Temperature has important effect on mechanical properties of wood. These effect needs to be understood and taken into account in the structural use of wood. Furthermore, the effect of cooling after exposing to high temperature must be explained. In this study, the effect of temperature, exposure time, specific gravity, and cooling on bending properties were investigated. The boundary temperatures at which bending MOE and MOR reduced rapidly were approximately $200^{\circ}C$ and $150^{\circ}C$, respectively. This boundary temperature was nearly constant with independence of species(specific gravity), exposure time, and cooling. Above the boundary temperature, the effect of exposure time was increased with temperature and the reduction of bending MOE and MOR for Japanese Larch with relatively higher specific gravity was smaller than that of Hem-fir. The recovery of bending MOE and MOR after cooling was also more significant above the boundary temperature than below. The degree of cooling effect was larger for MOR than MOE. Consequently, bending properties of wood in elevated temperatures should be considered in terms of the boundary temperature, $200^{\circ}C$ for bending MOE, $150^{\circ}C$ for MOR, and these boundary temperatures must be considered an important factor. Furthermore, to evaluate the safety of structure, the recovery after cooling should be considered.
Nondestructive evaluation (NDE) technique method using a resonance frequency mode was carried out for woodceramics produced at different carbonizing temperatures (600℃, 800℃, 1000℃, 1200℃, 1500℃) at the phenol resin impregnation rate of 70%, for three kinds of species (Pinus densifora, Pinus koraiensis, Larix leptolepis), respectively. There was a poor relationship between density and static bending MOR. However, close correlations were found between dynamic MOEd and static bending MOR, and between static MOEs and MOR. Especially, the correlation coefficient was highest between MOEd and static bending MOR. Therefore, the MOEd using the resonance frequency mode is useful as a NDE method for predicting the MOR of woodceramics produced at different carbonizing temperatures.
The effect of the treatment with CCFZ, FR-4, and PEG400 from butt end on the dimensional stability and bending properties was examined. Three softwood species such as red pine, Korean white pine and Japanese larch and three hardwood species such as poplar, alder and oak were investigated in this research. Shrinkage of red pine, Korean white pine, poplar, and alder treated with PEG400 decreased. However, there was no significant decrease of shrinkage in Japanese larch and oak. The decrease of shrinkage when moisture content changed from about 20% to 10% was larger than that at any other phase. In regard to the effect of treatment on bending properties, bending MOE and MOR of all specimens treated with PEG400 decreased significantly. Especially in the case of red pine, poplar, and alder treated with PEG400, bending MOR reduced 9%, 14%, and 12%, respectively. Reductions of MOR of the hardwood was also much larger than that of the softwood. However, in all species, treatment with CCFZ and FR-4 did not affect the change of bending MOE and MOR significantly. Comparing the large specimen which also included heartwood with the small specimen which included only treated sapwood, there was a difference in the change of bending MOE and MOR between them. The large specimens of Korean white pine, alder and Poplar, which had a relatively low proportion of sapwood(18~22%), showed the decrease of MOR by 11~13% more than that of small specimens, while red pine, Japanese larch and oak, which had a relatively high proportion of sapwood(35~40%), showed little decrease. It means that bending MOE and MOR of structural wood treated from butt end should be considered in terms of sapwood proportion as well as effect of treated chemicals.
The $3{\times}3{\times}30$ ($cm^3$) sized lumbers of Populus alba-grandulosa L. were treated with four fire-retardant solutions of ammonium sulfate, monoammonium phosphate, diammonium phosphate and aluminium chloride for 1, 15, 30, and 60 minutes and 1, 3, and 7 days. Thereafter they were air-dried and burned at high temperature about $1,800^{\circ}C$ and for short time of five minutes. This study estimated the relationship between absorbed chemical amounts and rate of weight loss or residual bending strength of these burned lumbers. The results were as follows: 1) In absorption amount of fire-retardant chemicals, diammonium phosphate showed the largest, aluminium chloride the smallest, but monoammonium phosphate and ammonium sulfate showed similar level. 2) The absorption amount of chemicals was decreased with the increase of specific gravity in the same species except aluminium chloride. 3) The rate of weight loss was decreased as the absorption amount of chemicals increased, especially monoammonium phosphate was most effective. 4) The MOR value of the residual bending strength was increased as the absorption amount of chemicals increased and especially monoammonium phosphate showed the most efficient effect. 5) Aluminium chloride showed more striking increase of MOR value of residual bending strength with the increase of absorption amount than any other chemical, therefore its MOR value was similar to the maximum MOR value of the most effective monoammonium phosphate. 6) The correlation between weight loss and MOR value of the residual bending strength was negative and aluminium chloride showed the most striking negative relation, but the others showed similar trends. 7) The correlation between work to proportional limit and absorption amount of chemicals was positive and the degree of increase in work to proportional limit was most in aluminium chloride, and the next, in monoammonium phosphate and diammonium phosphate in turn. 8) The correlation between work to maximum load and absorption amount of chemicals showed positive and diammonium phosphate revealed the best result and aluminium chloride showed better results than other two chemicals.
The bending performances of sloped finger-joints in Pinus densiflora S. et Z. were tested in order to improve the strength properties of finger-joint Sloped finger-cut pieces were jointed with four kinds of adhesives(resorcinol-phenol, oilic urethane, polyvinyl acetate, and polyvinyl-acryl acetate resin). The slope ratios of finger joints were 0, 0.5, 1.0, 2.0. The MOE, MOR and defletion to maximum load in bending of sloped finger-joints and solid wood specimen were measured. The results were: 1. The efficiencies of MOE to finger and sloped finger-joints were 82% or greater in every kind of adhesives except polyvinyl-acryl acetate resin adhesive and there were some effect of slope on the MOE in a sloped finger-joint for polyvinyl-acryl acetate and oilic urethane resin adhesives. 2. The effects of slope on the MOR to sloped finger-joints were showed in every kind of adhesive, because the efficiencies of MOR increased with increasing slope ratio in sloped finger-joints. The efficiencies of MOR to slope ratios of 0 and 2.0 ranged 43~65% and 76~82%, respectively. There was almost no effect of the kinds of adhesives on the MOR to the slope ratio of 2.0. 3. It was found impossible to estimate the bending strength of sloped finger-jointed Pinus densiflora S. et Z. by using MOE. The correlation coefficient(0.124) between MOE and MOR was very low and not significant at 5% level.
Nondestructive evaluation (NDE) technique method using a resonance frequency mode was carried out for woodceramics made by different phenol resin impregnation ratios (40, 50, 60, 70%) for Broussonetia Kazinoki Sieb. Dynamic modulus of elasticity increased with increasing resin impregnation ratios. There was a close relationship between dynamic modulus of elasticity and static bending modulus of elasticity and between dynamic modulus of elasticity and MOR and between static bending modulus of elasticity and MOR. Therefore, the dynamic modulus of elasticity using resonance frequency mode is useful as a nondestructive evaluation method for predicting the MOR of woodceramics made by different impregnation ratios.
The bending performance of sloped finger-jointed Rhus verniciflua were tested in order to improve the strength properties of finger-joint. Sloped finger-cut pieces were jointed with three kinds of adhesives (polyvinyl acetate, polyvinyl-acryl acetate and oilic resin). The slope ratios of finger joints were 0, 1.0, 1.5, and 2.0. The MOE, MOR and deflection to maximum load in bending of sloped finger-joints and solid wood specimen were measured. The results were : 1) The efficiencies of MOE to finger and sloped finger-joints to the solid wood were almost same in the three kinds of adhesives(polyvinyl acetate, polyvinyl-acryl acetate and oilic urethane resin) and there were some effect of slope on the MOE in a sloped finger-joint for three kinds of resin adhesives. 2) There was the effect of slope on the MOR in sloped finger-joints in every kind of adhesive. The efficiencies of MOR in slope ratios of 0 and 2.0 ranged 65-79%, respectively. There was also a slight effect of the kinds of adhesives on the MOR. However, the efficiencies of deflection to the urethane resin adhesive were much less than those of polyvinyl acetate, polyvinyl-acryl acetate resin adhesives except the slope ratio of 0. 3) It might be impossible to estimate the bending stregth of sloped finger-jointed Rhus verniciflua by using MOE. The correlation coefficient(0.192) between MOE was very low and not significant at 5% level.
Nondestructive evaluation (NDE) technique method using a resonance frequency mode was carried out for heat-treated wood under different conditions. The effect of heat treatment on the bending strength and NDE technique using the resonance frequency by impact hammer and force transducer mode for Korean paulownia, Pinus densiflora, Lidiodendron tulipifera and Betula costata were measured. The heat treatment temperature has been investigated at $175^{\circ}C$ and $200^{\circ}C$, respectively. There were a close relationship of dynamic modulus of elasticity and static bending modulus of elasticity to MOR. In all conditions, It was found that there were a high correlation at 1% level between dynamic modulus of elasticity and MOR, and static modulus of elasticity and MOR. However, the result indicated that correlation coefficient is higher in dynamic modulus of elasticity to MOR than that in static modulus of elasticity to MOR. Therefore, the dynamic modulus of elasticity using resonance frequency by impact hammer mode is more useful as a nondestructive evaluation method for predicting the MOR of heat-treated wood under different temperature and species conditions.
This study examined the structural performance of experimental parallel strand lumber (PSL) from a Larch veneer strand. The prototype of PSL from a Larch veneer strand was manufactured in the experimental laboratory and tested. The bending and dowel bearing strength were determined from the modulus of elasticity (MOE), modulus of rupture (MOR), and dowel bearing strength based on a 5% offset yield load. The test results indicated that the average MOR of PSL was higher than that of 2 × 4 dimension lumber, and the average MOE of PSL was lower than that of 2 × 4 dimension lumber. A linear relationship was observed between the MOR and MOE. The allowable bending stress of PSL was derived as specified in ASTM D2915 and compared with other research. The dowel bearing strength of PSL in parallel to the grain was approximately double that perpendicular to the grain of PSL. A comparison of several theoretical calculations based on each national code for the dowel bearing strength was conducted, and some theoretical equations produced results closer to the experimental results when it was parallel to the grain, but the difference was higher in the case perpendicular to the grain. The test results showed that PSL made with Japanese larch veneer strands appeared to be suitable for a raw material of structural composite lumber (SCL) appeared to be used as a raw material for SCL.
본 연구에서는 몇 가지 새로운 집성재 단면구성 방법을 제안하고, 국산 낙엽송과 합판으로 제조된 집성재의 휨시험을 통해 단면 구성에 따른 집성재의 휨성능을 평가 비교하였다. 수평적층(BH), 수직적층(BVN), 수직으로 합판보강된 수직적층(BVV)과 수평으로 합판보강된 수직적층(BVH)의 총 네가지 형태의 단면구성 방법에 대하여 실험을 실시하였다. 파괴모드를 관찰하고, 실험을 통해 얻어진 하중-변형 곡선으로부터 MOR 및 MOE를 계산하여 이를 바탕으로 각 단면구성 방법의 휨성능 개선효과를 비교하였다. MOR의 경우에는 결함의 분산으로 인해 수직적층에서 수평적층에 비해 23% 정도의 개선효과를 얻을 수 있었으나, MOE의 경우에는 거의 유사한 값을 나타내었다. 수평으로 합판보강된 경우에는 상대적으로 휨성능이 약한 합판이 사용됨에 따라 MOE가 15% 정도 감소하였으나, 수직으로 합판보강된 경우에는 합판이 사용되었음에도 불구하고 MOE의 감소 없이 MOR이 개선되는 효과를 나타내었는데 이는 전단보강의 효과로 생각되며 이러한 효과를 파괴모드의 관찰을 통해서도 확인하였다. 이상의 결과로부터 집성보의 단면 구성시 라미나의 적절한 배치 및 전단보강 등을 통하여 전체적인 휨성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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