بررسی اثر نانو ژل ولاستونیت بر خواص فیزیکی، مکانیکی و مورفولوژیکی چندسازه باگاس – سیمان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فرهنگی

2 بخش تحقیقات علوم چوب و فرآورده‌های آن، ‌مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 گروه گرافیک دانشکده فنی شهید هاشمی نژادب

4 دانشکده فنی حرفه ای شماره۲

چکیده

در این پژوهش به بررسی اثر نانو ژل ولاستونیت بر خواص فیزیکی، مکانیکی و ریخت شناسی چند سازه ساخته شده از باگاس و سیمان پرداخته شده است. نسبت اختلاط باگاس به عنوان ماده لیگنوسلولزی با سیمان پرتلند، در سه سطح (85:15، 25: 75 و65:35 درصد) و نانو ولاستونیت در سه سطح صفر ، 3 و 7 درصد به عنوان عوامل متغیر این تحقیق در نظر گرفته شد. دانسیته کیک تمام تخته ها مقدار 1/1 گرم بر سانتیمتر مکعب و تقویت کننده ی کلرید کلسیم به مقدار 5 درصد برای تمام تیمارها، به عنوان عوامل ثابت در نظر گرفته شدند.
خواص مکانیکی و فیزیکی نمونهها شامل مدول گسیختگی، مدول الاستیسیته، چسبندگی داخلی، واکشیدگی ضخامت پس از 2 و 24 ساعت غوطهوری در آب و دانسیته تخته ها مطابق استاندارد 634-DIN-EN و مقاومت به آتش(درصد کاهش وزن) طبق استاندارد 11925-ISO اندازهگیری شدند. در این تحقیق مقدار حرارت هیدراتاسیون مخلوط سیمان ، باگاس و نانو ولاستونیت با استفاده از یک ترموکوپل و فلاکس اندازه گیری شد. همچنین تصاویر میکروسکوپی (SEM) جهت بررسی خواص ریخت شناسی چندسازه و نحوه پراکنش نانو، از نمونهها تهیه شد.
نتایج نشان داد که با افزایش مقدار نانو ولاستونیت، درصد کاهش وزن تخته ها کمتر، حرارت هیدراتاسیون بالاتر و خواص فیزیکی و مکانیکی بهبود یافت. مدول گسیختگی ، مدول الاستیسیته و چسبندگی داخلی تخته ها با افزایش مقدار درصد باگاس کاهش یافت و حداکثر مقدار آن در استفاده از 15 درصد تفاله نیشکر به دست آمد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش میزان تفاله نیشکر در تخته ها، افزایش قابل توجهی در واکشیدگی ضخامت تخته ها به وجود آمد. استنتاج از عکس برداری میکروسکوپی (SEM) نشان داد که حد مطلوب نانو ولاستونیت می تواند حفره های خالی را پر کرده و یک ساختار یکنواخت به وجود آورد و در نتیجه خواص تخته ها بهبود یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-Ciullo, P.A., 1997. Industrial minerals and their uses. Noyes, United States of America, 640p.

-DIN EN standard, NO. 634, 1995. Cement-bonded Particleboards. Specifications- general requirements; German version.

-Esmailpour, A., Taghiyari, H.R., Nouri, P. and Jahangiri, A., 2017. Fire-retarding properties of nanowollastonite in particleboard. Fire and Materials, 42:306–315.

-Golbabaei, F., Nourbakhsh, A., Kargarfard, A. and Hajihassani, R., 2017. Investigation on the properties of cement-fiber board produced using waste newsprint. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 32(3): 450-461.

- Hassanpoortichi, A. and Bazyar, B., 2017. Investigation on effect of nano gel wollastonite on applied properties wood-cement composites manufactured from rice straw fibers. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research. 33(3): 353–365. (In Persian).

-Hassanpoortichi, A., Bazyar, B., Khademieslam, H., Rangavar, H. and Talaeipour, M., 2015. Effect of nano-wollastonite on microscopic, mechanical and physical properties of cement-wood fibers composite. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research. 3(4): 567–577. (In Persian).

-Hassanpoortichi, A., Bazyar, B., Khademieslam, H., Rangavar, H. and Talaeipour, M., 2019.  Is Wollastonite Capable of Improving the Properties of Wood Fiber-cement Composite? BioResources Journal, 14(3): 6168-6178.

- Khosrviyan, B., 2009. The study of mechanical, physical, thermal and morphological properties of hybrid multi- structures and nano hybrid polypropylene wood flour/ wollastonite multi- structures. M.S. thesis, Department of Natural Resource, The University of Tehran, karaj, 103p.

-Karade, S.R., 2010. Cement-bonded composites from lignocellulosic wastes. Construction and building materials, 24(8): 1323-1330.

-Li, H., Xiao, H. and Ou, J., 2004. A study on mechanical and pressure-sensitive properties of cement mortar with nanophase materials. Cement and Concrete Research, 34(3): 435-438.

-Nazerian, M.,  Kamyab, M. and Kermaniyan, H., 2016 a. Application effect of mineral fibers on hydration and properties of gypsum-bonded fiberboard manufactured from kenaf and bagasse fibers. Journal of Wood & Forest Science and Technology, 23 (2): 203-228.

-Nazerian, A., Hosseni Eghbal, S., Kermaniyan, H. and Mohebbi Gargari, R., 2016 b. The effect of water-leaching treatment of bagasse particles and additive content on the properties of cement-bonded particleboard. Journal of Wood & Forest Science and Technology, 23 (4): 315-334.

-Rangavar, H., Nourbakhsh, A. and Haji Hatamlo, S., 2016 a. The effect of nano-wollastonite on physical and mechanical properties of wood plastic composites made with sunflower stem waste and alder wood. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 31(4):684-694. (In Persian)

- Rangavar, H., Kargarfard, A. and Hoseiny Fard, M.S., 2016 b. Investigation on Effect of cement types on the cement hydration and properties of wood-cement composites manufactured using sunflower stalk (Helianthus Annuus). Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 31 (2), 336 – 348. (In Persian)

-Taghiyari, H.R., Mobini, K., Sarvari Samadi, Y.,  Doosti, Z., Karimi, F., Asghari, M., Jahangiri, A. and Nouri, P., 2013.  Effects of nano-wollastonite on thermal conductivity coefficient of medium-density fiberboard. Journal of Nanomaterials & Molecular Nanotechnology. 2(1): 1-5.

-Taghiyari, H.R., Ghorbanali, M. and Tahir, P.M.D., 2014. Effects of the improvement in thermal conductivity coefficient by nano-wollastonite on physical and mechanical properties in medium-density fiberboard (MDF), BioResources 9(3), 4138-4149.

-Tzakorrezaie, V., Najafi, A. and Sinaie, A., 2016. The effect of nano-wollastonite on bending properties and fire resistance of wood flour/polypropylene composite. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 31(3):425-434.