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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Matheus Roberto Cabral
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2019
Supervisor
Committee
Fiorelli, Juliano (President)
Bertolini, Marilia da Silva
Campos, Cristiane Inacio de
Dolores, Gonzalo Marmol de los
Rossignolo, João Adriano
Tashima, Mauro Mitsuuchi
Title in Portuguese
Painéis OSB-cimento-madeira residual curados por carbonatação acelerada
Keywords in Portuguese
Oriented Strand Board
Cimento-madeira
Durabilidade
Eucalipto
Painel
Pinus
Abstract in Portuguese
O presente estudo teve como objetivo desenvolver, produzir e caracterizar painéis OSB-cimento-madeira residual com as espécies de eucalipto (Eucalyptus spp.) e pinus (Pinus spp.) com densidade 1250 kg/m³, bem como avaliar o efeito da cura com carbonatação acelerada nas propriedades dos painéis. O projeto foi desenvolvido em quatro etapas. Na Etapa 1 (Tratamentos nos strands de eucalipto e pinus) foi realizada a produção e a avaliação do efeito dos tratamentos de água fria, água quente e solução 2,5% de hidróxido de sódio, nas propriedades dos strands, bem como o estudo do efeito dos strands de eucalipto e pinus (sem e com tratamentos) na hidratação do cimento Portland aos 28 dias de idade. Após a avaliação dos strands, foi constatado que os que não receberam tratamento apresentaram melhor desempenho em comparação aos strands tratados. A etapa 2 (Determinação do teor ótimo de strands de madeira para painéis OSB cimento-madeira residual) visou produzir painéis OSB-cimento-madeira residual contendo os teores de 25%, 30% e 35% de strands em massa, seguindo a metodologia convencional de produção de painéis cimento-madeira (OSB-cimento-madeira) e avaliá-los por meio das propriedades, físicas, mecânicas e microestruturais. Os painéis OSB-cimento-madeira com os teores de 25%, 30% e 35% de strands apresentaram propriedades físicas próximas ao valor recomendado pela norma ISO 8335 como também para propriedades mecânicas de módulo de ruptura (MOR) e módulo de elasticidade (MOE). Na etapa 3 (Painéis OSB-cimento-madeira residual otimizados) foram ajustados os parâmetros de produção (teor de strands, teor de água, processo de mistura e pressão) e avaliadas as propriedades térmicas, físicas e mecânicas dos painéis OSB-cimento-madeira residual com 35% e 45% de strands (em massa). Foi observado que após o ajuste da água não evaporável (Wn), os valores de densidade aparente foram próximos ao valor proposto nos parâmetros produtivos. O teor de strands de 45% resultou em um aumento de aproximadamente 31% no MOR paralelo e de 93% no MOE perpendicular ao strand em comparação com painéis fabricados com teores de 35%. A pressão empregada foi efetiva uma vez que proporcionou uma compressão adequada para ambos os painéis (eucalipto e pinus), não sendo evidenciado o "efeito mola". Na Etapa 4 (Cura com carbonatação acelerada em painéis OSB-cimento-madeira residual) em que foram avaliados os painéis OSB-cimento-madeira residual com 45% de strands submetidos a cura com carbonatação acelerada, durante 12 h foi observada uma redução do inchamento em espessura e da absorção de água. Os valores médios do MOR na direção paralela do strand e do MOE foram próximos aos requisitos mínimos estabelecidos pela EN300: 2006 - classe OSB/1. Para os painéis avaliados após o ensaio de envelhecimento acelerado de 100 ciclos de imersão e secagem, foi observado que o desempenho mecânico dos painéis carbonatados foi significativamente superior aos não carbonatados. Portanto, pode-se concluir que os painéis OSB-cimento-madeira residual produzidos com strands de eucalipto e pinus no teor de massa de 45% e curados com carbonatação acelerada apresentaram potencial como um novo material, visto que as propriedades físicas e mecânicas atendem ao estabelecido pela norma EN300:2006 para painel cimento-madeira convencional.
Title in English
OSB-cement-residual-wood particleboards cured by accelerated carbonation
Keywords in English
Cement-wood
Durability
Eucalyptus
Oriented Strand Board
Particleboard
Pine
Abstract in English
This project aims the development, production and characterization of OSB-cement-residual-wood particleboards using the wood species of eucalyptus (Eucalyptus spp.) and pine (Pinus spp.) with a density of 1250 kg/m³, as well as to evaluate the accelerated carbonation effects on the particleboard's properties. This project was conducted into four steps. In the step 1 (Tratamentos nos strands de eucalipto e pinus) it was realized the strands production and characterization. In this step, the study of the strands (eucalyptus and pine) on the Portland cement hydration at 28 days age was also investigated. The results shown that the strands without treatment perform better than those treated. In the step 2 (Determinação do teor ótimo de strands de madeira para painéis OSB cimento-madeira residual) a physical, mechanical and microstructural properties evaluation was conducted on the OSB-cement-residual-wood particleboards with strand contents of 25%, 30% and 35% (by weight) produced with the conventional cement-wood production method. The OSB-cement-residual-wood with all strand contents shown physical and mechanical (MOR and MOE) properties close to those recommend by ISO 8335. In the step 3 (Painéis OSB-cimento-madeira residual otimizados) production parameters were adjusted (strand contents, water content, mixture procedure and pressure) and the particleboards with 35% and 45% of strands thermal, physical and mechanical properties were assessed. The results of this step shown that after once adjusted the non-evaporable water (Wn) in the production, the apparent density values were close to those proposed in the production methods. The particleboards with a strand content of 45% shown an increase of approximately 31% in the parallel MOR and 93% in the MOE perpendicular to the strand compared to those particleboards made with 35%s strand content. It was also found that the pressure used to produce the particleboards (eucalyptus and pine) was effective once it was not evidenced the spring effect. In the step 4 (Cura com carbonatação acelerada em painéis OSB-cimento-madeira residual) the OSB-cement-residual wood with 45% of strands were subjected to accelerated carbonation cure for 12 h and the materials were evaluated. It was found a reduction in thickness welling and water absorption for the carbonated particleboard. The mean values of MOR in the parallel direction of the strand and the MOE were close to the minimum requirements established by the EN300: 2006 - OSB/1 class. For the particleboards evaluated after the accelerated aging test of 100 wetting and drying cycles, it was found that the mechanical performance of the carbonated particleboards was significantly higher than those non-carbonated. Therefore, it can be concluded that the OSB-cement-residual-wood particleboards produced with eucalyptus with 45% of strand and cured by accelerated carbonation presented potential as a new material, since the physical and mechanical properties meet the EN300: 2006 standard requirements for conventional cement-wood panel.
 
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Release Date
2021-08-15
Publishing Date
2019-08-29
 
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