن‌ها کم می‌باشد.

برای انواع اندود، روکش، نصب پلاکت‌های سنگی و … مناسب می‌باشد. کار ساختمانی با آن سریع پیش می‌رود .

با استفاده از این نوع ورقه‌ها در ساختمان مصرف انواع آهن و فولاد در ساختمان کاهش می‌یابد و وزن سازه کمتر می‌گردد.

سطح مفید زیر بنا افزایش قابل ملاحظه‌ایمی‌یابد.

برای ساختمان چند طبقه به جای اسکلت بندی یا بتن آرمه می‌توان از ورقه‌های چوب سیمان استفاده نمود.

از دیگر خصوصیات مطلوب پانل‌های چوب سیمان می‌توان قابلیت کار و ماشین کاری این پانل‌ها و قابلیت چسب زنی مطلوب آن‌ها را نام برد. زیرا این صفحات به دلیل دارا بودن حجم نسبتاً زیادی از چوب دارای خصوصیات تخته خرده چوب بوده و به علت وجود لایه نازک چوبی در سطح خارجی این صفحات می‌توان عملیات چسب زنی بر روی آن‌ها انجام داده و از هر نوع چسبی استفاده نمود (شعرائی راد و پارساپژوه، 1354).

موارد کاربردی:

این فراورده در مقیاس گسترده برای پوشش بام، ساختار های پیش ساخته، دیوار کوب، کف اتاق، سقف، درهای ضد آتش، کف پوش، پوشش داخلی حمام و رختشویی، عایق صوتی، کاربر وسیعی در منازل مسکونی پیدا کرده اند و همچنین به صورت فراورده های قالبی برای مصارف داخلی نظیر کابینت، قاب سازی، قفسه سازی، نرده و پلکان مورد استفاده قرار می گیرد.

سیمان پرتلند:

یکی از اتصال دهنده‌های معدنی که در ساخت پانل‌های چوبی کاربرد صنعتی یافته و در مقیاس گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد، سیمان پرتلند است. کلمه پرتلند که معمولاً به دنبال سیمان می‌آید نام جزیره‌ای در جنوب انگلستان است. در سال 1834 فردی بنام جوزت آسپیدین موفق به تهیه مخلوطی از سنگ آهک و خاک رس گردید این مخلوط مزبور را به دلیل هم رنگی با سنگ‌های آهکی آن منطقه، سیمان پرتلند نامید.

به طور کلی سیمان را به عنوان ماده‌ای که دارای خواص چسبندگی و چسبانندگی بوده و قادر است ذرات مختلف را به هم بچسباند تا به صورت جسم یک پارچه و متراکم درآیند، توصیف می‌کنند. البته این تعریف انواع متعددی از مواد سیمانی را در برمی گیرد. اجزاء اصلی سیمان را ترکیبات آهکی تشکیل می‌دهند و در مهندسی ساختمان نیز معمولاً سیمان‌های آهکی مورد استفاده می‌باشند. سیمان‌های مورد نیاز در ساخت بتون دارای خاصیت گیرایی و سخت شدن در مجاور آب، در اثر واکنش‌های شیمیایی با آن بوده و به سیمان‌های هیدرولیکی معروفند. سیمان‌های هیدرولیکی عمدتاً از سیلیکات‌ها و آلومینات های آهک تشکیل شده‌اند و به طور کلی می‌توان آن‌ها را به سیمان‌های طبیعی و پرتلند طبقه بندی نمود.

سیمان پرتلند پودر نرمی است که میل ترکیبی آن با آب زیاد است و از چهار جزء اصلی تشکیل شده که عبارتند از آهک، اکسید آلومینیوم، اکسید سیلیسیوم و اکسید آهن.