Universitatea din Craiova - unitbv.roold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · Domeniul...

i

Investeşte în oameni!

FONDUL SOCIAL EUROPEAN

Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013

Axa prioritară 1 „Educaţie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere”

Domeniul major de intervenţie 1.5. „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării”

Titlul proiectului: „Burse doctorale pentru dezvoltare durabila” BD-DD

Numărul de identificare al contractului: POSDRU/107/1.5/S/76945

Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov

Universitatea Transilvania din Brasov

Scoala Doctorala Interdisciplinara

Departament: Prelucrarea Lemnului și Designul Produselor din

Lemn

Ing. Maria Adriana GHERGHIȘAN

Valorificarea puzderiilor de cânepă (Cannabis sativa

L.) prin înglobarea în materiale de umplutură și

placare pentru construcții

[Hemp Shiv Recovery as Embedment in Filling and

Lining Materials Used in Constructions]

Conducător ştiinţific

Prof.dr.ing. Ivan CISMARU

BRASOV, 2014

ii

MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALE

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV

BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-

410525

RECTORAT

D-lui (D-nei)

..............................................................................................................

COMPONENŢA

Comisiei de doctorat

Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov

Nr. 6622 din 04.06.2014

PREŞEDINTE: Prof. Univ. Dr. Ing. Mihai ISPAS

DECAN – Facultatea de Ingineria Lemnului

Universitatea “Transilvania” din Brașov

CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: Prof. Univ. Dr. Ing. Ivan CISMARU


REFERENŢI: Prof. Univ. Dr. Ing. Anton HADĂR

Universitatea Politehnică din București

Prof. Univ. Dr. Ing. Vasile NĂSTĂSESCU

Academia Tehnică Militară din București

Prof. Univ. Dr. Ing. Mihaela CÂMPEAN


Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: 11.07.2014 ora 10,

sala L III 3.

Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm

să le transmiteţi în timp util, pe adresa [email protected].

Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de

doctorat.

Vă mulţumim.

iii

Motto:

"Cânepa este de primă necesitate pentru bunăstarea şi prosperitatea unei naţiuni." –

Thomas Jefferson

Mulțumiri

Lucrarea de față s-a realizat sub îndrumarea domnului prof. univ. dr. ing. Ivan

CISMARU, căruia doresc să-i mulțumesc pentru încrederea și oportunitatea pe care mi-a

oferit-o prin acest stagiu de doctorat, dar și pentru înțelegerea și sprijinul acordate în decursul

celor trei ani ai derulării proiectului. Îi rămân profund recunoscătoare conducătorului meu

științific și pentru exemplul oferit în plan moral, etic și academic.

Le mulțumesc următoarelor cadre didactice pentru recomandările utile: doamnei Șef

lucr.dr.ing. Adriana FOTIN, doamnei Prof.dr.ing. Mihaela CÂMPEAN, doamnei Prof.dr.ing.

Daniela ȘOVA, doamnei Conf.dr.ing. Camelia COȘEREANU, domnului Prof. dr.ing. Aurel

LUNGULEASA, domnului Prof. dr. fiz. Doru URSUȚIU și nu în ultimul rând doamnei

Prof.dr.chim. Maria-Cristina TIMAR și doamnei Dr.ing. Anca VARODI, Cercetător Științific

grd. III.

În mod deosebit mulțumesc doamnei Conf.dr.ing. Luminița BRENCI, pentru suportul

tehnic și moral acordat pe parcursul testărilor în Centrul de cercetare științifică C14 -

Tehnologii inovative și produse avansate în industria lemnului din cadrul ICDT.

Rămân îndatorată domnului ing. Sergiu GEORGESCU, domnului ing. Valer

BUDULAN, Șef Atelier Școală și colectivului pe care îl coordonează pentru ajutorul acordat

la realizarea dispozitivelor, pregătirea instalațiilor și pentru asistența tehnică oferită.

Mulțumesc domnului Mihai STAICA, reprezentantul fostei Fabrici de prelucrarea

cânepei industriale din Sânnicolau Mare pentru amabilitatea cu care mi-a oferit informații și

documentație tehnică din domeniul cultivării și prelucrării plantei de cânepă industrială.

Nu în ultimul rând, mulțumesc familiei mele și prietenilor pentru suport, dragoste și

înțelegere.

Cercetările efectuate în cadrul tezei de doctorat au fost finanțate prin proiectul

POSDRU/107/1.5/S/76945.

iv

CUPRINS

Pg.

teză

Pg.

rezumat

LISTA DE NOTAȚII ȘI ABREVIERI xvii x

INTRODUCERE 1 1

SCOPUL ȘI OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORAT 6 2

CAPITOLUL 1. STUDII ȘI CERCETĂRI PRIVIND SITUAȚIA

ACTUALĂ, LA NIVEL NAȚIONAL ȘI INTERNAȚIONAL A

PLANTEI DE CÂNEPĂ ȘI IN

8 3

1.1. Cultivarea plantelor de cânepă și in. 8 3

1.2. Producția actuală de cânepă și in. 17 3

1.3. Producția actuală de puzderii de in și cânepă. 22 5

1.4. Tehnici, tehnologii și direcții de valorificare ale puzderiilor. 24 7

1.5. Proprietăți și caracteristici introduse de valorificarea puzderiilor prin

înglobarea în diverse materiale și produse. 31 11

1.6. Interesul actual al valorificării puzderiilor. 34 16

1.7. Concluzii referitoare la tendințele actuale manifestate pentru valorificarea

puzderiilor de cânepă. 36 13

CAPITOLUL 2. OPORTUNITĂȚI REFERITOARE LA ABORDAREA

CERCETĂRILOR ÎN CADRUL TEZEI DE DOCTORAT

REFERITOARE LA VALORIFICAREA PUZDERIILOR DE CÂNEPĂ

ÎN CONSTRUCȚII

38 14

2.1. Elemente privind produsele rezultate prin cultivarea și prelucrarea plantei

de cânepă. 38 14

2.2. Cerințele pieții privind produse rezultate prin prelucrarea plantei de

cânepă. 39 14

2.3. Tradiția și efectele economice zonale. 39 14

2.4. Caracteristicile specifice ale puzderiilor și ale produselor rezultate prin

valorificarea actuală. 41 15

2.5. Evoluția tehnologiilor de valorificare a particulelor ligncelulozice și a

materialelor tehnologice utilizate. 42 16

2.6. Tendințe de valorificare a particulelor lignocelulozice (așchii și fibre) în

industria compozitelor. 47 16

v

2.7. Efecte ale valorificării compozitelor pe bază de particule lignocelulozice. 49 16

CAPITOLUL 3. STUDII ȘI CERCETĂRI TEORETICE PRIVIND

POSIBILITĂȚILE DE VALORIFICARE ALE PUZDERIILOR DE

CÂNEPĂ SUB FORMĂ DE COMPOZITE LIGNOCELULOZICE

51 17

3.1. Definirea termenului de compozit pe bază de particule lignocelulozice și

lianți minerali. 51 17

3.2. Teorii privind fenomenul de adezivitate în cazul compozitelor pe bază de

particule lignocelulozice. 53 17

3.3. Elemente privind transferul termic prin structurile alveolare, elemente de

calcul teoretic (flux termic în funcție de procentele participative). 57 19

3.4. Elemente privind transferul fonic prin compozitele lignocelulozice pe

bază de puzderii. 62 21

3.5. Concluzii privind direcțiile de valorificare a compozitelor pe bază de

puzderii. 73 24

CAPITOLUL 4. CERCETĂRI PRELIMINARE PRIVIND

REALIZAREA COMPOZITELOR LIGNOCELULOZICE PE BAZĂ

DE PUZDERII DE CÂNEPĂ ŞI LIANŢI MINERALI

74 25

4.1. Studii privind influenţa procentelor participative ale puzderiilor în cadrul

reţetelor, alături de materialele de legătură şi umplutură, asupra stabilităţii

structurale ale compozitelor.

74 25

4.2. Studii privind influenţa procentelor diverselor materiale de legătură şi

umplutură (ciment, var, nisip, ipsos) asupra stabilităţii structurale ale

compozitelor.

76 26

4.3. Studii privind omogenitatea, manevrabilitatea şi posibilităţile de

valorificare ale compozitelor rezultate pe baza reţetelor experimentale. 76 27

4.5. Definirea zonei de cercetare experimentală din cadrul tezei de doctorat. 82 32

CAPITOLUL 5. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND

REALIZAREA ȘI VALORIFICAREA COMPOZITELOR DIN

PUZDERII DE CÂNEPĂ ȘI LIANȚI MINERALI ÎN COMPARAȚIE

CU MATERIALUL DIN GHIPS-CARTON, PRODUS INDUSTRIAL

84 33

5.1. Stabilirea rețetelor pe bază de procente participative masice ale

puzderiilor și materialelor de legătură și umplutură. 84 33

5.2. Stabilirea intervalelor de modificare a procentelor participative, în cadrul

intervalelor stabilite pe baza cercetărilor preliminare. 90 34

5.3. Efectuarea epruvetelor, calibrarea și formatizarea la dimensiuni identice,

codificare. 96 37

5.4. Efectuarea testelor la încercări mecanice. 105 39

vi

5.5. Efectuarea testelor pentru determinarea coeficientului de conductivitate

termică. 128 47

5.6. Efectuarea testelor la atenuare fonică. 154 55

5.7. Prelucrarea datelor experimentale 167 57

CAPITOLUL 6. STUDIUL TEORETICO-EXPERIMENTAL PRIVIND

TRANSFERUL TERMIC PRIN PANOURILE DE COMPOZITE

LIGNOCELULOZICE DIN PUZDERII DE CÂNEPĂ

197 72

6.1. Analiza comparativă a coeficientului de conductivitate termică, teoretic și

experimental, în funcție de procentul de puzderii, procentul alveolar. 197 72

6.2. Coeficienți de corecție ai relațiilor teoretice pentru transferul termic (c și

β). 199 73

6.3. Concluzii privind noi relații de calcul ai coeficienților de transfer termic. 200 74

CAPITOLUL 7. DOMENII ȘI DIRECȚII DE VALORIFICARE A

REZULTATELOR TEORETICE ȘI EXPERIMENTALE 202 76

7.1. Studiu comparativ al costurilor în funcție de rețeta folosită. 202 76

7.2. Domenii și direcții propuse de valorificare economică. 203 76

7.3. Domenii și direcții de orientare a cercetărilor viitoare. 207 79

CAPITOLUL 8. CONCLUZII GENERALE ȘI CONTRIBUȚII

PERSONALE 208 80

8.1. Concluzii generale. 208 80

8.2. Contribuții originale. 211 82

8.3. Diseminarea rezultatelor 213 84

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ 214 85

Scurt rezumat. 223 87

Curriculum-vitae 224 88

vii

TABLE OF CONTENTS

Pg.

thesis

Pg.

abstract

LIST OF ABBREVIATION xvii x

INTRODUCTION 1 1

THE AIM AND OBJECTIVES OF THE PHD THESIS 6 2

CHAPTER 1. STUDIES AND RESEARCH ON THE THE HEMP AND

FLAX CURRENT SITUATION AT NATIONAL AND

INTERNATIONAL LEVEL

8 3

1.1. The hemp and flax cultivation 8 3

1.2. The hemp and flax actual production 17 3

1.3. The hemp and flax shives actual production. 22 5

1.4. Techniques, technologies and directions for shives recovery. 24 7

1.5. Properties and features introduced by shives recovery through

incorporating them in various materials and products. 31 11

1.6. Actual interest of hemp shives recovery. 34 12

1.7. Conclusions on current trends manifested on recovery of hemp shives. 36 13

CHAPTER 2. RESEARCH OPPORTUNITIES REFFERING TO PHD

THESIS APROACH ON THE RECOVERY OF HEMP SHIVES IN

CONSTRUCTIONS

38 14

2.1. Elements on the result products from the cultivation and processing of

hemp plant 38 14

2.2. The market requirements on products resulting from the processing of

the hemp plant. 39 14

2.3. Tradition and regional economic effects. 39 14

2.4. The specific characteristics of shives and of resulted products by current

capitalization. 41 15

2.5. The evolution of shives recovery technology and of technological

materials 42 16

2.6. Trends of recovery of the lignocellulosic particles (chips and fibers) in

composites industry. 47 16

viii

2.7. Effects f the capitalisation of the composites based particles. 49 16

CHAPTER 3. THEORETICAL STUDIES AND RESEARCH

CONCERNING THE POSIBILITY OF RECOVERING HEMP

SHIVES IN LIGNOCELLULOSIC COMPOSITES

51 17

3.1. The definition of lignocellulosic-based composite particles and mineral

binders. 51 17

3.2. Theories on the phenomenon of adhesion in composites based on

lignocellulosic particles. 53 17

3.3. Elements on the heat transfer through the alveolar structures, theoretical

calculation elements (heat flux by participating percentages). 57 19

3.4. Elements on acoustic transfer through shives based composites. 62 21

3.5. Conclusions on the directions of use of the composite based on shives. 73 24

CHAPTER 4. PRELIMINARY RESEARCH ON DEVELOPING

LIGNOCELLULOSIC COMPOSITES BASED ON HEMP SHIVES

AND MINERAL BINDERS

74 25

4.1. Studies on the influence of the hemp shives participative percentages in

recipes, with binder and aggregate materials, on the structural stability of the

composites.

74 25

4.2. Studies on the influence of different percentages of binders and fillers

(cement, lime, sand, plaster) on the structural stability of the composites. 76 26

4.3. Studies on the homogeneity, handling and capitalization possibilities of

composites based on experimental recipes results. 76 27

4.5. The defining of experimental research area of the phD thesis. 82 32

CHAPTER 5. EXPERIMENTAL RESEARCH ON REALIZATION

AND CAPITALIZATION OF HEMP SHIVES-MINERAL BINDERS

COMPOSITE MATERIALS IN COMPARISION WITH THE DRY

WALL GYPSUM BASED MATERIAL, INDUSTRIAL PRODUCT

84 33

5.1. The establishing of the recipes based on the participative mass

percentage of hemp shives and binder-aggregate materials. 84 33

5.2. The establishing range of materials percentage modification within the

set ranges based on preliminary research. 90 34

5.3. Performing of specimens, calibration and sizing to the identical

dimensions, labeling. 96 37

5.4. The testing of the mechanical trails. 105 39

ix

5.5. The performed tests to determine the thermal conductivity coefficient. 128 47

5.6. The erformed tests to acoustic attenuation. 154 55

5.7. Processing of the experimental data. 167 57

CHAPTER 6. THE THEORETICO-EXPERIMENTAL STUDY

CONCERNING THE THERMAL TRANSFER THROUGH HEMP

SHIVES COMPOSITE PANELS.

197 72

6.1. Comparative theoretically and experimentally analysis of the thermal

conductivity coefficient depending on the hemp shives percentage, alveolar

percentage.

197 72

6.2. Correction factors of theoretical relations for the thermal transfer (c and

β). 199 73

6.3. Conclusions regarding the new calculation relation of thermal

conductivity coefficient. 200 74

CHAPTER 7. DOMAINS AND DIRECTIONS FOR

CAPITALISATION OF THEORETICAL AND EXPERIMENTAL

RESULTS

202 76

7.1. Comparative study of costs according to the recipe used. 202 76

7.2. Domains and proposed directions for economic capitalization. 203 76

7.3. Domains and directions of future research directions. 207 79

CHAPTER 8. GENERAL CONCLUSIONS AND PERSONAL

CONTRIBUTIONS 208 80

8.1. General conclusions. 208 80

8.2. Original contributions. 211 82

8.3. Dissemination of the results. 213 84

SELECTED REFERENCES 214 85

ABSTRACT 223 87

CURRICULUM-VITAE 224 88

x

BORDEROU DE NOTAȚII ȘI ABREVIERI

I-VII Faze de cercetare preliminare

A Suprafața (mp)

α Coeficient de absorbție fonică

ASTM American Society for Testing and Materials

atm Atmosfere

β Coeficient de corecție liniar

c Coeficient de corecție (fără unitate de măsură)

c Ciment (c40 = 40%ciment)

CI1-CI4 Epruvete pentru testare la coeziune internă

cm Centimetru

COV Compuși organici volatili

CO2 Dioxid de Carbon

°C Grade Celsius

δ Grosime material

dB Decibeli (unitate de măsură a intensității sunetului)

DOE Department of Energy al Statelor Unite

Δx Grosimea epruvetei în general

ΔT Diferența de temperatură între temperatura interioară și exterioară

ρ Densitate (kg/m3)

EEC European economy comunity

EIHA European industrial hemp association

Etalon Rigips ridurit

FAOSTAT Food and Agriculture Organization Statistics

Fmax Forță maximă (N)

F1, F2 Epruvete pentru testarea acustică

θ Unghi

gm Grame (in english)

h Înălțime epruvetă

ha Hectar

HDF High density fibre board

HFM Heat flow meter

Hz Hertz (unitate de măsură a Frecvenței)

i Ipsos (i100 = 100% ipsos)

xi

ITIS Interagency taxonomic information sistem

K Kelvin

kg Kilogram

kHz Kilo Hertz

kJ Kilo Joul

L Lungime epruvetă

l Lățime epruvetă

λ Coeficient de conductivitate termică (W/m*K)

λ0 Coeficient de conductivitate termică la temperatură medie t0=0°C

λ1 Coeficient de conductivitate termică a puzderiilor de cânepă

λ2 Coeficient de conductivitate termică calculată funcție de procentul

de puzderii

λx Coeficient de conductivitate termică obținut prin testare datorită

naturii originale a structurii

lbs Pound (unitate de greutate) = 0,45 kg

m Metru

m3 Metru cub

m2 Metru pătrat

mm Milimetru

mm2 Milimetru pătrat

min. Minim

max. Maxim

MADR Ministerul Agriculturii și Dezvoltării Rurale din România

martor Rețetă realizată fără conținut de puzderii de cânepă

MDF Medium density fibre board

MPa Mega Pascal

Media T Media aritmetică (T1 + T2)/2

n Nisip (n40%= nisip 40% din totalul masei ceramice)

N Newton (unitate de măsură)

N Coeficient de calibrare care se referă la voltajul traductorului de

flux termic către fluxul termic ce trece prin epruvetă

NBE-CA Standard de bază al condițiilor acustice ale construcțiilor

NRC Noise reduction coefficient

OSB Oriented strand board

Q Flux de căldură

q Densitatea fluxului termic

% Procent

xii

PAP Plăci aglomerate din puzderii de cânepă

PAL Plăci aglomerate din lemn

PFL Plăci din fibre de lemn

p Puzderii de cânepă (5%p = 5% puzderii de cânepă din totalul

rețetei)

r1 Participație valorică a puzderiilor de cânepă

r2 Participație valorică a matricei ceramice

r1x Participarea valorică a puzderiilor în matricea ceramică (procente)

Rt Rezistența termică de contact

σ Rezistența (N/mm2)

S Suprafață (mm2)

s Secundă

SS1-SS5 Epruvete pentru smulgerea șuruburilor

t Tonă

T1 Temperatură exterioară

T2 Temperatură interioară

tx Temperatură medie

THC Tetrahidrocannabinol

τ Unitate de timp

U-F Adeziv ureo-formaldehidic

USDA United State Department og Agriculture

V Volum (m3)

v Var (var20% = 20% var din totalul masei ceramice)

V1 Volumul de puzderii de cânepă

V2 Volumul matricei ceramice

W Watt

WSL Lucru mecanic al adeziunii

1

INTRODUCERE

Compozitele sunt materiale realizate din doi sau mai mulți constituenți cu proprietăți fizice

și chimice diferite. În momentul combinării acestora se produce un material cu caracteristici

diferite comparativ elementelor individuale.

Omenirea s-a bazat în construcțiile ei pe materiale naturale: piatră și lemn, acolo unde a

fost la îndemână și de asemenea, pământul argilos și resturi provenite din agricultură. Aceste

combinații argilă-materiale lignocelulozice sunt considerate materiale compozite. Conceptul

de material compozit pentru construcții, este din punct de vedere istoric, foarte vechi. Intuiția

omului și experimentarea repetată, au adus împreună argila, lutul, ca matrice, și resturile

cerealiere, ca armătură, în crearea construcțiilor cu diverse utilizări.

Cannabis sativa este o plantă cu mare tradiție de cultivare și utilizare. În urma extragerii

fibrei au rezultat, ca materiale secundare, cantități însemnate de materii lignocelulozice,

numite puzderii, ce în timp, au fost încorporate în materii argiloase. Locul argilei a fost

preluat de ciment, var, ipsos. Tehnologiile de realizare a construcțiilor din puzderii de cânepă

și lianți minerali sunt în plină evoluție. Studii diverse sunt dezvoltate pentru stabilirea

caracteristicilor materialului atât individual cât și ca parte integrantă din materialele

compozite gen placă, perete monobloc sau calup (cărămidă).

Interesul pentru construcția locuințelor din materiale naturale, inclusiv cu puzderii de

cânepă, este prezent și în România. Mortarul realizat din puzderii de cânepă și lianți minerali

este utilizat, în rețete diferite, ca umplutură a structurilor de rezistență ale pereților, ca

tencuială, utilizat la turnarea fundațiilor și șapelor, ceea ce demonstrează versatilitatea acestui

material compozit, în speță și a materialului lignocelulozic.

Figura i.5. Case moderne realizate din puzderii de cânepă și lianți minerali

a. Casa cânepă Anglia, 2009 Sursă:http://hempnewstv.wordpress.com

b. Casă cânepă Ashville, USA, 2010; sursa: http://www.mnn.com/

Realizarea de materiale compozite utilizând puzderiile de cânepă înglobate în matrici

ceramice, pe bază de ciment, var, ipsos, sunt în consecință de mare actualitate, iar abordarea

expusă în această lucrare este originală și în ton cu cerințele umanității în materie de

construcții, sănătoase pentru om și prietenoase cu mediul înconjurător.

2

SCOPUL ȘI OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORAT

Cercetările științifice actuale urmăresc utilizarea deșeurilor lignocelulozice, resturilor

vegetale rezultate din agricultură sau în urma procesării fibrelor tehnice, prin înglobarea

acestora în mase ceramice ce constituie materiale de construcții cu rol de umplutură și placare

a pereților. Utilizările actuale principale, ale puzderiilor de cânepă, ca așternut pentru animale

și combustibil, nu ating potențialul maxim utilizabil al acestor materiale, motiv pentru care

scopul acestei lucrări constă în valorificarea superioară a puzderiilor și dezvoltarea unei baze

de noi materiale de construcții.

Elaborarea lucrării de față răspunde acestei direcții de valorificare superioară a puzderiilor

de cânepă, ca material natural ce provine anual din surse regenerabile. Necesitatea acestei

cercetări constă în găsirea soluțiilor referitoare la creșterea eficienței de utilizare a acestei

resurse, prin înglobarea în materiale de construcții eficiente termic și fonic.

Obiectivele tezei de doctorat au în vedere studii referitoare la rezistențele mecanice și

fizice, termice și acustice, ale compozitelor lignocelulozice constituite din puzderii de cânepă

înglobate în lianți minerali:

Stabilirea programului de cercetare experimentală prin rețete ceramice specifice,

intervale procentuale ale lianților, ale materialelor de umplutură și ale puzderiilor de cânepă.

Metodologia de realizare combinativă a rețetelor și testarea preliminară.

- Realizarea compozitelor cu lianți minerali uzuali, prin metode clasice, în scopul

reducerii la minim a consumului de energie.

- Studierea omogenității și aspectului, rezistențelor la manevrare, transport,

calibrare.

- Stabilirea plajei procentuale de puzderii de cânepă ce pot fi înglobate în materiale

de placare și umplutură a pereților.

- Stabilirea metodologiei de testare a rețetelor selectate în scopul determinării

proprietăților tehnice ale materialelor de placare și umplutură a pereților.

- Debitarea specimenelor în epruvete conform SR ISO și programul de testări.

Realizarea testărilor pentru determinarea coeficientului de conductivitate termica, λ.

- Testarea epruvetelor la încercările mecanice: smulgerea șurubului și coeziune

internă.

- Testarea epruvetelor pentru determinarea coeficientului de atenuare fonică, α.

Analizarea rezultatelor și stabilirea valorilor similare dintre epruvetele din programul

de cercetare cu proba martor Rigips, în scopul posibilei înlocuiri a materialului în diferite

direcții de utilizare.

Realizarea unui model matematic analitic de determinare a valorii λ la ΔT=20°C și a

unui coeficient de corecție aflat în relație directă cu procentul de material lignocelulozic

înglobat într-o matrice, necesar în proiectarea viitoarelor materiale cu proprietăți termice.

Realizarea unui calcul economic al materialelor prime utilizate în producerea

materialelor compozite.

Stabilirea de noi domenii și direcții propuse de valorificare economică.

Trasarea domeniilor și direcțiilor de orientare a cercetărilor viitoare.

3

CAPITOLUL 1.

STUDII ȘI CERCETĂRI PRIVIND SITUAȚIA ACTUALĂ, LA NIVEL

NAȚIONAL ȘI INTERNAȚIONAL A PLANTEI DE CÂNEPĂ ȘI IN

1.1. Cultivarea plantelor de cânepă și in.

Cânepa este planta a cărei importanță economică este în creștere, datorită utilizărilor

variate în alimentație, industria textilă, a maselor plastice, construcții și medicină (Luca,

2014). Cânepa industrială, Cannabis sativa L., nu conține proprietăți psihoactive conform

definiției European Economic Comunity (EEC) având un conținut de THC mai mic de 0,3%

(http://www.hempworld.com/).

Figura 1.3. Harta mondială a cânepei

Sursă imagine: http://www.hempworld.com/hemp-cyberfarm_com/htms/answers/answr_01.html

1.2. Producția actuală de cânepă și in.

Pentru calculul culturilor de in și cânepă a fost necesară consultarea bazelor de date ale

FAOSTAT1. Din datele oficiale transmise de țările cultivatoare de plante industriale și

estimările FAO s-a putut realiza o situație tabelară (în ha). În Tabelul 1.4. se prezintă situația

culturilor de cânepă industrială în perioada 1961-2012.

Tabelul 1.4. Suprafețele cultivate cu cânepă pentru fibră [ha][FAOSTAT 2014]

An România Germania Franța Spania Italia Anglia China Rusia**

1961 31.000 3.576 1.995 7.065 12.601 FD 90.000 200.000

1970 23.062 1.698 130 261 899 FD 160.000 204.000

1975 31.800 FD* 130 103 162 FD 164.000 155.000

1980 35.500 FD 3.500 100 38 FD 120.000 159.000

1985 46.600 FD 550 365 0 FD 46.000 117.000

1 FAOSTAT – Organizația Națiunilor Unite pentru Alimentațe și Agricultură

4

Tabelul 1.4. continuare

1988 36.300 FD 1.600 129 FD FD 53.000 88.000

1990 16.600 FD 130 105 FD FD 21.000 48.800

1995 1.100 FD 4 1.285 FD FD 16.000 9.000

1998 3.080 FD 247 16.507 FD FD 12.180 6.000

2000 500 FD 216 5.264 78 FD 9.700 17.000

2002 1.000 FD 208 634 296 FD 14.800 7.000

2004 1.200 FD 3.900 684 296 FD 20.100 4.000

2006 1.500 FD 1.500 5 250 FD 19.100 4.000

2008 1.600 FD 600 10 250 FD 11.800 4.000

2010 1.600 FD 600 10 260 FD 5.100 4.000

2012 1.600 FD 600 10 265 ~14.000** 5.000 4.000

*până în 1990 datele sunt valabile pentru URSS; după acest an, datele se referă la

producția de pe teritoriul Federației Ruse. FD=fără date în bazele FAOSTAT; ** sursa EIHA

(Figura 1.7.)

EIHA2 (European Industrial Hemp Association) a condus în vara anului 2012 cel mai

complex studiu în privința cultivării, procesării, și în mod special, asupra aplicațiilor fibrelor,

puzderiilor și semințelor cânepei. Datele prezentate sunt atât la nivel de Uniune Europeană,

cât și separat pe țări cultivatoare.

Conform datelor din Raportul Oregon (USDA) și ale celor extrase din studiul EIHA, se

consideră 10 t/ha media productivă de tulpini de cânepă industrială., această cifră fiind

susținută și de rezultatele cercetărilor realizate de către Stațiunea de Cercetări Agricole

Lovrin, România (Șandru, 1996).

Tot din această sursă, prin intermediul MADR3 (2013), rezultă o productivitate medie a

culturilor de in de 7 t/ha, valoare ce va fi luată în calcularea cantității de puzderii.

Tabelul 1.5. Suprafețele cultivate cu in pentru fibră [ha][FAOSTAT 2014]


1961 27.600 25.701 52.000 5.312 7.275 FD 37.406 1.625.000

1970 35.800 10.649 39.703 89 875 FD 48.125 1.284.000

1975 59.900 1.951 48.000 21 2.567 FD 52.031 1.215.000

1980 70.900 0 49.000 4 1.562 FD 113.000 1.119.600

1985 76.300 FD 58.900 1 564 FD 135.000 1.014.000

2 EIHA – Asociația Europeană a Cânepei Industriale 3 MADR – Ministerul Agriculturii și Dezvoltării Rurale, a publicat Raport Faza V din 11.11.2013 cu rezultatele Stațiunilor de cercetare Dezvoltare Agricolă Secuieni și Lovrin „Identificarea, testarea ecologică și selecția genotipurilor de cânepă monoică și dioică, precum și a inului de fibră, adaptate impactului schimbărilor climatice”

5


1988 69.100 FD 55.200 0 392 FD 145.000 931.000

1990 21.300 FD 60.927 0 530 FD 89.867 772.600

1995 2.300 53.500 54.016 8.134 3.520 11.000 114.960 177.000

1998 300 103.700 53.473 86.613 3.000 16.700 40.700 107.340

2000 400 FD 62.925 13.547 3.000 18.000 97.520 92.720

2002 400 FD 68.416 84 2.865 20.178 139.886 80.800

2004 200 FD 80.536 24 2.855 14.958 154.250 99.930

2006 804 FD 74.500 4 2.727 12.000 87.727 59.470

2008 32 FD 67.904 FD 3.328 11.946 57.606 67.420

2010 28 FD 55.164 FD 2.219 8.620 9.550 43.200

2012 26 FD 60.868 FD 2.350 9.350 6.925 50.200

*până în 1990 datele sunt valabile pentru URSS; după acest an, datele se referă la

producția pe teritoriul Federației Ruse. FD=fără date în bazele FAOSTAT.

1.3. Producția actuală de puzderii de in și cânepă.

Pentru calculul cantității de puzderii se ia în considerare o productivitate de 10 t/ha tulpini

cânepă și 7 t/ha tulpini in, și proporția comună de 65% puzderii din greutatea tulpinilor.

Tabelul 1.6. demonstrează potențialul de utilizare a cantităților de puzderii ce pot fi utilizate,

nu numai ca așternut pentru animale, ci și înglobate în materiale de construcții, plăci

aglomerate, etc.

Tabelul 1.6. Cantitatea de puzderii de cânepă și in rezultată din procesarea culturilor

(1961-2012)


1961 327.080 140.184 249.568 70.092 115.008 0 755.197 8.693.750

1970 312.793 59.490 181.494 2.101 9.825 0 1.258.969 7.168.200

1975 479.245 8.877 219.245 765 12.733 0 1.302.741 6.535.750

1980 553.345 0 245.700 668 7.354 0 1.294.150 6.127.680

1985 650.065 0 271.570 2.377 2.566 0 913.250 5.374.200

1988 550.355 0 261.560 839 1.784 0 1.004.250 4.808.050

1990 204.815 0 278.063 683 2.412 0 545.395 3.832.530

1995 17.615 243.425 245.799 45.362 16.016 50.050 627.068 863.850

6



1998 21.385 471.835 244.908 501.385 13.650 75.985 264.355 527.397

2000 5.070 0 287.713 95.855 14.157 81.900 506.766 532.376

2002 8.320 0 312.645 4.503 14.960 91.810 732.681 413.140

2004 8.710 0 391.789 4.555 14.914 68.059 832.488 480.682

2006 13.408 0 348.725 51 14.033 54.600 523.308 296.589

2008 10.546 0 312.863 65 16.767 54.354 338.807 332.761

2010 10.527 0 254.896 65 11.786 39.221 76.603 222.560

2012 10.518 0 280.849 65 12.415 133.543* 64.009 254.410

*valoare rezultată din situația EIHA (Tabelul 1.4. și Figura 1.6.); **până în 1990 datele

sunt valabile pentru URSS; după acest an, datele se referă la producția pe teritoriul Federației

Ruse.

Figura 1.14. Suprafața cultivată de cânepă industrială și cantitatea de produse primare

obținute (EIHA), perioada 2001-2005

Sursa: http://www.eiha.org/attach/92/overview_on_the_european_natural_fibre_industry.pdf

De la stânga la dreapta în Figura 1.14. sunt prezentate suprafețele cutivate(ha), producția

de fibră(t), producția de puzderii(t), respectiv de semințe(t). Din calculele realizate, în funcție

de numărul de hectare, tonaj fibre și puzderii, a rezultat o valoarea medie de 60% puzderii,

ceea ce susține valoarea care s-a obținut anterior.

Politica UE urmărește să transforme țări est-europene, printre care și România, în țări

cultivatoare de plante industriale, cânepa și inul fiind culturi vizate în acest proiect.

7

1.4. Tehnici, tehnologii și direcții de valorificare ale puzderiilor.

Utilizarea tulpinilor de cânepă în industrie impune nu numai o anumită formă de

organizare a lucrului în agricultură, dar și lucrări specifice de predare a materiei prime,

fabricilor de prelucrare primară. De modul de organizare a recoltării, a pregătirii tulpinilor

pentru recepționare, precum și a recepționării, depinde în mare măsură potențialul de

valorificare atât în agricultură cât și în industria prelucrării.

Figura 1.15. Schema tehnologică de prelucrare a tulpinilor de cânepă și in

Sursa: Călăuza muncitorului din Industria de Prelucrare Primară a inului și cânepei

Acestor faze premergătoare industrializării li se acordă o importanță deosebită în toate

țările care cultivă aceste plante industriale. Schema generală a procesului tehnologic într-o

fabrică de prelucrare a cânepii și inului este prezentat în Figura 1.15.

Vizita în localitatea Sânnicolau Mare, locația fostei Fabrici de procesare a cânepii,

respectiv a fabricării plăcilor din puzderii de cânepă PAP, a avut scopul obținerii de informații

despre modalitatea de realizare a plăcilor aglomerate din puzderii.

Plăcile PAP (Plăci aglomerate din Puzderii) erau clasificate în trei grupe conform STAS

12439-86 și anume clasa A, destinată fabricării mobilei și clasele B și C destinate

construcțiilor pentru elemente de cofrare sau alte operațiuni, altele decât utilizarea lor ca și

material de construcție.

Plăcile PAP aveau impedimentul emisiilor mari de COV din cauza încleierii particulelor

lignocelulozice cu adezivi U-F și existența mirosului neplăcut al puzderiilor datorat operației

de topire. În timp însă, ideea de placa aglomerată din puzderii a funcționat în alte țări (Hemp-

8

Technologies4), realizându-se plăci de densitate medie, utilizabile pentru mobilier, placare

pereți, rafturi ș.a. Plăcile (Figura 1.15.) nu sunt încleiate cu adeziv ureo-formaldehidic și, în

consecință, au zero emisii COV (compuși organici volatili).

Figura 1.16. Fluxul tehnologic al realizării plăcilor PAP

Sursa: arhivele fostei Fabrici de procesare Cânepă, Sânnicolau Mare

4 Hemp-Technologies, companie de cercetare și inovare produse pe bază de cânepă: fibre, puzderii, uleiuri.

Compania are puncte de cercetare și lucru în SUA, Canada, România și Noua Zeelandă.

9

Figura 1.17. Plăci aglomerate din puzderii de cânepă

Sursa: http://www.cannabric.com/catalogo/tablero_de_canamo/?len=en,

http://www.hemptraders.com/product-p/spb.htm

Figura 1.18. Utilizarea puzderiilor de cânepă în materiale de construcții - blocuri

Sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Hempcrete; http://www.enllave.es/word/2008/03/26

Figura 1.19. Utilizarea puzderiilor de cânepă în materiale de construcții – pereți, șape,

lucrări de restaurări (mortar realizat în șantier), Hemcrete®

10

Figura 1.19. continuare

Sursă: http://www.weedist.com/2013/07/high-scientist-hempcrete/

http://www.americanlimetechnology.com/what-is-hempcrete/

http://www.enllave.es/word/2008/03/26/cannabric-el-bloque-de-fabrica-bioclimatico-a-base-de-

canamo/

Figura 1.20. Utilizarea puzderiilor de cânepă în realizarea materialelor de construcții

casetate, pentru placarea construcțiilor, sistemul Hemclad®

Legendă:

1. Placă ghips-carton (placare interioară)

2. Scândură suport-placă ghips-carton, cu rol și de realizare a

cavității pentru umplutură

3. Stâlp dublu al ramei din cherestea

4. Grindă verticală de închidere a ramei

5. Grindă orizontaă de închidere a ramei

6. Placare cu plăci aglomerate din fibre

7. Tradical® Hemcrete®, amestec de puzderii și liant mineral

pe bază de var

8. Strat de tencuială de legătură

9. Plasă din fibră de sticlă

10.Tencuială exterioară

Sursă: http://www.limetechnology.co.uk/pdfs/Hembuild_brochure.pdf; (sistem Hemclad®)

http://www.limetechnology.co.uk (construcție clădire comercială cu structură metalică)

11

Figura 1.21. Materiale de placare - izolatoare din puzderii de cânepă – Hestia brique

Sursă imagini: http://www.brique-isolation-chanvre.com/pose%20brique%20de%20chanvre.html

Pe lângă plăcile aglomerate, puzderiile au ajuns să fie de mare interes în înglobarea de

matrici ceramice pe baza de ciment sau pe bază de var. Aceste materiale sunt fie pregătite la

locul șantierului și apoi turnate și presate în structura construcției fie sunt realizate sub formă

de blocuri de diverse mărimi. De asemenea, amestecul de puzderii de cânepă și lianți minerali

sunt utilizați ca și tencuială.Materialele pe bază de puzderii și lianți minerali se utilizează și

sub formă de blocuri de diverse dimensiuni (Figura 1.18.): 30 x 14,5 x 10,5cm; 14,5 x 14,5 x

10,5cm; 21,5 x 14,5 x 10,5cm (www.cannabric.com, specificații tehnice). Aceste blocuri se

realizează în prese speciale fie în șantier (artizanale), fie în fabrică și transportate pentru

construcții (cannabric).

O modalitate de ridicare a pereților, în timp scurt, este modelul Tradical Hemcrete (Figura

1.19.). Mortarul, din puzderii de cânepă și lianți minerali pe bază de var, este realizat in-situ și

apoi turnat și presat în structura construcțiilor sau aplicat cu o instalație de tencuit. O soluție

inovatoare marca Lime-Technology, este sistemul Hemclad® și Hembuild® (Figura 1.20.

a.,b.,c.) sisteme ramă (casetate), realizate în serie, la dimensiunea de 2,4m înălțime, 4,8m

lățime și 400mm grosime, sau funcție de necesitățile dimensionale ale proiectului.

Un material de placare cu rol de izolare termică și fonică este Hestia brique, realizat de

Compania Hestia, Franța. Este realizat din puzderii de cânepă ca material de umplutură, cu

dimensiuni de 70 x 35 cm (lungime x lățime) și 100mm grosime. Sunt concepute să se îmbine

pe perete, pe orice direcție de montaj (Figura 1.21.)

1.5. Proprietăți și caracteristici introduse de valorificarea puzderiilor prin înglobarea în

diverse materiale și produse.

Plăci aglomerate din puzderii de cânepă

Valorificarea puzderiilor de cânepă în plăcile PAP, s-a realizat prin intermediul STAS

12439-865 obținându-se plăci cu densitate medie, ușor manevrabile. Plăcile aglomerate din

puzderii de cânepă sunt plăci presate perpendicular pe feţe, tristratificate, încleiate cu adeziv

U-F. Plăcile din puzderii de cânepă realizate de Hemp Technologies prezintă o serie de

proprietăți și avantaje: densitate medie de aproximativ 550 kg/m3 și design unic; o rezistență

crescută la atacurile termitelor (zone calde), foc și apă; izolator termic și fonic; emisia de

5 STAS 12439-86 / Simbolizare PAPCt

Plăci aglomerate din puzderii de cânepă. Plăci de interior, presate perpendicular pe fețe.

12

formaldehidă este mai mică de 10pm. Se recomandă utilizarea lor pentru interior fiind ușor de

manevrat. Suprafețele suportă diferite tipuri de finisaje.

Plăcile din puzderii de cânepă realizate de Kirei Canamo USA, au densitate medie de 800

kg/m3. Sunt realizate în diferite grosimi de la 6mm la 25mm (¼ la 1 inch), la dimensiuni 1219

x 2438mm (48” x 96”). Sunt încadrare în clasa C de rezistență la foc. Plăcile sunt utilizabile

pentru amenajări interioare, mobilă, placare pereți și tavane. Pot fi vopsite sau placate în

același fel ca și plăcile din PAL.

Blocuri din puzderii și fibre de cânepă

Blocurile (cărămizi) realizate din puzderii de cânepă și lianți minerali, Hempcrete și

Cannabrick, sunt omoloagele blocurilor pe bază de ciment și var, existente pe piață.

Cannabrick este produs încă din 1999, în Granada, Spania. Blocurile au fost dezvoltate pentru

realizarea pereților de rezistență pentru construcții de la unul până la trei etaje. Matricea

ceramică este realizată în principal din lut și var (Delgado, Guerrero 2006).

Coeficientul de conductivitate termică a puzderiilor, λ= 0,048W/m*K

(http://www.cannabric.com), fiind mai redus în comparație cu cel al lemnului, influențează

calități materialelor compozite. Cannabrick este rezistent la atacurile paraziților deoarece

puzderiile sunt elemente fără nutrienți. Blocul subțire Hestia (Figura 1.19.), realizat pentru

placarea și izolarea pereților din construcțiile noi sau vechi, este conceput pentru o densitate

de 300 kg/m3.

Pereți din puzderii de cânepă și liant pe bază de var, Tradical® Hemcrete

®

Mortarul pe bază de var în care se înglobează puzderiile de cânepă, este mixat in-situ,

turnat sau aplicat cu instalația de tencuit în structura de rezistență, sau casetat pe liniile de

fabricație (Hemclad®)

. Pereții realizați prin turnare și presare sunt conturați cu ajutorul

cofrajelor pe ambele fețe sau doar pe o față. Cofrajele se desfac în 24-48 de ore, funcție de

condițiile termice, și se repoziționează pentru definitivarea peretelui, de jos în sus. Când se

utilizează cofraje doar pe o singură latură, cealaltă este fixă și se pot folosi plăci OSB sau

plăci minerale.

1.6. Interesul actual al valorificării puzderiilor.

Utilizările puzderiilor de canepă sunt diverse în întreaga lume dar nu au atins încă

potenţialul maxim de transformare. Ceea ce iniţial a fost considerat deşeu sau îngrăşământ,

începe să devină parte integrantă dintr-un material compozit nou, revoluţionar, ecologic şi

biodegradabil, produs în sistem industrial. Acest lucru nu este determinat numai de

proprietăţile puzderiilor de cânepă sau a unui material lignocelulozic specific cu rolul de

armare sau înglobare, dar şi de tipul de matrice ceramică selectat (Brenci L s.a. 2013,

Cismaru, Gherghișan 2011, Angelescu, Cismaru 2007).

Compania Hemp - Technologies construiește la ora actuală clădiri pentru diverse utilizări,

în Canada, Australia, Noua Zeelandă, SUA (www.hemptechnologies.com). În Europa, se

produc și comercializează produse similare confecționate din puzderii de cânepă și lianți

minerali, suntîn Franța, Spania și în Marea Britanie: Atelier de Chanvre, Cannabric,

Canosmose, Chanvribat, Construire en Chanvre, EasyChanvre, Hemcore, HempFlax, Lhoist,

Limetechnology and Tradichanvre (Paulien de Brujin 2008).

13

Figura 1.22. Tulpina plantei de cânepă cu fibre și partea lemnoasă (puzderii)

Sursa imagini: http://en.wikipedia.org; httpupload.wikimedia.org

Figura 1.23. Utilizarea puzderiilor în perioada 2001-2005

Sursa:www.EIHA.org

Situațiile statistice ne arată că utilizarea puzderiilor în acest domeniu a fost de numai 8-

10% în perioada 2001-2005 (Figura 1.23.) crescând până la 15% în 2010 (Figura 1.24.). Se

estimează astfel că datele statistice pentru 2014 vor fi mult mai încurajatoare.

1.7. Concluzii referitoare la tendințele actuale manifestate pentru valorificarea

puzderiilor de cânepă.

Cultivarea cânepei se poate realiza cu succes în aproape toate zonele ţării noastre. Tulpina

lemnoasă, în proporţie de 60-70% din total plantă, a ajuns să fie reconsiderată ca posibil

înlocuitor al lemnului.

Țările puternic industrializate (SUA, Canada, Germania, Franţa, Anglia, etc.) caută

alternative de înlocuire a materialelor compozite clasice – cu emisii şi grade de poluare

semnificative – cu materiale compozite ecologice şi biodegradabile, în care plantele

industriale cu creștere rapidă, precum cânepa, să participe cu un rol important. Dezvoltarea

activităţii de cercetare în domeniul valorificării fibrelor şi puzderiilor de in şi cânepă ar putea

deschide în România “o nouă industrie” a materialelor de construcţii cu calităţi termice şi

fonice deosebite.

14

CAPITOLUL 2.

OPORTUNITĂȚI REFERITOARE LA ABORDAREA CERCETĂRILOR

ÎN CADRUL TEZEI DE DOCTORAT REFERITOARE LA

VALORIFICAREA PUZDERIILOR DE CÂNEPĂ ÎN CONSTRUCȚII

2.1. Elemente privind produsele rezultate prin cultivarea și prelucrarea plantei de

cânepă.

Prin construcția plantei, tulpina lemnoasă reprezintă după caz (funcție de soi și de statistici

publicate), 60-70% din greutatea plantei. Considerând 65% valoarea medie a prezenței

materialului lignocelulozic în masa plantei și o medie de 10 tone tulpini/hectar, pentru fiecare

hectar cultivat se obțin 6,5 tone puzderii.

Utilizarea puzderiilor a devenit constructivă prin înglobarea în rășini (plăci), în lianți

minerali (blocuri, mortare pentru umplerea pereților, șape, tavane, tencuieli).

Puzderiile, prin natura lor fizică și chimică, utilizate ca agregate în diferite matrici

ceramice pe bază de var hidraulic, aduc un plus calitativ construcției prin reducerea greutății

construcției (pereți), flexibilitate, confort termic și fonic, transferul umezelii din interior către

exterior, amprentă negativă de Carbon, reglarea temperaturii și umidității interioare.

2.2. Cerințele pieții privind produse rezultate prin prelucrarea plantei de cânepă.

Versatilitatea plantei de cânepă și utilizarea acesteia în sute de produse sănătoase, o ridică

din zona de nișă în care se afla până acum. În domeniul construcțiilor, cererea de cânepă, fibre

și puzderii, este evidențiată prin materiale și produse omologate și sutele de lucrări științifice,

testări, construcții rezidențiale și comerciale, realizate în toată lumea (SUA, Canada, Noua

Zeelandă, Anglia, Franța, Germania, Spania, Olanda și în curând, prin intermediul Hemp

Technologies, și în România).

Țări cu tradiție în cultivarea și procesarea tulpinilor de cânepă pot răspunde cerințelor

pieții, aflate în creștere. Dovada pentru această ascensiune, în domeniul construcțiilor, este

creșterea procentului de puzderii de cânepă pentru materiale de construcții de la 6-8% din

2005 la 15% în 2010 (EIHA).

2.3. Tradiția și efectele economice zonale.

România este o țară cu tradiție îndelungată în cultura plantelor industriale, în special a

cânepei. Fabrica din Carei este una din puținele fabrici ce încă funcționează. Actual se

numește S.C. Carpic S.A. Noua conducere a fabricii este preocupată de noile tehnologii de

prelucrare a cânepii, cum ar fi topirea cânepei la rouă, practicată în Germania, sau topirea cu

enzime aflată încă în starea de cercetare, dar care ar reduce costurile de producție.

Stațiunea de cercetare și dezvoltare agricola Lovrin, înființată în 1946, a început cercetările

asupra cânepei în 1957. Aici au fost elaborate și omologate soiurile Fibramulta 151, în 1965,

Lovrin 110, omologată în 1981 și recunoscută de Uniunea Europeană datorită cantității

scăzute de THC (< 0,2%). În 2006, grupul de cercetători care lucrează în laboratorul de

15

ameliorare a cânepei a câștigat un proiect de cercetare și promovare a unor soiuri de cânepă

pentru fibră și sămânță cu THC < 0,2% (limita admisă de UE).

2.4. Caracteristicile specifice ale puzderiilor și ale produselor rezultate prin valorificarea

actuală.

Tabelul 2.2. Caracteristicile materialelor compozite funcție de caracteristicile puzderiilor de

cânepă

Caracteristici

puzderii de

cânepă

Particularități Caracteristici materiale compozite

Amprentă CO2

În timpul creșterii planta de cânepă absoarbe și reține o cantitate de CO2.

Carbonul absorbit și blocat în interiorul plantei de cânepă în timpul

creșterii, compensează cu rapoartele

tehnologice ale producerii puzderiilor și varului, valoare carbonului

devenind zero în momentul întăririi

și pietrificării materialului compozit

1m3 compozit din puzderii-var(în

combinație cu ciment și alți lianți) poate reține până la 100kg CO2 (Murphy s.a.

2010)

Absorbabilitate, rezistențe

mecanice

Absorb în primele 2 min de la

imersare, 50% din capacitatea maximă respectiv, 300% după 5

min.

Datorită structurii poroase (mai mult

de 70% din volum) (Arnaud și

Gourlay, 2011) și ale dimensiunilor mici, puzderiile sunt ușor

fracturabile.

Datorită capacității mari de absorbție, volumul de apă trebuie bine dozat în

momentul malaxării cu lianții minerali. Pe

de altă parte, avantajul acestei mari capacități de absorbție constă în faptul că

puzderiile absorb soluția de lianți minerali

și se transformă din stare vegetală în stare

minerală. Pe parcursul întăririi, valorile mecanice (duritatea) ale materialului

compozit cresc. 1N/mm2 în 35 de zile de la

turnare și 2,4N/mm2după 215 zile (Hemcrete). Rezistența la încovoiere 0,3-

0,4 N/mm2.

Difuzia

vaporilor

Structură poroasă, absoarbe excesul

de umiditate din atmosferă.

Conform Limecrete Company,

permeabilitatea vaporilor pentru Hemcrete este de 24,2gm/m2/mm

Hg

Densitate (ρ=100-120 kg/m3)

(Evrard 2008)

Materialul este atât de poros încât nici sub influența vibrației mecanice,

compactarea nu este posibilă (Elfordy sa

2008).

Utilizarea puzderiilor pentru realizarea plăcilor încleiate cu rășini rezultă în plăci cu densitate

medie: 800kg/m3(Kirei); 300-400 kg/m3(placile

clasa B și C PAP); 550kg/m3 (Hemp-

Technology).

Densitatea pereților Tradical Hemcrete

(puzderii și lianți minerali) este 275 kg/m3;

Hestia 300 kg/m3.

Coeficient de conductivitate

termică

(λ= 0,048

W/m*K)

Porozitatea materialului lignocelulozic implică o valoare mică a conductivității

termice.

Hemcrete λ=0,06 W/m*K (perete)

Cannabric λ=0,19 W/m*K (bloc de construcție

pereți portanți)

Hestia λ=0,07 W/m*K (bloc de izolare)

Sursa: www.cannabric.com; www.limecrete.co.uk; www.kireiusa.com; http://www.brique-isolation-chanvre.com

16

2.5. Evoluția tehnologiilor de valorificare a particulelor ligncelulozice și a materialelor

tehnologice utilizate.

Plăcile de PAL, PFL (MDF, HDF), OSB și PAP au fost concepute pentru dezvoltarea

produselor de mobilier în sistem industrial și pentru placări, cofrajări și structuri în industria

construcțiilor. Plăcile compozite utilizând lianți anorganici au fost realizate în scopul

placărilor de pereți, tavane, diverse structuri în industria construcțiilor, în scopul înlocuirii

unei părți din masa ceramică, îmbunătățind produsul prin elemente de armare și calități

termice și fonice.

2.6. Tendințe de valorificare a particulelor lignocelulozice (așchii și fibre) în industria

compozitelor.

Puzderiile (așchii) (Ranalli s.a. 2004,Nikvash s.a. 2010) ca material secundar procesării

cânepei, și fibrele (Summerscales s.a. 2010, Satyanarayana s.a. 2009, John, Maya s.a. 2008,

Hautala 2004, O’Donnell s.a. 2004 etc.), au evoluat în industria compozitelor până la

înlocuirea parțială sau totală a unor resurse, ce devin din ce în ce mai reduse (lemnul) sau,

pentru a căror procese de extracție și procesare, se consumă cantități mari de energie (fibră de

sticlă, diverse agregate, lianți minerali etc.).

Ideea utilizării fibrelor naturale, de cânepă, ca înlocuitor al fibrei de sticlă și altor materiale

de armare, în industria auto, a fost dezvoltată în Germania la începutul anilor 90, metoda fiind

adoptată și de alți producători de mașini din Europa (Kime Geof, Hempline Inc.).

2.7. Efecte ale valorificării compozitelor pe bază de particule lignocelulozice.

Termenul de dezvoltare durabilă s-a definit în 1987, în raportul publicat „Viitorul nostru

comun”6 al Comisiei de la Brundtland: „Dezvoltarea durabilă este dezvoltarea care satisface

nevoile prezentului fără a compromite abilitatea viitoarelor generații de a-și satisface propriile

nevoi.”

Acest concept preocupă societatea modernă, devenind un punct major de interes,

economic, politic și de supraviețuire a rasei umane. Foruri internaționale (Kyoto 1998) au

stabilit reducerea emisiilor gazelor cu efect de seră cu 5,2% în perioada 2008-2012, față de

anul 1990.

Domeniul construcțiilor, la fel și sectoarele agricole și industriale, se găsesc în fața unei

provocări semnificative, în ideea reducerii acestor emisii și a consumului de energie.

Producția de materiale prietenoase cu mediul înconjurător și utilizarea lor în construcția

clădirilor, aduce cu sine necesitatea testărilor materialului, separat dar și ca parte integrantă în

construcții.

6 Our common future ,United Nation Brundtland Commision, 1987

17

CAPITOLUL 3.

STUDII ȘI CERCETĂRI TEORETICE PRIVIND POSIBILITĂȚILE DE

VALORIFICARE ALE PUZDERIILOR DE CÂNEPĂ SUB FORMĂ DE

COMPOZITE LIGNOCELULOZICE

3.1. Definirea termenului de compozit pe bază de particule lignocelulozice și lianți

minerali.

Materialele compozite „sunt sisteme de corpuri solide deformabile, combinate la scară

macroscopică din mai multe materiale, cu scopul obținerii de caracteristici superioare ca:

proprietăți mecanice, rezistență la coroziune, uzură, greutate redusă, comportare bună la

temperatură, izolare acustică, aspect estetic, proprietăți ecologice etc. (Barbu, 1999).

Materialele compozite pe bază de particule lignocelulozice și adezivi minerali sunt

concepute prin amestecarea până la omogenizare a unor procente cantitative din ambele clase

de materiale, organice și anorganice, ce aderă între ele prin intermediul participării unei soluții

de hidratare în principal reprezentată de apă 100% sau în care sunt diluate substanțe pentru

ameliorarea proprietăților fizice și chimice ale materialului organic, respectiv ale produsului

final.

3.2. Teorii privind fenomenul de adezivitate în cazul compozitelor pe bază de particule

lignocelulozice.

3.2.1. Terminologia specifică – adezivi, aderenți, adeziune

Procesul adeziunii este cu adevărat complet după tranziția adezivului din stare lichidă în

stare solidă. Acest lucru presupune că printr-un proces specific, adezivul s-a solidificat până

în faza în care pelicula rezistă efectiv la forțele de forfecare și tracțiune ce tind să separe

suprafețele. În acest punct, aderenții sunt legați (lipiți).

unde, 1 MPa=1N/mm2

Forțele de coeziune sunt forțe de adeziune interne, active între elemente similare. După

definirea termenilor se poate realiza o identificare a elementelor:

Aderentul = puzderiile de cânepă;

Adezivul (liantul) = ciment, var, ipsos;

Adeziunea = procesul de fixare a lianților la puzderiile de cânepă.

σ = F/A (MPa) (3.1.)

18

Figura 3.4. Reprezentare schematică aderent, adeziv, forțe de adeziune

3.2.2. Teoriile adeziunii.

Ancorarea mecanică. Teoria mecanică a adeziunii sau teoria ancorării mecanice este cea

mai veche explicație pentru adeziune. În esență, teoria descrie faptul că ancorarea mecanică a

adezivilor și curgerea acestora în iregularitățile suprafeței substratului reprezintă sursa

adeziunii (Dunlap 2002). Această teorie este în special valabilă când vorbim de aderenți

poroși cum este lemnul sau alte materiale lignocelulozice (puzderiile de cânepă).

Forța fizică a absorbției. Forțele de adeziune considerate de această teorie sunt de natură

fizică, numite și forțe secundare (valență secundară a adeziunii sau adeziune fizică). În

consecință, adezivul și aderentul trebuie să ajungă la un contact intim la interfață iar adezivul

trebuie să umezească aderentul. Când o picătură de adeziv lichid este aplicat pe un substrat

acesta poate să acționeze în diferite forme de echilibru.

Figura 3.5. Reprezentare schematică a interacțiunii dintre o picătură de lichid pe un

substrat solid

Sursă: (Timar 2006)

Forma picăturii de adeziv depinde de valorile acestor forțe de suprafață și este caracterizată

de unghiul ϴ, numit unghi de contact. Cu cât umezirea este mai bună cu atât unghiul de

contact este mai mic (Butt s.a. 2008)

Adeziunea dintre aderent și adeziv rezultă ca urmare al lucrului mecanic al adeziunii WSL:

WSL = σS + σL - σSL = σL x (1+cosϴ) (3.3.)

Ca urmare a corelațiilor matematice rezultă următoarele situații extreme:

ϴ = 0°, umectare perfectă, cos ϴ = 1, WSL = 2σL (adeziune maximă);

ϴ = 90°, umectare redusă, cos ϴ = 0, WSL = σL (adeziune slabă);

ϴ = 180°, umectarea nu se realizează, cos ϴ = -1, WSL = 0 (adeziune nu se realizează).

19

3.2.3. Realizarea adeziunii a materialelor compozite din liant mineral și puzderii de cânepă.

Ținând cont de faptul că aderenții (puzderiile) au o mare putere de umezire și absorbție a

adezivilor (lianți) putem considera că este îndeplinită condiția teoriei fizice a absorbției iar

unghiul de contact este cuprins între 0° ≤ ϴ < 90°. Liantul curge în porii particulelor de

cânepă și pe iregularitățile suprafețelor acestora, iar după uscare, rămâne blocat în aderent,

aderentul la rândul său fiind înglobat în masa ceramică realizându-se astfel ancorarea

mecanică.

3.3. Elemente privind transferul termic prin structurile alveolare, elemente de calcul

teoretic (flux termic în funcție de procentele participative).

3.3.1. Elemente generale. Definiții. Legea lui Fourier.

Intensitatea fluxului de căldură (Q) poate fi scrisă ca fiind direct proporțională cu diferența

de potențial termic (de temperatură) dintre cele două corpuri și invers proporțională cu

valoarea rezistenței termice de contact (Rt), conform relației 3.4.

Q = ΔT / Rt = (T1-T2) / Rt (3.4)

unde, T1>T2.

Fluxul termic sau fluxul de căldură (Q) printr-o suprafață (S) reprezintă căldura care trece

prin suprafața S în unitatea de timp (relația 3.5.)

Q˙ = Q / τ ; (W=J/s) (3.5.)

Densitatea de flux termic reprezintă fluxul termic prin unitatea de suprafață, exprimată în

relația 3.6.

q˙ = Q / S (W/m2) (3.6.)

Legea lui Fourier. Densitatea fluxului termic este direct proporțională cu gradientul de

temperatură. Este reprezentată printr-un vector opus gradientului de temperatură.

q˙ = -λ*grad t (3.7.)

Coeficientul de proporționalitate notat cu λ este conductivitatea termică a substanței prin

care trece fluxul termic de conducție. În general, λ depinde de temperatură. După valoarea lui

λ se clasifică corpurile în termoconducătoare sau termoizolante. Se consideră în general că

pentru λ>1 avem corpuri termoconductoare iar pentru λ<1 avem corpuri termoizolante.

Materialele de construcție și acelea termoizolante au λ cuprins între 0,023 și 3 W /

(m*grd). Valoarea λ crește cu creșterea temperaturii însă depinde în special de porozitatea și

de umiditatea materialului.

20

3.3.4. Calculul teoretic al determinării coeficientului de corecție pentru epruvetele pe

bază de puzderii și lianți minerali.

Se consideră structura epruvetelor ca fiind structură alveolară, rezultată în urma înglobării

a diferite procente de puzderii în masa ceramică. Pentru calcularea coeficienților de corecție

se ia în considerare conducția căldurii pentru perete omogen și perete neomogen, prezentat

anterior.

Pentru peretele omogen s-a luat ca etalon placa de rigips Ridurit, a cărei date sunt extrase

din fișa tehnologică a produsului (http://www.rigips.de). De asemenea în acest calcul s-a

utilizat valoarea λ obținută pentru o medie a temperaturilor de 20 de grade și o diferență de

temperatură cu aceeași valoare pentru proba martor 0%p – c40n40v20 (rețeta ceramică cu 0%

puzderii și 40%ciment, 40% nisip, 20% var).

Datele prezentate în Tabelul 3.1. sunt obținute la o medie (Average) a temperaturilor de

20°C.

Tabelul 3.1. Tabel de date pentru plăci martor și puzderii de cânepă

Materiale Densitate ρ(kg/m3) λ(W/m*K)

Proba Rigips Ridurit (date din literatură) 850 0,25

Proba 0%p – c40n40v20 (structură

originală – date obținute prin testare)

1584 0,138

Puzderii de cânepă (date din literatură) 100-150* 0,048

(*)densitate calculată funcție de umiditatea atmosferică

Pentru obținerea coeficienților de corecție ce pot fi utilizați în proiectarea materialelor

compozite pe bază de puzderii de cânepă și lianți minerali se realizează un calcul volumic

pentru procentul de puzderii și participarea matricei ceramice. Procentele de puzderii sunt

prezente în matricea ceramică în procente de la 5% la 15%, în pas de un procent.

r1 = V1 / V r2 = V2 / V r1 + r2 = 1 (3.16.)

Unde:

r1 = participația valorică a puzderiei; r2 = reprezintă participația valorică a matricei

ceramice: ciment40%-nisip40%-var20%, (1-r1)

V1 = volumul de puzderii de cânepă (de la 5% la 15%); V2 = volumul al matricei (variabil

de la 95% la 85%)

V = volumul total al materialului, puzderii și matrice ceramică (100%)

Coeficientul de conductivitate termică analitic (λ)

În continuare se prezintă modelul de determinare a λ analitic funcție de datele cunoscute și

procentul de puzderii de cânepă:

λx = r1x*λ1 + (1- r1x)*λ2 (3.17.)

Unde:

λX = coeficientul de conductivitate termică calculată funcție de procentul de puzderii;

21

r1X = participația valorică a puzderiei în materialul ceramic;

λ1 = 0,048 W/m*K, valoare preluată din literatura de specialitate

(www.cannabric.com);

λ2 = valoare ce a fost obținută prin testare datorită naturii originale a structurii.

Coeficientul de corecție, (c)

Cu datele anterioare se poate determina un coeficient de corecție cx, funcție de procentul de

puzderii înglobat, valoarea λx (material neomogen) și valoarea λRigips (material omogen),

necesar în momentul proiectării de materiale noi ce trebuie să îndeplinească anumite

caracteristici termice (relația 3.18.)

cx = λx / λRigips (3.18.)

Se obțin astfel o serie de 11 coeficienți aferenți procentelor de puzderii de cânepă înglobate

în matricea ceramică, coeficienți ce vor fi calculați și prezentați în Capitolul 6.

Coeficientul dependenței liniare dintre λ și t (β)

Pentru stabilirea relației (dependenței liniare) dintre λ și t, se impune determinarea

coeficientului β (°C-1

) (relația 3.19.).

λx = λ0 * (1+ β*tx) β = (λx – λ0) / λ0*tx (3.19.)

Unde:

λ0 = coeficientul de conductivitate termică la temperatura medie, t0 = 0°C;

λx = coeficientul de conductivitate termică la o temperatură medie tx diferită de 0°C,

pentru același tip de material;

β = coeficient de corecție;

tx = temperatură medie.

Determinarea acestui coeficient este în măsură să ajute la obținerea valorii λ funcție de

diferite temperaturi medii.

3.4. Elemente privind transferul fonic prin compozitele lignocelulozice pe bază de

puzderii.

3.4.1 Elemente generale. Definiții.

Pentru ca o undă elastică să provoace senzații auditive trebuie să îndeplinească trei

condiții: să aibă o durată mai mare de 0,06 s; să aibă o intensitate peste pragul de audibilitate

10-12 W/m2; să aibă o frecvență cuprinsă în intervalul 20 Hz ≤ v ≤ 20 kHz.

Amplitudinea este caracteristica undelor sonore pe care o percepem ca volum. Distanța

maximă pe care o undă o parcurge de la poziția normală, sau zero, este amplitudinea; aceasta

corespunde cu gradul de mișcare în moleculele de aer ale unei unde.

Frecvența. Noi percepem frecvența ca sunete mai "înalte" sau sunete mai "joase".

Frecvența unui sunet este numărul de perioade, sau oscilații, pe care o undă sonoră le

efectuează într-un timp dat. Frecvența este măsurată în hertzi, sau perioade pe secundă.

Intensitatea sunetului este măsurată în decibeli (dB). Intensitatea la minimul auzului este 0

dB, intensitatea șoaptelor este în medie 10 dB, și intensitatea foșnetului de frunze este de 20

dB. Intensitățile sunetului sunt aranjate pe o scară logaritmică, ceea ce inseamnă că o mărire

de 10 dB corespunde cu o creștere a intensității cu o rată de 10.

22

3.4.2. Principalele proprietăți ale sunetului.

Sunetele percepute într-o încăpere, indiferent dacă este vorba de o aulă a unui amfiteatru, o

sală de clasă, un birou sau un coridor de spital sunt alcătuite din două componente:

1. sunetul direct, care se propagă direct spre ureche din punctul de origine;

2. sunetul indirect, care ajunge la ureche după ce a fost reflectat o dată sau de mai multe ori

de suprafețele încăperii sau a fost transmis de la o încăpere la alta. Atunci când sunetul se

lovește de suprafața unui material oarecare, o parte a energiei sale este absorbită, o parte este

transmisă, iar restul este reflectat înapoi în cameră (Figura 3.8.).

Figura 3.8. Reflectarea sunetului de către o suprafață plană

Sursa: www.rigips.ro

Figura 3.9. Generarea undelor sonore

Sursa: www.rigips.ro

Când o undă sonoră lovește o suprafață, direcția de propagare a acesteia este modificată

prin reflectare, un fenomen asemănător cu revenirea mingiei când lovește un zid. În plus, față

de cazul receptării sunetului direct, un ascultător va recepta segmente ale undei originale care

au fost reflectate cel puțin o dată înainte de a ajunge la urechile acestuia (Figura 3.10.).

Figura 3.10. Evoluția sunetului direct și a celui reflectat într-o cameră

Sursă: Figură realizată după documentație www.rigips.ro

23

În timp ce sursa produce sunetul, receptorul nu aude numai sunetul direct ci și sunetul care

ajunge la urechile sale prin toate căile de reflectare posibile.

Suprafețe dure, masive, neporoase, cum sunt cele cu finisaje cu tencuieli uscate, ghips-

carton, zidărie, sticlă, lemn, ciment etc., absorb în general mai puțin de 5% din energia

undelor sonore incidente și reflectă 95% procente sau mai mult. Astfel de materiale au deci,

un coeficient de absorbție sub 0,05. Materialele poroase care permit pătrunderea undelor

sonore, sau a materialelor moi, sunt capabile să absoarbă cantități mult mai mari din energia

sunetului și pot avea coeficienți apropiați de 1,00. În proiectarea materialelor compozite cu

proprietăți fonoizolante se iau în considerare valorile admise pentru nivelul de zgomot

interior, în special în construcții civile (Cismaru 2009), conform Tabelului 3.3.

Tabelul 3.3. Valorile admisibile ale nivelului de zgomot interior în construcții civile

Tipul construcției Unitatea funcțională

Valoarea admisibilă a

zgomotului interior

Curba Cz Ponderea dB(A)

Clădiri de locuit, case de

oaspeți, hoteluri, cămine

Camere de locuit sau

apartamente1) 35 40

Spitale Saloane de bolnavi, săli de

operație 35 40

Policlinici, spitale Cabinele de consultații 40 45

Școli, grădinițe, creșe

copii

Săli de clasă, săli de conferințe,

încăperi pentru copii 40 45

1) Nivelul de zgomot prevăzut trebuie să fie obținut în toate încăperile apartamentului (camera

de locuit, băi, bucătării) cu excepția vestibulului care este spațiu tampon, delimitat între casa

scării și restul apartamentului.

3.4.4. Principalele proprietăți ale materialelor fonoizolante.

Funcția principală a unui plafon (sau perete) fonoizolant este să absoarbă sunetul și să fie

rezistent la propagarea sunetului. Se consideră în mod normal că un material cu un coeficient

de absorbție a sunetului de 0,50 sau mai mare întrunește proprietățile fonoabsorbante

corespunzătoare.

Tabelul 3.4. Coeficienți de absorbție ai sunetului pentru diferite materiale generale de

construcție (extras din www.rigips.ro)

Coeficienții de absorbție

Materiale 125

Hz

250

Hz

500

Hz

1000

Hz

2000

Hz

4000

Hz

Cărămidă neglazurată 0,03 0,03 0,03 0,04 0,05 0,07

Cărămidă neglazurată, vopsită 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,03

Bloc de ciment, vopsit 0,10 0,05 0,06 0,07 0,09 0,08

Pardoseli, ciment sau plăci 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02

24


Linoleum, asfalt, cauciuc sau plăci din plută

pe ciment

0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02

Lemn 0,15 0,11 0,10 0,07 0,06 0,07

Parchet din lemn pe beton 0,04 0,04 0,07 0,06 0,06 0,07

Sticlă, Panouri mari etanșeizate 0,05 0,03 0,02 0,02 0,03 0,02

Ghips-carton vopsit prins în suruburi 0,10 0,08 0,05 0,03 0,03 0,03

Marmură sau plăci glazurate 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02

Tencuială, ghips sau var, drișcuită sau șipci 0,02 0,03 0,04 0,05 0,04 0,03

Panotare cu lemn sau placaj 0,58 0,22 0,07 0,04 0,03 0,07

Coeficientul maxim de fonoabsorbție care se poate obține în practică cu ajutorul unui

material fonoabsorbant continuu este de 1,00. Toate materialele fonoizolante au și anumite

proprietăți termoizolante. Se prezintă în continuare o situație a valorilor coeficienților de

absorbție ai sunetului pentru diferite materiale generale de construcție (Tabelul 3.4.),

materiale care se folosesc în mod obișnuit la finisajele de interior.

3.5. Concluzii privind direcțiile de valorificare a compozitelor pe bază de puzderii.

Pe baza datelor extrase din literatura de specialitate se pot emite o serie de concluzii

privind direcțiile de valorificare ale compozitelor pe bază de puzderii de cânepă.

Combinația de lianți cu puzderii de cânepă crește valoarea coeficientului de absorbție

fonică și scade valoarea coeficientului de conductivitate termică, (λpuzderii = 0,048 W/m*K) și

din acest punct de vedere se consideră faptul că proprietățile fizice ale materialelor compozite

ce fac subiectul acestei teze, sunt în directă legătură cu creșterea procentului de puzderii,

indiferent de structura matricei ceramice în care sunt înglobate.

Se consideră faptul că materialele prezentate în această teză au potențial de utilizare ca

materiale de placare și umplere a pereților, cu proprietăți termice și acustice calitative,

rămânând a se determinaa și limitele de rezistență mecanică a rețetelor și de maximă utilizare

a procentului de puzderii de cânepă.

25

CAPITOLUL 4.

CERCETĂRI PRELIMINARE PRIVIND REALIZAREA

COMPOZITELOR LIGNOCELULOZICE PE BAZĂ DE PUZDERII DE

CÂNEPĂ ŞI LIANŢI MINERALI

4.1. Studii privind influenţa procentelor participative ale puzderiilor în cadrul reţetelor,

alături de materialele de legătură şi umplutură, asupra stabilităţii structurale ale

compozitelor.

Studiul iniţiat în vederea fabricării materialelor de placare şi umplutură a pereţilor interiori

s-a realizat în urma unui program experimental ce a cuprins reţete cu procent de puzderii de

cânepă între 5% şi 50%, înglobate în matrici ceramice netratate termic, realizate din ciment,

nisip, var şi ipsos, în funcţie de specificul reţetelor. Astfel, cercetările preliminare au fost

împărţite în şapte faze experimentale conform Tabel 4.1.

Procentul minim de puzderii a fost stabilit la 5%, mai puţin de acest nivel, participarea

materialului lignocelulozic nefiind relevantă atât din punctul de vedere al eficienţei

valorificării deşeului agricol cât şi a obţinerii unui material compozit cu proprietăţi termice

superioare. Pentru realizarea unui studiu comparativ însă s-au produs epruvete martor cu

conţinutul de material lignocelulozic, zero.

Procentul maxim utilizat, de 50% puzderii de cânepă, a fost stabilit ca prag de referinţă în

determinarea stabilităţii structurale a materialului compozit, în special pentru realizarea de

plăci cu grosime de 20mm. Intervalul de 5% - 50% puzderii de cânepă a fost înglobat în reţeta

ceramică I cu conţinut de ciment, nisip şi var, procente masice calculate din cantitatea totală

de lianţi minerali necesari pentru realizarea specimenelor de 300 x 300 x 20mm.

Epruvetele cu această reţetă ceramică s-au realizat în primă fază în pas crescător de cinci

procente. Astfel au rezultat epruvetele cu 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45% şi

50%, puzderii de cânepă (faza I 1-9). Pentru un studiu mai elaborat s-au realizat epruvete în

pas de un procent, rezultând plăci cu conţinut de 6%, 7%, 8%, 9%, 11%, 12%, 13%, 14%

puzderii de cânepă (faza I 10 – 18).

În urma realizării rețetelor 5-50% puzderii de cânepă, s-a considerat procentul de 30%

material lignocelulozic ca fiind punctul din care plăcile de ~20mm grosime nu îşi pot susţine

integritatea structurală astfel realizându-se plăci cu diverse reţete combinatorii de lianţ i

minerali, conform fazelor de cercetare II-IV.

Tabelul 4.1. Fazele cercetării experimentale pentru materiale de umplutură şi placare

pereţi în funcţie de procentul de participare al puzderiilor de cânepă

Faza

cercetare

Indice

reţetă

Puzderii

de cânepă

(%)

Componenţă ceramică (%) Posibile utilizări

ciment nisip var ipsos

I 10 - 18 5 - 50 40 40 20 0 placare

26


Faza

cercetare

Indice

reţetă

Puzderii

de cânepă

(%)

Componenţă ceramică (%) Posibile utilizări

II

1

30

35 45 20 0

placare 2 30 50 20 0

3 25 55 20 0

4 20 60 20 0

III

1

30

35 40 25 0

placare 2 30 40 30 0

3 25 40 35 0

4 20 40 45 0

IV 1

30 30 45 25 0

placare 2 30 35 35 0

V

1

30

35 45 20 0

umplutură

2 30 50 20 0

3 25 55 20 0

4 20 60 20 0

5 - 6 20 - 25 40 40 20 0

VI 1 - 4 5 - 30 0 0 0 100 placare

VII 1 - 4 5 - 30 50 0 0 50 placare

Etalon I 0 0 40 40 20 0 placare

Etalon VI 0 0 0 0 0 100 placare

Etalon VII 0 0 50 0 0 50 placare

Fazele VI şi VII respectă limita de 30% procent masic de puzderii de cânepă,

simplificându-se componenţa ceramică prin utilizarea de ciment şi ipsos.

Datorită observaţiilor relevante determinate la realizarea rețetelor din fazele I-IV, s-au

produs epruvete cu rol de umplutură a pereţilor, 300 x 300 x 80±10mm, cu procente de la

20% până la 30% puzderii (faza V), urmărind în această fază dacă stabilitatea dimensională a

epruvetelor creşte direct proporţional cu grosimea plăcilor, tocmai datorită instabilităţii

aceleiaşi rețete utilizate la 20mm grosime.

4.2. Studii privind influenţa procentelor diverselor materiale de legătură şi umplutură

(ciment, var, nisip, ipsos) asupra stabilităţii structurale ale compozitelor.

Lianţii minerali utilizaţi pentru realizarea epruvetelor din cadrul cercetării preliminare au

fost selectaţi din plaja cea mai uzuală de lianţi şi agregate anorganice din industria

construcţiilor: cimentul Portland, nisipul NSP01 fin, varul calcic hidratat şi ipsosul.

Pentru a înţelege influenţa pe care o poate avea matricea ceramică asupra stabilităţii

structurale a compozitelor s-au realizat epruvete cu un procent constant de puzderii de cânepă

27

de 30%, care au fost înglobate în trei matrici ceramice din ciment-nisip-var, ciment-ipsos şi

ipsos. S-au realizat epruvete păstrându-se procentul constant de: var (faza II), de nisip (faza

III) şi ciment (faza IV, în alt procent decât la faza I). De asemenea s-au realizat epruvete cu

matricea ceramică formată din ciment-ipsos şi ipsos. Din fazele II, III, IV, VI şi VII au

rezultat 12 epruvete ce au fost supuse operațiunilor elementare de manevrabilitate-transport.

4.3. Studii privind omogenitatea, manevrabilitatea şi posibilităţile de valorificare ale

compozitelor rezultate pe baza reţetelor experimentale.

Tabelul 4.3. Tabelul de prezentare a epruvetelor cu detalii de suprafaţă

Faza I

28


Faza II

29


Faza III

Faza IV

30


Faza V

Faza VI

31


Faza VII

Tabelul 4.4. Tabelul de prezentare rețete martor și etalon Rigips

I-0 VI-0

VII-0 Rigips Ridurit

Tabelul 4.4. prezintă epruvetele etalon I-0, VI-0, VII-0 şi etalonul Rigips Ridurit (Glasroc

F FIRECASE) ce reprezintă materialul de comparație pentru testările ulterioare.

32

4.5. Definirea zonei de cercetare experimentală din cadrul tezei de doctorat.

Tabelul 4.6. Determinarea zonei de cercetare experimentală

% puzderii → 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 20 25 30 35 40 45 50

Plăci realizate cu ciment / nisip /

var pretabile pentru placare

pereţi

Plăci realizate cu ciment / nisip /

var pretabile

pentru umplutură

pereţi

Plăci realizate cu ipsos, pretabile

pentru placarea pereţi

Plăci realizate cu ipsos şi ciment

pretabile pentru placare pereţi

Legendă Tabelul 4.6.

Culoare Descrierea semnificaţiei culorilor folosite în tabelul 4.6.

Plajă procentuală de puzderii de cânepă, încadrabilă pentru materiale de placare sau

umplutură, după caz, utilă cercetărilor ulterioare.

Procente de puzderii posibil utilizabile în placare, cu condiţia optimizării compoziţiei

liantului.

33

CAPITOLUL 5.

CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND REALIZAREA ȘI

VALORIFICAREA COMPOZITELOR DIN PUZDERII DE CÂNEPĂ ȘI

LIANȚI MINERALI ÎN COMPARAȚIE CU MATERIALUL DIN GHIPS-

CARTON, PRODUS INDUSTRIAL

5.1. Stabilirea rețetelor pe bază de procente participative masice ale puzderiilor și

materialelor de legătură și umplutură.

Rețetele materialelor compozite au fost concepute ținând cont de specificul materiilor

prime selectate pentru acest proces. S-a urmărit ca materiile prime și materialele de legătură și

umplutură să fie uzuale în industria construcțiilor și să poată constitui o masă ceramică

rezistentă în vederea înglobării și susținerii materialului lignocelulozic.

5.1.1. Prezentarea materiilor prime selecționate pentru realizarea epruvetelor din cadrul

cercetării experimentale.

Epruvetele ce fac subiectul cercetării experimentale, din cadrul tezei de doctorat, s-au

realizat prin înglobarea a diferite procente de puzderii de cânepă în matrici ceramice din

ciment, nisip, var și ipsos, cu participare procentuală masică variată.

Tendințele actuale în domeniul materialelor compozite urmăresc reducerea greutății

produselor dar, fără a neglija proprietățile fizico-mecanice. De asemenea, reducerea timpilor

de pregătire a materiilor prime și materialelor participante, a costurilor energetice în

procesarea și finisarea acestora, îl transformă într-un material fezabil și economic.

5.1.2. Schematica de lucru în realizarea rețetelor pe bază de puzderii de cânepă și

materialele de legătură și umplutură utilizate.

Figura 5.2. Schematica de lucru în realizarea epruvetelor

34

Conform prezentării din Capitolul 4, categoriile de rețete au fost împărțite în șapte faze de

cercetare experimentală, realizate în scopul obținerii de materiale de umplutură și de placare a

pereților, conform Figura 5.2. prezentată mai jos.

În urma realizării fazei I și a studiului asupra manevrabilității epruvetelor, s-a putut

surprinde momentul în care procentul de puzderii de cânepă nu mai poate fi susținut de

matricea ceramică (ciment40% - nisip40% - var20%), ducând astfel la eliminarea epruvetelor

ce prezintă fisuri și crăpături la manevrare ( ≥ 30% conținut de puzderii de cânepă) și

dezintegrare structurală totală (50% conținut de puzderii de cânepă).

Fazele II, III și IV, au fost realizate pentru ameliorarea matricei ceramice (Figura 5.2.

direcția 1), folosind aceleași materiale de legătură și umplutură ca în faza I dar, în procente

diferite, în scopul creșterii rezistenței structurale ale epruvetelor, cu rol de placare. Studiul

acestor trei etape de cercetare a fost realizat folosind 30% puzderii de cânepă ca procent

constant, înglobat în rețetele ceramice, prezentate în capitolul anterior. Alegerea acestui

procent constant de 30% a fost determinată de un proces logic, rezultat în urma studiului de

manevrabilitate, de la acest procent structura epruvetelor începând să cedeze.

Fazele de cercetare VI și VII prezintă o schimbare totală de componență a matricei

ceramice, eliminându-se agregatul utilizat în fazele I – IV, nisipul. Varul a fost înlocuit cu

ipsosul pentru construcții în faza VII, și a reprezentat materialul utilizat 100% ca matrice

ceramică în faza VI. Aceste ultime două etape din programul de lucru au fost realizate în

ideea comparației ulterioare cu rețetele din faza I, cu același procent participativ masic de

puzderii de cânepă în matrici ceramice diferite (5%, 10%, 20%, 30%).

Faza V, a fost realizată respectând procentele materialelor de umplutură și legătură din faza

III (patru epruvete) extrapolate la grosimi de 80±10mm pentru a se evidenția faptul că

stabilitatea structurală crește cu grosimea epruvetei. Se demonstrează astfel faptul că, aceste

rețete ceramice având înglobate procent constant de 30% de puzderii de cânepă, le putem

considera potrivite ca materiale de umplutură dar nu și de placare ( plăci subțiri conform fazei

III) (Figura 5.2. direcția 2). Procentele de 20% și 25% puzderii de cânepă, înglobate în rețeta

ceramică conform fazei I, se pot considera, de asemenea, materiale de umplutură rezistente

din punctul de vedere al manevrabilității (Figur. 5.2. direcția 3).

5.2. Stabilirea intervalelor de modificare a procentelor participative, în cadrul

intervalelor stabilite pe baza cercetărilor preliminare.

5.2.1. Modificarea procentului de puzderii în cadrul rețetelor.

Studiul realizat în Capitolul 4 privind omogenitatea structurală și rezistența la manevrarea

epruvetelor subțiri (~20mm) realizate conform programului de cercetare, a oferit posibilitatea

determinării unui interval de minim și maxim de procente de puzderii de cânepă ce poate fi

înglobat în matricea ceramică și împreună, să lucreze ca un potențial material cu rol de

placare. Astfel, acest interval se încadrează în:

5% - 25% puzderii de cânepă susținute de 95% - 75% matrice ceramică (formată din

ciment40%, nisip40%, var20%, valoare procentuală masică);

5% - 20% puzderii de cânepă susținute de 95% - 80% matricea ceramică (formată din

ciment50%, ipsos50%, valoare procentuală masică);

5% - 30% puzderii de cânepă susținute de 95% - 70% matricea ceramică (formată din

ipsos100%, valoare procentuală masică).

35

În ce privește epruvetele groase (~80mm), cu rol de umplutură a pereților, intervalul

de puzderii de cânepă este situat între 20% - 30%, în conformitate cu programul de cercetare

și rezultatele anterior prezentate în Capitolul 4, din această lucrare.

5.2.2. Modificarea procentului de ciment.

Modificările în rețetele ceramice a procentelor de ciment, nisip și var, au fost realizate

pentru ameliorarea matricei ceramice în vederea înglobării eficiente a 30% puzderii de cânepă

care, în faza I de cercetare, a cedat structural la momentul încercărilor la manevrare și

transport. Astfel, faza II din planul de studiu, a fost abordată modificând procentele de ciment

și nisip, lăsând constantă cantitatea de var de 20%, aceeași modificare procentuală a

cimentului fiind prezentă și în faza III. Faza VII din programul de cercetare, a fost realizat

din perspectiva eliminării varului și nisipului și înlocuirea acestuia cu ipsosul în matrice

ceramică formată din ciment 50% / ipsos50%. În Figura 5.3. și Figura 5.4. sunt prezentate în

detaliu epruvetele fazei II cu modificarea procentelor de ciment de la 35% la 20%.

Figura 5.3. Faza II de cercetare, rețetele II-1 / II-2

30%puzderii + 70% liant (35% ciment / 45%

nisip / 20% var)


nisip / 20% var)

Figura 5.4. Faza II de cercetare, rețetele II-3 / II-4


nisip / 20% var)


nisip / 20% var)

36

5.2.3. Modificarea procentului de var.

Variațiile procentuale ale varului au fost studiate în cadrul fazei de cercetare III cu variații

între 25% și 40%.

Figura 5.5. Faza III de cercetare, rețetele III-1 / III-2


nisip / 25% var)

(30%puzderii – 30% ciment / 40% nisip / 30%

var)

Creșterea procentului de var și scăderea celui de ciment la un procent constant de nisip de

40%, nu a condus la un proces superior de înglobare a puzderiilor de cânepă. Epruvetele

prezentate în faza III, notate III-1 până la III-4, sunt prezentate în Fig. 5.5. și Fig.5.6.

Figura 5.6. Faza III de cercetare, rețetele III-3 / III-4


nisip / 35% var)


nisip / 40% var)

5.2.4. Modificarea procentului de nisip.

Modificările procentuale ale umpluturii NSP-01 a fost realizată atât în faza II de cercetare,

ca urmare a modificării procentajului de ciment și a constanței cantității de var (20%),

conform Figura 5.4. și Figura 5.7. Astfel, variația procentuală s-a situat în intervalul 45% -

60% în faza II urmând.

37

Figura 5.7. Faza IV de cercetare, rețetele IV-1 / IV-2


nisip / 25% var)

(30%puzderii – 30% ciment / 35% nisip / 35%

var)

În faza IV s-au realizat epruvete cu variație a nisipului de la 35% la 45%, epruvete

prezentate în Fig. 5.7.

5.2.5. Modificarea procentului de ipsos.

Figura 5.8. Faza VI și VII de cercetare, rețetele VI-3 / VII-4

30%puzderii + 70% liant (100% ipsos) 30%puzderii + 70% liant (50% ciment / 50%

ipsos)

S-a urmărit realizarea atât a unei matrici integrale din ipsos (faza VI) cât și a combinației în

părți egale cu cimentul (faza VII). Figura 5.8. ilustrează rețetele realizate cu 30% puzderii

înglobate în matrici ceramice din ipsos (VI-3) respectiv ciment-ipsos (VII-4).

5.3. Efectuarea epruvetelor, calibrarea și formatizarea la dimensiuni identice, codificare.

Programul experimental de cercetare a pornit de la ideea realizării rețetelor cu rol de

umplutură și placare a pereților, prin procesarea simplă, fără consum de energie, altul decât la

nivel de malaxare, fără prese sau cuptoare de uscare. Matricea ceramică este deci realizată

fără tratament termic.

S-au realizat rame din PAL de 18mm cu dimensiunile interioare 300 x 300 x 40mm pentru

materialele cu rol de placare (epruvete subțiri) și 300 x 300 x 100mm pentru materialele de

umplutură (epruvete groase sau calupuri). Ca suport de presare s-au utilizat capace (plăci din

PAL) cu dimensiunile 298 x 298 x 18mm ce s-au poziționat peste mortarul proaspăt turnat.

Materiile prime au fost cântărite în ordinea introducerii în malaxare, lianții și agregatele

(nisipul) și apoi puzderiile de cânepă. După cântărirea materiilor prime, au fost încărcate în

38

cuva malaxorului și amestecate uscat aproximativ 3 minute, la viteză minimă pentru evitarea

ridicării pulberilor urmând să se adauge și puzderiile de cânepă.

Mortarul a fost turnat în forme, imediat după finalizarea malaxării pentru a evita

preîntărirea pe pereții cuvei, în special la epruvetele cu conținut de ipsos. După turnare în

rame, aerul a fost eliminat și suprafețele au fost nivelate. Peste mortar s-a presat rama de PAL

(~1,05kg) și central, zece greutăți pentru o presare eficientă (~10,38kg), aproximativ 112N.

După 48 de ore (72 de ore pentru epruvetele groase) în care epruvetele au fost păstrate în

condiții de presare, au fost extrase din rame și lăsate în continuare la uscare. Uscarea

epruvetelor s-a realizat la temperatura mediului ambiant al laboratorului, în medie 16-20°C,

pe timpul iernii și 18-26°C pe timpul verii, timp de 4 – 6 zile.

Figura 5.13. Extragerea epruvetelor din ramele de turnare-formare

a. structură originală b. structură originală

a-extragere epruvetă subțire; b-extragere epruvetă groasă; sursa imagini: Laboratoarele

Facultății de Ingineria Lemnului;

5.3.3. Formatizarea și șlefuirea epruvetelor

Figura 5.15. Distrugerea structurală a epruvetelor la operațiunea de calibrare

a. structură originală b. structură originală

a-epruvetă 25% puzderii – faza I; b-epruvetă 20%puzderii – faza I; imagini: Laboratoarele IL

Loturile de epruvete subțiri ce au rezistat operațiunilor elementare de manevrabilitate și

transport au fost calibrate pentru grosimea de 20mm, grosime echivalentă cu cea a plăcii

etalon, Rigips Ridurit (Glasroc F FIRECASE).

Datorită structurii epruvetelor, reducerea grosimii a fost realizată în pas treptat de 0,3mm.

Chiar și în aceste condiții epruvetele cu 20% și 25% material lignocelulozic și matrice din

39

ciment, nisip, var, a cedat structural prima data la colțuri și apoi în masa plăcii (vezi Figura

5.15.a-b).

5.3.4. Codificarea și etichetarea epruvetelor

Determinarea coeficientului de conductivitate termică a fost realizată pentru epruveta 300

x 300mm, la dimensiunile inițiale de turnare. Pentru încercările fonice și mecanice a fost

nevoie de debitare în epruvete de 50 x 50mm, 75 x 75mm, și D=100mm. Codificarea a fost

simplificată conținând toate elementele identificare a rețetei și a testării (Tabelul 5.12.).

Tabelul 5.12. Codificarea finală a epruvetelor, funcție de testările programate (exemplu)

Cod

primar

Codificare

epruvetă testare

termică

Codificare

epruvetă testare

fonică

Codificare epruvetă

testare la smulgerea

șuruburilor

Codificare epuvetă

la coeziunea

internă

I-1

10%p-c40n40v20 F1 10%p-c40n40v20 SS1 10%p-c40n40v20 CI1 10%p-c40n40v20

F2 10%p-c40n40v20 SS2 10%p-c40n40v20 CI2 10%p-c40n40v20

SS3 10%p-c40n40v20 CI3 10%p-c40n40v20

SS4 10%p-c40n40v20 CI4 10%p-c40n40v20

SS5 10%p-c40n40v20

5.4. Efectuarea testelor la încercări mecanice.

5.4.1. Debitarea epruvetelor.

După finalizarea testărilor pentru determinarea conductivității termice, plăcile au fost

trasate (Figura 5.16.) și debitate funcție de specificul fiecărui tip de încercări (Figura 5.17. a-

b). După debitare, epruvetele au fost șlefuite și calibrate astfel: cerc cu diametrul de 100m

pentru testarea fonică, epruvete pătrate de 50mm pentru coeziune internă si pătrate de 75mm

pentru testarea la smulgerea șuruburilor.

Figura 5.16. Trasarea epruvetelor pentru debitare

5.4.2. Smulgerea șuruburilor.

5.4.2.1 Pregătirea epruvetelor pentru încercarea la smulgerea șuruburilor.

Conform standard SR EN 320 s-au debitat cinci epruvete pătrate, din fiecare tip de

structură. S-au fost trasat găurile cu un diametru de (2,7±0,1) mm pe o adâncime de (19±1)

40

mm. Testările au fost realizate pe echipamentul Zwick/Roell BT1–FB010TN.D30 din din

caadrul ICDT. (Figura 5.21.)

Figura 5.21. Instalația de testare mecanică Zwick cu dispozitivul de testare la

smulgerea șuruburilor

5.4.2.2 Testarea epruvetelor la smulgerea șuruburilor. Rezultatele testării.

Ca urmare a finalizării testelor la smulgerea șuruburilor s-au putut realiza diagrame

comparative dintre proba Martor Rigips și rețetele ceramice (Figura 5.24., Figura 5.25.,

Figura 5.26.) și de asemenea, proba Martor Rigips și procente de puzderii de cânepă (0%p,

5%p, 10%p, 20%p – Figura 5.27., Figura 5.28., Figura 5.29. Figura 5.30.).

Din Tabelul 5.13. se prezintă un fragment aferent rețetei 10%p-c40n40v20, restul tabelului

fiind regăsit integral în teză.

Tabelul 5.13. Rezultatele testărilor la încercarea de smulgerea șuruburilor (extras)

Imagine epruvete

Rezultatele

încercărilor la

smulgerea

șuruburilor, Fmax

(N)

Diagrama completă

5%-c40n40v20

SS-1 885

SS-2 919

SS-3 845

SS-4 1090

SS-5 740

Media 897

Figura 5.24. Diagramă comparativă la smulgerea șuruburilor, proba martor Rigips și

rețeta ceramică c40n40v20

41


rețeta ceramică c50i50


rețeta ceramică i100


concentrație de puzderii 0%

42







43

5.4.3. Coeziune internă

5.4.3.1. Pregătirea epruvetelor pentru încercarea la coeziunea internă.

Conform standard SR EN 319 s-au debitat patru epruvete din fiecare tip de structură. După

debitarea și calibrarea aferentă, epruvetele pătrate cu laturile de 50±1mm au urmat o serie de

pași pe în vederea pregătirii testării.

Pregătirea epruvetelor a constat în șlefuirea ușoară cu o bandă abrazivă cu granulație 60,

degresarea tălpilor metalice cu alcool tehnic, lipirea epruvetelor de tălpile metalice cu adeziv

Bison epoxi bi-component pentru metal, uscare 24 de ore. La finalizarea acestui timp,

epruvetele au fost eliberate din dispozitive, fotografiate și montate, pe rând, în dispozitivul

special de coeziune al echipamentului Zwick (Figura 5.34.).

Figura 5.34. Instalarea epruvetelor în dispozitivul de testare la coeziune internă

5.4.3.2 Testarea epruvetelor la coeziunea internă. Rezultatele testării.

În acest subcapitol, se prezintă prin intermediul tabelului 5.14., rezultatele testărilor la

coeziune internă pentru toate cele 21 de rețete plus proba Martor, Rigips Ridurit.

Din Tabelul 5.14. se prezintă un fragment aferent rețetei 10%p-c40n40v20, restul tabelului

fiind regăsit integral în teză.

Tabelul 5.14. Rezultatele testărilor la coeziunea internă (extras)

44

Imagine epruvete

Rezultatele

încercărilor la

coeziunea

internă, Fmax (N)

Diagrama completă

5%p-c40n40v20

CI-1 2100

CI-2 2390

CI-3 2070

CI-4 585

Media 1790

Deformațiile suferite de epruvete la coeziunea internă sunt foarte variate: liniare, diagonale

sau aleatorii. Epruveta Martor Rigips s-a rupt total în timpul testării, ruptura realizându-se

lângă linia de adeziv. De asemenea, epruvetele cu 0% puzderii de cânepă s-au rupt total, cu

zgomot, aproape de linia de adeziv pe suprafețe liniare sau în relief, în apropierea uneia din

tălpile metalice de tragere.

De la 5% la 30% puzderii, fisurile în interiorul epruvetelor au fost de natură să urmărească

dispunerea materialului lignocelulozic în materialul compozit, după cum se poate observa în

Figura 5.37.A. (Secțiunea-Anexe a tezei).

Ca urmare a finalizării testelor la coeziune internă s-au putut realiza diagrame comparative

dintre proba Martor Rigips și rețetele ceramice (Figura 5.38., Figura 5.39., Figura 5.40.) și,

proba Martor Rigips și procente de puzderii de cânepă (Figura 5.41., Figura 5.42., Figura

5.43., Figura 5.44.).

Figura 5.38. Diagrama comparativă la coeziune internă, proba martor Rigips și rețeta

ceramică c40n40v20

Figura 5.39. Diagrama comparativă la coeziune internă, proba martor Rigips și rețeta

ceramică c50i50

45

Figura 5.40. Diagrama comparativă la coeziune internă proba martor Rigips și rețeta

ceramică i100

Figura 5.41. Diagrama comparativă la coeziune internă, proba martor Rigips și 0%

puzderii

Figura 5.42. Diagrama comparativă la coeziune internă, proba martor Rigips și 5%

puzderii

46

Figura 5.43. Diagrama comparativă la coeziune internă proba martor Rigips și 10%

puzderii

Figura 5.44. Diagrama comparativă la coeziune internă proba martor Rigips și 20%

puzderii

5.5. Efectuarea testelor pentru determinarea coeficientului de conductivitate termică.

47

5.5.1. Pregătirea epruvetelor pentru determinarea coeficientului de conductivitate termică.

Tabelul 5.15. Nomenclator de densități ale epruvetelor

Nr. crt. Denumire rețetă epruvetă Masă epruvetă (kg) Densitate ρ(kg/m3)

Epruvete subțiri cu rol de placare pereți (300 x 300 x 20mm)

1 Martor Rigips Ridurit 1,530 850,0

2 0%p – c40n40v20 2,851 1583,88

3 5%p – c40n40v20 2,558 1254,4

4 6%p – c40n40v20 2,260 1255,55

5 7%p – c40n40v20 2,061 1145,0

6 8%p – c40n40v20 2,040 1133,33

7 9%p – c40n40v20 1,994 1107,77

8 10%p – c40n40v20 1,791 995,0

9 11%p – c40n40v20 1,726 958,88

10 12%p – c40n40v20 1,472 817,77

11 13%p – c40n40v20 1,461 811,66

12 14%p – c40n40v20 1,457 809,44

13 15%p – c40n40v20 1,441 800,55

14 0%p – c50i50 2,250 1250,0

15 5%p – c50i50 1,952 1084,72

16 10%p – c50i50 1,661 922,77

17 20%p – c50i50 1,206 670,22

18 0%p – i100 2,074 1153,0

19 5%p – i100 2,138 1187,77

20 10%p – i100 1,665 925,0

21 20%p – i100 1,200 666,66

22 30%p – i100 0,847 470,72

Epruvete groase (blocuri) cu rol de umplutură a pereților (300 x 300 x 82 – 90mm)

23 30%p – c30n50v20 (h=89mm) 3,260 406,99

24 30%p – c35n45v20 (h=90mm) 3,312 408,88

25 30%p – c25n55v20 (h=85mm) 3,287 429,67

26 25%p – c40n40v20 (h=85mm) 3,641 475,94

27 20%p – c40n40v20 (h=82mm) 4,248 575,61

Figura 5.45. Eliminare epruveta 30%p – c20n60v20 din testare termică

48

Epruveta calup 30%p – c20n60v20 a fost eliminată din testarea termică datorită ruperii

acesteia în momentul transportului către instalația HFM. Este posibil ca procentul redus de

ciment și procentul crescut de nisip să fi favorizat această rupere.

5.5.2. Prezentarea echipamentului de testare termică.

Testele pentru determinarea coeficientului de conductivitate termică (λ) pentru cele 27 de

epruvete s-au realizat pe echipamentul NETZSCH HFM 361/6/1 (Heat Flow Meter) din

cadrul ICDT7.

Testarea prin metoda HFM este o tehnică standardizată și funcționează sub incidența ISO

83018. Instalația funcționează pe baza unui sistem Peltier și presupune introducerea epruvetei

între cele două platane încălzite, setate la temperaturi diferite. Fluxul de căldură (q) ce trece

prin epruvetă este măsurat de un traductor de transfer de căldură. După ce se ajunge la

echilibrul termic, testul este considerat finalizat.

Ecuația de transfer termic a lui Fourier (5.3) face relaționarea dintre acești parametri,

pentru momentul în care secțiunea testată atinge echilibrul termic.

Q=λ*A*(ΔT/Δx) (5.3)

Unul sau două traductoare de transfer de căldură măsoară fluxul termic prin epruvetă.

Semnalul traductorului de flux termic (V, în volți) este proporțional cu fluxul termic ce trece

prin traductor. În HFM 436/6/1, zona traductorului de flux termic reprezintă zona prin care

trece fluxul termic și este același pentru toate epruvetele, astfel că se generează o nouă ecuație

(5.4):

Q=N*V (5.4)

unde N este coeficientul de calibrare care se referă la voltajul traductorului de flux termic

către fluxul termic ce trece prin epruvetă.

λ=k=N*V*(Δx/ΔT) (5.5)

Figura 5.46. Echipamentul NETZSCH HFM (Heat Flow Meter) 436/6/1

7 ICDT - Institutul de Cercetare Dezvoltare al Universității Transilvania

8 ISO 8301 Thermal insulation – Determination of steady-state thermal resistance and related properties – Heat

flow meter aparatus

49

Cooler Instrument de testare HFM Computer

5.5.3. Determinarea metodologiei de testare, stabilirea direcției de cercetare. Date de

intrare.

Testarea pentru determinarea coeficientului de conductivitate termică (λ) s-a realizat pentru

temperatura exterioară (T1) de -20°C, -15°C, -10°C, -5°C, 0°C, +5°C, +10°C, +15°C la

ΔT=10, ΔT=15, ΔT=20, ΔT=25 și ΔT=30 (°C). Cu aceste date de intrare (date cunoscute) s-au

putut determina temperatura interioară (T2) și Media valorilor.

Platanul inferior al instalației este corespunzător temperaturii exterioare (T1) iar platanul

superior, temperaturii interioare (T2). ΔT reprezintă diferența calculată dintre temperatura mai

mare față de temperatura mai mică.

ΔT= T2 – T1 (5.6)

Media T= (T1+T2) / 2 (5.7)

Cu ajutorul formulelor (5.6) și (5.7) se pot determina datele necesare completării tabelelor

5.16. – 5.20. și introducerea datelor în programul de testare.

Tabelul 5.16. Calculul determinării T2 (°C) și Media temperaturilor T1 și T2, la ΔT=10°C

Număr testări T1 (°C) T2 (°C) ΔT Media

0 -20 -10 10 -15

1 -15 -5 10 -10

2 -10 0 10 -5

3 -5 -5 10 0

4 0 +10 10 +5

5 +5 +15 10 +10

6 +10 +20 10 +15

7 +15 +25 10 +20

Se prezintă în rezumat doar un tabel al determinărilor T2 și media pentru ΔT=10. Restul

tabelelor pentru ΔT 15-30 sunt prezentate integral în teză.

Din cauza limitării posibilităților de testare ale echipamentului, pentru valoarea Media

(Mean) < -10(°C), prima testare la ΔT=10 (Media = -15°C) și ΔT=15 (Media = -12,5°C) se

50

anulează, notându-se cu 0. Se ia astfel în considerare intervalul de la -15°C la +15°C pentru

ΔT=10 și ΔT=15.

5.5.4. Testarea epruvetelor pentru determinarea coeficientului de conductivitate termică

funcție de datele de intrare stabilite (T1 și ΔT).

Capacitatea maximă de testare a echipamentului este de 600 x 600mm cu înălțimea

specimenului de la 10mm până la 200mm, plaja de testare dintre platane este de la -20°C la

+70°C, cu maxim 10 puncte de măsurare. ΔT maxim ce se poate măsura este 30 iar intervalul

minim-maxim al mediei temperaturilor se situează în intervalul -10°C și +60°C.

Suprafața minimă a specimenelor testate este de 300 x 300mm, în condițiile în care aria

senzorilor centrali ai traductorului de flux termic se încadrează într-un pătrat cu latura de

254mm. Epruvetele au fost încadrate într-o ramă de 600 x 600mm cu înălțimea egală cu

specimenul testat, polistiren (600 x 600 x 20mm) penru epruvetele de 20mm și poliuretan

pentru epruvetele calup (Figura 5.47.). Ramele de încadrare din polistiren respectiv poliuretan

au rolul de a păstra paralelismul celor două planate pe perioada testărilor, menține epruveta în

poziție centrală față de zona de senzori de mijloc.

Figura 5.47. Încadrarea epruvetelor subțiri și groase (blocuri) în rame de testare (600 x

600mm)

a. b.

a. încadrarea epruvetelor subțiri în ramă polistiren 600 x 600 x 20mm; b. încadrarea epruvetelor groase (bloc) în ramă poliuretanică 600 x 600 x 100mm (deformabilă pe înălțime la presare).

Se exemplifică rezultatele obținute ( Diagrame individuale și generală comparativă) pentru

rețeta cu 5%-c40n40v20 fiecare ΔT 10-30. Rezultatele integrale se regăsesc în teză.

Figura 5.48. Determinarea coeficientului de conductivitate termică pentru epruveta 5%p –

c40n40v20

52


Figura 5.49. Diagramă generală de valori λ, epruveta 5%p-c40n40v20, ΔT=10 - 30 (°C)

Pentru epruvetele bloc (calup) cu 20%p, 25%p și 30%p (o rețetă) se prezintă în continuare

diagramele generale comparative. Restul rețetelor pentru epruvetele calup cu 30%p se

regăsesc integral în teză.

53

Figura 5.93. Diagramă generală de valori λ, epruveta bloc 20%p-c40n40v20, ΔT=10-30(°C)

Figura 5.95. Diagramă generală de valori λ, epruveta bloc 25%p-c40n40v20, ΔT=10-30(°C)

Figura 5.101. Diagramă generală de valori λ, epruveta bloc 30%p-c35n45v20, ΔT=10-

30(°C)

54

În continuare se prezintă diagramele comparative pentru rețetele cu 5%p, material

lignocelulozic (puzderii de cânepă). Restul de diagrame sunt prezentate integral în teză.

Figura 5.102. Diagramă comparativă a epruvetelor cu 5% concentrație de puzderii de

cânepă, funcție de valorile ΔT

55


5.6. Efectuarea testelor la atenuare fonică.

5.6.1. Prezentarea epruvetelor pentru testarea coeficientului α.

Epruvetele au fost debitate circular de 100mm. Se prezintă un fragment din Tabelul

epruvetelor pentru testarea fonică restul epruvetelor se regăsesc integral în teză.

Figura 5.105. Prezentarea epruvetelor pentru determinarea α, rețeta c40n40v20 (fragment)

56

5.6.2. Prezentarea echipamentului de testare. Metodă de lucru. Rezultate.

Testele pentru determinarea coeficientului de atenuare fonică, α, s-au realizat pe

Interferometrul acustic, Tub Kundt, care se găsește în dotarea laboratoarelor ICDT, Brașov.

Măsurare absorbției sunetului se referă la capacitatea materialului de a absorbi, reflecta și

disipa energia acustică. Tubul Kundt funcționează cu 2 microfoane, dispuse la 50mm unul

față de celălalt și este supus standardelor ISO 10534-2 și ASTM E1050-98.

Capacitatea interioară a tubului Kundt este de 100mm, epruveta fiind introdusă și reglată

cu ajutorul pistonului din capăt dreapta pentru a se poziționa exact la marginea de închidere a

tunului fonic.

Figura 5.107. Interferometrul acustic (tubul Kundt)

Pentru exemplificare se prezintă rezultatele obținute pentru rețeta 5%-c40n40v20,

diagramele individuale și generală. Restul rezultatelor se regăsesc integral în teză.

Figura 5.109. Determinarea coeficientului α, pentru 5%p – c40n40v20 la 40, 50, 60,70 dB

57


Figura 5.110. Diagrama generală α, pentru 5%p – c40n40v20 în intervalul 40-70dB

5.7. Prelucrarea datelor experimentale

Toate epruvetele ce au fost incluse în programul de testare au fost comparate cu placa de

Rigips Ridurit de aceeași grosime (20mm).

5.7.1. Smulgerea șuruburilor. Influența concentrației de participare a puzderiilor și a

lianților minerali asupra caracteristicilor măsurate.

Pentru fiecare rețetă ceramică s-au realizat și probe martor cu 0% puzderii de cânepă.

Aceste epruvete comparate cu Rigipsul determină influența concentrațiilor de lianți asupra

rezistenței materialelor fără implicarea materialului lignocelulozic.

58

Tabelul 5.21. Situație comparativă a datelor obținute la smulgerea șuruburilor, funcție de

procentul de puzderii participativ și martor Rigips

Epruveta Martor Rigips (N)* 240

Rețeta ceramică c40n40v20 (puzderiile de cânepă sunt prezentate în %) (N)*

0% 5% 6% 7% 8% 9% 10% 11% 12% 13% 14% 15% 20% 30%

635 897 585 412 356 345 289 181 170 157 149 135 - -

Rețeta ceramică c50i50 (puzderiile de cânepă sunt prezentate în %) (N)*

0% 5% - - - - 10% - - - - - 20% -

393 396 - - - - 305 - - - - - 146 -

Rețeta ceramică i100 (puzderiile de cânepă sunt prezentate în %) (N)*

0% 5% - - - - 10% - - - - - 20% 30%

298 611 - - - - 414 - - - - - 273 116

*conform SR EN 312:2004. (Plăci din așchii de lemn. Condiții.) testarea la smulgerea

șuruburilor se exprimă în N pentru epruvetele standardizate (cu dimensiunile 75x75mm)

Discuția pe baza datelor obținute în urma testelor la smulgerea șuruburilor este prezentată

în Secțiunea-Anexe în Sub-capitolul 5.7.1.

Concluzia discuției prezentate pe larg în Secțiunea Anexe evidențiază faptul că epruveta

martor Rigips (240N) este comparabilă valoric, la smulgerea șuruburilor, cu epruveta 10%p –

c40n40v20 (289N) și 20%p – i100 (273 N).

Tabelul 5.22. Tabel de valori similare funcție de valoarea Forței (N) obținute în urma

testărilor la smulgerea șuruburilor

0%p – c40n40v20 (635 N) 6%p – c40n40v20 (585 N)

0%p – c50i50 (393 N) 10%p – i100 (414 N) 7%p – c40n40v20 (412 N)

0%p – i100 (298 N) 10%p – c50i50 (305 N) 10%p – c40n40v20 (289 N)

20%p – i100 (273 N) 10%p – c40n40v20 (289 N)

5.7.2. Coeziunea internă. Influența concentrației de participare a puzderiilor și a lianților

minerali asupra caracteristicilor măsurate.

Ca urmare a finalizării testelor la coeziunea internă s-au putut realiza diagrame

comparative dintre proba Martor Rigips și rețetele ceramice (Figura 5.38., Figura 5.39.,

Figura 5.40.) și de asemenea, proba Martor Rigips și procente de puzderii de cânepă (0%p,

5%p, 10%p, 20%p – Figura 5.41., Figura 5.42., Figura 5.43. Figura 5.44.).

Concluzia discuției prezentate pe larg în Secțiunea Anexe evidențiază valori similare finale

pentru testarea la coeziunea internă. Epruveta de 6%p – c40n40v20 (1060 N) și 10%p – i100

(992 N) sunt comparabile cu martorul Rigips (981 N). Valorile superioare Rigipsului sunt atât

rețetele prezentate ca rezultate similare cât și rețetele 5%p – c40n40v20 și 5%p – i100, rețeta

c50i50 fiind exclusă , neavând valori de comparație.

59

Tabelul 5.23. Situație comparativă a datelor obținute la coeziune internă, funcție de

procentul de puzderii participativ și martor Rigips

Epruveta Martor Rigips (N)* 981

Rețeta ceramică c40n40v20 (puzderiile de cânepă sunt prezentate în %) (N)*

0% 5% 6% 7% 8% 9% 10% 11% 12% 13% 14% 15% 20% 30%

768 1790 1060 689 715 492 404 192 135 171 163 127 - -

Rețeta ceramică c50i50 (puzderiile de cânepă sunt prezentate în %) (N)*

0% 5% - - - - 10% - - - - - 20% -

829 677 - - - - 487 - - - - - 114 -

Rețeta ceramică i100 (puzderiile de cânepă sunt prezentate în %) (N)*

0% 5% - - - - 10% - - - - - 20% 30%

2210 1470 - - - - 992 - - - - - 463 78,4

*conform SR EN 312:2004. (Plăci din așchii de lemn. Condiții.) testarea la coeziune

internă se exprimă în N pentru epruvuvetele standardizate (cu dimensiunile 50x50mm).

Tabelul 5.24. Tabel de valori similare funcție de valoarea forței obținute în urma testărilor

la coeziune internă

0%p – c50i50 (829 N) 0%p – c40n40v20 (768 N) 8%p – c40n40v20 (715 N)

8%p – c40n40v20 (715 N) 5%p- c50i50 (677 N)

9%p – c40n40v20 (492 N) 10%p – c50i50 (487 N) 20%p – i100 (463 N)

6%p – c40n40v20 (1060 N) 10%p – i100 (992 N) Rigips (981 N)

5.7.3. Conductivitatea termică. Influența concentrației de participare a puzderiilor și a

lianților minerali asupra caracteristicilor măsurate.

Testarea pentru determinarea coeficientului de conductivitate termică a fost realizată din

perspectiva T1 (temperatura exterioară) selectată în intervalul -20°C și +15°C, la ΔT = 10°C,

15°C, 20°C, 25°C și 30°C, rezultatele fiind comparate cu epruveta etalon Rigips ce a urmat

aceeași serie de testări.

5.7.3.1. Rețeta ceramică c40n40v20 și epruveta martor Rigips.

Tabelul 5.26. Definirea intervalelor de valori similare dintre rețeta ceramică c40n40v20 și

epruveta martor Rigips, pentru valoarea λ

0%p 5%p 6%p 7%p 8%p 9%p 10%p 11%p 12%p 13%p 14%p 15%p

ΔT=10

ΔT=15

ΔT=20

60


0%p 5%p 6%p 7%p 8%p 9%p 10%p 11%p 12%p 13%p 14%p 15%p

ΔT=25

ΔT=30

Legendă Tabelul 5.26.:

Reprezintă intervalul similar valoric al λ, în raport cu valorile obținute pentru rețeta ceramică

c40n40v20, cu procent de puzderii de la 0% la 15%.

5.7.3.2. Rețeta ceramică c50i50 și epruveta martor Rigips.

Tabelul 5.28. Definirea intervalelor de valori similare dintre rețeta ceramică c50i50 și


0%p 5%p 10%p 20%p

ΔT=10

ΔT=15

ΔT=20

ΔT=25

ΔT=30


Reprezintă intervalul similar valoric, al λ, în raport cu valorile obținute pentru rețeta ceramică

c50i50, cu procent de puzderii de la 0% la 20%.

5.7.3.3. Rețeta ceramică i100 și epruveta martor Rigips.

Tabelul 5.30. Definirea intervalelor de valori similare dintre rețeta ceramică i100 și


0%p 5%p 10%p 20%p 30%p

ΔT=10

ΔT=15

ΔT=20

ΔT=25

ΔT=30


Reprezintă intervalul similar valoric al λ, în raport cu valorile obținute pentru rețeta

ceramică i100, cu procent de puzderii de la 0% la 30%.

5.7.3.4. Concluzii asupra influenței puzderiilor de cânepă în rețetele ceramice comparativ

cu epruveta martor Rigips.

Se prezintă în continuare Tabelele aferente comparației datelor obținute pentru procente de

puzderii 0%, 5%, 10%, 20% pentru toate cele trei rețete ceramice raportate la Rigips.

61

Tabelul 5.31. Situație comparativă a valorilor λ testate pentru epruvetele cu 0%, 5%, 10% și 20% puzderii comparativ cu proba de Rigips

-20°C Rigips 0%p -

c40n40v20

0%p -

c50i50

0%p-

i100

5%p -

c40n40v20

5%p -

c50i50

5%p-

i100

10%p -

c40n40v20

10%p-

c50i50

10%p -

i100

20%p -

c50i50

20%p -

i100

ΔT10 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

ΔT15 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

ΔT20 0,130 0,138 0,137 0,135 0,133 0,130 0,132 0,131 0,126 0,128 0,118 0,102

ΔT25 0,106 0,113 0,112 0,111 0,108 0,105 0,105 0,106 0,110 0,104 0,104 0,101

ΔT30 0,089 0,093 0,092 0,091 0,092 0,103 0,107 0,089 0,094 0,088 0,088 0,094

-15°C Rigips 0%p -

c40n40v20

0%p -

c50i50

0%p-

i100

5%p -

c40n40v20

5%p -

c50i50

5%p-

i100

10%p -

c40n40v20

10%p-

c50i50

10%p-

i100

20%p -

c50i50

20%p-

i100

ΔT10 0,224 0,265 0,226 0,249 0,230 0,120 0,231 0,172 0,134 0,142 0,117 0,099

ΔT15 0,172 0,175 0,174 0,172 0,177 0,173 0,176 0,154 0,136 0,154 0,118 0,099

ΔT20 0,130 0,138 0,137 0,135 0,135 0,131 0,133 0,132 0,128 0,130 0,118 0,105

ΔT25 0,106 0,114 0,112 0,111 0,108 0,105 0,105 0,106 0,110 0,104 0,104 0,101

ΔT30 0,089 0,094 0,092 0,091 0,092 0,103 0,107 0,090 0,094 0,088 0,088 0,094

-10°C Rigips 0%p -

c40n40v20

0%p -

c50i50

0%p-

i100

5%p -

c40n40v20

5%p -

c50i50

5%p-

i100

10%p -

c40n40v20

10%p-

c50i50

10%p-

i100

20%p -

c50i50

20%p -

i100

ΔT10 0,225 0,266 0,227 0,250 0,233 0,124 0,237 0,172 0,135 0,147 0,118 0,100

ΔT15 0,173 0,176 0,175 0,173 0,180 0,174 0,176 0,167 0,135 0,154 0,119 0,105

ΔT20 0,131 0,138 0,137 0,135 0,136 0,132 0,134 0,133 0,129 0,131 0,119 0,105

ΔT25 0,106 0,114 0,113 0,111 0,109 0,106 0,106 0,107 0,111 0,106 0,105 0,103

ΔT30 0,089 0,094 0,093 0,092 0,093 0,104 0,108 0,090 0,095 0,089 0,088 0,095

62


-5°C Rigips 0%p -

c40n40v20

0%p -

c50i50

0%p-

i100

5%p -

c40n40v20

5%p -

c50i50

5%p-

i100

10%p -

c40n40v20

10%p-

c50i50

10%p-

i100

20%p -

c50i50

20%p -

i100

ΔT10 0,226 0,266 0,228 0,250 0,239 0,125 0,236 0,174 0,135 0,151 0,119 0,101

ΔT15 0,175 0,179 0,178 0,176 0,181 0,176 0,179 0,168 0,136 0,155 0,119 0,106

ΔT20 0,131 0,138 0,137 0,135 0,138 0,134 0,136 0,134 0,133 0,133 0,120 0,105

ΔT25 0,107 0,113 0,113 0,112 0,111 0,107 0,108 0,109 0,112 0,107 0,106 0,105

ΔT30 0,090 0,094 0,093 0,092 0,093 0,104 0,108 0,090 0,095 0,089 0,088 0,095

0°C Rigips 0%p -

c40n40v20

0%p -

c50i50

0%p

- i100

5%p -

c40n40v20

5%p -

c50i50

5%p-

i100

10%p -

c40n40v20

10%p-

c50i50

10%p -

i100

20%p -

c50i50

20%p -

i100

ΔT10 0,226 0,269 0,228 0,251 0,242 0,124 0,238 0,174 0,136 0,160 0,119 0,103

ΔT15 0,176 0,180 0,179 0,176 0,183 0,178 0,180 0,170 0,137 0,158 0,119 0,107

ΔT20 0,132 0,138 0,137 0,135 0,138 0,134 0,136 0,135 0,137 0,133 0,119 0,106

ΔT25 0,107 0,114 0,113 0,112 0,111 0,108 0,108 0,109 0,114 0,107 0,107 0,105

ΔT30 0,090 0,095 0,093 0,092 0,094 0,104 0,109 0,091 0,096 0,090 0,090 0,096

5°C Rigips 0%p -

c40n40v20

0%p -

c50i50

0%p

- i100

5%p -

c40n40v20

5%p -

c50i50

5%p-

i100

10%p -

c40n40v20

10%p-

c50i50

10%p -

i100

20%p -

c50i50

20%p -

i100

ΔT10 0,229 0,273 0,229 0,252 0,247 0,126 0,238 0,174 0,135 0,155 0,120 0,104

ΔT15 0,177 0,182 0,181 0,178 0,185 0,180 0,182 0,171 0,139 0,159 0,120 0,107

ΔT20 0,131 0,138 0,137 0,135 0,138 0,134 0,136 0,136 0,135 0,133 0,119 0,106

ΔT25 0,107 0,114 0,113 0,111 0,112 0,110 0,110 0,110 0,115 0,108 0,108 0,105

ΔT30 0,090 0,095 0,093 0,092 0,094 0,104 0,110 0,091 0,096 0,090 0,090 0,096

10°C Rigips 0%p -

c40n40v20

0%p -

c50i50

0%p

- i100

5%p -

c40n40v20

5%p -

c50i50

5%p-

i100

10%p -

c40n40v20

10%p-

c50i50

10%p -

i100

20%p -

c50i50

20%p -

i100

ΔT10 0,234 0,273 0,232 0,254 0,250 0,126 0,238 0,175 0,136 0,161 0,120 0,103

ΔT15 0,179 0,181 0,181 0,178 0,185 0,180 0,182 0,171 0,143 0,159 0,120 0,110

ΔT20 0,132 0,138 0,137 0,137 0,138 0,135 0,137 0,136 0,134 0,134 0,119 0,106

ΔT25 0,108 0,114 0,113 0,112 0,112 0,110 0,109 0,110 0,114 0,109 0,108 0,106

63


ΔT30 0,091 0,095 0,094 0,093 0,094 0,106 0,110 0,092 0,097 0,091 0,090 0,097

15°C Rigips 0%p -

c40n40v20

0%p -

c50i50

0%p

- i100

5%p -

c40n40v20

5%p -

c50i50

5%p-

i100

10%p -

c40n40v20

10%p-

c50i50

10%p -

i100

20%p -

c50i50

20%p -

i100

ΔT10 0,239 0,272 0,233 0,258 0,250 0,126 0,238 0,178 0,136 0,161 0,119 0,103

ΔT15 0,181 0,184 0,184 0,180 0,187 0,182 0,184 0,174 0,145 0,160 0,121 0,111

ΔT20 0,131 0,141 0,140 0,139 0,142 0,138 0,140 0,139 0,136 0,137 0,121 0,110

ΔT25 0,109 0,115 0,114 0,113 0,114 0,110 0,112 0,112 0,116 0,110 0,110 0,108

ΔT30 0,091 0,096 0,095 0,094 0,096 0,104 0,111 0,093 0,098 0,091 0,091 0,096

Deși concluziile asupra influenței procentului de puzderii, pe fiecare grup de rețete ceramice, și stabilirea intervalelor similare cu proba martor

Rigips, au fost discutate și clarificate (Gherghișan, Cismaru 2013), este necesară și o situație comparativă între Rigips și rețetele ceramice, păstrând un

procent constant de puzderii de cânepă.

În Tabelul 5.31. sunt incluse toate valorile obținute pentru epruvetele cu 0%, 5%, 10% și 20% puzderii testate la intervalul de temperatura

exterioară (T1), -20°C la +15°C, pentru ΔT=10, 15, 20, 25, 30°C.

Se observă faptul că diferențele valorice dintre rețetele ceramice sunt mici, putându-se realiza un clasament al eficienței termice: i100, urmată

de c50i50 și c40n40v20. Există o excepție la ΔT=10°C, unde eficiența termică cea mai bună aparține rețetei c50i50.

Rigipsul obține valori termice (λ) mai bune comparativ cu rețetele ceramice cu 0% puzderii și își găsește echivalența cu toate rețetele ceramice

cu înglobare 5%p și 10%p.

Influența înglobării puzderiilor în matricea ceramică este vizibilă datorită diferențelor de valori λ obținute.

Scăderea cea mai pregnantă a valorilor λ o întâlnim la testarea pentru ΔT=10°C. Coeficientul de conductivitate termică scade de la ~0,265

W/m*K la ~0,100 W/m*K, la epruvetele cu 0% puzderii iar pentru epruvetele cu 20%, de la ~0,175 W/m*K la ~0,107 W/m*K.

Diagramele trasate pentru ΔT=25°C și ΔT=30°C descresc ușor aproape liniar, modificările valorice sunt foarte mici de la o testare la alta,

fenomen observat pe tot parcursul testărilor. Se observă faptul că, pentru aceleași diferențe de temperatură de 25°C și 30°C, valorile λ ale epruvetelor

sunt similare, indiferent de temperatura exterioară la care se testează.

Valorile coeficientului λ al epruvetelor cresc direct proporțional cu creșterea temperaturii exterioare:

64

Ca și concluzie finală asupra acestui studiu comparativ dintre rețetele ceramice și Rigips se

prezintă un tabel comun de valori similare, pentru fiecare ΔT=10-30°C (Tabelul 5.32.)

Tabelul 5.32. Valori similare ale coeficientului de conductivitate termică (λ) pentru Rigips-

epruvete pe bază de puzderii de cânepă

Rețetă ceramică c40n40v20 c50i50 i100

ΔT=10°C 6%p – 9%p 0%p 5%p

ΔT=15°C 9%p – 11%p 0%p – 5%p 0%p – 5%p

ΔT=20°C 8%p – 15%p 5%p – 10%p 5%p – 10%p

ΔT=25°C 9%p – 15%p 5%p – 20%p 5%p – 20%p

ΔT=30°C 9%p – 15%p 10%p – 20%p 10%p – 20%p

5.7.3.5. Concluzii asupra influenței puzderiilor de cânepă înglobate în materiale compozite

cu rol de umplutură a pereților (calupuri).

Materialele compozite realizate ca umplutură a pereților au fost testate termic pentru

determinarea coeficientului de conductivitate termică. Rezultatele sunt prezentate în Tabelul

5.33. și în Figura 5.160. Similar epruvetelor subțiri și pentru epruvetele calup, valorile λ s-au

rotunjit de la 6 zecimale la 3 zecimale.

Tabelul 5.33. Situație comparativă a valorilor λ testate pentru epruvetele calup cu 20%,

25% și 30% puzderii de cânepă

-20°C bloc 20%p -

c40n40v20

bloc 25%p -

c40n40v20

bloc 30%p -

c25n55v20

bloc 30%p -

c30n50v20

bloc 30%p -

c35n45v20

ΔT10 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

ΔT15 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

ΔT20 0,119 0,101 0,082 0,080 0,080

ΔT25 0,116 0,104 0,083 0,079 0,079

ΔT30 0,118 0,107 0,084 0,082 0,087

-15°C bloc 20%p -

c40n40v20

bloc 25%p -

c40n40v20

bloc 30%p -

c25n55v20

bloc 30%p -

c30n50v20

bloc 30%p -

c35n45v20

ΔT10 0,118 0,103 0,083 0,076 0,081

ΔT15 0,118 0,093 0,078 0,081 0,080

ΔT20 0,120 0,106 0,084 0,081 0,082

ΔT25 0,117 0,105 0,084 0,079 0,081

ΔT30 0,120 0,109 0,088 0,084 0,087

-10°C bloc 20%p -

c40n40v20

bloc 25%p -

c40n40v20

bloc 30%p -

c25n55v20

bloc 30%p -

c30n50v20

bloc 30%p -

c35n45v20

ΔT10 0,118 0,107 0,085 0,082 0,082

ΔT15 0,119 0,107 0,085 0,082 0,083

ΔT20 0,121 0,107 0,084 0,082 0,082

ΔT25 0,119 0,105 0,085 0,080 0,081

ΔT30 0,119 0,111 0,089 0,084 0,088

-5°C bloc 20%p -

c40n40v20

bloc 25%p -

c40n40v20

bloc 30%p -

c25n55v20

bloc 30%p -

c30n50v20

bloc 30%p -

c35n45v20

ΔT10 0,120 0,108 0,086 0,083 0,084

65


ΔT15 0,120 0,107 0,085 0,082 0,085

ΔT20 0,121 0,109 0,085 0,082 0,082

ΔT25 0,122 0,110 0,087 0,083 0,084

ΔT30 0,122 0,111 0,090 0,085 0,088

0°C bloc 20%p -

c40n40v20

bloc 25%p -

c40n40v20

bloc 30%p -

c25n55v20

bloc 30%p -

c30n50v20

bloc 30%p -

c35n45v20

ΔT10 0,120 0,110 0,094 0,083 0,085

ΔT15 0,121 0,109 0,087 0,085 0,085

ΔT20 0,122 0,109 0,087 0,087 0,084

ΔT25 0,125 0,109 0,090 0,087 0,085

ΔT30 0,124 0,112 0,092 0,090 0,089

5°C bloc 20%p -

c40n40v20

bloc 25%p -

c40n40v20

bloc 30%p -

c25n55v20

bloc 30%p -

c30n50v20

bloc 30%p -

c35n45v20

ΔT10 0,121 0,112 0,098 0,087 0,086

ΔT15 0,124 0,111 0,090 0,087 0,087

ΔT20 0,124 0,114 0,089 0,088 0,087

ΔT25 0,126 0,117 0,093 0,090 0,089

ΔT30 0,127 0,116 0,093 0,091 0,090

10°C bloc 20%p -

c40n40v20

bloc 25%p -

c40n40v20

bloc 30%p -

c25n55v20

bloc 30%p -

c30n50v20

bloc 30%p -

c35n45v20

ΔT10 0,124 0,116 0,098 0,090 0,088

ΔT15 0,126 0,113 0,092 0,089 0,089

ΔT20 0,126 0,120 0,092 0,090 0,089

ΔT25 0,129 0,121 0,094 0,092 0,090

ΔT30 0,129 0,119 0,096 0,093 0,093

15°C bloc 20%p -

c40n40v20

bloc 25%p -

c40n40v20

bloc 30%p -

c25n55v20

bloc 30%p -

c30n50v20

bloc 30%p -

c35n45v20

ΔT10 0,127 0,124 0,098 0,093 0,090

ΔT15 0,130 0,123 0,095 0,093 0,091

ΔT20 0,130 0,120 0,096 0,093 0,093

ΔT25 0,132 0,125 0,098 0,095 0,093

ΔT30 0,132 0,122 0,099 0,097 0,096

Din prelucrarea datelor obținute pentru rețetele calup au rezultat următoarele concluzii:

Valoarea λ crește direct proporțional cu creșterea temperaturii exterioare. Ex. la

ΔT=20°C, epruveta bloc 20%p – c40n40v20 crește de la λ=0,119 W/m*K în punctul T1= -

20°C la λ=0,130 W/m*K, în punctul de T1= +15°C.

La epruvetele calup cu același procent de puzderii se observă faptul că modificările

procentuale de lianți minerali modifică λ într-o măsură foarte mică, în medie cinci miimi.

Similar epruvetelor subțiri, se observă că valoarea λ scade cu creșterea procentului de

puzderii înglobate în matricea ceramică.

Acceptând faptul că modificările valorilor λ la nivelul matricelor ceramice cu diferite

procente de ciment și nisip (procentul de var rămânând constant), sunt foarte mici (calupuri

cu 30% puzderii înglobate în trei rețete ceramice diferite) se constată faptul că valoarea λ

scade direct proporțional cu creșterea procentului de puzderii înglobate în compozit.

Deoarece în literatura de specialitate nu se regăsesc condițiile de temperatură utilizate

pentru testarea produselor, blocurile compozite realizate pentru această lucrare se pot încadra

între valorile obținute ale unor materiale de construcții omologate, ce conțin în matricea

66

ceramică puzderii de cânepă, demonstrând astfel calități competitive din punct de vedere

termic (Tabelul 5.34.)

Tabelul 5.34. Încadrarea valorică a materialelor calup (de umplutură) testate în produsele

omologate de construcții pe bază de puzderii de cânepă

Tip material Denumire λ (W/m*K) ρ (kg/m3)

Grosime material

Perete monobloc Hemcrete 0,06 275

300-400cm

Bloc perete portant Cannabric 0,19 1171

10,5 cm

Materiale calup testate Prototip 0,132-0,082 407-575

8,5 ± 0,5 cm

Bloc perete izolație Hestia 0,07 300

10,5 cm

5.7.4. Absorbția fonică. Influența concentrației de participare a puzderiilor și a lianților

minerali asupra caracteristicilor măsurate.

Analiza s-a realizat ținând cont de valorile maxime obținute de rețetele testate, în intervalul

de frecvențe (50-1350Hz) și intensitatea sunetului (40-70dB). la care s-au obținut. Grila de

analiză a frecvenței 50-1350 Hz, a fost împărțită în 4 sectoare: 50-350Hz, 400-700Hz, 750-

1050Hz, 1100-1350Hz.

5.7.4.1. Analiza asupra absorbției fonice pentru rețeta c40n40v20 și epruveta de Rigips.

Rețeta c40n40v20 cuprinde 12 epruvete cu 0%p (epruveta martor a rețetei, fără puzderii) și

5-15% procente de puzderii înglobate.

Analiza pentru rezultatele obținute în cadrul testărilor fonice sunt prezentate integral în

teză. În rezumat se exemplifică intervalul de frecvență 1100-1350Hz la intensitatea sunetului

de 50, 60 și 70 dB.

Intervalul de frecvențe 1100-1350Hz (50 dB)

Pentru intervalul 0%p - 6%p-c40n40v20, α este în creștere începând cu încadrarea între

1250-1350Hz. α crește direct proporțional și cu creșterea frecvenței. Valorile maxime ale

acestui interval de frecvențe s-au obținut pentru 7%p – c40n40v20, α=0,519 (1200Hz) și

α=0,517 (1300Hz). De altfel reiese faptul că rețeta cu 7%p – c40n40v20 este, în general,

superioară valoric celorlalte epruvete din acest lot. Valorile și intervalele similare ce rezultă

din analiza rezultatelor c40n40v20 și Rigipsul (αR), sunt prezentate în Tabelul 5.38.

Tabelul 5.38. Valori similare pentru rețeta c40n40v20 și etalon Rigips (1100-1350Hz, 50dB)

Frecv. α Rigips Similar** cu c40n40v20 Valori superioare αR ale c40n40v20

1100Hz αR=0,122 Nu există echivalențe 7%p; 12%; 14%p-15%p, restul valori < αR

1150Hz αR=0,204 14%p-15%p* (α=0,249-0,186) S. 7%p

1200Hz αR=0,332 14%p (α=0,323) 7%p (α=0,519);

1250Hz αR=0,457 14%p (α=0,401) 7%p (α=0,556)

1300Hz αR=0,5 7%p (α=0,517) 7%p (α=0,517)

1350Hz αR=0,471 12%p (α=0,456); 13%p (α=0,467) 6%p (α=0,556); 7%p (α=0,492); 14%p (α=0,5)

67

*rețetele apar fără notația matricei ceramice (c40n40v20) care este implicită

**Valoare similară notată în tabele cu S.


În acest interval nu s-au mai obținut valori α<0,1, cu câteva excepții la rețeta 0%p-

c40n40v20 în intervalul 1100-1150Hz și rețeta 9%p-c40n40v20 la 1100-1200Hz. Valorile

maxime în acest sector de frecvențe s-au obținut pentru rețetele 12%p-c40n40v20, α=0,656

(1150Hz), α=0,615 (1200Hz), 7%p-c40n40v20, α=0,538 (1200Hz), α=0,555 (1250Hz), 6%p-

c40n40v20, α=0,515 (1350Hz).

Valorile și intervalele similare ce rezultă din analiza rezultatelor c40n40v20 și Rigipsul

(αR), sunt prezentate în Tabelul 5.42.



1100Hz αR=0,159 6%p* (α=0,141) S. inferior 7%p; 12%-15%p, restul valori < αR

1150Hz αR=0,228 15%p (α=0,203) S. inferior 7%p; 12%p-14%p, restul valori < αR

1200Hz αR=0,341 13%p-14%p (α=0,329-0,342) 7%p (α=0,538); 12%p (α=0,615)

1250Hz αR=0,454 14%p (α=0,393) S. inferior 7%p (α=0,555); 12%p (α=0,55)

1300Hz αR=0,488 12%p (α=0,472) 7%p (α=0,519)

1350Hz αR=0,436 7%p (α=0,463) S. superior 6%p (α=0,515); 7%p (α=0,463); 14%p (α=0,47)

.


Exceptând valorile rețetei 9%p-c40n40v20, care în acest interval a obținut α=0,07-0,1 și

rețeta 0%p-c40n40v20 α=0,082-0,087, restul valorilor obținute sunt <0,1. Cele mai mari

valori sunt rezultate pe linia rețetei 12%p-c40n40v20, α=0,658 (1100Hz) urmată de α=0,653

(1100Hz) și α=0,616 (1200Hz). Clasamentul se poate continua cu valorile obținute pentru

rețeta 7%p-c40n40v20 și 13%p-c40n40v20.



1100Hz αR=0,159 6%p* (α=0,143) S. inferior; 7%p; 12%-15%p, restul valori < αR

1150Hz αR=0,228 14%p-15%p (α=0,299-0,209) 7%p; 12%p-13%p, restul valori < αR

1200Hz αR=0,341 13%p-14%p (α=0,345-0,331) 7%p (α=0,54); 12%p (α=0,616)

1250Hz αR=0,454 14%p (α=0,39) S. inferior 7%p (α=0,555); 12%p (α=0,546)

1300Hz αR=0,488 12%p (α=0,471) 7%p (α=0,521)

1350Hz αR=0,436 7%p (α=0,457) S. superior;

12%p α=0,398); 14%p (α=0,465) S. inferior

6%p (α=0,515); 7%p (α=0,463);

14%p (α=0,47)

*rețetele apar fără notația matricei ceramice (c40n40v20) care este implicită

**Valoare similară notată în tabele cu S.

68

Tabelul 5.47. Valori α maxime pentru rețeta c40n40v20 și Rigips la 50-70dB

Rețeta ceramică Valoare α la 50dB Valoare α la 60dB Valoare α la 70dB

0%p-c40n40v20 0,360 1350 Hz 0,291 1350 Hz 0,346 50 Hz

5%p-c40n40v20 0,601 50 Hz 0,287 1350 Hz 0,415 50 Hz

6%p-c40n40v20 0,556 1350 Hz 0,515 1350 Hz 0,503 1350 Hz

7%p-c40n40v20 0,556 1250 Hz 0,555 1250 Hz 0,555 1250 Hz

8%p-c40n40v20 0,322 1350 Hz 0,262 1350 Hz 0,934 50 Hz

9%p-c40n40v20 0,282 550 Hz 0,484 50 Hz 0,541 50 Hz

10%p-c40n40v20 0,293 600 Hz 0,192 1350 Hz 0,348 100 Hz

11%p-c40n40v20 0,267 1350 Hz 0,155 1350 Hz 0,153 1350 Hz

12%p-c40n40v20 0,456 1350 Hz 0,656 1150 Hz 0,658 1150 Hz

13%p-c40n40v20 0,467 1350 Hz 0,420 100 Hz 0,359 1350 Hz

14%p-c40n40v20 0,500 1350 Hz 0,470 1350 Hz 0,465 1350 Hz

15%p-c40n40v20 0,344 550 Hz 0,298 1350 Hz 0,281 1350 Hz

Rigips 0,500 1300 Hz 0,488 1300 Hz 0,481 1300 Hz

Concluzii finale a valorilor α pentru rețeta ceramică c40n40v20 și Rigips.

1. Intervalul de frecvențe 50-350Hz, conține valorile α cele mai mici din tot testul de

frecvențe, 0<α<0,15, cu excepțiile notabile a rețetelor 5%p-c40n40v20, α=0,601 (50Hz,

50dB), 8%p-c40n40v20, α=0,934 (50Hz, 70dB), 9%p-c40n40v20, α=0,541 (50Hz, 70dB).

Valorile Rigips sunt cuprinse 0<α<0,134 și sunt similare cu rețeta 0-15%p-c40n40v20 din

acest interval.

2. În intervalul 400-700Hz, valorile α scad de la 50dB la 70dB, în medie cu 0,1,

putând concluziona că aceste rețete își pierd proprietatea fonoabsorbantă cu creșterea

intensității sunetului, pe acest interval. Intervalul 0%-6%p-c40n40v20 la 50dB, 0-11%p-

c40n40v20 la 60dB și 0-11%p-c40n40v20 la 70dB au obținut valori similare cu etalonul

Rigips.

3. La intervalul 750-1050Hz, creșterea valorilor α, este cea mai mare la 50dB și

descrește la 60dB și 70dB unde în intervalul de rețete 0-11%p-c40n40v20, valorile sunt

α≤0,1, cu excepțiile anterior menționate. Comparând cu Rigipsul, la 50dB se obțin valori

similare cu intervalul de 0-6%p-c40n40v20, 0-11%p-c40n40v20 la 60dB și la 70dB.

Începând cu acest interval și până la 1350Hz se observă faptul că modificările valorilor

sunt foarte mici comparativ valorile intensității (50, 60 și 70dB).

4. Intervalul 1100-1350Hz conține valorile α cele mai mari din acest test la 50-70dB,

α=0,2-0,55. Rețeta 14%p-c40n40v20 la 50dB, și intervalul 12-15%p-c40n40v20 la 60dB

și 70dB sunt similare valorii obținute pentru Rigips.

5. Tabelul 5.47. prezintă vârfurile maxime de valori α în decursul testărilor. De

remarcat faptul că rețete precum 7%p-c40n40v20 au valori similare ale α=0,556 (50dB),

0,555 (60dB), 0,555 (70dB) toate obținute la frecvența de 1250Hz. Putem deci

concluziona faptul că, la această rețetă α este 0,555 la frecvența de 1250Hz. Similar cu

această rețetă dar la 1350Hz, avem rețetele 6%p-c40n40v20 cu α=0,556(50 dB), 0,515(60

69

dB), 0,503(70dB); 11%p-c40n40v20 cu α=0,267(50dB), 0,155(60dB), 0,153(70dB) și

14%p-c40n40v20 cu valorile α=0,500(50dB), 0,470(60dB), 0,465(70dB).

6. La etalonul Rigips, valorile maxime sunt încadrate pe 1300Hz cu α=0,500(50dB),

0,488(60dB), 0,481(70dB). Pe când în analiza pe intervale individuale, tendința de creștere

a valorilor era evidentă, punctele de maxim stabilite pe aceeași frecvență (conform

exemplelor de mai sus) ne demonstrează faptul ca α scade cu creșterea intensității.

Scăderea valorilor poate fi insesizabilă, cum este cazul rețetei 7%p-c40n40v20 (0,556-

0,555) sau cu 10% (6%p-c40n40v20), ori 43% (11%p-c40n40v20), 7% (14%p-

c40n40v20). Valoarea α pentru Rigips scade de la 50dB la 70dB cu 4%.

7. Valori similare Rigipsului (0,500-0,488-0,481 la 1300Hz) obținem pentru rețeta

14%p-c40n40v20 (0,500-0,470-0,465 la 1350Hz - la o diferență superioară de 50Hz),

superioare acestor valori fiind rețeta 7%p-c40n40v20 (0,556-0,555-0,555 la 1250Hz- la o

diferență inferioară de 50Hz și 6%p-c40n40v20 (0,556-0,515-0,503 la 1350Hz- la o

diferență superioară de 50Hz.

5.7.4.2. Analiza asupra absorbției fonice pentru rețeta c50i50 și etalon Rigips.

Rețeta c50i50 cuprinde 4 epruvete, o epruvetă martor cu 0%p și cu 5%, 10% și 20%

procente de puzderii înglobate în matricea ceramică.

Tabelul 5.60. Valori α maxime pentru rețeta c50i50 și Rigips la 50-70dB


0%p-c50i50 0,439 1350 Hz 0,333 1300 Hz 0,408 1350 Hz

5%p-c50i50 0,586 1350 Hz 0,582 1350 Hz 0,582 1350 Hz

10%p-c50i50 0,557 1200 Hz 0,562 1200 Hz 0,563 1200 Hz

20%p-c50i50 0,483 1350 Hz 0,451 1350 Hz 0,446 1350 Hz

Rigips 0,500 1300 Hz 0,488 1300 Hz 0,481 1300 Hz

Concluzii finale ale valorilor α pentru rețeta ceramică c50i50 și Rigips.

Rețeta ceramică c50i50 are calități fonoabsorbante notabile, doar în intervalul de

frecvențe 750-1350Hz, cu câteva excepții discutate integral în Secțiunea Anexe: 5%p-

c50i50, α=0,602 (50Hz, 60dB).

Etalonul Rigips (0,500-0,488-0,481 la 1300Hz) este similar valoric cu rețeta 20%p-

c50i50 (0,483-0,451-0,446 la 1350Hz- la o diferență superioară a frecvenței de 50Hz).

Superioare acestor valori sunt valorile obținute pentru rețeta 10%p-c50i50 (0,557-0,562-

0,563 la 1200Hz- la o diferență inferioară a frecvenței de 50Hz )(Tabelul 5.60.). Rețetele

5%p-c50i50 (0,586-0,582-0,582 la 1350Hz) și 10%p-c50i50 (0,557-0,562-0,563 la

1200Hz), au obținut valorile cele mai mari din c50i50, superioare Rigipsului (in condițiile în

care valorile au fost obținute la 50Hz diferență superioară, respectiv inferioară față de

etalon).

5.7.4.3. Analiza asupra absorbției fonice pentru rețeta i100 și epruveta de Rigips.

Rețeta i100 cuprinde 5 epruvete, cu o rețetă martor cu 0%p (fără puzderii) și celelalte cu

5%, 10%, 20% și 30% procente de puzderii înglobate. Testele fonice au fost realizate pe

70

intervalul de frecvență 50-1350Hz la intensitatea sunetului 50-70dB, valorile fiind comparate

cu valoarea α a Rigipsului.

Tabelul 5.73. Valori α maxime pentru rețeta i100 și Rigips la 50-70dB


0%p-i100 0,479 1350 Hz 0,447 1350 Hz 0,439 1350 Hz

5%p-i100 0,424 1200 Hz 0,425 1150 Hz 0,442 1200 Hz

10%p-i100 0,370 1350 Hz 0,325 1350 Hz 0,315 1350 Hz

20%p-i100 0,447 1350 Hz 0,434 1200 Hz 0,435 1200 Hz

30%p-i100 0,695 1350 Hz 0,675 1350 Hz 0,671 1350 Hz

Rigips 0,500 1300 Hz 0,488 1300 Hz 0,481 1300 Hz

Concluzii finale a valorilor α pentru rețeta ceramică ci100 și Rigips.

Concluzionând după această analiză putem spune faptul că rețeta ceramică i100 are

calități fonoabsorbante notabile doar în intervalul de frecvențe 750-1350Hz.

Conform acestor rezultate și concluzii, s-au obținut valori similare pentru etalonul

Rigips (0,500-0,488-0,481) (1300Hz) și rețeta 0%p-i100 (0,479-0,447-0,439) (1350Hz) la

diferență superioară de 50Hz, rețeta 30%p-i100 (0,695-0,675-0,671) (1350Hz) la o diferență

superioară de 50Hz fiind superioră Rigipsului și întregului lot de rețete i100.

5.7.4.4. Analiza asupra absorbției fonice pentru rețete diferite și epruveta de Rigips.

În general, marea majoritate a valorilor maxime se regăsesc în intervalul 1100-1350Hz,

există și excepții, sau mai bine spus, există rețete cu două vârfuri valorice, cel mai mare vârf

la frecvență minimă testată (50-100Hz) și celălalt imediat sub această valoare încadrat în

ultimul sector 1100-1350Hz. Aceste excepții sunt în acest caz: rețeta 5%p-c40n40v20,

α=0,601 (50Hz, 50dB) și 5%p-c50i50, α=0,602 (100Hz, 60dB).

Se menționează faptul că prin prisma intervalelor valorice, se clarifică creșterea α direct

proporțional cu creșterea frecvenței (50-1350Hz) și scade cu creșterea intensității (50-70dB).

Tabelul 5.76. Comparația valorilor maxime α, între rețete diferite cu % puzderii constant și

Rigips, (50-70dB)


0%p-c40n40v20

0,360 1350 Hz 0,291 1350 Hz 0,346 100 Hz

Vârf II α 0,288 1350 Hz

0%p-c50i50 0,439 1350 Hz 0,333 1300 Hz 0,408 1350 Hz

0%p-i100 0,479 1350 Hz 0,447 1350 Hz 0,439 1350 Hz

5%p-c40n40v20 0,601 50 Hz 0,287 1350 Hz 0,415 100 Hz

0,358 1350 Hz Vârf II α 0,28 1350

5%p-c50i50 0,586 1350 Hz 0,602 100 Hz 0,582 1350 Hz

Vârf II α 0,582 1350 Hz

71

5%p-i100 0,424 1200 Hz 0,425 1150 Hz 0,442 1200 Hz

10%p-c40n40v20 0,293 600 Hz 0,192 1350 Hz 0,348 100 Hz

0,250 1350 Hz Vârf II α 0,186 1350 Hz

10%p-c50i50 0,557 1200 Hz 0,562 1200 Hz 0,563 1200 Hz

10%p-i100 0,370 1350 Hz 0,325 1350 Hz 0,315 1350 Hz

20%p-c40n40v20 - - - - - -

20%p-c50i50 0,483 1350 Hz 0,451 1350 Hz 0,446 1350 Hz

20%p-i100 0,447 1350 Hz 0,434 1200 Hz 0,435 1200 Hz

30%p-i100 0,695 1350 Hz 0,675 1350 Hz 0,671 1350 Hz

Rigips 0,500 1300 Hz 0,488 1300 Hz 0,481 1300 Hz

Realizarea unui clasament aduce mai multă claritate în ceea ce privește proprietățile

fonoabsorbante ale rețetelor:

Pentru rețetele cu 0%p (p=puzderii de cânepă), valoarea α cea mai bună este obținută

de 0%p-i100 urmată de 0%p-c50i50 și 0%p-c40n40v20.

Pentru rețetele cu 5%p, valoarea α cea mai mare este obținută de 5%p-c50i50 urmată

de 5%p-i100 și 5%p-c40n40v20.

Pentru rețetele cu 10%p, valoarea cea mai mare α este obținută de rețeta 10%p-c50i50

urmată de 10%p-i100 și 10%p-c40n40v20.

Pentru rețetele cu 20%p, valoarea cea mai mare α este obținută de rețeta 20%p-c50i50

urmată de 20%p-i100. Rețeta 20%p-c40n40v20 este exclusă din acest studiu (a cedat la

calibrare-șlefuire).

Matricea ceramică c50i50 este, din punct de vedere al absorbției fonice, superioară

rețetelor testate, urmată de matricea i100, valorile fiind totuși apropiate.

De menționat este faptul că matricea ceramică c40n40v20 a obținut valorile cele mai

reduse, prezentând totuși o valoare superioară la 50Hz, 50dB α=0,601 pentru rețeta 5%p-

c40n40v20.

Per ansamblu, proprietatea fonoabsorbantă cea mai ridicată (Tabelul 5.78.), pentru

toate rețetele testate o are rețeta 30%p-i100 urmată de 5%p-c50i50 și apoi 10%p-c50i50.

Aceste trei rețete sunt superioare valoric și martorului de Rigips. Sub acest nivel (al

Rigipsului) se situează rețetele 20%p-c50i50, 0%p-i100, 20%p-i100, 0%p-c50i50.

Valori similare cu etalonul Rigips au fost obținute pentru rețeta 20%p-c50i50, ca

interval însă se poate opta pentru 10%p-c50i50 (ca valoare superioară) și 20%p-c50i50 (ca

valoare inferioară).

Tabelul 5.78. Încadrarea Rigipsului față de rețetele testate fonic (α)

30%p-i100 0,695-0,675-0,671

Rigips

0,500-0,488-0,481

20%p-c50i50 0,483-0,451-0,446

5%p-c50i50 0,586-0,582-0,582 0%p-i100 0,479-0,447-0,439

10%p-c50i50 0,557-0,562-0,563 20%p-i100 0,447-0,434-0,435

0%p-c50i50 0,439-0,333-0,408

72

CAPITOLUL 6.

STUDIUL TEORETICO-EXPERIMENTAL PRIVIND TRANSFERUL

TERMIC PRIN PANOURILE DE COMPOZITE LIGNOCELULOZICE

DIN PUZDERII DE CÂNEPĂ

6.1. Analiza comparativă a coeficientului de conductivitate termică, teoretic și

experimental, în funcție de procentul de puzderii, procentul alveolar.

Se prezintă modelul de determinare a λ analitic, funcție de datele cunoscute: λ pentru

Rigips (0,25 W/m*K) și pentru puzderii de cânepă (0,048 W/m*K), extrase din literatura

tehnică (http://www.rigips.de) (www.cannabric.com) și λ pentru 0%p – c40n40v20 determinat

experimental.

Ecuațiile au fost notate de la A la K, aferent procentelor de puzderii de la 5% la 15%

astfel:

A. (5% puzderii cânepă; 95% matrice ceramică)

λA = r1A*λ1 + (1- r1A)*λ2 = 0,05*0,048 + (1-0,05)*0,138258

λA = 0,1337451

După modelul A prezentat mai sus, s-au calculat toate valorile λ până la 15%p, prezentate

integral în teză. Datele λ obținute pe cale analitică sunt prezentate în Tabelul 6.1. În Tabelul

6.2. este realizată situația comparativă a datelor obținute analitic și experimental, funcție de

procentul de puzderii, calculate pentru temperatura medie și diferența de temperatură (ΔT) de

20°C.

Tabelul 6.1. Nomenclator de date λ, rezultate prin metodă analitică

λA (5%p) 0,13374510 λE (9%p) 0,13013478 λI (13%p) 0,12652446

λB (6%p) 0,13284252 λF (10%p) 0,1292322 λJ (14%p) 0,12562188

λC (7%p) 0,13193994 λG (11%p) 0,12832962 λK (15%p) 0,1247193

λD (8%p) 0,13103736 λH (12%p) 0,12742704

Tabelul 6.2. Analiza comparativă de date rezultate prin metodă calculată și experimentală

% puzderii λC λE λC / λE Eroare = (λC - λE) / λC (%)

5%p 0,13374510 0,138284 0,967 -3,39%

6%p 0,13284252 0,142979 0,929 -7,63%

7%p 0,13193994 0,135721 0,972 -2,86%

8%p 0,13103736 0,137497 0,953 -4,92%

9%p 0,13013478 0,136827 0,951 -5,14%

10%p 0,12923220 0,136197 0,948 -5,38%

11%p 0,12832962 0,137594 0,932 -7,21%

12%p 0,12742704 0,135328 0,941 -6,20%

73


13%p 0,12652446 0,137702 0,918 -8,83%

14%p 0,12562188 0,136075 0,923 -8,32%

15%p 0,12471930 0,135759 0,918 -8,85%

Unde λC = λ calculat (analitic); λE = λ experimental;

Media diferențelor dintre λ calculat și λ experimental este de 0,015. Din Figura 6.1. se

poate observa trendul aproximativ paralel și apropiat, valoric, al liniilor trasate de λ analitic și

λ experimental.

Figura 6.1. Diagrama comparativă dintre λ calculat și experimental

6.2. Coeficienți de corecție ai relațiilor teoretice pentru transferul termic (c și β).

Calculul coeficienților funcție de valorile obținute ale λ analitic pentru toate

procentele de puzderii incluse în rețeta ceramică c40n40v20 și λ Rigips (λR) sunt prezentate

integral în teză. Se prezintă ca exemplu calculația pentru rețeta 5%p- c40n40v20.

5% CA = λA / λR = 0,13374510 / 0,25 = 0,5349

Tabelul 6.3. Raportul dintre % de puzderii înglobat în masa ceramică și Rigips (structură

alveolară neomogenă/ structură omogenă)

C5% C6% C7% C8% C9% C10%

0,5349 0,5313 0,5277 0,5241 0,5205 0,5169

C11% C12% C13% C14% C15%

0,5133 0,5097 0,5060 0,5024 0,4988

Calculul β se realizează în strânsă legătură cu relația dintre λ și t. Astfel, se poate considera

următoarea aplicație:

Epruveta 5%p – c40n40v20 cu rezultatele λ la ΔT=20°C și Media de 10°C, 15°C, 20°C și

25°C. Se consideră t0 = 0°C, respectiv λ0 = 0,136009 W/m*K (valoare obținută prin testare).

74

t1 = 10°C; λ1 = 0,137988 W/m*K

t2 = 15°C; λ2 = 0,138190 W/m*K

t3 = 20°C; λ3 = 0,138284 W/m*K

t4 = 25°C; λ4 = 0,141606 W/m*K

Aplicate la relația 3.19. din Capitolul 3 se extrage valoarea β după cum urmează:

β1 = (λ1 – λ0) / λ0*t1 = 0,001455

β2 = (λ2 – λ0) / λ0*t2 = 0,001069

β3 = (λ3 – λ0) / λ0*t3 = 0,000836

β4 = (λ4 – λ0) / λ0*t4 = 0,001646

rezultă βmediu = 0,0012515

În acest moment se poate calcula λ pentru diferite valori de temperaturi:

Pentru t = 5°C

λ = λ0*(1 + βmediu*t) = 0,136009*(1+0,0012515*5) = 0,1368600

Valoarea λ rezultat prin testare la tmediu = 5°C este 0,137946;

Pentru t = -5°C

λ = λ0*(1 + βmediu*t) = 0,136009*(1+0,0012515*-5) = 0,135157

Valoarea λ rezultat prin testare la tmediu = -5°C este 0,134865;

Pentru t = -10°C

λ = λ0*(1 + βmediu*t) = 0,136009*(1+0,0012515*-10) = 0,134306

Valoarea λ rezultat prin testare la tmediu = -10°C este 0,133226;

Se poate calcula eroarea procentuală cu relația 6.1.

Er. = (λcalculat – λexperimental)*100 / λcalculat [%] (6.1.)

Er. la t = 5°C = (0,1368600 – 0,137976)*100 / 0,1368600 = -0,81%

Er. la t = -5°C = (0,135157 – 0,134865)*100 / 0,135157 = 0,21%

Er. la t = -10°C = (0,134306 - 0,133226)*100 / 0,134306 = 0,80%, deci Er. < 1%.

Se poate calcula astfel pentru epruveta 5%p – c40n40v20 coeficientul de conductivitate

termică și pentru alte valori ale T mediu ce nu au fost în programul de testare, astfel ca

exemplu:

Pentru t = 23°C

λ23 = λ0*(1 + βmediu*t) = 0,136009*(1 + 0,0012515*23) = 0,139923,

valoare care se află situată între valoarea λ a temperaturii medii de 20°C (0,135284) și

25°C (0,141606).

6.3. Concluzii privind noi relații de calcul ai coeficienților de transfer termic.

Datorită prezenței particulelor lignocelulozice în masa ceramică, s-a considerat faptul că

rețetele ceramice prezintă în interior o structură alveolară, neomogenă, în care procentul de

75

alveole este aproximativ egal cu procentul de puzderii, procentul alveolelor false, fără

puzderii, fiind ignorat.

Determinarea valorii λ, funcție de procentul de puzderii înglobat în matricea ceramică

c40n40v20, a obținut valori apropiate de valorile rezultate experimental, putându-se pe viitor

calcula λ analitic pentru procente de puzderii mai mari decât 15%p dar numai pentru aceeași

matrice ceramică.

Coeficientul β este în strânsă legătură cu λ și t (dependență liniară) și a fost determinat

pentru cazurile în care se dorește obținerea valorii λ pentru temperaturi medii diferite decât

cele testate, determinarea fiind analitică și tot pentru aceeași rețetă ceramică pentru care au

fost realizate testările.

În concluzie, λexperimental, c și β au fost calculați pentru aceeași rețetă ceramică c40n40v20

cu procente de puzderii de la 0% la 15% iar valorile sunt valabile doar în acest caz. Pentru

celelalte două tipuri de rețete ceramice, calculele trebuie inițiate ținând ca valori comune λ

Rigips și λ puzderii de cânepă, înlocuind λ rețetă ceramică 0%p - c40n40v20 cu 0%p – c50i50

sau 0%p – i100, după caz și urmând logica determinării.

Analizând diferențele valorice dintre rezultatele analitice și cele testate, precum și

aplicațiile din afara programului de testare, determinate prin calcul, se demonstrează

aplicabilitatea acestor relații pentru coeficienții c și β și se poate concluziona prin faptul că

acestea pot reprezenta un suport științific în activitatea de proiectare a materialelor compozite

cu proprietăți termice.

76

CAPITOLUL 7.

DOMENII ȘI DIRECȚII DE VALORIFICARE A REZULTATELOR

TEORETICE ȘI EXPERIMENTALE

7.1. Studiu comparativ al costurilor în funcție de rețeta folosită.

Pentru evaluarea costurilor de realizare a materialelor compozite cu rol de placare, din

punctul de vedere al materiilor prime, s-a realizat un studiu comparativ funcție de costul de

achiziționare a materiilor prime și necesarul pentru realizarea unei epruvete de 300 x 300 x

22±2 mm, extrapolându-se valoarea pentru un m2 și un m

3. Tabelul 7.1. prezintă costul de

achiziție a materiilor prime per sac și calculul per kg al acestora.

Tabelul 7.3. Calculul valorilor materiilor prime pentru realizarea unui m2 și m

3 de

materiale pentru placare

Specimen Cost / epruvetă Cost / m2

Cost / m3

5%p – c40n40v20 1,07 11,89 594,72

5%p – c50i50 1,13 12,52 626,14

5%p – i100 1,03 11,47 573,61

10%p – c40n40v20 0,79 8,81 440,40

10%p – c50i50 0,83 9,24 462,00

10%p – i100 0,77 8,52 426,00

20%p – c40n40v20 0,56 6,20 309,87

20%p – c50i50 0,58 6,45 322,67

20%p – i100 0,54 6,03 301,33

Se observă din rezultatele obținute în Tabelul 7.3. faptul că deși valorile rezultate sunt

apropiate, cele mai ieftine materiale sunt cele realizate cu matrice integral din ipsos iar cele

mai „scumpe” materialele cu matricea ceramică din 50% ciment și 50% ipsos.

Înglobarea puzderiilor de cânepă conduce la scăderea consumului de lianți minerali,

reducând costul materialului compozit. Se observă scăderea valorilor cu aproximativ 25%,

crescând procentajul de la 5% la 10% puzderii de cânepă înglobate în matricea ceramică,

respectiv aproximativ 50%, de la 5% la 20% puzderii de cânepă. Valoarea plăcii de Rigips

Ridurit a fost la momentul achiziției de 177 Ron pe placa de 2000x1200x20mm, ceea ce

înseamna 73,75 Ron/m2. Deși în acest preț sunt încorporate multe costuri directe și indirecte

se poate observa totuși diferența valorică mare.

7.2. Domenii și direcții propuse de valorificare economică.

Ca domenii și direcții de valorificare economică sunt vizate construcțiile cu dominantă

agro-zootehnică și industrială pentru placări de interior ale pereților, tavanelor, dușumea

oarbă, pardoseli.

77

Se urmărește ca blocurile (calupuri) să fie utilizate ca materiale de zidărie pentru

construcții pe stâlpi de beton sau metalici și ca materiale de umplutură pentru construcții de

tip sandwich precum și ca material de tencuială pentru interior-exterior la toate tipurile de

clădiri.

Pentru construcțiile de locuit se pot folosi sub formă de plăci pentru pereți exteriori-

interiori precum și pentru tavane și pardoseli. Se propune ca materialele compozite sub formă

de calupuri să fie utilizate ca umplutură la structurile sandwich.

Ca exemplificare se prezintă schițele materialelor și variante de utilizări ale acestora în

structura construcțiilor (Figura 7.1-7.4.).

Figura 7.1. Prezentare schematică a materialelor tip placă și calup din puzderii de cânepă

a. plăci; b. calupuri

Figura 7.2. Utilizări ale calupurilor şi plăcilor din puzderii de in şi cânepă

a…d – pentru pereti de construcţii;

e…h – pentru pardoseli;

1. zidărie din calupuri pentru compartimentarea spaţiilor; 2.

suportul construcţiei; 3. structură

de rezistenţă din lemn; 4. elemente

de placare din plăci de puzderii; 5. material de umplutură; 6.

umplutură din calupuri sau plăci

din puzderii; 7. umplutură din “mortar” cu puzderii; 8. fundatie;

9. strat barieră de vapori; 10. plăci

din puzderii; 11.strat de adeziv; 12. pardoseală; 13.reţea de grinzişoare;

14. material de umplutură din

calupuri sau plăci din puzderii; 15.

pardoseala; 16. dală flotantă.

În structura construcţiilor, în special a celor agro-zootehnice, pereţii pot fi realizaţi sub

formă de “zidărie din calupuri” pe bază de puzderii, pereţii având rolul de compartimentare nu

de rezistenţă (Figura 7.2.a) sau în structură chesonată (cu structură de rezistenţă din stălpi şi

traverse din lemn) umplută şi placată cu produse pe bază de puzderii sau OSB (Figura

7.2.b…d).

În construcţiile civile, aceste structuri pot fi folosite atât ca elemente de compartimentare

cât şi ca elemente de izolare termică şi fonică, atât pentru pereţi cât şi pentru pardoseli (fig.

2e…2h).

78

Figura 7.3. Structuri pentru pereţi şi modalităţi de finisare a lor prin tencuire.

1. structură de rezistenţă a panoului de

perete – din lemn masiv; 2. panou din

puzderii pentru placare interioară; 3.

panou din OSB pentru placare exterioară;

4. amestec de umplutură cu densitate

mică – din puzderii cu liant; 5. strat de

tencuială exterioară din mortar pe bază

de puzderii de cânepă, ciment, var şi

nisip; 6. strat de tencuială interioară; 7.

plăci din puzderii cu grosime mare şi

densitate mică; 8. calupuri din puzderii

cu grosime mare şi densitate mică; 9.

suportul (fundaţia) construcţiei.

Structurile folosite pentru pereţi pot fi finisate cu tencuieli cu mortar pe bază de puzderii

atât la exterior cât şi la interior, reţetele cuprinzând lianţi diferiţi (Figura 7.3.).

Figura 7.4. Structuri pentru tavane

a. cu suprafaţă plană; b. cu grinzi aparente

1. grinzi de rezistenţă; 2. panouri de

umplutură cu densitate mică (din puzderii); 3.

panou suport; 4. baza pardoselii pentru

nivelul superior (duşumea oarbă) 5. şipci de

susţinere; 6. plăci din puzderii pentru

închidere; 7. tencuială de interior.

La substituirea structurii tavanelor pot fi utilizate atât plăcile – de tip PAP – cu densitate

medie cât şi cele cu densitate mică pentru umplutură, rezultând structuri cu suprafeţe netede

(Figura 7.4.a) sau cu grinzi aparente (Figura 7.4.b).

Materialele compozite pe bază de puzderii de cânepă și lianți minerali, sub formă de

tencuieli, pardoseli, pereți, tavane, se utilizează deja la nivel global. Companii importante din

țări cu putere economică precum SUA, Canada, Anglia, Franța, Spania, etc. și-au dezvoltat

linii proprii de produse și le aplică în construcții cu diferite utilități.

79

Figura 7.5. Construcții pe bază de puzderii de cânepă

http://www.utahhempcoalition.com/ http://www.cannabric.com/catalogo/

http://www.cannabisculture.com/ http://www.whydontyoutrythis.com/2013/02/hempcrete-can-change-way-we-build-everything.html

7.3. Domenii și direcții de orientare a cercetărilor viitoare.

1. Extinderea cercetărilor privind realizarea compozitelor pe bază de puzderii de cânepă

sub formă de plăci, prin inserarea „țesăturii” fibroase realizabile din: mase plastice tocate;

câlți; fibre de sticlă în covor sau direct; fâșii de furnire ca armătură; plase de sârmă oțelită;

plase din mase plastice; plase din țesătură de formă de sac (în straturi sau exterior).

2. Introducerea în matricea ceramică a unor adezivi sintetici nepoluanți cu sau fără

folosirea „armăturilor” fibroase.

3. Acoperirea panourilor cu straturi de: hârtie, similar plăcilor Rigips; folii din mase

plastice; folii din aluminiu; plăci subțiri din oțel sau alte materiale; placaje de grosimi mici;

plăci subțiri de MDF (3-5 cm); plăci de melamină, etc.

4. Introducerea unor emulgatori care să favorizeze creșterea procentului de ciment în rețetă

și obținerea unor plăci dure, utilizabile fie în pardoseli fie pentru exterior, ca materiale de

placare.

5. Utilizarea de panouri cu structuri și forme diverse, realizate pe acest principiu pentru

ecranarea autostrăzilor (panouri fonoabsorbante).

80

CAPITOLUL 8.

CONCLUZII GENERALE ȘI CONTRIBUȚII PERSONALE

8.1. Concluzii generale.

a.Privitoare la stabilirea metodei de cercetare preliminară.

Prin metoda de realizare a rețetelor stabilite în Programul de Cercetare, s-a urmărit

fabricarea epruvetelor fără tratamente termice, prin metode simple și cu consum minim de

energie. Astfel, cantitățile de materii prime stabilite, conform rețetarului, au fost cântărite,

malaxate cu apă, turnate în forme speciale și presate cu greutăți și uscate la temperatura

mediului ambiant după extragerea din rame. Au fost utilizate materii prime, lianți și agregate,

uzuale și accesibile: ciment, nisip, var, ipsos.

Rezultatele operațiunilor elementare de manevrare, transport, șlefuire-calibrare au stabilit

plaja procentuală de puzderii de cânepă pentru potențiale materiale de placare (20mm

grosime) și de umplutură (85mm grosime), astfel:

Rețetele realizate pe bază de ciment, nisip, var cu conținut de puzderii între 5% și

15%, sunt pretabile ca materiale de placare;

Rețetele realizate pe bază de ciment, nisip, var, cu conținut de puzderii între 20% și

30%, sunt pretabile ca materiale de umplutură;

Rețetele realizate pe bază de ipsos cu conținut de puzderii între 5% și 30%, sunt

pretabile ca materiale de placare;

Rețetele realizate pe bază de ciment, ipsos cu conținut de puzderii între 5% și 20%,

sunt pretabile ca materiale de placare.

b. Referitoare la rezultatele testărilor mecanice. Valori similare cu etalon Rigips.

Testările mecanice efectuate în această lucrare, smulgerea șuruburilor și coeziunea internă,

au evidențiat necesitatea unei reevaluări al intervalului procentual de puzderii de cânepă

înglobat, în scopul realizării de materiale de placare comparabile cu placa etalon de Rigips

Ridurit.

Prin intermediul testărilor la smulgerea șuruburilor au fost stabilite următoarele relații

valorice între rețetele testate și Rigips (240 N):

Matricea ceramică c40n40v20. Valoarea maximă obținută 897N, pentru rețeta cu

5%p. Interval 5%p - 10%p, superior Rigipsului. Rețeta 10%p (305N) similară cu Rigips

(240N).

Matricea ceramică c50i50. Valoarea maximă obținută 396N, pentru rețeta cu 5%p.

Interval 5%p-10%p, superior Rigipsului (240N). Intervalul 10%p-20%p (o valoare

intermediară) similar cu etalonul Rigips (240N)

Matricea ceramică i100. Valoarea maximă obținută 611N, pentru epruveta cu 5%p.

Intervalul 5%p-20%p, superior Rigipsului. Rețeta 20%p (273N) similară cu Rigips (240N).

Valori similare finale: 10%p-c40n40v20 (289N) – 10%p-c50i50 (305N) – 20%p-i100

(273N) - Rigips (240N).

Prin intermediul testărilor la coeziunea internă au fost stabilite următoarele relații valorice

între rețetele testate și Rigips (981 N):

Matricea ceramică c40n40v20. Valoarea maximă obținută 1790N, pentru rețeta cu

5%p. Interval 5%p - 6%p, superior Rigipsului. Rețeta 6%p (1060N) similar Rigips (981N).

81

Matricea ceramică c50i50. Valoarea maximă obținută 677N, pentru rețeta cu 5%p.

Valorile obținute pentru această matrice cu conținut 5%p -20%p sunt inferioare Rigipsului.

Matricea ceramică i100. Valoarea maximă obținută 1470N, pentru rețeta cu 5%p.

Intervalul 5%p-10%p, superior Rigipsului. Rețeta 10%p (992N) similar Rigips (981N).

Valori similare finale: 6%p-c40n40v20 (1060N) – 10%p-i100 (992N) - Rigips

(981N).

c. Privitoare la rezultatele testărilor fizice. Valori similare cu etalonul Rigips.

Determinarea coeficienților de conductivitate termică (λ) și de absorbție fonică (α), au

evidențiat relația directă dintre creșterea procentului de puzderii, condițiile de testare și

eficiența materialului compozit, din punct de vedere termic și fonic. Rezultatele testărilor au

fost comparate între rețetele ceramice și etalonul de Rigips.

Determinarea coeficientului λ s-a realizat în condițiile de temperatură externă situată în

intervalul -20°C și +15°C și valori ΔT cuprinse între 10°C și 30°C. Au fost stabilite

următoarele relații valorice între rețetele testate și Rigips:

La ΔT=10°C, rețetele și intervalele de rețete: 6-9%p-c40n40v20 / 0%p-c50i50 / 5%p-

i100 sunt similare cu etalon Rigips (λmediu ΔT10°C=0,22 W/m*K).

La ΔT=15°C, intervalele de rețete: 9-11%p-c40n40v20 / 0-5%p-c50i50 / 0-5%p-i100

sunt similare valoric cu etalon Rigips (λmediu ΔT15°C=0,18 W/m*K).

La ΔT=20°C, intervalele de rețete: 8-15%p-c40n40v20; 5-10%p-c50i50; 5-10%p-

i100 sunt similare cu etalonul Rigips (λmediu ΔT20°C=0,13 W/m*K).


i100 sunt similare valoric cu etalonul Rigips (λmediu ΔT25°C=0,11 W/m*K.


i100 sunt similare cu etalonul (λmediu ΔT30°C=0,09 W/m*K).

Valoarea coeficientului de conductivitate termică (λ) crește direct proporțional cu creșterea

temperaturii exterioare și a procentelor de puzderii de cânepă înglobate în matricea ceramică.

Coeficientul λ scade cu până la 100% de la ΔT=10 la ΔT=30.

Pentru rețetele calup (h=85mm), s-au obținut valori foarte bune în comparație cu datele

furnizate de literatura de specialitate pentru materiale similare, în strânsă legătură cu

densitatea și grosimea materialului.

Valorile λ medii obținute pentru materialele calup, evidențiate funcție de procentul de

puzderii de cânepă sunt: rețeta cu 20% puzderii, λmediu=0,13 W/m*K; rețeta cu 25% puzderii,

λmediu=0,11 W/m*K; rețeta cu 30% puzderii, λmediu=0,09 W/m*K.

Coeficientul de absorbție fonică s-a determinat în intervalul de frecvențe 50-1350Hz la trei

valori de intensiate a sunetului 50, 60 și 70dB.

Creșterea α este direct proporțională cu creșterea frecvenței (50-1350Hz) și scade cu

creșterea intensității (50-70dB). Astfel, putem realiza o încadrare a valorilor α medii care

susține această concluzie: 50-350Hz: 50dB, 0≤α≤0,15; 60dB, 0≤α≤0,14; 70dB, 0≤α≤0,12;

Bloc perete portant Cannabric λ=0,19 W/m*K ρ=1171 kg/m3

Gros bloc = 10,5 cm

Materiale calup

testate

Prototip λ=0,132-0,082

W/m*K

ρ=407-575

kg/m3

Gros calup = 8,5 cm

Bloc perete izolație Hestia λ=0,07 W/m*K ρ=300 kg/m3

Gro bloc = 10,5 cm

82

400-700Hz: 50dB, 0≤α≤0,19; 60dB, 0<α≤0,17; 70dB, 0<α≤0,14; 750-1050Hz: 50dB,

0≤α≤0,25; 60dB, 0<α≤0,20; 70dB, 0<α≤0,15; 1100-1350Hz: 50dB, 0≤α≤0,40; 60dB,

0<α≤0,35; 70dB, 0<α≤0,36.

Proprietatea fonoabsorbantă cea mai ridicată pentru toate rețetele testate o are rețeta:

30%p-i100 (0,695-0,675-0,671) urmată de

5%p-c50i50 (α=0,586-0,582-0,582) și apoi

10%p-c50i50 (0,557-0,562-0,563).

Aceste trei rețete sunt superioare valoric și Rigipsului (0,500-0,488-0,481).

Sub acest nivel (al Rigipsului) se situează rețetele:

20%p-c50i50 (0,483-0,451-0,446),

0%p-i100 (0,479-0,447-0,439),

20%p-i100 (0,447-0,434-0,435),

0%p-c50i50 (0,439-0,333-0,408).

Valori similare etalonului Rigips s-au obținut pentru rețeta 20%p-c50i50, ca interval însă,

se poate opta pentru 10%p-c50i50 (ca valoare superioară) - 20%p-c50i50 (ca valoare

inferioară).

d. Referitor la optimizarea rețetelor ceramice.

De remarcat faptul că valorile similare cu etalonul Rigips sunt situate aproximativ în

același interval pentru rețetele c50i50 și i100 sau dețin puncte comune. Sub rezerva

ameliorării rezistențelor la coeziune internă, se admite faptul că epruveta 10%p-c50i50 este

similară etalonului Rigips.

Deși fonic, rețeta 10%p-i100 este inferioară etalonului Rigips cu aproximativ (α)0,15,

restul rezultatelor sunt similare sau superioare, putând reprezenta baza unui material nou cu

rol de placare.

Pentru c40n40v20, deși rețeta cu 10%p a fost determinată ca fiind similară etalonului

Rigips la testarea pentru smulgerea șuruburilor și a transferului termic. Se impune ameliorarea

structurii pentru creșterea rezistenței la coeziune internă.

8.2. Contribuții originale.

A fost realizată o documentare amplă în această lucrare pentru a evidenția tradiția

cultivării și prelucrării plantei de cânepă atât la nivel naținal cât și internațional și

posibilitățile de dezvoltare a economiei și industriei prin asigurarea unei baze de materii

prime naturale, regenerabile, simple şi uşor prelucrabile în sisteme industriale. S-a subliniat

avantajul ecologic al utilizării materialelor lignocelulozice în materiale de construcții

eficiente, ce s-ar putea dezvolta cu succes și în România.

Contribuție personală originală este și cercetarea documentară întreprinsă în scopul

evidențierii proprietăților fizice ale puzderiilor de cânepă și modul în care aceste particule

lignocelulozice ameliorează proprietățile termice și fonice ale noilor materiale utilizate

actual în construirea clădirilor cu diferite în țări puternic industrializate din Europa, Asia și

SUA, Canada, Noua Zeelandă.

S-a subliniat pe parcursul expunerii stadiului actual, posibilitatea majoră de dezvoltare

a acestei culturi de cânepă industrială la nivel global și implicațiile ecologice, economice și

sociale. Acest fapt este susținut tocmai de interesul actual de realizare a produselor

ecologice, de utilizare a resurselor vegetale provenite din agricultură în scopul dezvoltării de

materiale compozite cu proprietăți fizice și mecanice deosebite.

83

Lucrarea de față aduce în prim plan realizarea de materiale noi cu 45 de rețete

combinatorii originale cu conținut de puzderii de cânepă până 50% din masa rețetei. Scopul

realizării rețetelor a urmărit utilizarea la minim a energiei electrice. Operații parțiale de

malaxare , turnare și presare a mortarului au fost realizate manual. Rețetele au fost realizate

fără tratamente termice iar plăcile rezultate au fost uscate natural. S-a urmărit ca prin

realizarea acestor rețete să se surprindă procentul maxim de utilizare a puzderiilor de cânepă

în condițiile limitărilor dimensionale.

Materiile prime au fost selectate ținând cont de caracteristicile tehnice ale fiecăruia și

de scopul urmărit de a forma un mortar omogen. Cimentul Portland este liantul cel mai uzual

în domeniul construcțiilor și a fost selectat ca liant de bază în rețetele dezvoltate din această

lucrare pentru duritatea după întărire și rezistența în timp. Varul, agent de legătură, a fost

selectat și pentru rolul dezinfectant pe care-l are în relație cu materialul lignocelulozic, fiind

un repelent necesar al materialului compozit. Ipsosul a fost selectat ca liant cu timp de lucru

mai indelungat 11-16 minute, util pentru realizarea tuturor operațiunilor de malaxare,

turnare, nivelare. dar și pentru o serie de proprietăți: ignifug și fără toxicitate după întărire,

reglarea umidității în încăperi. Tipul de nisip selectat pentru realizarea rețetelor din

programul de cercetare este un material fin, uscat, sortat, cu granulație mică, având rolul de a

ușura lucrabilitatea în malaxare și de a conferi rezistență mortarului.

S-a urmărit ca puzderiile de cânepă să fie înglobate în masa ceramică, fără sortare și

desprăfuire, pentru a se determina, în urma testărilor, dacă rezultatele obținute impun o

pregătire tehnică a puzderiilor sau pot fi utilizate în această formă, după operațiunile de

fracționare a tulpinilor de cânepă.

Rețetele martor, fără puzderii de cânepă, au fost concepute pentru efectuarea de studii

comparative între rețetele proiectate și influența procentuală masică a lianților în raport cu

valorile obținute pentru etalonul Rigips Ridurit. Studiile comparative au urmărit să

evidențieze și influența creșterii materialului lignocelulozic înglobat asupra proprietăților

mecanice și fizice față de martor.

Pentru cele 45 de rețete ceramice s-a stabilit și urmat un program de testare alcătuit din

două faze generatoare de concluzii importante: prima fază de stabilire a plajei procentuale de

material lignocelulozic ce poate fi susținut de o matrice ceramică în condițiile limitării de

grosime. A doua fază, reprezintă seriile de determinări mecanice (coeziunea internă și

smulgerea șuruburilor) și fizice (conductivitatea termică și atenuarea fonică).

O altă contribuție originală constă în realizarea unui model analitic de calcul

matematic al coeficientului de conductivitate termică, pentru determinarea valorii λ pentru

orice procent de puzderii de cânepă înglobat în aceeași matrice pentru care s-a dezvoltat

calculul analitic. De asemenea s-a determinat tot analitic un coeficient β aflat în dependență

liniară cu temperatura (t) și λ cu ajutorul căruia se pot calcula valori ale coeficientului de

conductivitate termică pentru alte valori medii de temperatură ce nu au fost incluse într-un

stagiu de testare.

Prelucrarea datelor, evaluarea rezultatelor și concluziile aferente au fost realizate în

așa manieră încât să reiasă punctele forte sau slabe ale rețetelor ceramice, a influenței

procentelor de puzderii asupra rezultatelor și sunt realizate și prezentate într-o manieră

originală.

Ca și contribuție personală se remarcă și faptul că rezultatele obținute pot fi analizate

în comparație cu materialele prezente în literatura de specialitate, ce au aplicații similare în

84

domeniul construcțiilor. S-au realizat studii comparative cu produsul Rigips Ridurit pentru

materialele cu rol de placare și cu Hestia, Cannabric, Hempcrete pentru materialele cu rol de

umplutură a structurilor de rezistență, calupuri pentru construcții și izolare pereți exteriori.

8.3. Diseminarea rezultatelor

Conform prevederilor contractului individual de studii doctorale, au fost desfăşurate

următoarele acţiuni de diseminare a rezultatelor:

Articole în publicaţii cotate ISI:

Cismaru I, Gherghișan MA (2014) Influence Exerted by the Structural Matrix of the

Composite Boards Made of Hemp Hurds, on the Thermal-Transfer-Factor – Part I.

MATERIALE PLASTICE, (accepted paper).

Lucrări publicate în reviste cotate BDI:

Gherghișan MA, Cismaru I (2013) Preliminary research concerning optimal percentage of

hemp hurds for lining panels and filler materials in buildings. PRO LIGNO 9(1):61-70.

Gherghișan MA, Cismaru I (2013) Comparative study of thermal conductivity of

composite materials with the same percentage of hemp hurds embedded in different ceramic

recipes. PRO LIGNO 9(4):510-518.

Gherghișan MA, Cismaru I (2013) Research Concerning the Influence of Matrix in Hemp

Hurds Composites on Thermal Conductivity. PRO LIGNO 9(3):26-33.

Lucrări prezentate la simpozioane şi conferinţe naţionale sau internaţionale:

Cismaru I, Gherghișan MA (2011) Capitalization of hemp and flax chaffs – Reality and

trends. Proc 8th International Conference ICWSE “Wood Science and Engineering in the

Third Millennium”, Brasov (România), p 337-344.

Gherghișan MA (2012) Studies on determining the optimal hemp shive concentration to

achieve lignocellulosic composites with mineral binders. Simpozion : Caracterizarea

materialelor cu ajutorul tehnicilor de analiză termică”, organizat de Institutul de Cercetare-

Dezvoltare al Universității Transilvania, Companiile Sartorom și Netzsch.

Gherghișan MA, Cismaru I (2013) Comparative study of thermal conductivity of

composite materials with the same percentage of hemp hurds embedded in different ceramic

recipes. PRO LIGNO 9(4):510-518.

85

BIBLIOGRAFIE

1 Angelescu G, Cismaru I (2007) Studiu privind capacitatea de izolare termică și anumite

proprietăți mecanice ale compozitelor cu structura de baza lignocelulozică și liant din ipsos.

PROLIGNO 2(3).

2 Barbu M (1999) Materiale compozite din lemn. Lux Libris, Brașov.

3 Bogdan C (1981) Curs de Termotehnică și Mașini Termice. Ministerul Educației și

Învățământului, Universitatea din Galați. Facultatea de Mecanică.

4 Botta A, Bondar T (1970). Călăuza muncitorului din Industria de Prelucrare Primară a

inului și cânepei. Editura Centrul de Documentare și Publicații Tehnice ale Ministerului Industriei

Ușoare, București.

5 Brenci L, Coșereanu C, Fotin A, Vasilache A (2013). Cercetări privind conductivitatea

termica a compozitelor ecologice realizate din fibre (Research on the thermal conductivity of

composites made of ecological fibers). PRO LIGNO 9(3):34-41.

6 Brujin P (2008) Hemp Concretes Mechanical Properties using both Shives and Fibres,

Licentiate Thesis, Swedish University of Agricultural Sciences, Faculty of Landscape Planning,

Horticulture and Agricultural Sciences, Alnarp.

7 Cismaru I (2009) Ferestre și uși din lemn. Editura Universității Transilvania Brașov,

Ediția a II-a.

8 Cismaru I, Gherghișan MA (2011) Capitalization of hemp and flax chaffs – Reality and

trends. Proc 8th International Conference ICWSE “Wood Science and Engineering in the Third

Millennium”, Brasov (România), p 337-344.

9 Delgado MCJ, Guerrero IC (2006) Earth building in Spain. Construction and Building

Materials 20:679-690.

10 Dunlap D, Parekhji J, Your AJ (2002) Interfacial adhesion. In Partial Fulfillment of the

Course Requirements for MatE 210, Experimental Methods in Materials Engineering, p.1-16.

11 ElSohly MA (2007). Marijuana and Cannabinoids. Editura Humana Press Inc. Totowa,

New Jersey.

12 Hautala M, Pasila A, Pirila J (2004) Use of hemp and flax in composite manufacture: a

search for new production methods. Composites: Part A 35:11-16.

13 Maya JJ, Sabu T (2008) Biofibres and biocomposites. Carbohydrate Polymers 71:343–

364.

14 Nikvash N, Kraft R, Kharazipour A, Euring M (2010) Comparative properties of bagasse,

canola and hemp particle boards. Eur. J. Wood Prod. 68: 323-327, DOI 10.1007/s00107-010-

0465-3.

15 O’Donnell A, Dweib MA, Wool RP (2004) Natural fiber composites with plant oil-based

resin. Composites Science and Technology 64:1135-1145.

16 Ranalli P, Venturi G (2004) Hemp as a raw material for industrial aplications. Euphytica

140:1-6.

17 Satyanarayana KG, Arizaga GGC, Wypych F (2009) Biodegradable composites based on

lignocellulosic fibers—An overview. Progress in Polymer Science 34:982–1021.

18 Summerscales J, Dissanayake NPJ, Virk AS, Hall W (2010) A review of bast fibres and

their composites. Part 1 – Fibres as reinforcements. Composites: Part A 41:1329–1335

19 Șandru ID, Paraschivoiu R, Găucă C (1996). Cultura cânepii. Editura Elicon, Timișoara.

ISBN 973-574-249-7.

20 Timar MC (2006) Wood Adhesives. Editura Universității Transilvania Brașov, p. 11-17.

21 SR EN 312:2004. Plăci din așchii de lemn. Condiții.

86

22 SR EN ISO 10534-2:2002 Acustică. Determinarea coeficientului de absorbție acustică și a

impedanței cu interferometrul acustic. Partea 2: Metoda funcției de transfer.

23 SR EN 319:1997 Plăci de așchii și plăci de fibre de lemn. Determinare a rezistenței la

tracțiune perpendiculară pe fețele panoului.

24 SR EN 320:1997 Plăci de fibre de lemn. Determinare a rezisteței la smulgerea șuruburilor

pe axa lor.

25 ISO 8301:1991(E) Thermal insulation – Determination of steady-state thermal resistance

and related properties – Heat flow meter aparatus.

26 http://www.hempworld.com/hemp-cyberfarm_com/htms/answers/answr_01.html

27 http://www.saskflax.com/flaxhistory.html#fiae

28 EIHA(2013,2014)http://www.eiha.org/attach/92/overview_on_the_european_natural_

fibre_industry.pdf

29 FAO (2011, 2012, 2013, 2014): http://www.faostat.fao.org

30 http://www.cannabric.com/catalogo/tablero_de_canamo/?len=en

31 http://www.enllave.es/word/2008/03/26/cannabric-el-bloque-de-fabrica-bioclimatico-a-

base-de-canamo/

32 http://www.americanlimetechnology.com/what-is-hempcrete/

33 http://www.hemptraders.com/product-p/spb.htm

34 http://www.limetechnology.co.uk/pdfs/Hembuild_brochure.pdf

35 http://www.kireiusa.com/pdfs/CanamoHemp_SpecSheet.pdf

36 http://www.brique-isolation-chanvre.com/pose%20brique%20de%20chanvre.html

37 http://www.rigips.de/sites/default/files/downloads/produktdatenblaetter/engl_

pdb_glasroc_f_ridurit.pdf

38 http://www.cannabric.com/media/documentos/dbc31_CANNAHABITAT_technical

_data_sheet.pdf

39 http://www.rigips.ro/galerie_imagini/image/produse/poze%20mari/plafoane_ acustice.pdf

40 http://hempnewstv.wordpress.com/2009/11/20/house-of-hemp-straw-passes-fire-test/

41 http://www.mnn.com/your-home/remodeling-design/blogs/ashevilles-hippie-less-hemp-

house

42 www.hemptechnologies.com

87

SCURT REZUMAT.

Puzderiile de cânepă sunt particule lignocelulozice ce rezultă în urma procesării tulpinilor

de cânepă, în scopul extragerii fibrei. Prin procesare, rezultă cantități însemnate de „așchii” ce

așteaptă o utilizare, pentru a fi evacuate din spațiul tehnologic al producerii lor. Cercetările

științifice actuale urmăresc utilizarea resturilor vegetale rezultate din agricultură, prin

înglobarea în materiale pentru construcții. Utilizările actuale principale ale puzderiilor de

cânepă, ca așternut pentru animale și combustibil, nu ating potențialul maxim utilizabil.

Scopul acestei lucrări constă în valorificarea superioară a puzderiilor și dezvoltarea unei baze

de noi materiale de construcții.

Au fost realizate 43 de rețete pe bază de ciment, nisip, var și ipsos cu diferite procente de

puzderii de cânepă ce au fost testate în primă fază la manevrare, transport și calibrare. Au fost

stabilite plaje procentuale de puzderii ce pot fi utilizate în materiale de placare și umplutură a

pereților. Rezultatele obținute la testele mecanice: smulgerea șuruburilor, coeziune internă și

fizice: conductivitatea termică și absorbția fonică au demonstrat influența creșterii

procentelor de puzderii în componența unei matrici ceramice. S-au obținut valori similare a

materialelor realizate cu materiale omologate din industria construcțiilor: Rigips Ridurit ca

material de placare, Hestia și Hempcrete ca materiale de umplutură și izolare, ceea ce

demonstrează potențialul rețetelor dezvoltate în această lucrare.

Abstract (limba engleză).

Hemp shives are lignocelulosic particles which are a result of the hemp fibres processing.

During this extraction of fibres, in this production phase , a large quantity of shives results

and this amount of material is waiting to be evacuted from the prodution area. Using vegetale

waste derived from agriculture is the theme of this actual scientific research. The main

purpose is to use these particles for building materials. The most current use for hemp shives

is animal bedding and heating material. The purpose of this paper is to reach a superior

recovery of the hemp shives and the development of a new building materials database.

43 recipes were created using cement, sand, lime and plaster. In these ceramic recipes

different procentage of hemp shives were embedded. The materials were tested for resistance

to handling, transportation and calibration. With these results, a range of hemp shives usage

was established in order to build lining and filling materials. Subsequent mechanical tests:

pulling screwes, internal bonding and physical tests: thermal and acoustic properties, that

revealed the influence of the hemp shives in increasing the percentage in the ceramic matrix.

Similar results were obtained for some of the developed and certified materials already used

in construction: Rigips Ridurit as lining material, Hestia and Hempcrete as filling and external

isolation. The similarity of these values demonstrate the potential of the recipes developed in

this thesis.

88

Curriculum-vitae

Informaţii personale

Nume / Prenume GHERGHIȘAN Maria Adriana

Adresa(e) Str. Dr. Ioan Șenchea Nr. 130, Or. Zărnești, Jud. Brașov, România

Telefon(oane) 0723 777 544

E-mail(uri) [email protected] [email protected]

Naţionalitate(-tăţi) Română

Data naşterii 27.01.1975

Sex Feminin

Experienţa profesională S.C. ECOPACK S.A. – PRODUCĂTOR DE CARTON ONDULAT ȘI AMBALAJE DIN CARTON ONDULAT, Strada Făgărașului 46, Ghimbav

507075, Jud. BRAȘOV (România) din 08.03.2000-31.10.2010.

Funcţia sau postul ocupat Programator Plan Sinteze (01.08.2007-31.10.2010 / 01.06.2002-01.03.2004)

Activităţi și responsabilităţi

principale

Lansare în producție a comenzilor pentru realizarea cartonului ondulat și a

ambalajelor din carton ondulat

Funcţia sau postul ocupat Inginer Urmărire Producție (01.03.2006 - 01.08.2007)


principale

Activitate de raportare a productivității, menținerea unei baze de date a

comenzilor

Funcţia sau postul ocupat Grafician (01.03.2004 - 01.03.2006)


principale

Concept grafic pentru tiparul ambalajelor în funcție de posibilitățile tehnice.

Funcţia sau postul ocupat Inginer proiectant (08.03.2000 - 01.06.2002)


principale

Design de ambalaj conform sistem FEFCO

Educaţie şi formare

Perioada Din Octombrie 1993 până în Iunie 1998

Calificarea/diploma obţinută Inginer Ingineria Lemnului Diplomat, Diplomă de Licenţă

Numele şi tipul instituţiei de

învăţământ/furnizorului

de formare

Universitatea Transilvania din Brașov, Str. Universității 1, 500068 Braşov,

România

Informaţii suplimentare Publicaţii Cismaru I, Gherghișan MA (2011) Capitalization of hemp and flax chaffs –

Reality and trends. Proc 8th International Conference ICWSE “Wood Science

and Engineering in the Third Millennium”, Brasov (România), p 337-344.

Gherghișan MA, Cismaru I (2013) Cercetări preliminare privind procentajul

optim de puzderii de cânepă în realizarea panourilor pentru placări și a

materialelor de umplutură în construcții(Preliminary research concerning optimal

percentage of hemp hurds for lining panels and filler materials in buildings). PRO

LIGNO 9(1):61-70.

Gherghișan MA, Cismaru I (2013) Comparative study of thermal conductivity of composite materials with the same percentage of hemp hurds embedded in

different ceramic recipes. PRO LIGNO 9(4):510-518.

Gherghișan MA, Cismaru I (2013) Research Concerning the Influence of Matrix

in Hemp Hurds Composites on Thermal Conductivity. PRO LIGNO 9(3):26-33.

Cismaru I, Gherghișan MA (2014) Influence Exerted by the Structural Matrix of

the Composite Boards Made of Hemp Hurds, on the Thermal-Transfer-Factor –

Part I. MATERIALE PLASTICE – acceptat pentru publicare.

mailto:[email protected]


89

Curriculum vitae (în limba engleză)

Personal information

First name(s) / Surname(s) Maria-Adriana GHERGHIȘAN

Address(es) 130 Dr. Ioan Șenchea Street, Zărnești, Brașov, Romania

Telephone(s) Mobile: +0040 0723

777 544

E-mail [email protected] [email protected]

Nationality Romanian

Date of birth 27.01.1975

Gender Female

Work experience S.C. ECOPACK S.A. – Corrugated cardboard sheets and carboard boxes

producer, 46 Făgărașului Street, Ghimbav 507075, Jud. BRAȘOV

(România) from 03.08.2000 until 10.31.2010.

Occupation or position held Production Planner (08.01.2007 - 10.31.2010 / 06.01.2002 - 03.01.2004)

Main activities and

responsibilities

Organize the production flow in order to achieve the production of

corrugated board and corrugated packaging

Occupation or position held Production Feed-back Engineer (03.01.2006 - 08.01.2007)

Main activities and

responsibilities

Reporting of productivity data, maintaining a database of orders

Occupation or position held Graphic Designer (03.01.2004 - 03.01.2006)

Main activities and

responsibilities

Printing design concept of corrugated boxes.

Occupation or position held Design Engineer (03.08.2000 - 06.01.2002

Main activities and

responsibilities

FEFCO design engineering

Dates From October 1993 to June 1998

Title of qualification

awarded

Diploma of Wood Engineer

Name and type of organisation providing

education and training

University of Transylvania, Wood Engineering Faculty 1, Universității Street, Brașov 500068, Romania

Additional information Publications

Cismaru I, Gherghișan MA (2011) Capitalization of hemp and flax chaffs

– Reality and trends. Proc 8th International Conference ICWSE “Wood

Science and Engineering in the Third Millennium”, Brasov (România), p

337-344.

Gherghișan MA, Cismaru I (2013) Preliminary research concerning optimal percentage of hemp hurds for lining panels and filler materials in

buildings. PRO LIGNO 9(1):61-70.

Gherghișan MA, Cismaru I (2013) Comparative study of thermal

conductivity of composite materials with the same percentage of hemp

hurds embedded in different ceramic recipes. PRO LIGNO 9(4):510-518.

Gherghișan MA, Cismaru I (2013) Research Concerning the Influence of

Matrix in Hemp Hurds Composites on Thermal Conductivity. PRO LIGNO

9(3):26-33.

Cismaru I, Gherghișan MA (2014) Influence Exerted by the Structural

Matrix of the Composite Boards Made of Hemp Hurds, on the Thermal-

Transfer-Factor – Part I. MATERIALE PLASTICE, accepted paper.



Universitatea din Craiova - unitbv.roold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · Domeniul...

Documents

Transcript of Universitatea din Craiova - unitbv.roold.unitbv.ro/Portals/31/Sustineri de doctorat... · Domeniul...