تأثیر نوع و ضخامت لایۀ مغزی در خواص مکانیکی و هدایت حرارتی پانل عایق ساختمانی ساخته‌شده با تخته‌تراشۀ جهت‌دار صنوبر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 دانش‌آموختۀ کارشناسی ارشد، فراورده‌های چندسازۀ چوبی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 استاد گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

یکی از مباحث مهم در ساختمان، صرفه‌جویی انرژی همراه با تأمین مقاومت کافی در کل سازه است. در این زمینه، پانل‌های عایق ساختمانی به‌دلیل مزیت‌هایی مانند سازه‌های مستحکم، عایق بودن، صرفه‌جویی اقتصادی در ساخت و حفظ انرژی، همواره گزینۀ مناسبی به شمار می‌روند. هدف این تحقیق، بررسی خواص مکانیکی و هدایت حرارتی پانل‌های عایق ساختمانی ساخته‌شده با لایۀ رویی تخته‌تراشۀ جهت‌دار صنوبر و دو نوع لایۀ مغزی پلی‌استایرن منبسط‌شده و هوا (بدون لایۀ مغزی) با دو ضخامت لایۀ مغزی 2 و 4 سانتی‌متر است. تخته‌تراشۀ جهت‌دار با توجیه دستی تراشه‌های صنوبر به‌صورت سه لایۀ عمود بر هم و با استفاده از چسب فنل‌فرمالدهید ساخته شد. در ادامه پانل‌های عایق ساختمانی ساخته ‌شدند و برای کلاف دورتادور لایۀ مغزی پانل‌ها از چوب ماسیو استفاده شد. در ادامه پانل‌های عایق ساختمانی و نمونه‌های آزمونی در ابعاد استاندارد تهیه شد و آزمون‌های خمشی، فشار موازی الیاف، مقاومت انفصالی خط چسب و هدایت حرارتی انجام گرفت. تحلیل آماری و نتایج نشان داد که با تغییر نوع لایۀ مغزی هوا به پلی‌استایرن، همۀ مقاومت‌های مکانیکی پانل عایق ساختمانی افزایش یافتند. افزایش ضخامت لایۀ مغزی نیز تأثیر مثبتی بر خواص مکانیکی پانل عایق ساختمانی داشت. به‌علاوه، نتایج نشان داد که نوع لایۀ مغزی در ضریب هدایت حرارتی تفاوت معنی‌داری نداشت، اما افزایش ضخامت لایۀ مغزی ممکن است تأثیر مثبتی در کاهش ضریب هدایت حرارتی در هر دو پانل با لایۀ مغزی هوا و پلی‌استایرن داشته باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of type and thickness of core on mechanical properties and thermal conductivity transfer of SIP made of poplar OSB

نویسندگان [English]

  • Mehrab Madhoushi 1
  • Rasool Bagheri 2
  • Taghi Tabarsa 3
1 Assoc. Prof., Department of Wood Engineering and Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran.
2 M.Sc. Graduated in Wood Composites, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran.
3 Prof., Department of Wood Engineering and Technology, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran.
چکیده [English]

One of the most important issues in a building is energy saving with adequate resistance throughout the structure. In this regard, structural insulation panels (SIPs) have always been considered as viable options because of their advantages such as providing robust structures, insulation, economical construction and energy conservation. The purpose of this study was to investigate the mechanical properties and thermal conductivity of building SIP made with poplar OSB as skin layers and two types of core layers (expanded polystyrene and air) in two thicknesses of 2 and 4 cm. OSB was made by hand-justified poplar strands in three layers perpendicular to each other using phenol-formaldehyde glue. Then the SIPs were made and the solid wood was used as a frame for core layer of panels. Then, SIPs and test samples were prepared in standard dimensions followed by experimental testing of bending, compression parallel to fibers, withdrawal strength of adhesive line, and heat transfer. Statistical analysis and the results showed that by changing the core type from air to polystyrene all mechanical strengths of the building insulation panels increased. Increasing the thickness of the core layer also had a positive effect on the mechanical properties of the building insulation panels. Moreover, the type of core layer of air and polystyrene had no significant effect in the thermal conductivity, however, increasing the thickness of core layer had a positive effect on increasing the thermal resistance in both types of panels.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Extended polystyrene
  • Mechanical properties
  • OSB
  • Structural insulation panel (SIP)
  • Thermal conductivity
[1]. Aditya, L., Mahlia, T.M.I., Rismanchi, B., Ng, H.M., Hasan, M.H., Metselaar, H.S.C., Muraza, Oki, and Aditiya, H.B. (2017). A review on insulation materials for energy conservation in buildings. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 73: 1352-1365.
[2]. Madhoushi, M. (2016) Green Building Biomaterials. Iranian Students Booking Agency.
[3]. Jacques, E., Makar, J. (2019). Behavior of structural insulated panels subjected to short-term axial loads. Journal of Structural Engineering, 145(11): 4019-4118.
[4]. Jacques, E., and Makar, J. (2019). Behaviour of structural insulated panels (SIPs) subjected to short-term out-of-plane transverse loads. Canadian Journal of Civil Engineering, 46(9): 858-869.
[5]. Smakosz, L., and Tejchman, J. )2014(. Evaluation of strength, deformability and failure mode of composite structural insulated panels. Materials and Design, 54: 1068-1082.
[6]. Mousa, M.A., and Uddin, N. (2012). Structural behavior and modeling of full-scale composite structural insulated wall panels. Engineering Structures 41: 320-334.
[7]. Vaidya, A., Uddin, N., and Vaidya, U. (2010). Structural characterization of composite structural insulated panels for exterior wall applications. Journal of Composites for Construction, 14 4): 464-469.
[8]. Villasmil, W., Fischer, L.J., and Worlitschek, J. (2019). A review and evaluation of thermal insulation materials and methods for thermal energy storage systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 103: 71-84.
[9]. Ghofrani, M., Pishan, S., and Talaei, A. )2014(. The effect of core type and skin on the mechanical properties of lightweight sandwich panels. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 28 (4): 720-731.
[10]. Hester, N., Li, K., Schramski, J.R., and Crittending, J. (2012). Dynamic modeling of potentially conflicting energy reduction strategies for residential structures in semi-arid climates. Journal of Environmental Management, 97: 148-153.
[11]. Panjehpour, M., Ali, A.A., and Voo, Y.L. (2013). Structural insulated panels: past, present, and future. Journal of Engineering, Project, and Production Management, 3(1): 2-8.
[12]. Akay, M., and Hanna, R. (1990). A comparison of honeycomb-core and foam-core carbon-fibre/epoxy sandwich panels. Composites, 21(4): 325-331.
[13]. Basunbul, I.A., Saleem, M., and Sulaimani Al, G.J. (1991). Flexural behavior of ferrocement sandwich panels. Cement and Concrete Composites, 13: 21-28.
[14]. Kermany, A., and Hairstans, R. (2006). Racking performance of structural insulated panels. Journal of Structural Engineering, 11: 1806-1812.
[15]. Batouli, S.M., and Zu, Y. (2013). Comparative life-cycle assessment study of kenaf fiber-based and glass fiber-based structural insulation panels. Int. Conf. Construction and Real Estate Management, 377-388.
[16]. Hopkin, D.J., Lennon, T., El-Rimawi, J., and Silberschmidt, V. (2011). Full-scale natural fire tests on gypsum lined structural insulated panel (SIP) and engineered floor joist assemblies. Fire Safety Journal, 46: 528-542.
[17]. Erickson, M.D., Kallmeyer, A.R., and Kellogg, K.G. (2005). Effect of temperature on the low-velocity impact behavior of composite sandwich panels. Journal of Sandwich Structures and Materials, 7: 245-264.
[18]. National Building Regulations. (2011). Topic 19 Energy Consumption Saving. Ministry of Housing and Urban Development, 172 p.