تأثیر تیمار آب‌شویی ذرات باگاس و میزان ماده افزودنی MgCl2 بر خواص تخته خرده چوب-سیمان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی

2 ---

چکیده

سابقه و هدف: ضایعات کشاورزی همچون باگاس به‌عنوان منابع تجدیدپذیر می‌تواند به‌عنوان ماده اولیه در ساخت تخته خرده چوب- سیمان مورد استفاده قرار گیرد. همچنین به‌منظور بهبود خواص تخته خرده چوب- سیمان در نتیجه افزایش سرعت هیدراتاسیون، لازم است تا روش‌هایی نظیر آب‌شویی و استفاده از مواد افزودنی برای حذف یا کم اثرکردن اثرات مواد مضر و در نتیجه افزایش سازگاری بین مواد آلی و سیمان مورد بررسی و استفاده قرار گیرد. لذا این پژوهش با هدف مطالعه اثر تیمار آب‌شویی ذرات باگاس و میزان ماده افزودنی MgCl2 بر خواص تخته خرده چوب-سیمان مورد بررسی قرار گرفت.
بر طبق نتایج حاصل از تحقیقات گوین و همکاران (2007) تیمار حرارتی چوب به‌علت حذف اثر‌های منفی قند‌های محلول در آب، همی‌سلولز و لیگنین بر روی سرعت هیدراتاسیون سیمان موجب ثبات ابعادی، کاهش خاصیت آبدوستی الیاف و افزایش خواص مقاومتی تخته‌ها می‌شود. همچنین بر اساس بررسی‌های انجام شده توسط دل‌منزی و همکاران (2007)، به‌منظور بهبود خواص سازگاری چوب و مواد لیگنو‌سلولزی با سیمان و تسریع در شروع فرایند هیدراتاسیون سیمان، افزودن تسریع‌کننده‌ها به مخلوط آب و سیمان می‌تواند سرعت هیدراتاسیون خمیر سیمان را افزایش دهد. نور و همکاران (2009) در بررسی‌های خود بر روی سرعت هیدراتاسیون شش گونه چوبی نشان دادند که MgCl2 و CaCl2 به‌عنوان تسریع‌کننده هیدراتاسیون، باعث افزایش سرعت این فرایند شده و زمان گیرایی سیمان را بهبود می‌بخشند.
مواد و روش‌ها: مواد مورد استفاده در این پژوهش باگاس (تفالۀ نیشکر)، سیمان پرتلند نوع II و ماده افزودنی MgCl2 می‌باشد. در این بررسی با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)، تأثیر تیمار آب‌شویی و میزان ماده افزودنی MgCl2 بر روی مدول گسیختگی (MOR)، چسبندگی داخلی (IB)، جذب آب (WA) و واکشیدگی ضخامتی (TS) چوب سیمان حاصل از باگاس مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس طرح مرکب مرکزی (CCF)، مدل‌های درجه دوم به‌منظور ارتباط دادن متغیرهای تیمار آبشویی (X1) و مقدار ماده افزودنی (X2) به متغیرهای وابسته MOR، IB، WA و TS بسط داده شدند.
یافته‌ها: تجزیه واریانس (ANOVA) دلالت بر این داشت که تیمار آب‌شویی با آب گرم اثر بیش‌تری بر روی بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی داشته است. همچنین بهینه‌ترین شرایط برای بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی با اعمال تیمار آب‌شویی گرم همراه با کاربرد 5/4 درصد ماده افزودنی MgCl2 تعیین گردید. در این شرایط، MOR، IB، WA و TS به‌ترتیب برابر N/mm2 9 ، N/mm2 3/0 ، 68/17 درصد و 6/1 درصد گردید.
نتیجه‌گیری: مدل ارائه شده توسط روش سطح پاسخ با توجه به معنی‌داری آن در طی آنالیز آماری، برآورد مناسب و معنی‌داری برای تعیین نقطه مناسب کاربرد متغیرهای مورد استفاده را فراهم کرده است. بر اساس آنالیز آماری به‌دست آمده، اثر تیمار آب‌شویی و میزان ماده افزودنی تا سطح 99 اعتماد آماری بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی معنی‌دار بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of water-leaching treatment of bagasse and additive content on the properties of cement-bonded particleboard

چکیده [English]

Background and objectives: As renewable resources, agricultural wastes, such as bagasse, can be used as the raw materials for making cement-bonded particleboard (CBPB). Also for improving cement-bonded particleboard properties by increasing the hydration speed, methods such as water leaching and additives must be examined and used to eliminate or mitigate the effect of harmful substances and to increase the compatibility between organic material and cement. So, the present research is aimed at studying the effect of water-leaching treatment of bagasse and MgCl2 additive content on the properties of cement-bonded particleboard. According to many researchers, thermal treatment of wood creates dimensional stability, reduces the fibers' hydrophilicity and increases the strength of the boards by removing the negative effects of water soluble carbohydrates, hemicellulose and lignin on the hydration speed. Also according to the researches done by some researchers, adding catalysts to water and cement mixture can increase the hydration speed of the cement paste, and the compatibility between wood and lignocellulosic materials and cement is improved and cement hydration process is accelerated. In their research on the hydration speed of six wood species, it was showed that as hydration catalysts, MgCl2 and CaCl2 increase the speed of the process and improve the cement's curing time.
Materials and methods: Materials used in this research include bagasse, Portland cement type II and MgCl2 additive. In this research, using Response Surface Methodology (RSM), the effect of water-leaching treatment and MgCl2 additive content on modulus of rupture (MOR), internal bonding (IB) strength, water absorption (WA) and thickness swelling (TS) of bagasse-based CBPB was examined. Quadratic models were developed to correlate the variables including water-leaching treatment (X1) and additive content (X2) to the dependent variables MOR, IB, WA and TS based on Central Composite Face design (CCF).
Findings: Analysis of variance (ANOVA) showed that hot water-leaching treatment improves the physical and mechanical properties more. Also, optimal condition for improving physical and mechanical properties using hot water-leaching treatment is to use 4.5% MgCl2 additive. In this condition, MOR, IB, WA and TS were 9 N/mm2, 0.3 N/mm2, 17.68% and 1.6%, respectively.
Conclusions: Due to its significance in the statistical analysis, the model presented by Response Surface Methodology provided a suitable and significant estimate to determine the application of the variables. According to the statistical analysis, the effect of water-leaching treatment and additive content on the physical and mechanical properties was significant at the level of confidence 99%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • additives
  • Bagasse
  • cement-bonded particleboard
  • Physical and mechanical properties
  • water-leaching treatment