Experimentální mechanická analýza konstrukčního prvku LSL s mechanicky diferenciovanými vrstvami

Bc. Radek Jadrný

Master's thesis

Experimental mechanical analysis of an LSL structural element with mechanically differentiated layers

Abstract:

Diplomová práce je cíleně zaměřená na řešení použití alternativní dřeviny v podobě dřevního odpadu pro výrobu konstrukčního kompozitního materiálu na bázi dřeva. Nepříznivé podmínky vedou ke zhoršení kvality dřeva, čímž vzniká větší podíl odpadu, který je velice důležitý recyklovat z hlediska uložení škodlivého uhlíku. Proto se práce zabývá výrobou nejnovějšího třískového aglomerovaného konstrukčního materiálu jako je Intrallam (LSL), který je pro ČR téměř nedostupným a neznámým materiálem. Pro experimentální mechanickou analýzu konstrukčního prvku LSL s mechanicky diferenciovanými vrstvami byly vyrobeny třísky ze smrkového a modřínového dřeva s parametry odpovídajícími třískám komerčně používaným s rozměrovou variabilitou tloušťky 0,7 - 0,9 mm, šířky 20 až 50 mm a délky 300 mm. Pro výrobu jedné desky LSL se z 90 % použily třísky s frakcí x > 10x10 mm a z 10 % třísky s frakcí 5x5 < x < 10x10 mm. Pro výzkumnou práci byl vyroben modřínový (REF-MD) a smrkový (REF-SM) referenční Intrallam a Intrallam s mechanicky diferenciovanými vrstvami (MDV). Povrchové vrstvy MDV Intrallam byly tvořeny z modřínových třísek a jádrová vrstva ze smrkových třísek. Pro zajištění vynikajících mechanických, fyzikálních a chemických vlastností byl LSL lepen polymerním methylendifenyl-diisokyanát (pMDI) při vlhkosti třísek 7 %. Vyrobené vzorky LSL byly podrobeny mechanickým zkouškám – ohybu s DIC, rozlupčivosti, smyku a pevnosti v tlaku. Z výsledků se ukázalo, že modřínové dřevo je velice příznivou alternativní dřevinou pro výrobu konstrukčních aglomerovaných materiálů.

Abstract:

The thesis is focused on the use of alternative wood in the form of wood waste for the production of wood-based structural composite material. Adverse conditions lead to the deterioration of wood quality, thus generating a larger proportion of waste, which is very important to recycle in terms of storing harmful carbon. Therefore, this thesis deals with the production of the latest strand agglomerated structural material such as Intrallam (LSL) which is almost unavailable and unknown material for the country. For the experimental mechanical analysis of the LSL structural element with mechanically differentiated layers, spruce and larch wood strands were produced with parameters corresponding to those of commercially used strands with dimensional variation of 0.7 - 0.9 mm thickness, 20 to 50 mm width and 300 mm length. For the production of one LSL board, 90% of the strands with a fraction x > 10x10 mm and 10% of the strands with a fraction 5x5 < x < 10x10 mm were used. Larch (REF-MD) and spruce (REF-SM) reference Intrallam and Intrallam with mechanically differentiated layers (MDV) were produced for the research work. The surface layers of the MDV Intrallam were composed of larch strands and the core layer of spruce strands. To ensure excellent mechanical, physical and chemical properties, the LSL was bonded with polymer methylenediphenyl-diisocyanate (pMDI) at a strand moisture content of 7%. The manufactured LSL samples were subjected to mechanical tests – bending with DIC, internal bond strength, shear strength and compressive strength. The results showed that larch wood is a very favorable alternative wood species for the production of structural agglomerated materials.

Keywords

smrk (SM), modřín (MD), dřevo, třísky, pMDI, Intrallam (LSL), aglomerovaný konstrukční materiál, nosníky, hustota, MOR, MOE, ohyb, tlak, rozlupčivost, smyk

Keywords

agglomerated construction material, beams, density, MOR, MOE, bending, wood, pressure, internal bond strength, spruce (SM), larch (MD), strands (chips), pMDI, Intrallam (LSL), shear strength

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 22. 5. 2023
• Supervisor: Ing. David Děcký, Ph.D.
• Reader: Miroslav Čekon, externi

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Master programme:
Timber Structures and Wood Building Construction