اثر اسيد کروميک:35
ب -اثر مواد آلي:36
اثر CO2:36
اثر الياف فايبرگلاس:38
2-1-6 اثر نوع سيمان (سيمان منيزيم):39
2-1-7 اثر نسبت سيمان به چوب:39
فصل سوم نتايج و بحث
3-1 ساخت تخته الياف سيمان از ساقه آرهار:41
3-1-1 مقاومت فشاري43
3-1-2 خصوصيات تخته ها45
3-2 کاه گندم49
3-2-1 سازگاري کاه با سيمان51
3-2-2 روش هاي سازگارکردن کاه با سيمان52
3-2-3 استفاده از مواد افزودني براي بهبود چسبندگي کاه-سيمان53
3-2-3-1 دي اکسيد کربن CO254
3-2-3-2 مواد پازولانيک54
3-2-3-3 کلريد کلسيم56
3-2-4 خصوصيات مقاومتي الياف کاه57
3-2-5 هوازدگي57
3-2-6 نوع سيمان58
3-3 پانل هاي الياف – سيمان از الياف گياه Equisetum59
3-3-1 تست هيدراتاسيون60
3-3-2 خواص تخته ها61

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

3-4 پانل هاي الياف باگاس – سيمان63
3-5 پانل هاي الياف – سيمان65
3-6 پانل هاي الياف و پوسته نارگيل – سيمان66
3-7 کامپوزيت هاي سيماني از پوسته فندق و الياف کتان67
فصل چهارم نتيجه گيري و پيشنهادات
4-1 نتيجه گيري71
4-2 پيشنهادات73
منابع
منابع مورد استفاده75
فهرست اشکال
عنوان صفحه
جدول 1-1 مواد شيميايي اصلي تشکيل دهنده سيمان پرتلند 7
جدول1-2 سيمان پرتلند به طور معمول از چهار نسبت اصلي طبق جدول زير تشکيل شده است8
جدول 1-3 مواد تشکيل دهنده انواع سيمان پرتلند 10
جدول 3-1 مقايسه خصوصيات تخته کامپوزيت ها با استاندارد هاي لازمه47
جدول 3-2 خواص مقاومتي، ثبات ابعادي و هدايت حرارتي تخته هاي الياف Equisteum – سيمان62
فهرست جداول
عنوان صفحه
شکل 3-1 مقايسه حذف مواد استخراجي با آب سرد در يک روز در مواد گياهي42
شکل 3-2 اثر مواد استخراجي آرهار بر روي زمان گيرايي سيمان 42
شکل 3-3 تاثير ميزان مواد استخراجي بر روي توسعه مقاومت در ملات سيمان44
شکل 3-4 تاثير دوز تسريع کننده (A) بر روي مقاومت فشاري ملات سيمان شامل 1 درصد مواد استخراجي آرهار44
شکل 3-5 اثر ميزان تراشه هاي آرهار (% نسبت به وزن سيمان) بر روي دانسيته تخته هاي کامپوزيتي45
شکل 3-6 جذب آب (24 ساعته) ميزان تراشه هاي آرهار (%) نسبت به وزن سيمان46
شکل 3-7 مقاومت خمشي تخته کامپوزيت با ميزان تراشه هاي آرهار (%) نسبت به وزن48
شکل 3-8 اثر تراشه هاي آرهار (% نسبت به وزن سيمان) بر چسبندگي داخلي تخته ها49
شکل 3-9 اثر SFG و AL بر روي هيدراتاسيون سيمان.61

فصل اول
مقدمه و کليات

مقدمه
فرآورده‌هاي مرکب چوبي
با رشد جمعيت، توسعه صنعتي و تکامل جوامع انساني، تقاضا براي محصولات متنوع چوبي روز افزون مي باشد. با توجه به کمبود منابع سلولزي براي پاسخ به اين تقاضاي فزاينده جمعيت، توليد فراورده هاي چوبي متنوع و جديد با خصوصيات بهتر و کاربرد وسيعتر و عمر مصرف بيشتر امري اجتناب ناپذير است. کمبود منابع چوبي در مقايسه با تقاضا براي منابع چوبي در مقايسه با تقاضا براي محصولات مختلف چوبي، بسياري از کشورهاي صنعتي را بر آن داشته است تا با روش‌هاي گوناگون به توليد محصولاتي با خصوصيات بهتر و بادوام تر و همچنين با استفاده از ضايعات و دور ريز هاي کارخانه‌هاي مختلف توليدات چوبي و مواد اوليه چوبي در دسترس، حداکثر استفاده را بنمايند تا از فشار بيشتر به جنگل‌ها که علاوه بر نقش پر رنگ خود در توليدات صنعتي، سهم بسزايي در سيستم اکولوژيک و زيست محيطي اين کره خاکي دارند، جلوگيري شود. يکي از راهکار هاي مهم در اين زمينه استفاده از فرآورده‌هاي مرکب چوبي به جاي چوب ماسيو که هم از خصوصيات مثبت چوب بتون استفاده نمود و هم اين که معايب چوب ماسيو را کاهش داد مي‌باشد.
چند سازه ها به هر نوع از ترکيب منابع مختلف فيبري اطلاق مي شود که چسب هاي معدني يا آلي بين آنها اتصال ايجاد مي کند. قدمت تقويت بتن با الياف به زماني بر مي گردد که مصري ها از کاه و موي دم اسب براي تقويت و بهبود خشت هاي گلي استفاده کردند در دهه هاي بعد استفاده از الياف آزبست در مقياس تجارتي در خمير سيمان همراه با اختراع فرايند هاد چسک شروع شد (کاويشگال، (1995) و موهرب (2003) )
تاريخچه
از آنجايي که اين فراورده‌ها بر اساس پژوهش‌هاي آزمايشگاهي و مطالعات خطوط پايلوت شکل گرفته و رشد و توسعه يافته‌اند، لذا رابطه تنگاتنگي با علوم و تکنولوژي روز دارند. بيش از يک قرن از اولين تلاش‌هايي که براي ساخت صفحات فشرده چوبي از ضايعات چوب و مواد اوليه ليگنوسلولزي شروع شد، مي‌گذرد. در سال 1887 ميلادي Hubbard در آلمان با استفاده از ضايعات چوب و آلبومين خون تحت شرايط حرارت و فشار محصولي را توليد نمود. در سال 1918، Beckman در آلمان نوعي تخته خرده چوب را که سطوح آن از روکش‌هاي چوبي پوشيده بود ساخت. پژوهش ديگري بنام Freudenberg در سال 1926 ساخت تخته‌هايي را با پوشال رنده و با 3 تا 10 درصد چسب پيشنهاد کرد که تقريباً محدوده مصرف رزين‌ها براي ساخت تخته خرده چوب در صنايع امروزي مي‌باشد. بدين ترتيب در آن روزگار تخته خرده چوب به عنوان يک فرآورده چوبي جديد با مشخصات کاربردي ويژه به تدريج وارد عرصه توليد و بازار مصرف شد.
تخته‌هاي چوب سيمان
نوع ديگري از تخته‌ها که ابداع شده تخته‌هاي چوب سيمان است که از خرده چوب و سيمان ساخته مي‌شوند. اين فراورده اولين بار در سال 1914 در اتريش ساخته شده و ماده اتصال دهنده آن منيزيت يا (MgCO2) بود. طي ساليان متمادي حدود 600 ميليون متر مکعب از اين تخته‌ها که بيش از 50 درصد مصرف جهاني بود، در اتريش توليد گرديد (دوست حسيني، 1380).
در سال 1982 سيمان پرتلند در ساخت اين تخته‌ها مورد استفاده قرار گرفت و پس از آن گچ به عنوان عامل اتصال دهنده مصرف شد. کارخانه‌هاي توليد کننده پانل‌هاي چوب سيمان در اواخر دهه 1940 در ايالات متحده مستقر شدند. پانل‌هايي که در آن‌ها از اتصال دهنده منيزيت استفاده مي‌شد، معمولاً از کيفيت پايين‌تري برخوردار بودند. زيرا ملات منيزيت در برابر رطوبت کاملاً حساس مي‌باشد ولي پانل‌هاي چوب سيمان که از سال 1928 توسعه يافتند، مقاومت بيشتري به رطوبت داشتند.
هدف از توليد پانل‌هاي چوب سيمان يا فرآورده‌هاي مرکب چوبي با اتصالات معدني، ترکيب ذرات آلي مانند چوب و مواد ليگنوسلولزي با اتصال دهنده‌هاي معدني از قبيل سيمان، گچ و منيزيت و غيره است. در اين فرآيند مي‌توان از الياف ديگر مانند فايبرگلاس‌هاي مقاوم به مواد قليايي نيز استفاده نمود به علاوه ساير مواد و مصالح غير آلي مانند ماسه و شن را نيز مي‌توان مورد استفاده قرار داد. الياف اصلي در ترکيب اين پانل‌ها ممکن است به صورت منظم (جهت دار) و يا به حالت تصادفي قرار بگيرند.
اخيراً اين فراورده‌ها جهت مصرف در طرح‌هاي ساختماني کشور هاي صنعتي و همچنين کشورهاي در حال توسعه مورد توجه زيادي قرار گرفته است. نظر به اينکه سيمان يک ماده نسبتاً ارزان و فراوان است به عنوان اتصال دهنده در ساخت اين پانل‌ها مصرف مي‌شود، لذا تقاضا براي اين محصول به ويژه در کشورهايي که از لحاظ تأمين رزين هاي مصنوعي براي ساخت تخته خرده چوب و تخته فيبر با مشکلاتي مواجهند، رو به افزايش است.

کليات:
چند سازه ها با اتصالات معدني (سيمان):
چند سازه ها با اتصالات سيماني سلولزيک فراورده هايي هستند که مواد ليفي شبيه چوب يا بقاياي کشاورزي به شکل رشته چوب، خرده چوب، تراشه ها، ذرات يا الياف چوبي با سيمان پرتلند اتصال داده شده اند. اين فراورده ها با توجه به خصوصيات کاربردي بارز، وسعت کاربرد آنها و پيشرفت سريع تکنولوژي توليد اين فراورده ها در دهه هاي اخير در مقايسه با ساير فراورده هاي چوبي با اتصال چسب هاي مصنوعي به يک محصول استراتژيک در صنعت ساختمان سازي در بازار جهاني تبديل شده است. اين فراورده ها در بازار تجارتي به 3 دسته اصلي تقسيم مي گردند.
– تخته رشته چوب – سيمان (WWCB)1
– تخته خرده چوب – سيمان (CBP)2
– تخته فيبر – سيمان (FCB)3
چند سازه هاي تقويت شده با الياف گياهي:
چند سازه سيماني تقويت شده با الياف گياهي از جمله فراورده هاي مرکب مهندسي شده چوب از خانواده چند سازه هاي ساحتماني مي باشند که از ترکيب سيمان پرتلند با خمير الياف گياهي تشکيل مي گردند و داراي 6 الي 13 درصد وزني البياف چوبي مي باشند (کاويشگال، 1995). امروزه چند سازه هاي تقويت شده با الياف گياهي در مقايسه با ساير الياف از قبيل شيشه، فلز، کربن و … به علت تجديد پذير بودن، بي خطر بودن براي انسان، تکنولوژي پيشرفته توليد و در دسترس بودن با هزينه نسبتا پايين به عنوان مناسب ترين جايگزين آزبست در صنعت ساختمان سازي رشد چشمگيري يافته است (موهرب، 2003). اين فراورده به علت پيشرفت سريع تکنولوژي توليد آن، کاربرد وسيع و عدم انتشار گاز ها (انتشار گاز فرمالدئيد) و خطرات ناشي از آن براي انسان، مصرف آن به عنوان ماده ساختماني مطلوب مورد توجه قرار گرفته است.

مواد اوليه:
الياف مورد مصرف در ساخت چند سازه هاي الياف سيمان طي فرايند هاي مختلف شيميايي، مکانيکي، گرمايي و روشهاي ترکيبي از گونه هاي چوبي سوزني برگان و پهن برگان، گونه هاي غير چوبي نظير کنف، نارگيل، باگاس، بامبو و گياهان زراعي استحال مي شود و علاوه بر آن الياف بازيافتي حاصل از کاغذ باطله، پساب کارخانجات خمير و کاغذ و تخته فيبر نيز مورد استفده قرار مي گيرد. همچنين براي ساخت پانل هاي چوب سيمان از تراشه، رشته، پوشال و الياف چوبي استفاده مي شود (ولي زاده، 1383).
خواص:
اين محصولات به طور کلي داراي خواص زير مي‌باشند:
مقاومت آن‌ها در مقابل کشش و خمش خوب است.
تبديل آن‌ها به اندازه‌اي مختلف و دلخواه آسان است.
پيچ را خوب نگه مي‌دارد و ميخ به آساني در آن فرو مي‌رود.
در مقابل گرما، سرما، صدا و رطوبت عايقي قوي و ممتاز مي‌باشند.
اثرات پوسيدگي قارچي بر روي آن‌ها کم مي‌باشد.
براي انواع اندود، روکش، نصب پلاکت‌هاي سنگي و … مناسب مي‌باشد. کار ساختماني با آن سريع پيش مي‌رود .
با استفاده از اين نوع ورقه‌ها در ساختمان مصرف انواع آهن و فولاد در ساختمان کاهش مي‌يابد و وزن سازه کمتر مي‌گردد.
سطح مفيد زير بنا افزايش قابل ملاحظه‌ايمي‌يابد.
براي ساختمان چند طبقه به جاي اسکلت بندي يا بتن آرمه مي‌توان از ورقه‌هاي چوب سيمان استفاده نمود.
از ديگر خصوصيات مطلوب پانل‌هاي چوب سيمان مي‌توان قابليت کار و ماشين کاري اين پانل‌ها و قابليت چسب زني مطلوب آن‌ها را نام برد. زيرا اين صفحات به دليل دارا بودن حجم نسبتاً زيادي از چوب داراي خصوصيات تخته خرده چوب بوده و به علت وجود لايه نازک چوبي در سطح خارجي اين صفحات مي‌توان عمليات چسب زني بر روي آن‌ها انجام داده و از هر نوع چسبي استفاده نمود (شعرائي راد و پارساپژوه، 1354).
موارد کاربردي:
اين فراورده در مقياس گسترده براي پوشش بام، ساختار هاي پيش ساخته، ديوار کوب، کف اتاق، سقف، درهاي ضد آتش، کف پوش، پوشش داخلي حمام و رختشويي، عايق صوتي، کاربر وسيعي در منازل مسکوني پيدا کرده اند و همچنين به صورت فراورده هاي قالبي براي مصارف داخلي نظير کابينت، قاب سازي، قفسه سازي، نرده و پلکان مورد استفاده قرار مي گيرد.
سيمان پرتلند:
يکي از اتصال دهنده‌هاي معدني که در ساخت پانل‌هاي چوبي کاربرد صنعتي يافته و در مقياس گسترده‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرد، سيمان پرتلند است. کلمه پرتلند که معمولاً به دنبال سيمان مي‌آيد نام جزيره‌اي در جنوب انگلستان است. در سال 1834 فردي بنام جوزت آسپيدين موفق به تهيه مخلوطي از سنگ آهک و خاک رس گرديد اين مخلوط مزبور را به دليل هم رنگي با سنگ‌هاي آهکي آن منطقه، سيمان پرتلند ناميد.
به طور کلي سيمان را به عنوان ماده‌اي که داراي خواص چسبندگي و چسبانندگي بوده و قادر است ذرات مختلف را به هم بچسباند تا به صورت جسم يک پارچه و متراکم درآيند، توصيف مي‌کنند. البته اين تعريف انواع متعددي از مواد سيماني را در برمي گيرد. اجزاء اصلي سيمان را ترکيبات آهکي تشکيل مي‌دهند و در مهندسي ساختمان نيز معمولاً سيمان‌هاي آهکي مورد استفاده مي‌باشند. سيمان‌هاي مورد نياز در ساخت بتون داراي خاصيت گيرايي و سخت شدن در مجاور آب، در اثر واکنش‌هاي شيميايي با آن بوده و به سيمان‌هاي هيدروليکي معروفند. سيمان‌هاي هيدروليکي عمدتاً از سيليکات‌ها و آلومينات هاي آهک تشکيل شده‌اند و به طور کلي مي‌توان آن‌ها را به سيمان‌هاي طبيعي و پرتلند طبقه بندي نمود.
سيمان پرتلند پودر نرمي است که ميل ترکيبي آن با آب زياد است و از چهار جزء اصلي تشکيل شده که عبارتند از آهک، اکسيد آلومينيوم، اکسيد سيليسيوم و اکسيد آهن.
حضور يکي از عناصر آهن يا آلومينيوم براي توليد سيمان کافي است. ساير عناصر طبيعي که در سيمان وجود دارند به مقدار کمي بوده و اهميت چنداني ندارند.
جدول 1-1 مواد شيميايي اصلي تشکيل دهنده سيمان پرتلند را نشان مي‌دهد. به طوري که ملاحظه مي‌گردد آهک داراي بيشترين سهم در بين اين مواد مي‌باشد.

جدول 1-1 مواد شيميايي اصلي تشکيل دهنده سيمان پرتلند (سيد عسکري، 1368)
نوع مواد مقدار درصد آهک
سيليس
اکسيد آلومينيوم
اکسيد آهن
اکسيد منيزيم
سولفات
اکسيد سديم يا پتاسيم 67-60
25-17
8-3
6-5/0
4-1/0
3-1
3/1-5/0
سيمان پرتلند، مشخص ترين و پرمصرف ترين چسب معدني است که در ساخت چند سازه هاي با اتصال معدني به کار مي رود و يک نوع سيمان هيدروليکي است. براساس استاندارد 150 ASTM به پنج نوع سيمان معمولي (نوع 1)، سيمان اصلاح شده (نوع 2)، سيمان زود گير (نوع 3)، سيمان کم حرارت (نوع 4) سيمان ضد سولفات (نوع 5) تقسيم مي شوند. دو نوع سيمان نوع 1 استاندارد و پرتلند زود گير نوع 2 در توليد پانل‌هاي چوب سيمان استفاده‌ميگردد. سيمان پرتلند آماده مصرف داراي مقاديري مواد غير آلي است که در تماس با آب شکل گرفته و سخت مي‌شوند. همه اجراي سيمان انيدر مي‌باشد و در زمان تماس با آب ترکيبات هيدراته را تشکيل مي‌دهند. بخش اصلي سيمان نوع 1 سيليکات تري کلسيم است که در تماس با آب و در اثر هيدراتاسيون هيدروکسيد کلسيم تشکيل مي‌شود در اثر هيدراتاسيون کريستال‌هاي صاف و سوزني و شش وجهي تشکيل مي‌گردد و سخت شدن سيمان همراه با افزايش کريستال مي‌باشد. در اثر هيدراتاسيون دانه‌هاي سيمان تجزيه شده و به جسم متخلخل کريستالي موسوم به ژل تبديل مي‌شود .هر سانتيمتر مکعب سيمان خشک به حدود 2 سانتيمتر مکعب محصول هيدراتاسيون تبديل مي‌گردد. مقدار آبي که براي هيدراتاسيون لازم است حدود 30 تا 35 درصد وزن سيمان است. فرايند سفت شدن سيمان را گيرايي مي‌گويند. دوره گيرايي نخستين مرحله واکنش‌هاي مخلوط آب و سيمان است که طي ان واکنش‌ها سريعاً انجام مي‌شود و فرايند سخت شدن مرحله بعدي است که به کندي انجام مي‌شود.

جدول1-2 سيمان پرتلند به طور معمول از چهار نسبت اصلي طبق جدول زير تشکيل شده است
نام ترکيبات اکسيد ترکيبات علامت اختصاري تري کلسيم سيليکات 3CaO.SiO2 C3S دي کلسيم سيليکات 2CaO.SiO2 C2S تري کلسيم آلومينات 3CaO.Al2O3 C3A تترا کلسيم آلومينوفريک 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF
واکنش هاي شيميايي هيدراتاسيون:
2C3S + 6H ? C3S2H3 + 3Ca(OH)2
(tricalcium silicate) + (water) ? (calcium silicate hydrate) + ca(OH)2
2C2S + 4H ? C3S2H3 + Ca (OH)2
(dicalcium silicate) + (water) ? (calcium silicate hydrate) + (calcium hydroxide)

فراورده هاي اصلي هيدراتاسيون:
سيليکات کلسيم هيدراته شده (CSH) (50 الي 60 درصد خمير سيمان هيدراته شده)
هيدروکسيد کلسيم Ca (OH)2 (25 – 20 درصد)
سولفوآلومينات کلسيم
آب

هيدراتاسيون:
هيدراتاسيون فرايندي است که در آن آب با ماده اي واکنش مي دهد. هيدراتاسيون سيمان به همراه جامد سازي است. يعني ابتدا حالت پلاستيکي يعني جامد شدن يا تغيير شکل دائمي تشکيل مي شود (خمير سيمان) و بعد به جامد سنگي مانندي، که سخت شدن خمير سيمان گفته مي شود، تبديل مي شود، فرايند جامد سازي در دو مرحله صورت مي گيرد.
فرايند توليد سيمان:
فرايند ساخت سيمان ممکن است به روش خشک يا تر باشد. در روش خشک مواد اوليه پس از خرد شدن در يک خشک کن دوار خشک مي‌شوند . سپس در آسياب به ذرات به اندازه مورد نظر تبديل مي‌شوند . موادوارد کوره پخت که استوانه‌اي بلند و مايل چرخان استمي‌گردند. مواد از دهانه بالاي کوره وارد شده و با چرخشطي مسير کوره به ماده‌اي دانه‌اي و متخلخل بنام کلينکر تبديل مي‌گردند. کلينکر بعداً وارد خنک کننده مي‌شود . در مرحله آخر در آسياب به صورت پودر سيمان در مي‌آيد براي سخت نشدن سيمان مقداري گچ به آن اضافه مي‌شود. در روش‌تر براي مخلوط کردن مواد از آب استفاده مي‌شود. مواد در آب به صورت محلول در مي آيند سپس مواد به کوره وارد مي‌شوند و به حالت کلينکر در ميآيند و بعد مانند روش قبل عمل مي‌شود (دوست حسيني، 1380).
به طور کلي توليد سيمان پرتلند شامل مراحل زير مي‌باشد:
1. خرد کردن جداگانه مواد خشک اوليه.
2. انتخاب نسبت‌هاي لازم از مواد.
3. نرم کردن مواد اوليه که با نسبت‌هايکاملاً دقيق مخلوط شده‌اند.
4. حرارت دادن مخلوط تا درجه حرارت نزديک به ذوب جهت تهيه کلينکر.4
5. خنک کردن کلينکر.
6. افزايش فيبر کلسينه جهت کنترل ميزان گيرش.
7. خرد کردن کلينکر به يک پودر نرم.
8. انبار کردن سيمان و بسته بندي (عزيزيان، 1385).
جدول 1-2 مواد تشکيل دهنده انواع سيمان پرتلند (سيد عسکري، 1368)
نوع مواد نوع 1 نوع 2 نوع 3 نوع 4 نوع 5 آهک
سيليس
اکسيد آلومينيوم
اکسيد آهن
سيليکات تري کلسيم
سيليکات دي کلسيم
آلومينات کلسيم
ترکيبات آهن 1/63
6/ 20
3/6
6/3
40
20
11
11 4/63
5/21
3/5
3/3
45
5/20
10
10 5/64
7/20
2/5
9/2
50
21
9
9 1/60
5/22
4/5
6/4
25
45
6
12 64
4/24
7/3
3
40
40
5
9
حرارت هيدراتاسيون:
هيدراتاسيون، همانند بسياري از واکنش‌هاي شيميايي گرمازا است و در جريان آن گرمايي معادل 500 ژول در هر گرم سيمان، آزاد مي‌شود. چون قابليت هدايت حرارتي بتون پايين است و مانند يک عايق عمل مي‌کند، لذا حرارت قسمت‌هاي داخلي يک توده بزرگ بتوني مانند بتون ريزي سدها بالا مي‌رود. در همين حالت قسمت‌هاي خارجي بتون مقداري حرارت از مي‌دهند و گراديان حرارتي شديدي را به وجود مي‌آورند. اما از طرف ديگر حرارت توليد شده در اثر هيدراتاسيون سيمان از يخ‌زدگي آب داخل لوله‌هاي مويين (خلل و فرج موئينه) بتن تازه ريخته شده در هواي سرد، جلوگيري مي‌کند و بنابراين در اين جا آزاد شدن حرارت زياد مفيد است. آگاهي از ظرفيت حرارت زايي سيمان‌هاي مختلف در جريان هيدراتاسيون، امکان مي‌دهد تا مناسب‌ترين نوع سيمان انتخاب گشته و از افزودني‌هاي شيميايي مناسب استفاده شود. توليد حرارت که از هنگام تماس آب و سيمان رو به افزايش است به تدريج کاهش يافته و بار ديگر با از بين رفتن حالت پلاستيکي خمير، معمولاً از 40 تا 140 دقيقه طول مي‌کشد، تشديد مي‌گردد (سيد عسکري، 1368).
مقدار اين گرما و سرعت آزاد شدن آن به نوع و نرمي سيمان بستگي دارد. متداول‌ترين روش براي تعيين حرارت هيدراتاسيون، اندازه گيري حرارت محلولي حاوي پودر سيمان و حرارت محلول ديگري از همان سيمان است که مدت معيني تا حدي هيدراته شده باشد. تفاوت درجه حرارت اين دو، حرارت هيدراتاسيون براي آن مدت خواهد بود. براي پي بردن به پيشرفت هيدراتاسيون سيمان مي‌توان از روش‌هاي مختلفي مثل اندازه گيري مقدار Ca(OH)2 موجود در خمير سيمان، مقدار گرماي هيدراتاسيون، دانسيته ويژه خمير، مقدار سيمان هيدراته با بکار بردن آناليز کمي اشعه X و مقدار آب شيميايي، استفاده کرد (سيد عسکري، 1368).
مواد مضر در سيمان پرتلند:
مهم‌ترين موادي که در سيمان پرتلند موجب تخريب و کوتاه شدن عمر بتن مي‌گردند عبارتند از: آهک آزاد، اکسيد منيزيم آزاد و قليايي‌هاي آزاد مي‌باشند. سيمان اگر قبل از مصرف در يک محيط مرطوب قرار گيرد، جذب رطوبت کرده و رطوبت کارائي آن را کاهش مي‌دهد. سيماني که از کوره خارج مي‌شود هيچ گونه افت وزني حرارتي ندارد، پس از جذب رطوبت بايد افت وزن حرارتي آن اندازه گرفته شده و بيش از مقادير مجاز ذکر شده در جدول مشخصات شيميايي سيمان نباشد (رفيعي، 1361).
مواد ليگنوسلولزي:
قند هاي ساده مواد فنلي در چوب مانع گيرايي سيمان مي‌شوند و از اين رو کامپوزيت‌هاي چوب – سيمان مي‌توانند تنها با استفاده از گونه‌هاي چوبي که ترکيبات کمي از اين مواد دارند، ساخته شوند. به طور کلي پهن برگان به علت محتواي بيشتر همي سلولز، مواد فنلي و قندها نسبت به سوزني برگان در ترکيب با سيمان ناسازگارترند. به همين دليل بسياري از پهن برگان که در رويشگاه‌هاي طبيعي خود مي‌رويند، براي ساخت کامپوزيت‌هاي چوب – سيمان نامناسبند. براي مثال در آسياب که اغلب جنگل‌ها و جنگل کاري‌ها از پهن برگان هستند، در توليد فراورده‌هاي چوب – سيمان بايد گزينش صحيح و دقيقي از درختان با توجه به سن آن‌ها به دليل مقدار درون چوب بيشتر در گونه‌هاي مسن‌تر، صورت پذيرد. مطالعات زيادي در مورد انتخاب گونه‌هاي سازگارتر براي ساخت اين فراورده‌هاي مرکب انجام شده است و گونه‌هاي مناسب در هر منطقه براي ساخت اين محصولات مشخص شده‌اند. مثلاً تحقيقات اخير در فيليپين نشان داده‌اند که علاوه بر گونه‌هاي بومي مناسب، برخي از گونه‌هاي غير بومي استراليايي کاشته شده در اين کشور که قابليت رشد خوبي از خود نشان داده‌اند، نظير اکاليپتوس‌ها و آکاسيا از نظر تکنيکي امکان مصرف در ساخت چوب – سيمان را دارند که اين مسئله علاوه بر تأمين مواد اوليه براي توليد کنندگان، به پرورش دهندگان نهال‌هاي اکاليپتوس و آکاسيا و جنگل کاران و دارندگان اين نهالستان‌ها فرصت‌هاي بيشتري مي‌دهد تا بازارشان را براي گونه‌هاي مذکور توسعه دهند (يوزيبيو5، 2003).
معمولاً براي به حداقل رساندن تأثيرات محدود کننده گيرايي سيمان توسط قندهاي ساده و غيره، خرده چوب‌ها قبل از ساخت تخته در آب شستشو مي‌شوند، با اين روش سازگاري چوب با سيمان به مقدار قابل توجهي افزايش مي‌يابد. يکي از روش‌هاي مورد استفاده که فرايند ساخت را بهبود خواهد بخشيد، انبار و ذخيره سازي گردبينهها و الوارها قبل از تبديل آن‌هاست. بدين ترتيب مشخص شده که با انبار کردن چوب‌ها به مدت 14 تا 20 هفته، مواد قندي در آن‌ها به حداقل کاهش يافته و روش استخراج با آب سرد جهت از بين بردن عوامل بازدارنده گيرايي سيمان در چوب غير ضروري مي‌گردد. اين روش استفاده از مقادير زياد آب و فضا براي غوطهوري و مصرف انرژي جهت خشک نمودن خرده چوب‌ها را برطرف سازد. البته طول مدت نگهداري مواد اوليه چوبي به نوع چوب و شرايط آب و هوايي هر منطقه بستگي دارد. در مدتي که چوب‌ها انبار مي‌شوند مواد قندي آن‌ها به حداقل کاهش يافته و سازگاري چوب با سيمان بهبود مي‌يابد ولي اگر مدت ذخيره کردن آن بيش از حد مورد نياز باشد، باعث پوسيدگي چوب مي‌شود (مسلمي6، 1984).
به منظور گسترش مواد خام براي اين فراورده‌هاي مرکب، برخي ضايعات و محصولات کشاورزي نيز جهت توليد تخته به کار گرفته شدند. تفاله نيشکر (باگاس) و تراشه‌هاي نخل با هر دو روش معمولي و گيرايي سريع تخته توسط تزريق CO2 مورد استفاده قرار گرفتند. همچنين مطالعات اوليه در بکارگيري ساقه تنباکو، فيبر هاي درخت نارگيل، ساقه پنبه و برخي گونه‌هاي بامبو براي تخته‌هاي چوب – سيمان امکان پذير بودن تکنيکي آن را نشان داده است. تخته‌هاي ساخته شده از اين مواد چنانچه با پيش تيمارهاي مناسب به کار گرفته شوند، ويژگي‌هاي قابل قبولي دارند (يوزيبيو، 2003).
به هر حال مواد خامي که در فرآيندهاي توليد کارخانجات چوب سيمان استفاده مي‌شوند، جداي از خواص به امکانات و دسترسي اين کارخانه‌ها به منابع نيز بستگي دارند و از طرف ديگر يکي از فاکتورهاي اصلي در تعيين استقرار کارخانه و ايجاد آن‌ها در نواحي مختلف مي‌باشند. با توجه به اينکه سيمان مورد استفاده در ساخت پانل‌هاي چوب سيمان از نوع سيمان پرتلند مي‌باشد، در قسمت زير منحصراً به ويژگي‌هاي کاربردي آن اشاره مي‌شود:
چسبندگي مواد ليگنوسلولزي با سيمان:
يکي از مسائل عمده در توليد صفحات چوب سيمان، عدم سازگاري گونه‌هاي چوبي و مواد ليگنوسلولزي با سيمان پرتلند و محدوديت‌هاي اتصال ذرات با سيمان است. بسياري از چوب‌ها داراي مقاديري مواد آلي مي‌باشند که مشکلاتي را در گيرايي سيمان و چسبندگي آن با چوب ايجاد مي‌کنند. پژوهش‌هاي به عمل آمده در اين مورد نشان مي‌دهند که با افزودن خرده چوب به سيمان، اختلالي در الگوي هيدراتاسيون آن به وجود مي‌آيد. چوب‌هاي پهن برگ معمولاً بيشتر از چوب‌هاي سوزني برگ در برابر عمل هيدراتاسيون مقاومت نشان مي‌دهند (دوست حسيني، 1380).
دليل اين امر وجود مقدار زيادي همي سلولز هاي هيدروليز شونده در چوب‌هاي پهن برگ است. علاوه بر آن، چوب‌هاي پهن برگ يا سوزني برگ، حاوي مواد ديگري مانند نشاسته، تاننها، قندها و برخي فنلها نيز مي‌باشند که اين مشکل را تشديد مي‌کنند.
محيط قليايي که به واسطه سيمان ايجاد مي‌شود، همي سلولزها و مواد استخراجي را حل کرده و آن‌ها نيز به نوبه خود به عنوان بازدارنده‌هايي در برابر سيمان واکنش نشان مي‌دهند. گلوکز، به طور قابل ملاحظه‌اي اختلال در هيدراتاسيون سيمان را تشديد مي‌کند. سلوبيوز چوب‌هاي نرم پوسيده نيز، مانع بزرگي در گيرايي سيمان و ايجاد اتصال مي‌باشد. عدم گيرايي سيمان به وسيله قندهاي محلول در آب به علت تشکيل يک لايه پوشش دهنده بر روي سطوح ذرات سيمان بوده که از ورود آب جلوگيري نموده و در نتيجه گيرايي سيمان انجام نمي‌گيرد (دوست حسيني، 1380).
حذف مواد استخراجي محلول در آب و مصرف مواد افزودني مناسب به سازگاري ترکيب چوب با سيمان کمک مي‌کند. در حال حاضر نمي‌توان از همه گونه‌هاي چوبي و مواد ليگنوسلولزي به نحو مطلوبي در ساخت پانل‌هاي چوب سيمان بهره گرفت. به همين دليل صنايع توليد کننده فراورده‌هاي چوب سيمان، برخي از گونه‌هاي شناخته شده را مورد استفاده قرار مي‌دهند. احتمالاً در آينده با انجام تحقيقات بيشتري، امکان اقتصادي مصرف همه گونه‌هاي پهن برگ و سوزني برگ در ساخت پانل‌هاي چوب سيمان فراهم خواهد شد (دوست حسيني، 1380).
به طور کلي فرايند چسبندگي بين خرده چوب و سيمان را مي‌توان به 3 مرحله تقسيم کرد.
اولين مرحله شيميايي است که به واکنش‌هاي اوليه هيدراتاسيون چوب سيمان مربوط مي‌گردد.
مرحله دوم يک مرحله شيميايي و فيزيکي است که در طي آن سيمان شروع به متبلور شدن مي‌کند و به دور الياف ليگنوسلولزي شبکه مي‌سازد.
مرحله سوم يک مرحله فيزيکي است و ممکن است سال‌ها طول انجامد.
اثرات فيزيکي – شيميايي که در طي مراحل اوليه تماس ميان خمير سيمان قليايي و چوب رخ مي‌دهد، سبب جذب آب و نمک حل شده (عمدتاً هيدرو اکسيد کلسيم) توسط چوب مي‌گردد و باعث تورم مي‌شود.
اين تورم عمدتاً در همي سلولزها رخ مي‌دهد و دليل آن هم بي نظمي و شاخه دار بودن همي سلولز است. با حرکت کاتيون‌ها و يون‌هاي هيدروکسيد به داخل ديواره سلولي، عناصر ويژه چوب نظير ترکيبات فنوليک، کربوهيدرات‌هاي ساده و همي سلولزها، کمکم با نمک حل شده ترکيب مي‌شوند. اين فرايند پيوند هيدروژني را شکسته و ترکيبات يوني جديدي را تشکيل مي‌دهد که چوب را بيشتر متورم مي‌سازد. اين ترکيبات مي‌توانند مراحل بعدي هيدراتاسيون و مرحله سخت شدن را به تعويق بيندازند. علاوه بر اين حرکت آب از چوب به سيمان مي‌تواند باعث انقباض ذرات چوب شود و در نتيجه قدرت چسبندگي را کاهش دهد (دوست حسيني، 1380).
بديهي است که بهبود سازگاري چوب با سيمان، منجر به توليد تخته‌هايي با خواص بهتر مي‌شود. همچنين براي بالا بردن درجه سازگاري بين اين دو ماده تدابيري همچون نگهداري و ذخيره کردن مواد اوليه چوبي و استفاده از مواد افزودني مناسب اتخاذ شده است. در بسياري از مواد لازم است که به کمک مواد افزودني مناسب از ايجاد محيط قليايي بر روي ديواره سلول چوب جلوگيري نموده و يا به وسيله جلوگيري از انتشار مواد خنثي کننده گيرايي سيمان، سرعت گيرايي سيمان، را در مرحله اوليه گيرايي تسريع نمود (دوست حسيني، 1380).

کاتاليزور هاي گيرايي سيمان (مواد افزودني):
تسريع کننده‌هاي شيميايي (کاتاليزورها) نقش مهمي را در فرايند هيدراتاسيون سيمان ايفا مي‌کنند. اين مواد افزودني هنگامي که با مخلوط چوب – سيمان ترکيب مي‌شوند، خصوصيات هيدراتاسيون سيمان و کامپوزيت‌هاي سيماني را تحت تأثير قرار مي‌دهند. اين مواد گيرايي سيمان را تسريع نموده و تأثير مواد استخراجي با وزن مولکولي پايين و محدود کننده گيرايي را که در اغلب گونه‌هاي چوبي يافت مي‌شود به حداقل رسانده و بنابراين مقاومت تخته‌ها را افزايش مي‌دهد. برخي از آن‌ها از ايجاد محيط قليايي بر روي ديواره سلول چوب جلوگيري نموده و يا به وسيله جلوگيري از انتشار مواد خنثي کننده گيرايي سيمان، سرعت گيرايي سيمان را در مراحل اوليه گيرايي تسريع مي‌کنند. تعداد زيادي از ماد شيميايي به عنوان کاتاليزور در جهت افزايش گيرايي سيمان و همچنين خنثي سازي مواد قندي و محدود کننده‌هاي گيرايي شناسايي شده و در ساخت اين فراورده به کار گرفته مي شوند.


پاسخ دهید