تقویت عملکرد خمشی و برشی پانل‌های CLT هیبریدی با استفاده از چوب فشرده شدة اُکالیپتوس و کامپوزیت‌های چوبی تخته‌لایه و تخته تراشة جهت‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران.

2 گروه منابع طبیعی، دانشکدة منابع طبیعی و کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

10.22059/jfwp.2025.390222.1335

چکیده

در این مطالعه، برای بهبود عملکرد خمشی پانل­ های چند لایة چوبی متقاطع (CLT)، از دو روش فشرده ­سازی و استفاده از اوراق فشردة چوبی (تخته­ لایه و تخته تراشة جهت­ دار در لایة میانی) استفاده شد. بدین‌منظور، از گرده بینه ­های کم ­قطر گونة تند رشد اکالیپتوس (Eucalyptus. camaldulensis) برای ساخت CLT هیبریدی استفاده شد. متغیرهای مطالعه شامل جنس لایه­ های بیرونی (چوب معمولی اکالیپتوس (OLCR0)، فشرده شده تا 5 درصد (OLCR5) و فشرده شده تا 10 درصد (OLCR10)، جنس لایة میانی (چوب معمولی اکالیپتوس (CR0)، فشرده شده تا 5 درصد (CR5) و فشرده شده تا 10 درصد (CR10)، تخته‌لایه (PW) و تخته‌تراشة جهت‌دار (OSB)) و نوع چسب (چسب سفید (PVA) و چسب پلی ­اورتان (PU) بود. آزمون مقاومت خمشی و مقاومت برشی براساس استاندارد ASTM D198 انجام شد. با افزایش میزان فشردگی بلوک­ های چوبی، عملکرد خمشی پانل‌های CLT هیبریدی بهبود یافت. همچنین با افزایش درصد فشردگی لایة میانی از صفر به 5 و 10 درصد، به‌ترتیب مقاومت خمشی 15/14 و 13 درصد و مدول الاستیسته 9/13 و 2/15 درصد افزایش یافت. با جایگزینی تخته تراشة جهت‌دار و تخته‌لایه در لایة میانی با بلوک ­های چوبی فشرده نشده مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته به‌ترتیب 11 و 15/8و 10/2و 14/3درصد افزایش یافتند. نمونه­ های ساخته شده با فشردگی 10 درصد بهترین عملکرد خمشی را از خود نشان دادند. بررسی مدهای شکست نشان داد با جایگزینی پانل ­های تخته ­لایه و OSB و چوب فشرده شده با چوب اکالیپتوس معمولی، مد شکست از شکست برشی در لایه ­های میانی به شکست کششی در لایة­ زیرینCLT هیبریدی تغییر پیدا کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Enhancing the bending performance of cross-laminated timber using densified eucalyptus wood and wood-based composite (oriented strand board and plywood)

نویسندگان [English]

  • Mehdi Jahantegh 1
  • Mohammad Arabi 1
  • Mohammad Dahmardehqhaleno 1
  • Babak Nosrati 1
  • Akbar Rostampoure Haftkhani 2
  • Sadegh Sarabi 1
1 Department of Science and Wood and Paper Industries, Faculty of Natural Resources, Zabol University, Zabol, Iran.
2 Department of Natural Resources, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili. Ardabil, Iran.
چکیده [English]

This study aimed to improve the bending performance of cross-laminated timber (CLT) panels using two methods: compression of eucalyptus wood layers and the incorporation of wood-based composite panels—plywood (PW) and oriented strand board (OSB)—in the middle layer. Small-diameter logs from fast-growing Eucalyptus camaldulensis were used to manufacture hybrid CLT panels. Variables included the outer layer material (uncompressed eucalyptus [OLCR0], compressed to 5% [OLCR5], and 10% [OLCR10]), middle layer material (uncompressed [CR0], compressed to 5% [CR5], compressed to 10% [CR10], PW, and OSB), and adhesive type (polyvinyl acetate [PVA] and polyurethane [PU]). Bending and shear tests were performed according to ASTM D198. As compression increased, the bending performance of hybrid CLT panels improved. Increasing the middle layer compression from 0% to 5% and 10% led to 14.15% and 13% increases in bending strength, and 13.9% and 15.2% increases in modulus of elasticity, respectively. Replacing PW and OSB with uncompressed eucalyptus blocks in the middle layer increased bending strength by 11% and 15.8%, and modulus of elasticity by 10.2% and 14.3%, respectively. Panels compressed to 10% showed the best bending performance. Failure mode analysis showed that replacing engineered and compressed panels with uncompressed eucalyptus shifted the failure mode from shear failure in the middle layer to tensile failure in the bottom layer of the hybrid CLT.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bending Strength
  • Cross laminated timber
  • Plywood
  • Shear strength

مراجع

[1] Fellmoser, P., & Blaß, H. J. (2004). Influence of rolling shear modulus on strength and stiffness of structural bonded timber elements. In CIB-W18 meeting Vol. 37.
[2] Feng, T.Y. & Chiang, L.K. (2020). Effects of densification on low-density plantation species for cross-laminated timber. In AIP Conference Proceedings (Vol. 2284, No. 1). AIP Publishing.
[3] Liew, K.C., Tan, Y.F., Albert, C.M. & Raman, V. (2022). Cross-laminated timber and glulam from low-density Paraserianthes falcataria: A look into densification and shear strength. Forests, 13(10), 1540.
[4] Gui, T., Cai, S., Wang, Z. & Zhou, J. (2020). Influence of aspect ratio on rolling shear properties of fast-grown small diameter eucalyptus lumber. Journal of Renewable Materials, 8(9), 1053-1066.
[5] Pradhan, S., Entsminger, E.D., Mohammadabadi, M., Ragon, K. & Nkeuwa, W.N. (2023). The effects of densification on rolling shear performance of southern yellow pine cross-laminated timber. Construction and Building Materials, 392(3), 132024.
[6] Pradhan, S., Mohammadabadi, M., Seale, R.D., Thati, M., Entsminger, E.D. & Nkeuwa, W.N. (2024). Optimizing lumber densification for mitigating rolling shear failure in cross-laminated timber (CLT). Construction Materials, 4(2), 342-352.
[7] Li, M., Dong, W. & Lim, H. (2019). Influence of lamination aspect ratios and test methods on rolling shear strength evaluation of cross-laminated timber. Journal of Materials in Civil Engineering, 31(12), 04019310.
[8] Nero, R., Christopher, P. & Ngo, T. (2022). Investigation of rolling shear properties of cross-laminated timber (CLT) and comparison of experimental approaches. Construction and Building Materials, 316(1), 125897.
[9] Bianche, J.J., Carneiro, A.D.C.O., Vital, B.R., de Andrade, B.G., Gomes, R.M., de Oliveira Araújo, S. & de Souza, E. C. (2022). Improving the understanding of wood bonding: behavior of different adhesives on the surface of eucalyptus and pine wood. International Journal of Adhesion and Adhesives, 112(1), 102987.
[10] Jennings, J.D., Zink-Sharp, A., Kamke, F.A. & Frazier, C.E. (2005). Properties of compression densified wood. Part I: bond performance. Journal of Ahesion Science and Technology, 19(13-14), 1249-1261.
[11] Pereira, C.R., Mölleken, R.E., de Souza, F.H., Capellari, G.S., Neto, S.C. & Azevedo, E.C. (2016). Evaluation of MDF bonding with polyurethane of castor oil. Applied Adhesion Science, 4(13), 1-7.
[12] Derikvand, M. & Pangh, H. (2016). A modified method for shear strength measurement of adhesive bonds in solid wood. BioResources, 11(1).
[13] Afshari, Z., & Malek, S. (2022). Moisture transport in laminated wood and bamboo composites bonded with thin adhesive layers–A numerical study. Construction and Building Materials, 340, 127597. [14] Aicher, S., Hirsch, M. & Christian, Z. (2016). Hybrid cross-laminated timber plates with beech wood cross-layers. Construction and Building Materials, 124(4), 1007-1018.
[15] Ehrhart, T. & Brandner, R. (2018). Rolling shear: Test configurations and properties of some European soft-and hardwood species. Engineering Structures, 172(4), 554-572.
[16] Li, Q., Wang, Z., Liang, Z., Li, L., Gong, M. & Zhou, J. (2020). Shear properties of hybrid CLT fabricated with lumber and OSB. Construction and Building Materials, 261(4), 120504.
[17] Wang, Z., Gong, M. & Chui, Y.H. (2015). Mechanical properties of laminated strand lumber and hybrid cross-laminated timber. Construction and Building Materials, 101(1), 622-627.
[18] Wang, Z., Fu, H., Gong, M., Luo, J., Dong, W., Wang, T. & Chui, Y. H. (2017). Planar shear and bending properties of hybrid CLT fabricated with lumber and LVL. Construction and Building Materials, 151(4), 172-177.
[19] Davids, W.G., Willey, N., Lopez-Anido, R., Shaler, S., Gardner, D., Edgar, R. & Tajvidi, M. (2017). Structural performance of hybrid SPFs-LSL cross-laminated timber panels. Construction and Building Materials, 149(3), 156-163.
[20] Yang, S.M., Lee, H.H. & Kang, S.G. (2021). Research trends in hybrid cross-laminated timber (CLT) to enhance the rolling shear strength of CLT. Journal of the Korean Wood Science and Technology, 49(4), 336-359.
[21] saleheh Shushtari, M.H. Behnamfar, K. & Ghadiripour, P. (2010). Effects of cutting methods on growth and yield of Eucalyptus camaldulensis 9616 sprouts in Khouzestan province. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 18(3), 484-469. (In Persian)
[22] Dehmardeh, G. M. (2012). Investigation on physical, mechanical, chemical and biometrical properties of E. camaldulensis wood from Sistan Region. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 18(3), 157-170. (In Persian)
[23] Seng Hua, L., Wei Chen, L., Antov, P., Kristak, L. & Md Tahir, P. (2022). Engineering wood products from Eucalyptus spp. Advances in Materials Science and Engineering, 2022(1), 1-14.
[24] Dong, W., Wang, Z., Chen, G., Wang, Y., Huang, Q. & Gong, M. (2023). Bonding performance of cross-laminated timber-bamboo composites. Journal of Building Engineering, 63(1), 105526.
نشریه جنگل و فرآورده های چوب
دوره 78، شماره 1
خرداد 1404
صفحه 11-24

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار