NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỬ VÁN DĂM XI MĂNG TỪ MỘT SỐ LOẠI PHẾ LIỆU NÔNG NGHIỆP

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỬ VÁN DĂM XI MĂNG TỪ MỘT SỐ LOẠI PHẾ LIỆU NÔNG NGHIỆP Họ tên sinh viên: PHẠM THỊ HIỀN HẠNH Ngành: CHẾ BIẾN LÂM SẢN Niên khóa: 2006 – 2010 Tháng 7/2010 i NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỬ VÁN DĂM XI MĂNG TỪ MỘT SỐ LOẠI PHẾ LIỆU NÔNG NGHIỆP Tác giả PHẠM THỊ HIỀN HẠNH Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành Chế biến lâm sản Giáo viên hướng dẫn: Tiến sĩ Phạm Ngọc Nam Tháng năm 2010 i ii LỜI CẢM TẠ Để hồn thành tốt đề tài hơm tơi xin chân thành cảm ơn:  Cha mẹ, người có công sinh thành nuôi dưỡng đến ngày hôm  Ban giám hiệu toàn thể quý thầy trường đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh đào tạo tận tình năm tơi học trường  Ban chủ nhiệm khoa toàn thể quý thầy cô khoa Lâm nghiệp, đặc biệt quý thầy cô môn Chế biến lâm sản truyền đạt kiến thức cho năm qua  Tiến sĩ Phạm Ngọc Nam – giáo viên hướng dẫn – tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi thực tốt đề tài  Cô Nguyễn Thị Tường Vy – nhân viên phụ trách phòng thí nghiệm – tạo điều kiện cho tơi suốt q trình thực đề tài  Các anh chị gia đình, tập thể lớp Chế biến lâm sản K32 bạn bè động viên giúp đỡ thời gian học tập trường Chân thành cám ơn! Thủ Đức, ngày 30 tháng năm 2010 Sinh viên thực Phạm Thị Hiền Hạnh iii TÓM TẮT Đề tài: “Nghiên cứu sản xuất thử ván dăm xi măng từ phế liệu nông nghiệp” Thời gian thực hiện: Từ ngày 22/2/2010 đến ngày 22/7/2010 Địa điểm thực hiện: Phòng thí nghiệm Bộ mơn Chế biến lâm sản khoa Lâm Nghiệp trường Đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh Phương pháp nghiên cứu: sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, xử lý số liệu phần mềm Excel Statgraphic 7.0 Kết nghiên cứu: tìm cơng nghệ sản xuất thích hợp, tận dụng nguồn phế liệu nông nghiệp để sản xuất ván dăm xi măng đáp ứng nhu cầu làm nhà vùng cao, vật liệu cách âm vách ngăn Bên cạnh đa dạng hóa nguồn nguyên liệu để sản xuất ván dăm Chúng tơi xác định tính chất lý ván dăm nghiên cứu để tìm thông số tối ưu sản xuất Xác định thông số nhằm sản xuất ván dăm xi măng đạt chất lượng tốt Trong trình sản xuất đưa thông số tối ưu trình sản xuất ván dăm xi măng từ phế liệu nông nghiệp Đối với ván từ bã mía, ứng với tỷ lệ xi măng/dăm 2,61; hàm lượng thuỷ tinh nước 10,6% ván đạt ứng suất uốn tĩnh 6,44 MPa, độ giãn nở dày 0,588% Đối với ván từ xơ dừa, ứng với tỷ lệ xi măng/dăm 2,63; hàm lượng thuỷ tinh nước 10,22% ván đạt ứng suất uốn tĩnh 6,32MPa, độ giãn nở dày 0,57% iv MỤC LỤC Trang LỜI CẢM TẠ iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC v DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH SÁCH CÁC HÌNH ix DANH SÁCH CÁC BẢNG x DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC x Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1.Tính cấp thiết 1.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.2.2 Đối tượng nghiên cứu 1.2.2 Phạm vi nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Khái quát đặc điểm, lịch sử phát triển công nghiệp ván dăm 2.2 Xu hướng sản xuất sử dụng ván dăm 2.2.1 Việt Nam 2.2.2 Thế giới .6 2.3 Tình hình nghiên cứu ván dăm nước 2.4 Sơ lược nguồn nguyên liệu .9 2.4.1 Cây mía dăm bã mía 2.4.1.1 Cây mía 2.4.1.2 Dăm bã mía 11 2.4.2 Cây dừa mụn xơ dừa 12 2.4.2.1 Cây dừa 12 2.4.2.2 Mụn xơ dừa 13 2.5 Chất kết dính 13 v 2.5.1 Thành phần xi măng phản ứng xảy trình tạo ván 14 2.5.1.1 Thành phần xi măng 14 2.5.1.2 Các phản ứng xảy trình tạo ván dăm 14 2.5.2 Tính chất xi măng 15 2.5.3 Quá trình rắn xi măng 16 2.5.4 Các tiêu kĩ thuật xi măng PCB40 17 2.6 Các phụ gia liên kết 17 2.6.1 Thuỷ tinh nước 17 2.6.2 Canxi clorua CaCl2 17 2.6.3 Nhôm clorua AlCl3 18 2.6.4 Bột Silic 18 2.6.5 Nước H2O 18 2.7.Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng ván 18 2.7.1 Ảnh hưởng nguyên liệu 18 2.7.2 Khối lượng riêng ván 19 2.7.3 Hình dạng kích thước dăm 19 2.7.4 Độ ẩm thảm dăm 20 2.7.5 Công thức pha trộn 20 2.7.6 Ảnh hưởng chế độ ép 20 Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 3.1 Nội dung nghiên cứu 22 3.2 Giới hạn thơng số thí nghiệm 22 3.3 Phương pháp nghiên cứu 23 3.3.1 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 23 3.3.2 Phương pháp xác định tính chất lý ván 24 3.3.2.1 Phương pháp xác định khối lượng thể tích 24 3.3.2.2 Phương pháp xác định độ ẩm ván 25 3.3.2.3 Phương pháp xác định độ dãn nở 26 3.3.2.4 Phương pháp xác định độ bền uốn tĩnh 26 Chương : KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 28 4.1 Kết nghiên cứu thăm dò 28 vi 4.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất ván dăm xi măng 31 4.3 Thuyết minh quy trình 32 4.3.1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu 32 4.3.2 Trộn phụ gia xi măng 34 4.3.3 Trải thảm ép sơ 35 4.3.4 Ép ván 35 4.3.5 Khâu xử lý ván 36 4.4 Thiết lập cơng thức sản xuất ván dăm thí nghiệm 36 4.4.1 Tính tốn nguyên liệu dăm, xi măng phụ gia 36 4.4.2 Tính tốn lực ép thí nghiệm 39 4.5 Xây dựng phương trình tương quan 40 4.5.1 Ván dăm xi măng từ bã mía 41 4.5.1.1 Phương trình tương quan 41 4.5.1.2 Kiểm tra hệ số hồi quy tương thích phương trình 41 4.5.1.3 Xác định thông số tối ưu 42 4.5.2 Ván dăm xi măng từ xơ dừa 44 4.5.2.1 Kiểm tra hệ số hồi quy tương thích phương trình 44 4.5.2.2 Xác định thông số tối ưu 45 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 5.1 Kết luận 48 5.2 Kiến nghị 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 PHỤ LỤC 52 vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CT Công thức QHTN Quy hoạch thực nghiệm XM Xi măng VDXM Ván dăm xi măng WWCB Wood Wool Cement Board TT nước Thuỷ tinh nước KLTT Khối lượng thể tích USUT Ứng suất uốn tĩnh PTPS Phân tích phương sai T Thời gian ép P Áp suất ép  max Khối lượng thể tích lớn  Khối lượng thể tích nhỏ  tb Khối lượng thể tích trung bình W Độ ẩm ván W Độ trương nở ván  Độ bền uốn tĩnh ván Wd Độ ẩm dăm Pk Áp lực đồng hồ Sp Diện tích pittong Sv Diện tích ván viii DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1: Tình hình sản xuất ván dăm Việt Nam 2002 – 2007 Hình 2.2: Biểu đồ ép ván thí nghiệm 21 Hình 3.1: Vị trí kiểm tra chiều dày mẫu thử 25 Hình 3.2: Mẫu thử ứng suất uốn tĩnh 27 Hình 4.1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất VDXM từ bã mía xơ dừa 32 Hình 4.2: Mơ tả trình nghiên cứu VDXM 40 ix Phụ lục 5: Độ trương nở VDXM bã mía Ván 10 11 Mẫu I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III t1 (mm) 19,88 20,02 19,80 20,02 19,90 19,82 19,86 20,00 20,200 19,820 19,778 19,880 19,820 20,000 19,860 19,800 19,920 19,900 19,920 20,200 20,000 19,880 19,780 19,800 19,820 20,200 19,880 19,880 19,820 20,000 20,200 20,000 19,980 t2 (mm) 20,00 20,15 19,92 20,19 20,08 19,99 20,01 20,17 20,37 19,98 19,94 20,05 19,94 20,13 19,98 19,93 20,05 20,03 20,07 20,34 20,14 20,00 19,89 19,93 19,97 20,36 20,04 20,03 19,97 20,15 20,32 20,12 20,10 58 t 0,6 0,63 0,6 0,85 0,88 0,88 0,78 0,83 0,82 0,83 0,84 0,88 0,61 0,64 0,61 0,64 0,65 0,63 0,74 0,71 0,71 0,59 0,58 0,66 0,75 0,8 0,79 0,73 0,76 0,76 0,59 0,59 0,62 tTB 0,61 0,87 0,81 0,85 0,62 0,64 0,72 0,61 0,78 0,75 0,6 Phụ lục 6: Khối lượng thể tích VDXM xơ dừa Ván Mẫu I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III 10 11 Kích thước ván l (cm) b (cm) 10,054 10,000 10,030 10,010 10,002 10,060 10,040 10,012 10,014 10,000 10,026 10,064 10,002 10,016 10,031 10,002 10,010 10,030 10,020 10,012 10,024 10,002 10,000 10,018 10,006 10,032 10,000 10,028 10,020 10,030 10,004 10,032 10,016 10,070 10,048 10,072 10,062 10,092 10,042 10,042 10,040 10,036 10,048 10,022 10,028 10,004 10,024 10,006 10,008 10,026 10,062 10,036 10,046 10,064 10,032 10,006 10,020 10,014 10,056 10,048 10,048 10,032 10,072 10,050 10,046 10,038 ttb (cm) 1,928 1,938 1,960 1,950 1,968 1,902 2,000 1,980 1,988 1,984 1,936 1,956 1,980 1,982 1,980 1,976 1,982 1,986 1,980 2,000 1,960 1,954 1,978 1,980 1,968 1,972 1,974 2,000 2,020 1,994 2,020 2,000 1,992 V (cm3) m(g) KLTT 195,20 194,73 198,00 196,41 198,65 192,14 201,64 199,03 199,80 199,35 194,53 197,40 198,12 198,99 198,73 197,80 198,91 200,43 199,11 201,16 197,73 196,06 197,92 198,75 197,19 198,94 198,35 201,52 203,05 201,44 203,09 201,56 200,28 232,29 229,78 235,62 233,72 234,41 224,81 243,99 238,84 241,75 233,24 231,49 232,94 237,74 240,78 240,47 239,34 238,7 240,52 240,92 243,4 241,23 229,4 235,52 234,53 232,69 236,74 236,03 241,83 241,63 241,73 245,74 247,92 242,34 1,19 1,18 1,19 1,19 1,18 1,17 1,21 1,20 1,21 1,17 1,19 1,18 1,20 1,21 1,21 1,21 1,20 1,20 1,21 1,21 1,22 1,17 1,19 1,18 1,18 1,19 1,19 1,20 1,19 1,20 1,21 1,23 1,21 59 KLTTtb 1,19 1,18 1,21 1,18 1,21 1,20 1,21 1,18 1,19 1,20 1,22 Phụ lục 7: Độ ẩm VDXM xơ dừa Ván 10 11 Mẫu I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III m1 232,29 229,78 235,62 233,72 234,41 224,81 243,99 238,84 241,75 233,24 231,49 232,94 237,74 240,78 240,47 239,34 238,7 240,52 240,92 243,4 241,23 229,4 235,52 234,53 232,69 236,74 236,03 241,83 241,63 241,73 245,74 247,92 242,34 m0 192,68 189,40 193,93 195,35 195,52 186,84 199,83 198,45 199,83 195,08 193,52 193,47 195,96 197,27 197,36 199,88 200,72 202,56 196,96 201,95 201,24 190,72 193,66 190,60 195,67 197,50 197,58 199,69 196,53 200,30 203,82 206,05 203,40 60 W (%) 20,56 21,32 21,50 19,64 19,89 20,32 22,10 20,35 20,98 19,56 19,62 20,40 21,32 22,06 21,84 19,74 18,92 18,74 22,32 20,53 19,87 20,28 21,62 23,05 18,92 19,87 19,46 21,10 22,95 20,68 20,57 20,32 19,14 WTB 21,13 19,95 21,14 19,86 21,74 19,13 20,91 21,65 19,42 21,58 20,01 Phụ lục 8: Ứng suất uốn tĩnh VDXM xơ dừa Ván Mẫu I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III 10 11 Kích thước ván t(cm) b (cm) l (cm) 1,974 5,02 20 1,998 5,06 20 1,974 5,10 20 1,961 5,16 20 2,020 5,08 20 2,012 5,00 20 1,998 5,11 20 2,014 5,12 20 2,010 5,09 20 1,988 5,03 20 1,961 5,13 20 1,992 5,14 20 1,998 5,07 20 2,020 5,15 20 2,008 5,03 20 2,004 5,06 20 1,998 5,14 20 2,012 5,06 20 2,006 5,11 20 2,002 5,16 20 2,010 5,09 20 2,000 5,06 20 2,004 5,13 20 1,980 5,15 20 2,008 5,07 20 2,000 5,08 20 2,012 5,12 20 2,014 5,11 20 1,998 5,07 20 2,002 5,04 20 2,004 5,10 20 2,010 5,09 20 1,996 5,12 20 61 P (kG) 40,23 41,95 41,07 30,10 31,99 31,17 33,39 32,88 32,49 30,75 31,24 32,02 42,98 44,27 41,98 41,12 41,93 41,65 40,10 39,78 39,62 40,08 41,07 40,92 35,57 35,97 37,10 37,52 36,03 36,56 41,92 41,61 41,41  (kG/cm2) 61,7 62,3 62 45,5 46,3 46,2 49,1 47,5 47,4 46,4 47,5 47,1 63,7 63,2 62,1 60,7 61,3 61 58,5 57,7 57,8 59,4 59,8 60,8 52,2 53,1 53,7 54,3 53,4 54,3 61,4 60,7 60,9  (Mpa) 6,17 6,23 6,20 4,55 4,63 4,62 4,91 4,75 4,74 4,64 4,75 4,71 6,37 6,32 6,21 6,07 6,13 6,10 5,85 5,77 5,78 5,94 5,98 6,08 5,22 5,31 5,37 5,43 5,34 5,43 6,14 6,07 6,09  TB (Mpa) 6,2 4,6 4,8 4,7 6,3 6,1 5,8 6,0 5,3 5,4 6,1 Phụ lục 9: Độ trương nở VDXM xơ dừa Ván 10 11 Mẫu I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III t1 (mm) 19,740 19,980 19,740 19,610 20,200 20,120 19,980 20,140 20,100 19,880 19,610 19,920 19,980 20,200 20,080 20,040 19,980 20,120 20,060 20,020 20,100 20,000 20,040 19,800 20,080 20,000 20,120 20,140 19,980 20,020 20,040 20,100 19,960 t2 (mm) 19,86 20,10 19,87 19,78 20,37 20,29 20,14 20,30 20,27 20,05 19,78 20,09 20,10 20,33 20,21 20,15 20,10 20,24 20,20 20,15 20,23 20,12 20,16 19,91 20,22 20,15 20,27 20,28 20,13 20,16 20,16 20,22 20,07 62 t (mm) 0,59 0,60 0,64 0,86 0,83 0,86 0,80 0,79 0,84 0,88 0,87 0,86 0,61 0,64 0,64 0,57 0,58 0,62 0,68 0,67 0,66 0,60 0,62 0,55 0,71 0,73 0,75 0,69 0,73 0,71 0,62 0,61 0,57 tTB 0,61 0,85 0,81 0,86 0,63 0,59 0,67 0,59 0,73 0,71 0,6 Phụ lục 10: Bảng ma trận mã hóa VDXM từ bã mía 11 Cursor at Row: Column: Data Editor File: HANH32-BM Maximum Rows: Number of Cols: Run x1 x2 ut dn | -| | | 0.00000000 0.00000000 6.1 61 | 0.00000000 -1.41421356 5.3 78 ||| |-1.00000000 1.00000000 4.8 81 °°| | 1.00000000 1.00000000 6.3 62 °°| |-1.41421356 0.00000000 4.4 87 °°| | 0.00000000 0.00000000 6.4 64 °°| | 1.41421356 0.00000000 6.1 61 °°| |-1.00000000 -1.00000000 4.5 85 °°| | 0.00000000 1.41421356 5.8 72 °°| 10 | 1.00000000 -1.00000000 5.4 75 °°| 11 | 0.00000000 0.00000000 6.2 60 °°| |  |°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°    | | -| Length 11 11 11 11 63 Phụ lục 11: Bảng ANOVA cho độ giãn nở dày VDXM từ bã mía ANOVA for Dn - Hanh-32-BM-Lan -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value -A:x1 0540704 0540704 124.78 0079 B:x2 0081187 0081187 18.74 0494 AB 0020250 0020250 4.67 1632 AA 0237061 0237061 54.71 0178 BB 0275061 0275061 63.48 0154 Lack-of-fit 0019733 0006578 1.52 4208 Pure error 0008667 0004333 -Total (corr.) 10667273 10 R-squared = 0.973377 R-squared (adj for d.f.) = 0.946753 Regression coeffs for Dn - Hanh-32-BM -constant = 0.616667 A:x1 = -0.0822119 B:x2 = -0.0318566 AB = -0.0225 AA = 0.0647917 BB = 0.0697917 -ANOVA for Dn - Hanh-32-BM-Lan -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio Pvalue A:x1 0540704 0540704 124.78 0079 B:x2 0081187 0081187 18.74 0494 AA 0237061 0237061 54.71 0178 BB 0275061 0275061 63.48 0154 Lack-of-fit 0039983 0009996 2.31 3246 Pure error 0008667 0004333 Total (corr.) 10667273 10 R-squared = 0.954393 R-squared (adj for d.f.) = 0.923989 64 Phụ lục 12: Bảng ANOVA cho ứng suất uốn tĩnh VDXM từ bã mía ANOVA for Ut - Hanh-32-BM – Lan -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value A:x1 2.8849978 2.8849978 123.64 0080 B:x2 4546320 4546320 19.48 0477 AB 0900000 0900000 3.86 1885 AA 1.5812745 1.5812745 67.77 0144 BB 8118627 8118627 34.79 0276 Lack-of-fit 0753701 0251234 1.08 5146 Pure error 0466667 0233333 Total (corr.) 5.44181818 10 R-squared = 0.977574 R-squared (adj for d.f.) =0.955149 Regression coeffs for Ut - Hanh-32-BM -constant = 6.23333 A:x1 = 0.60052 B:x2 = 0.238388 AB = 0.15 AA = -0.529167 BB = -0.379167 -ANOVA for Ut - Hanh-32-BM– Lan -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value -A:x1 2.8849978 2.8849978 123.64 0080 B:x2 4546320 4546320 19.48 0477 AA 1.5812745 1.5812745 67.77 0144 BB 8118627 8118627 34.79 0276 Lack-of-fit 1653701 0413425 1.77 3917 Pure error 0466667 0233333 Total (corr.) 5.44181818 10 R-squared = 0.961036 R-squared (adj for d.f.) = 0.935059 65 Phụ lục 13: Bảng tối ưu hóa mục tiêu hàm dãn nở VDXM từ bã mía Target Cell (Min) Cell Name $D$2 Fx Original Value Final Value 0.62 0.59047084 Adjustable Cells Cell Name Original Value Final Value $A$2 x1 0.000 0.631 $B$2 x2 0.22922636 Constraints Cell Name Cell Value Formula $B$2 x2 0.22922636 $A$2 x1 $B$2 $A$2 Status Slack $B$2=-1.41 Not Binding 2.041 x2 0.22922636 $B$2>=-1.41 Not Binding 1.63922636 x1 0.631 $A$2=-1.41 Not Binding 1.712631569 $A$2 x1 0.566037721 $A$2=-1.41 Not Binding 1.660000001 x1 0.621 $A$2=-1.41 Not Binding 1.95664179 $A$2 x1 0.699253729 $A$2=-1.41 Not Binding 2.068 $B$28 X2 0.110 $B$28