Structural, physical and mechanical changes of cement-bonded particleboards during sudden fluctuations in temperature and moisture

Loading...
Thumbnail Image
Date
2022-01-04
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Springer
Altmetrics
Abstract
The paper presents research focused on behaviour of cement-bonded particleboards with modified composition during sudden changes of temperature and humidity. Four types of boards were made—one control and three modified ones. Finely ground limestone was used as a modifying component in binder. Secondary wood particles made from crushing cuttings of cement-bonded particleboards were used as chips substituent. Two sets of test specimens (1 set=6 test specimens) were manufactured. The first set was stored in laboratory conditions. The second set was subjected to 10 cycles of sudden changes of temperature ( 20 °C to+70 °C) and humidity in accordance with EN 321 (further in the paper referred to as “wet–frost–dry cycle”.) After each cycle, dimensions and mass of the test specimens as well as ultrasonic pulse velocity were determined. A detailed analysis of structural changes in boards during cycling was carried out by an optical microscope. After 10 wet–frost–dry cycles were completed, bending strength and modulus of elasticity in bending were determined. The analysis of test results implies a very good relation between change of ultrasonic pulse velocity and width of cracks in the area of interfacial zone between cement matrix and wood particles. This finding also corresponds with dimensional and volumetric changes of the boards. Dependence of bending strength and modulus of elasticity in bending on composition of boards is apparent. Positive influence of secondary spruce chips on dimensional changes of cement-bonded particleboards caused by sudden changes of temperature and humidity was proved. Finely ground limestone contributes to more resistant structure of boards which leads to improved bending properties. Adverse conditions had more considerable influence on bending strength (decrease by 21% to 26%) than on modulus of elasticity in bending (decrease by 12% to 19%).
Článek prezentuje výzkum zaměřený na chování cementotřískových desek modifikovaného složení během náhlých změn teploty a vlhkosti. Byly vyrobeny 4 typy desek – 1 referenční a 3 modifikované. Proměnné byly složení pojiva i plniva desek. V pojivu byl využit jako modifikační složka jemně mletý vápenec. Jako plnivo byly využity třísky získané drcením odřezků z cementotřískových desek. Tyto odřezky vznikají při výrobě cementotřískových desek a prozatím nenalézají dalšího uplatnění. Z každé směsi byly zhotoveny 2 sady zkušebních těles (1 sada = 6 zkušebních těles). První sada byla uložena v laboratorních podmínkách. Druhá sada byla podrobena 10 cyklům náhlých změn teploty (-20 °C až +70 °C) a vlhkosti dle EN 321 (dále v textu také „wet-frost-dry cycle“). Po každém cyklu byly na zkušebních tělesech stanoveny rozměry a hmotnost těles včetně rychlost šíření ultrazvukového impulsu. Pro detailní analýzu změn struktury desek v průběhu cyklování byl využit optický mikroskop. Po ukončení 10 cyklů dle EN 321 byla na zkušebních tělesech stanovena také pevnost a modul pružnosti v ohybu. Z analýzy výsledků je zřejmá velmi dobrá korelace mezi změnou rychlosti šíření ultrazvukového impulsu a šířkou rozevření trhlin v oblasti rozhraní cementové matrice a dřevěných třísek. Toto zjištění rovněž koresponduje s rozměrovými, resp. objemovými změnami desek. Je zřejmá závislost pevnosti a modulu pružnosti v ohybu na složení desek. Byl prokázán příznivý vliv druhotných třísek na rozměrové změny cementotřískových desek vlivem náhlých výkyvů teploty a vlhkosti. Jemně mletý vápenec se podílí na odolnější struktuře desek, což vede k zlepšení ohybových vlastností. Nepříznivé podmínky se výrazněji projevily na pevnosti v ohybu (pokles cca 21% až 26%), než modulu pružnosti v ohybu (pokles cca 12% až 19%).
Description
Citation
JOURNAL OF WOOD SCIENCE. 2022, vol. 68, issue 1, p. 1-22.
https://jwoodscience.springeropen.com/articles/10.1186/s10086-021-02004-3
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Comittee
Date of acceptance
Defence
Result of defence
Document licence
Creative Commons Attribution 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Citace PRO