فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

بیان مساله و اهداف: کامپوزیت‌های چوب–سیمان به‌عنوان نسل نوین مصالح ساختمانی زیست‌پایه، ترکیبی از ویژگی‌های مکانیکی و زیست‌محیطی مطلوب را ارائه می‌دهند، اما ناسازگاری میان فاز آلی و معدنی، ضعف در چسبندگی بین سطحی و پایداری ابعادی، کاربرد آن‌ها را محدود کرده است. از سوی دیگر، ضایعات کشاورزی همچون الیاف موز به دلیل حجم تولید بالا، درصد سلولز مناسب، استحکام کششی قابل توجه و ماهیت تجدید پذیر، گزینه‌ای بالقوه برای جایگزینی بخشی از منابع چوبی محسوب می‌شوند. در ایران نیز با توجه به تولید گسترده موز در استان سیستان و بلوچستان و حجم بالای ضایعات، بهره‌برداری از این منابع می‌تواند علاوه بر کاهش آثار زیست‌محیطی، مسیر توسعه مصالح ساختمانی پایدار را هموار سازد. بر همین اساس، پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر تیمار قلیایی الیاف موز و تعیین درصد بهینه آن در ساخت تخته‌های چوب–سیمان، به ارزیابی خواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی این کامپوزیت‌ها پرداخته است. مواد و روشها: الیاف مورد نیاز از ساقه‌های کاذب گیاه موز (Musa sapientum) استخراج و به دو صورت خام و تیمار شده با محلول هیدروکسید سدیم ۵ درصد به کار گرفته شدند. جهت بررسی اثر درصد اختلاط، نسبت‌های وزنی 5 به 95 و 10 به 90 الیاف به سیمان مورد استفاده قرار گرفت. سیمان پرتلند نوع II به‌عنوان ماتریس معدنی اصلی انتخاب شد و از 10 درصد چسب بتن MCP نسبت به مقدار آب مورد استفاده در تهیه ملات سیمان برای بهبود پیوستگی در ساخت پانل­ها بهره گرفته شد. پانل‌های سیمانی فاقد الیاف موز به عنوان نمونه شاهد انتخاب شدند. پانل‌ها با استفاده از پرس سرد ساخته شده و سپس نمونه­های آزمونی جهت تعیین خواص فنی پانل­ها شامل: دانسیته، رطوبت تعادل، جذب آب و واکشیدگی ضخامت (بعد از 2 و 24 ساعت غوطه­وری در آب)، مدول گسیختگی، مدول ­الاستیسیته خمشی، چسبندگی داخلی و مقاومت به آتش (ISO 925-3)، مطابق با استاندارد تهیه و مورد ارزیابی قرار گرفتند. جهت بررسی تأثیر تیمار قلیایی بر ساختار شیمیایی الیاف موز و سازگاری آن‌ها با سیمان از طیف‌سنجی مادون‌قرمز (FTIR) و همچنین برای بررسی ساختار میکروسکوپی کامپوزیت الیاف موز-سیمان، اندازه­گیری ابعاد الیاف، بررسی ماتریس سیمان و الیاف و همچنین برای تشخیص اثر تیمار الیاف در پانل‌های الیاف موز- سیمان، از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) استفاده شد. داده‌ها با استفاده از آزمون ANOVA و آزمون دانکن در سطح اطمینان 95 درصد تحلیل شدند. نتایج: بررسی طیف FTIR و تصاویر FESEM نشان داد که تیمار قلیایی موجب حذف ناخالصی‌ها، مواد استخراجی و موم‌های سطحی شده، زبری و سطح فعال الیاف را افزایش داد و بدین ترتیب، پیوند شیمیایی و مکانیکی با ماتریس سیمانی تقویت شد. نتایج فیزیکی نشان داد که دانسیته نمونه‌های تیمار شده (به‌ویژه در سطح ۵ درصد الیاف) افزایش یافت و به مقادیر نزدیک نمونه شاهد رسید، در حالی که رطوبت تعادل، جذب آب و واکشیدگی ضخامت کاهش معنی‌داری پیدا کردند. در آزمون‌های مکانیکی، افزودن ۵ درصد الیاف تیمارشده موجب افزایش چشمگیر مدول گسیختگی (MPa 03/ 10) و مدول الاستیسیته خمشی (MPa 1789) نسبت به نمونه شاهد شد، در حالی‌که استفاده از الیاف خام یا درصدهای بالاتر باعث کاهش این ویژگی به‌دلیل افت چسبندگی و افزایش تخلخل گردید. چسبندگی داخلی نیز در نمونه‌های ۵ درصد تیمار شده به حداکثر رسید که ناشی از افزایش تراکم و بهبود پیوند بین سطحی بود. آزمون مقاومت به آتش نشان داد که تمامی نمونه‌ها فاقد دوام شعله و گدازه بودند؛ همچنین بیشترین کاهش وزن مربوط به نمونه شاهد (52/0 درصد) و کمترین مقدار مربوط به نمونه‌های حاوی ۱۰ درصد الیاف خام (21/0 درصد) بود. اگرچه تیمار قلیایی اثر مثبت بر خواص مکانیکی داشت، اما به دلیل حذف نسبی مواد استخراجی، پایداری حرارتی در سطحی پایین‌تر از الیاف خام ثبت شد. نتیجه­ گیری: یافته‌ها نشان می‌دهد که استفاده از الیاف موز، به‌ویژه پس از تیمار قلیایی و در درصد بهینه ۵ درصد، می‌تواند خواص مکانیکی، پایداری ابعادی و سازگاری بین سطحی تخته‌های چوب–سیمان را بهبود دهد. همچنین نتایج آزمون مقاومت به آتش نشان داد که ترکیب الیاف موز با ماتریس سیمانی، حتی با وجود ماهیت آتش‌گیر الیاف، عملکرد حرارتی ایمن و قابل قبولی دارد؛ بنابراین، الیاف موز تیمار شده به‌عنوان جایگزینی مناسب برای الیاف چوبی در تولید پانل‌های زیست‌پایه مطرح بوده و می‌تواند در راستای توسعه مصالح ساختمانی پایدار و کاهش ضایعات کشاورزی، راهکار مؤثری باشد.