Determination of Some Technological Properties of Activated Carbon-added Cementitious Particle Board

Abstract

The demand of the construction industry for materials is increasing day by day and the needs for material usage areas are constantly diversifying. It is important that the material has a high durability at the place of use, provides long-term use, and does not create a waste load that is harmful to the environment after the end of its useful life. Cemented wood boards are superior to resin-based boards due to their high resistance to fire, high insulation, high resistance to fungi and insects. In our study, as a raw material, poplar wood chips were added at the rates of 15% and 25%, and as an additive, active wood carbon was added at the rates of 2.5%, 5% and 10%, and cement board was obtained. The effect of both the amount of raw material and the active wood carbon additive used in different ratios on the produced cemented particle boards were investigated. Oven dry density, air dry density, water uptake (2 hours and 24 hours), thickness swelling (2 hours and 24 hours), bending strength, modulus of elasticity, nail and screw holding strengths were determined. As a result of the study, it was determined that as the amount of raw material increased, the oven dry and air-dry density values decreased, and the water uptake and thickness swelling values increased. It was determined that as the amount of activated carbon increased according to the amount of raw material, the density value decreased and the amount of water intake increased. The decrease in the amount of wood raw material increased all resistance values and the increase in the amount of activated carbon increased the screw and nail holding resistance, bending resistance, and modulus of elasticity.

Keywords

• Poplar wood
• Cement
• Activated Carbon
• Board

Aktif Karbon katkılı Çimentolu yonga Levhanın Bazı Teknolojik Özelliklerinin Belirlenmesi

Abstract

İnşaat sektörünün malzemeye olan talebi her geçen gün artmakta ve kullanım yerindeki ihtiyaçları sürekli çeşitlenmektedir. Malzemelerin kullanım yerinde dayanıklılığının fazla olması, uzun süre kullanım sağlaması ayrıca kullanım ömrünü tamamladıktan sonra çevreye zararlı atık yükü oluşturmaması önem taşımaktadır. Odun-çimento kompozit levhalar, reçine esaslı levhalarla karşılaştırıldığında, yangına karşı yüksek mukavemet, yüksek yalıtım, mantar ve böceklere karşı yüksek direnç özellikleri göstermesi nedeniyle üstünlük sağlamaktadır. Yapılan çalışmada, %15 ve %25 oranlarında kavak odunu yongası ve katkı maddesi olarak aktif odun karbonu %2.5, %5 ve %10 oranlarında eklenerek çimentolu yonga levhalar elde edilmiş ve üretilen levhalar üzerinde hem hammadde miktarının hem de farklı oranlarda kullanılan aktif odun karbonu katkısının teknolojik özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Her bir levha parametresi üzerinde tam kuru yoğunluk, hava kurusu yoğunluk, su alma (2 saat ve 24 saat), kalınlığına şişme (2 saat ve 24 saat), eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü, çivi ve vida tutma dirençleri belirlenmiştir. Çalışmanın sonucunda, odun hammaddesi miktarı arttıkça, tam kuru ve hava kurusu yoğunluk değerinin azaldığı, su alma ve kalınlığına şişme miktarının yükseldiği belirlenmiştir. Levhalar içerisinde aktif karbon miktarı arttıkça, yoğunluk değerinin azaldığı, su alma miktarının arttığı tespit edilmiştir. Odun yongası miktarının azalması tüm direnç değerlerinin artmasına ve aktif karbon miktarının artması vida ve çivi tutma direnci, eğilme direnci, eğilmede elastikiyet modülü değerini arttırdığı tespit edilmiştir.

Keywords

• Kavak
• Çimento
• Aktif Karbon
• Levha

References

1. [1] I.N.G.E.J.B. Van Elten, ˝Cement bonded partıcle board (CBPB) and wood strand cement board (Eltoboard): production, properties and applications,̋ İn 10th Inter. Inorganic Bonded Fiber Composites Conference, Sao Paulo, Brazil, 2006.
2. [2] C. Pereira, F.C. Jorge, M. Irle, and J.M. Ferreira, ̋ Characterizing the setting of cement when mixed with cork, blue gum, or maritime pine, grown in portugal I: temperature profiles and compatibility indices, ˝ Journal of Wood Science, vol 52, no 4, pp. 311, 2006.
3. [3] B. Na, Z. Wang, H. Wang, and X.L. Nanjing, ̋ Wood-cement compatibility review,˝ Wood Research, vol 59, no 5, pp. 813-826, 2014.
4. [4] A. Saunders and E. Davidson.(2014, March10). www.globalcement.com (Cement boards 101global cement magazine) [Online]. Available: http://www.globalcement.com, 2014.
5. [5] M. Aslan, ˝İçme suyu atık çamurunun çimentolu yonga levha üretiminde kullanımı,˝ Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KTÜ, Trabzon, Türkiye, 2007.
6. [6] S.R. Karade, ˝Cement-bonded composites from lignocellulosic wastes,̋ Construction and Building Materials,” vol. 24, pp. 1323–1330, 2010.
7. [7] A. Ashori, T. Tabarsa, and S. Sepahvand, “Cement-bonded composite boards made from poplar strands,’’ Constr. Build Material, vol. 26, pp. 131-134, 2011.
8. [8] H. Kalaycığlu, H. Yel, and A. Çavdar, “Çimentolu odun yünü kompozitleri ve kullanım alanları,” Kastamonu Üni., Orman Fakültesi Dergisi, c. 12, s. 1, ss. 122-133, 2012.

9. [9] U. Aras, “Pomza tozu ve akışkanlaştırıcı kullanımının çimentolu yonga levhaların bazı özelliklerine etkisi,” Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KTÜ, Trabzon, Türkiye, 2013.
10. [10] H. Yel, ̋ Bazı üretim faktörlerinin çimentolu yonga levhaların özellikleri üzerine etkileri,˝ Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon, Türkiye, 2015.
11. [11] Y. Yang and X. Li, ˝Study on compatibility of poplar wood and portland cement,̋ Construction and Building Materials, vol. 314, pp. 125586, 2022.
12. [12] M. D.S. Swaroop, and G. P.A. Raj, ̋Experiment on concrete containing with activated carbon and nano-fly ash, nano metakaolin,˝ International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE, vol. 8, no 6S4, 2019.
13. [13] B. Chowdhury, ˝ Investigations into the role of activated carbon in a moisture-blocking cement formulation,̋. J. Therm. Anal. Calorim., vol. 78, pp. 215–226, 2004.
14. [14] M. Mahoutian, A.S. Lubell, and V.S. ̋Bindiganavile, effect of powdered activated carbon on the air void characteristics of concrete containing fly ash,˝ Constr. Build. Mater., vol. 80, pp. 84–91, 2015.
15. [15] Y.G. Zhang, Y. Wang, C.Y. Yang, G.Q. Li, and H.C. Yan, ‘’ Study on the reduction of radon exhalation rates of concrete with different activated carbon,’’ Key Eng. Mater., vol. 726, pp. 558–563, 2017.
16. [16] Special cement - Part 11: Composition, specification and conformity evaluation for cement with short setting time, DIN 1164-11 Standard, 2003.
17. [17] Ahşap esaslı levhalarda birim hacim ağırlığının tayini. Türk Standartlar Enstitüsü TS EN 323, 1999.
18. [18] Standard test method for evaluating properties of wood-based fibes and particle panel materials. ASTM D 1037, 2006.
19. [19] Yonga levhalar ve lif levhalarda su içerisine daldırma işleminden sonra kalınlığına şişme tayini. TS EN 317, 1999.
20. [20] Ahşap esaslı levhalarda bağlayıcıların geri çıkma kapasitesinin tayini. TS EN 13446, 2005.
21. [21] A.A. Moslemi, and S.C. Pfister, ̋ The İnfulence of cement-wood ratio and cement type on bending strength and dimensional stability of wood- cement composite panels,˝ Wood Fiber Science, vol. 19, pp. 165-175, 1987.
22. [22] E.Y.A. Okino, M.R. De Souza, M.A.E. Santana, M.V.A Alves, M. E. De Sousa, and D.E. Teixeira, ˝Physico-mechanical properties and decay resistance of cupressus spp. cement-bonded particleboards,̋ Cement & Concrete Composites, vol. 27, pp. 333–338, 2005.
23. [23] R. Sudin, and N. ̋ Swamy bamboo and wood fibre cement composites for sustainable ınfrastructure regeneration,˝ Journal of Materials Science, vol. 41, pp. 6917–6924, 2006.
24. [24] M.L. Maminski, M.E. Krol, W. Jaskolowski, and P. Borysiuk, ˝ Wood-mineral wool hybrid particleboards,̋ European Journal of Wood And Wood Products, vol. 69, pp 337–339, 2011.
25. [25] A. Ashori, T. Tabarsa, and F., Amos, ˝Evaluation of using waste timber railway sleepers in wood–cement composite materials.˝ Construction and Building Materials, vol. 27, pp. 126–129, 2012.
26. [26] I.O. Ohijeagbon, M.U. Bello-Ochende, A.A. Adeleke, P.P. Ikubanni, A.A. Samuel, O.A. Lasode, and O.D. Atoyebi, ̋ Physico-mechanical properties of cement bonded ceiling board developed from teak and african locust bean tree wood residue,˝ Materials Today:Proceedings, vol. 44, pp. 2865-2873, 2021.
27. [27] S. Na, S. Lee, and S. Youn, ˝ Experiment on activated carbon manufactured from waste coffee grounds on the compressive strength of cement mortars,̋ Symmetry, vol. 13, pp. 619, 2021.
28. [28] G. Düzkale Sözbir, İ. Bektaş, M. Demirbük, ̋ Çimentolu odun kompozit malzemeye eklenen katkı maddesinin levha özelliklerine etkisi,˝ Turkish Journal of Forestry, vol. 23, no 1, pp. 64-68, 2022.
29. [29] Y. Zhou, and D.P. Kamdem, ˝ Effect of cement/wood ratio on the properties of cement-bonded particleboard using CCA-treated wood removed from service,̋ Forest Products Journal, vol. 52, no 3, pp. 77-81, 2002.
30. [30] A.N. Papadopoulos, G.A. Ntalos, and I. Kakaras, ˝Mechanical and physical properties of cement-bonded OSB,̋ European Journal of Wood and Wood Products, vol. 64, pp. 517-518, 2006.
31. [31] Cement-bonded particleboards - Specifications - Part 2: Requirements for opc bonded particleboards for use in dry, humid and external conditions. TS EN 634-2, Mart, 2009.