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1、Vol. 34 No. 3 Mar. 2014第 34 卷 第 3 期 2014 年 3 月 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Journal of Central South University of Forestry 2. Vietnam Forestry University, Hanoi, Vietnam)Abstract: The abandoned poplar cement formworks have been manufactured into fiberboards to achieve the purpose of environmental protection
2、 and comprehensive utilization of limited resources. The density, strength, water-absorption, microstructure and fiber yield of the veneer in the abandoned cement formwork were analyzed. Based on this, the effects of board density on the mechanical and physical properties of fiberboard were studied
3、and the comparative analysis with general poplar fiberboard was also investigated. The results show that the air-dry density, modulus of elasticity, modulus of rupture, and fiber yield of veneer of cement formwork were higher than that of poplar veneer, while the thickness swelling was smaller than
4、that of the latter. Both the mechanical properties and TS values reached to a maximum and higher than that of general fiberboard when the board density was 0.75 g/cm3, which met the demands of China Standards. Thus, it was possible to manufacture qualified fiberboard by using the deserted poplar cem
5、ent formwork as the material instead of poplar wood.Key words: abandoned cement template; integrated reuse；recycled fiberboard; physical and mechanical propertiesPHAM TUONG LAM，等：利用废弃杨木水泥模板生产纤维板的研究110第 3 期板产量的 28.35%，比上年增长 24.82%，生产总值超过 650 亿元人民币4。为了解决中国人造板原料不足的矛盾以及解决环境污染问题，研究开发新的原材料和合理利用废旧木材是生产人造板的
6、一条重要的途径。近年来，废旧木材的回收利用已经引起的中国国家政府部门、科研、教育单位和有关企业的高度重视5-7。杨树具有生长快、成材早、产量高、易于更新的特点，是世界中纬度平原地区栽培面积最大、木材产量最高的速生用材树种之一8。中国杨树人工林面积已达 800 万公顷，无论是杨树种植面积还是蓄积量均居世界首位9，中国每年用于胶合板、水泥模板用胶合板、细木工板、LVL 等生产的杨树达 3000 万立方米。随着中国经济飞速发展，城市化进程逐年加快，城市建设中使用了大量的建筑用水泥模板胶合板，产生了大量的废弃建筑用的水泥模板，对于这些废弃的水泥模板的处理主要是进行丢弃或是焚烧处理给环境带来了极大地负面
7、影响。本研究对废弃的杨木水泥模板的组成单元 - 单板的密度、强度和吸水性等性能进行了研究；研制不同密度的纤维板，分析板材性能与密度的关系，并与普通杨木纤维板进行对比，以论证废旧水泥模板生产制造纤维板的可行性。1 材料与方法废弃的杨木水泥模板，取自南京浦口建筑工地；普通杨木单板，取自江苏泗阳。脲醛树脂胶黏剂，江苏沭阳大江木业有限公司，粘度 113 s（涂 -4 粘度计），固含量 65%，pH 值 7.64。1.1 废旧水泥模板单板性能研究1.1.1 单板气干密度、吸水厚度膨胀率 将废弃杨木水泥模板从芯层分离出单板，并制作成宽 30 mm，长 30 mm 的试件；将杨木单板制成宽 30 mm，长
8、30 mm 的试件；每种原料制作 20 个试样进行密度和吸水厚度膨胀率测试，并按照平均值结果计算。 1.1.2 单板力学性能通过刀片等辅助工具将废弃杨木水泥模板从芯层分离出单板，并制作成宽 50 mm，长 250 mm的试件；将杨木同样制作成宽 50 mm，长 250 mm 的试件；每种材料制作 10 个试件，并按照平均值结果计算。 1.1.3 微观结构分离出废弃杨木水泥模板单板，使用双面一次性刀片将单板切削成顺纹理方向长约 2 mm，垂直纹理方向 ( 宽度 )10 mm 的试件，然后切削垂直纹理方向的横截面，使表面平整光洁。将处理好的试样进行干燥处理，对干燥后的样品进行喷金镀膜处理，利用扫描
9、电镜对样品进行观察。将杨木单板使用同样的方法进行处理；每种实验试件准备 3 组。1.2 纤维板的制备与试验方法分别测定杨木水泥模板和杨木单板制成的纤维得浆率，用以下公式计算：得浆率 =绝干木片质量绝干纤维质量100%。 将杨木水泥模板和杨木单板分别制成含水率7% 左右的纤维，施加 14% 的脲醛树脂胶粘剂，1.5% 的氯化铵，1% 的石蜡乳液；将 拌 胶 后 的 水 泥 模 板 纤 维 铺 装 成 300 mm300 mm10 mm 的板坯，板的目标密度分别为 0.85、0.80、0.75、0.70、0.65 g/cm3，每种条件各重复一次；同样的目标密度的规格制备混合 1 1 的纤维板（50
10、% 杨木纤维及 50% 水泥模板纤维）；在目标密度为 0.75 g/cm3的条件下，以不同的纤维比例制备的纤维板，水泥模板纤维和杨木纤维的混合比例为（%）：100 0；80 20；60 40；50 50；40 60；20 80；0 100。热压工艺参数：热压时间为 6 min；热压温度为 160 ；热压压力为 3 MPa；将制备好的纤维板在室温下放置 72 小时；按照中国国家标准 GB/T 17657-1999 测定 24 小时吸水厚度膨胀率（TS）、弹性模量（MOE）、静曲强度（MOR）和内结合强度（IB）。1.3 纤维板含沙量的试验方法试验材料：（1）废旧水泥模板纤维板；（2）杨木纤维板。
11、试验仪器及试剂：天平， 感量0.001 g；管状炉；SX2-4-10 高温箱形电炉，温度 1 000 ；干燥箱；空气对流干燥箱，恒温灵敏度 1 ，温度范围40 200；水槽；蒸发皿，400 mL；玻璃烧杯，111第 34 卷中 南 林 业 科 技 大 学 学 报200 mL；尼龙网， 3540 m；烧结玻璃过滤坩埚，空隙度 4；玻璃棒；坩埚；盐酸，= 1.18 g/mL。试验制作方法：将废旧水泥模板纤维板及杨木纤维板分别打碎成长度约 20 mm 碎片，称取200 g 碎片并点燃。收集灰分和碳化物，然后再在高温马福炉中加热至 500 600 ，加热约 3 h。然后把灰分倒到玻璃杯中，用 50 m
12、L 盐酸洗净蒸发皿，并将盐酸溶液倒入烧杯中，在水槽中将烧杯加热到 75，再加入 100 mL 蒸馏水，搅拌残留的固体物质（砂粒），然后静止 10 min。从砂粒中尽可能倒出烧杯内的盐酸溶液，仅剩下几毫升，加入150 mL蒸馏水， 搅拌混合液， 并用尼龙网过滤。用玻璃棒搅拌滤网上的砂粒。在干燥箱中加热烧结玻璃过滤坩埚至（1032），烘至质量恒定，取出并冷却后称量。 然后冲洗坩埚， 干燥后并称量。2 结果与分析2.1 废弃水泥模板单板的性能研究木材的强度又叫木材力学性质，它表示木材抵抗外部机械作用的能力，影响木材力学性质的因素，主要与木材的构造、水分、密度、作用时间和温度有关10。为了研究探讨废旧
13、水泥模板单板物理力学性能的变化，以树种相同的杨木单板进行对比研究，单板在相同含水率，外力作用时间和温度的条件下进行弹性模量、静曲强度、吸水厚度膨胀率等各项性能测试研究。 2.1.1 单板的气干密度与吸水厚度膨胀率木材密度是判断木材性质的一项重要指标，可以用它来估计木材质量，判断木材的工艺性质和物理力学性质，密度越大，强度越大11。根据图 1可知水泥模板单板气干密度高于杨木达 0.5 g/cm3，比杨木单板的密度提高了 47%。水泥模板单板密度高，这可能是由于杨木水泥模板经热压时，在外力的作用下，单板产生了压缩，加之胶粘剂渗入到单板内，所以它的密度较杨木单板高。虽然废弃的水泥模板的杨木单板经热压
14、，单板产生了压缩，其密度增加，但是它的细胞结构并未受到破坏。水泥模板单板的吸水厚度膨胀率为 2.43%，杨木单板的吸水厚度膨胀率为 2.57%，见图 2。水泥模板单板的吸水性能相对于的杨木单板略有减小。造成这种结果的原因是水泥模板的细胞腔被压缩，从而使水分移动的通道变小，并且水泥模板的细胞腔内可能有一定量的胶黏剂残留在内部，从而使得其吸水厚度膨胀率变小。2.1.2 单板的力学性能由图 3 与图 4 可见，废弃水泥模板单板的弹性模量与静曲强度的平均值分别比普通杨木单板高出 2 466 MPa 和 11 MPa，说明废弃水泥模板单板的力学强度大于普通杨木单板。木材密度是判断木材性质的一项重要指标，
15、 密度越大， 强度越大。根据前面对水泥模板气干密度的研究可知，水泥模板气干密度高于普通杨木 47%，所以废弃水泥模板单板的力学强度大于普通杨木单板的主要原因是由于其密度的提高。2.2 单板的细胞形态木材的微观构造除对木材的种类鉴别具有重图 1 单板的气干密度 Fig.1 Air-dry density of veneer图 2 单板的吸水厚度膨胀率 Fig.2 Thickness swelling of veneer图 3 单板的弹性模量 Fig.3 Elasticity modulus of veneerPHAM TUONG LAM，等：利用废弃杨木水泥模板生产纤维板的研究112第 3 期要
16、意义外，更重要的是与木材的物理力学性质、加工利用有着密切的关系12。通过扫描电子显微镜对样品进行观察，分析废弃水泥模板物理力学性能变化的原因。 2.2.1 细胞形态对木材强度的影响木材的力学性质与构成木材物质的结构和单位体积内木材细胞壁物质的数量有关，其中木材物质的数量是最主要的13。木材是一种多孔性物质，组成木材的基本物质是细胞壁，各种类型的细胞壁决定了组织的质地和性能。对比图 5A-1，B-1，可知杨树木材本身的导管和纤维的细胞壁薄、胞腔大，因此木材的密度低。废旧水泥模板的细胞腔变形较大，细胞的空隙率低密实度增加，单位体积内细胞基本物质数量增多，结合之前的单板理化性能的分析，可以得出结论，废旧水泥模板木材由于被外力压缩，从而密度变大，使其理化性能得到提高。说明用杨木作为基材制备水泥模板过程
