Nghiên cứu tạo vật liệu composite dạng lớp từ tre gỗ làm côppa xây dựng

Khám phá composite tre gỗ – vật liệu mới đột phá cho côppa xây dựng. Bền bỉ, tái sử dụng cao, tiết kiệm chi phí, nâng cao hiệu quả công trình.

• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Vật liệu composite
• Đề tài: Nghiên cứu tạo vật liệu composite dạng lớp từ tre gỗ làm côppa xây dựng
• Loại tài liệu: Đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. PHẦN I: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu về vật liệu composite
• 1.1.1. Khái niệm vật liệu composite tre - gỗ
• 1.1.2. Phân loại vật liệu composite
• 1.1.3. Ứng dụng của vật liệu composite trong thực tế
• 1.1.4. Lịch sử vấn đề nghiên cứu
• 1.1.4.1. Tình hình nghiên cứu, sử dụng tre, gỗ và tre gỗ kết hợp trên thế giới
• 1.1.4.2. Tình hình nghiên cứu, sử dụng tre, gỗ và tre gỗ kết hợp tại Việt Nam
• 1.2. Tìm hiểu về côppha xây dựng
• 1.2.1. Khái niệm
• 1.2.2. Phân loại
• 1.3. Mục tiêu của đề tài
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Nội dung nghiên cứu
• 2. PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Nguyên lý hình thành composite dạng lớp

Tóm tắt

I. Vật liệu composite tre gỗ Giải pháp mới cho côppa xây dựng

Vật liệu composite đang mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành xây dựng nhờ những đặc tính ưu việt. Đây là vật liệu được tổ hợp từ hai hay nhiều thành phần có bản chất khác nhau, tạo ra một sản phẩm mới với tính năng vượt trội so với các vật liệu ban đầu. Trong đó, vật liệu composite dạng lớp từ tre gỗ nổi lên như một giải pháp đột phá, đặc biệt trong việc sản xuất ván khuôn xây dựng. Sự kết hợp giữa tre, một loại vật liệu composite cốt sợi tự nhiên có độ bền cơ học cao, và gỗ, một vật liệu truyền thống dễ gia công, đã tạo ra một sản phẩm vừa bền chắc, vừa có tính kinh tế. Nghiên cứu này tập trung vào việc tạo ra ván ép composite tre gỗ dùng làm côppa, một sản phẩm không chỉ đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khắt khe mà còn hướng tới mục tiêu phát triển bền vững. Sản phẩm này kế thừa độ cứng và khả năng chịu lực của tre, đồng thời tận dụng bề mặt phẳng và tính ổn định của gỗ. Việc ứng dụng các loại keo dán chuyên dụng như keo dán gỗ Phenol Formaldehyde (PF) đảm bảo khả năng chống chịu môi trường ẩm ướt, một yêu cầu cốt lõi đối với côppa. Các nghiên cứu trên thế giới, đặc biệt tại Trung Quốc, đã chứng minh tiềm năng to lớn của vật liệu này trong việc thay thế các loại côppa truyền thống, góp phần nâng cao hiệu quả và giảm chi phí trong thi công.

1.1. Khái niệm và phân loại composite nền tre trong xây dựng

Theo định nghĩa khoa học, vật liệu composite là sự kết hợp của vật liệu nền (matrix) và vật liệu cốt (reinforcement). Trong composite nền tre, tre đóng vai trò là cốt sợi tự nhiên, mang lại độ bền kéo và uốn vượt trội. Vật liệu này có thể được phân loại theo nhiều cách. Dựa trên hình dạng vật liệu thành phần, có composite cốt sợi và cốt hạt. Dựa trên bản chất vật liệu nền, có composite nền hữu cơ (nhựa), nền kim loại và nền khoáng. Cấu trúc của gỗ dán composite thường là dạng lớp, trong đó các lớp ván gỗ mỏng và mành tre được xếp xen kẽ và vuông góc với nhau để tối ưu hóa độ bền uốn tĩnh theo nhiều phương. Cách sắp xếp này giúp triệt tiêu hiện tượng co ngót không đều và tăng cường tính ổn định kích thước cho sản phẩm cuối cùng.

1.2. Lịch sử nghiên cứu và sản xuất ván ép công nghiệp

Lịch sử của vật liệu composite đã có từ rất sớm, nhưng sản xuất ván ép công nghiệp chỉ thực sự phát triển mạnh vào cuối thế kỷ XIX khi công nghệ hóa học cho ra đời các loại keo dán hiện đại. Các quốc gia như Trung Quốc, Ấn Độ đã đi đầu trong việc nghiên cứu và ứng dụng tre để tạo ra các sản phẩm xây dựng. Công trình của Wang Siqun (1994) về tính ổn định kích thước của ván tổng hợp từ tre và gỗ sinh trưởng nhanh là một ví dụ điển hình. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về ván dăm tre, ván sợi ép kết hợp tre và gỗ cũng đã được thực hiện, mở ra hướng đi mới cho việc tận dụng nguồn tài nguyên rừng hiệu quả, tạo ra các vật liệu xây dựng mới có giá trị cao.

II. Thách thức với côppa truyền thống và giải pháp thay thế

Ngành xây dựng hiện đại đối mặt với nhiều thách thức liên quan đến vật liệu làm côppa. Côppa gỗ tự nhiên ngày càng khan hiếm và đắt đỏ, trong khi côppa thép lại nặng, chi phí đầu tư cao và khó vận chuyển lên các công trình cao tầng. Các loại ván ép thông thường thường có độ bền không cao, dễ bị phồng rộp khi tiếp xúc với độ ẩm của bê tông, dẫn đến số lần tái sử dụng cốp pha thấp, gây lãng phí và tăng chi phí. Hơn nữa, việc tìm kiếm một loại vật liệu vừa nhẹ, vừa bền, vừa có khả năng chống nước tốt là một bài toán cấp thiết. Đây chính là bối cảnh thúc đẩy việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu xây dựng mới, đặc biệt là ván ép composite tre gỗ. Vật liệu này được kỳ vọng sẽ giải quyết được các nhược điểm của côppa truyền thống. Nó không chỉ là một vật liệu nhẹ, dễ dàng vận chuyển và lắp đặt, mà còn sở hữu độ bền cơ học cao, giúp tăng số lần luân chuyển. Việc phát triển thành công cốp pha tre dạng composite sẽ góp phần tạo ra một giải pháp kinh tế, hiệu quả và thân thiện với môi trường, đáp ứng xu hướng vật liệu xanh trong xây dựng.

2.1. Hạn chế của ván khuôn xây dựng từ gỗ và kim loại

Các loại ván khuôn xây dựng truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế. Ván gỗ tự nhiên dễ cong vênh, mối mọt và có số lần tái sử dụng hạn chế. Ván khuôn kim loại tuy bền nhưng rất nặng, đòi hỏi hệ thống cẩu tháp và chi phí vận hành lớn. Các loại ván ép công nghiệp thông thường, nếu không được xử lý đặc biệt, sẽ nhanh chóng xuống cấp do không có khả năng chịu nước của ván ép tốt, làm giảm chất lượng bề mặt bê tông và tăng chi phí thay thế. Những vấn đề này tạo ra nhu cầu cấp bách cho một giải pháp vật liệu tối ưu hơn.

2.2. Nhu cầu về vật liệu nhẹ và có khả năng tái sử dụng cao

Hiệu quả kinh tế trong xây dựng phụ thuộc lớn vào chi phí vật tư và số lần luân chuyển thiết bị. Một hệ thống côppa lý tưởng cần phải là vật liệu nhẹ để giảm chi phí nhân công, vận chuyển và không yêu cầu thiết bị nâng hạ phức tạp. Quan trọng hơn, khả năng tái sử dụng cốp pha nhiều lần trực tiếp làm giảm giá thành trên mỗi mét vuông xây dựng. Do đó, việc nghiên cứu các vật liệu composite có độ bền cao, chống mài mòn và chịu ẩm tốt là hướng đi chiến lược để tối ưu hóa chi phí và đẩy nhanh tiến độ thi công.

III. Hướng dẫn tạo ván ép composite tre gỗ bằng ép nóng

Quy trình sản xuất ván ép composite tre gỗ là một chuỗi các công đoạn công nghệ đòi hỏi sự chính xác cao để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng. Nguyên tắc cốt lõi là sử dụng công nghệ ép nóng để liên kết các lớp ván gỗ mỏng và mành tre đã được tráng keo. Quá trình bắt đầu từ khâu chuẩn bị nguyên liệu. Gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre) được bóc thành ván mỏng, trong khi tre Luồng (Dendrocalamus membranaceus Munro) được chẻ thành nan và đan thành mành. Các vật liệu này sau đó được sấy đến độ ẩm tiêu chuẩn (8-12%) để đảm bảo độ bám dính tốt nhất. Tiếp theo, keo dán, thường là keo dán gỗ Phenol Formaldehyde (PF), được tráng đều lên bề mặt các lớp vật liệu. Công đoạn xếp ván có vai trò quyết định đến tính chất cơ học của sản phẩm, các lớp được xếp xen kẽ và có thớ vuông góc với nhau. Cuối cùng, phôi ván được đưa vào máy ép nhiệt, nơi áp suất và nhiệt độ cao (ví dụ 130°C, 2.5 MPa) sẽ kích hoạt quá trình đóng rắn của keo, tạo thành một khối vật liệu đồng nhất, bền chắc.

3.1. Quy trình chuẩn bị nguyên liệu Gỗ Bồ đề và tre Luồng

Chất lượng nguyên liệu đầu vào ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm. Gỗ Bồ đề được chọn vì có thớ thẳng, mịn, dễ bóc và ít khuyết tật. Tre Luồng được sử dụng ở độ tuổi 3-5 năm để có độ bền cơ học cao nhất. Luồng được cắt khúc, tạo thanh rồi chẻ thành nan có độ dày đồng đều (khoảng 2-2.5 mm). Các nan tre sau đó được đan thành mành. Cả ván gỗ và mành tre đều phải qua quá trình sấy để kiểm soát độ ẩm, một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng mối dán và tránh hiện tượng phồng rộp khi ép.

3.2. Vai trò của keo Phenol Formaldehyde PF và keo Urea UF

Chất kết dính là linh hồn của vật liệu composite. Đối với côppa xây dựng, yêu cầu về khả năng chịu nước và môi trường khắc nghiệt là rất cao. Do đó, keo dán gỗ Phenol Formaldehyde (PF) là lựa chọn ưu tiên. Keo PF tạo ra mối liên kết bền vững, chống chịu được nước sôi và độ ẩm cao, giúp ván cốp pha phủ phim không bị bong tách sau nhiều lần sử dụng. Trong một số ứng dụng không yêu cầu chống nước cao, keo Urea Formaldehyde (UF) có thể được sử dụng để giảm giá thành, nhưng không phù hợp cho côppa chất lượng cao. Việc lựa chọn và kiểm soát chất lượng keo (nồng độ, độ nhớt) là yếu tố then chốt.

IV. Các yếu tố công nghệ quyết định chất lượng ván composite

Chất lượng của ván ép composite tre gỗ không chỉ phụ thuộc vào nguyên liệu mà còn chịu ảnh hưởng lớn từ các thông số công nghệ trong quá trình sản xuất. Ba yếu tố quan trọng nhất trong công nghệ ép nóng là nhiệt độ, áp suất và thời gian ép. Việc tối ưu hóa các thông số này giúp đảm bảo keo đóng rắn hoàn toàn, tạo ra mối liên kết bền chắc và sản phẩm đạt được các chỉ tiêu cơ lý mong muốn. Nhiệt độ ép quá cao có thể làm keo giòn và phá hủy bề mặt gỗ, trong khi nhiệt độ quá thấp sẽ khiến keo không đóng rắn triệt để. Tương tự, áp suất ép phải đủ lớn để tạo sự tiếp xúc tốt giữa các lớp vật liệu và tạo màng keo mỏng, liên tục, nhưng không được vượt quá giới hạn đàn hồi của vật liệu. Thời gian ép phụ thuộc vào chiều dày sản phẩm và loại keo, đảm bảo nhiệt lượng truyền đủ vào các lớp lõi. Ngoài ra, các yếu tố khác như độ ẩm vật liệu trước khi ép, lượng keo tráng và cấu trúc xếp lớp cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra một sản phẩm ván ép chịu lực chất lượng cao.

4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ áp suất và thời gian ép nóng

Nhiệt độ ép lý tưởng cho keo PF thường nằm trong khoảng 120-140°C. Áp suất ép cho composite nền tre thường cao hơn so với ván dán gỗ thông thường, khoảng 2.0-2.5 MPa, để nén chặt cấu trúc của tre. Thời gian ép được tính toán dựa trên nguyên tắc khoảng 1 phút cho mỗi mm chiều dày sản phẩm. Bất kỳ sai lệch nào trong các thông số này đều có thể dẫn đến các khuyết tật như phồng rộp, bong tách hoặc độ bền cơ học không đạt yêu cầu.

4.2. Tầm quan trọng của cấu trúc xếp lớp và tỷ lệ tre gỗ

Cấu trúc của gỗ dán composite là yếu tố quyết định đến độ bền uốn tĩnh và module đàn hồi. Nguyên tắc xếp các lớp có thớ vuông góc với nhau giúp ván ổn định và chịu lực đồng đều theo cả hai phương. Tỷ lệ giữa các lớp tre và gỗ cũng ảnh hưởng lớn đến tính chất cuối cùng. Tăng tỷ lệ tre sẽ làm tăng độ cứng và độ bền uốn tĩnh, nhưng cũng làm tăng khối lượng thể tích của sản phẩm. Việc thiết kế một kết cấu hợp lý, ví dụ như sử dụng gỗ Bồ đề làm lớp bề mặt để tạo độ phẳng mịn và tre Luồng làm lớp lõi chịu lực, là bí quyết để tạo ra một sản phẩm ván ép chịu lực tối ưu.

V. Phân tích kết quả Độ bền cơ học và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã chứng minh hiệu quả vượt trội của vật liệu composite dạng lớp từ tre gỗ. Các sản phẩm được kiểm tra theo tiêu chuẩn GB/T 13123-2003 (tiêu chuẩn cho ván dán làm côppa) cho thấy các chỉ số cơ học đều đạt và vượt yêu cầu. Đặc biệt, độ bền uốn tĩnh của sản phẩm đạt giá trị cao, phản ánh khả năng chịu tải trọng lớn khi đổ bê tông mà không bị biến dạng. Module đàn hồi uốn cũng cho thấy vật liệu có độ cứng vững tốt. Một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất là khả năng chịu nước của ván ép, được đánh giá qua thử nghiệm bong tách màng keo sau khi luộc trong nước sôi. Kết quả cho thấy mức độ bong tách rất thấp, chứng tỏ sự bền bỉ của mối dán bằng keo PF trong môi trường ẩm ướt. Những kết quả này khẳng định rằng ván ép composite tre gỗ hoàn toàn có thể được ứng dụng làm cốp pha tre chất lượng cao, có thể cạnh tranh trực tiếp với các sản phẩm ván cốp pha phủ phim nhập khẩu, mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cho ngành xây dựng.

5.1. Đánh giá độ bền uốn tĩnh và module đàn hồi của sản phẩm

Theo kết quả thực nghiệm, độ bền uốn tĩnh của vật liệu composite tre-gỗ có thể đạt trên 90 MPa, và module đàn hồi uốn trên 6500 MPa. Các giá trị này đều cao hơn đáng kể so với ván dán gỗ thông thường và đáp ứng yêu cầu loại I cho ván côppa theo tiêu chuẩn. Độ bền cao này là nhờ sự kết hợp giữa đặc tính chịu uốn của tre và cấu trúc dạng lớp tối ưu. Điều này cho phép sản phẩm chịu được áp lực lớn của bê tông tươi mà không cần hệ thống đỡ quá dày đặc, giúp tiết kiệm chi phí.

5.2. Khả năng chống bong tách và tiềm năng tái sử dụng cốp pha

Thử nghiệm lão hóa bằng cách ngâm mẫu trong nước ở nhiệt độ cao cho thấy chiều dài bong tách của màng keo rất thấp (ví dụ, dưới 25 cm theo quy định). Điều này chứng tỏ mối liên kết giữa các lớp tre, gỗ và keo PF cực kỳ bền vững. Khả năng chịu nước của ván ép tốt là yếu tố quyết định đến số lần tái sử dụng cốp pha. Với độ bền và khả năng chống ẩm cao, sản phẩm này có thể được luân chuyển nhiều lần, mang lại lợi ích kinh tế lâu dài cho nhà thầu.

VI. Tiềm năng và tương lai của vật liệu xanh từ tre gỗ

Nghiên cứu tạo vật liệu composite dạng lớp từ tre gỗ không chỉ mở ra một hướng đi mới cho việc sản xuất côppa xây dựng mà còn khẳng định tiềm năng to lớn của việc tận dụng tổng hợp tài nguyên rừng. Đây là một điển hình của xu hướng vật liệu xanh trong xây dựng, khi sử dụng các nguồn nguyên liệu tái tạo như tre và gỗ rừng trồng để tạo ra sản phẩm có giá trị cao. Trong tương lai, việc tiếp tục cải tiến công nghệ, tối ưu hóa lượng keo sử dụng và nghiên cứu các loại chất kết dính thân thiện hơn với môi trường sẽ giúp nâng cao hơn nữa chất lượng và giảm giá thành sản phẩm. Ván ép composite tre gỗ có thể được phát triển thành nhiều dòng sản phẩm khác nhau, không chỉ giới hạn ở ván khuôn xây dựng mà còn có thể ứng dụng làm sàn container, vách ngăn chịu lực, và các chi tiết kết cấu trong kiến trúc. Sự phát triển của loại vật liệu composite cốt sợi tự nhiên này sẽ góp phần giảm sự phụ thuộc vào các vật liệu truyền thống, thúc đẩy một ngành công nghiệp chế biến gỗ và xây dựng bền vững tại Việt Nam.

6.1. Hướng phát triển cho vật liệu xanh trong ngành xây dựng

Tương lai của ngành xây dựng gắn liền với các giải pháp bền vững. Vật liệu xanh trong xây dựng như composite tre-gỗ đáp ứng được cả tiêu chí về kỹ thuật và môi trường. Việc phát triển các sản phẩm này giúp giảm áp lực khai thác gỗ tự nhiên, tận dụng hiệu quả nguồn tre dồi dào và giảm phát thải carbon so với sản xuất thép hay nhựa. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc sử dụng các loại keo không chứa formaldehyde để sản phẩm thân thiện hơn nữa với sức khỏe con người.

6.2. Đề xuất cải tiến công nghệ và mở rộng ứng dụng sản phẩm

Để đưa sản phẩm vào sản xuất quy mô lớn, cần đầu tư vào dây chuyền máy móc chuyên dụng để tự động hóa các khâu chẻ nan, đan mành và xếp ván, nhằm nâng cao năng suất và độ đồng đều của sản phẩm. Việc nghiên cứu các phương pháp xử lý bề mặt để tạo ra ván cốp pha phủ phim trực tiếp từ composite tre-gỗ sẽ làm tăng thêm giá trị cho sản phẩm. Ngoài côppa, tiềm năng ứng dụng của loại vật liệu nhẹ và bền này còn rất lớn trong các lĩnh vực khác như sản xuất đồ nội thất ngoài trời, sàn xe tải và các cấu kiện xây dựng lắp ghép.

Nội dung chính

BƯỚC 1: PHÂN TÍCH TÀI LIỆU

1. Các vấn đề và câu hỏi chính mà tài liệu giải quyết

• Bài toán kết hợp nguyên liệu: Làm thế nào để phối hợp tối ưu giữa tre Luồng có độ bền cơ học cao và gỗ Bồ đề mọc nhanh nhằm tạo ra tấm vật liệu composite dạng lớp có trọng lượng nhẹ nhưng khả năng chịu uốn vượt trội?
• Xác lập thông số công nghệ ép dán: Đâu là chế độ ép nhiệt (nhiệt độ, áp suất, thời gian ép) và định mức keo Phenol Formaldehyde (PF) phù hợp để đảm bảo chất lượng mối dán chịu nước ngoài trời?
• Kiểm định tiêu chuẩn kỹ thuật: Mức độ đáp ứng của sản phẩm composite tre gỗ đối với các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt của ván khuôn côppha xây dựng theo tiêu chuẩn GB/T 13123-2003 và LY/T 1573-2000?
• Hiệu quả kinh tế và tính khả thi sản xuất: Đánh giá tiềm năng hạ giá thành sản phẩm, tận dụng nguồn phụ phẩm lâm sản dồi dào tại Việt Nam để thay thế các loại côppha nhập khẩu hoặc gỗ xẻ tự nhiên đắt tiền.

2. Thuật ngữ chuyên ngành quan trọng (Terminology)

1. Composite tre gỗ (Bamboo-wood composite)
2. Côppha xây dựng (Building formwork / Concrete moldboard)
3. Gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis Pierre)
4. Tre Luồng (Dendrocalamus membranaceus Munro)
5. Keo Phenol Formaldehyde (Keo PF / Dynosol WG 6111)
6. Vật liệu composite dạng lớp (Laminated composite material)
7. Độ bền uốn tĩnh (MOR - Modulus of Rupture)
8. Modul đàn hồi uốn tĩnh (MOE - Modulus of Elasticity)
9. Khả năng bong tách màng keo (Glue delamination resistance)
10. Khối lượng thể tích (Density / Specific gravity)
11. Ván dán mỏng (Wood veneer)
12. Mành tre đan (Bamboo curtain / Bamboo mat)
13. Ván ép khối LVL (Laminated Veneer Lumber)
14. Ván dăm định hướng (OSB - Oriented Strand Board)
15. Khả năng chịu nước WBP (Water Boiling Proof)
16. Phương pháp lão hóa màng keo (Accelerated aging test)
17. Độ cong vênh mặt ván (Warpage / Distortion rate)
18. Độ ẩm thăng bằng (Equilibrium moisture content)
19. Tiêu chuẩn GB/T 13123-2003 (Tiêu chuẩn ván ép côppha xây dựng)
20. Tiêu chuẩn LY/T 1573-2000 (Tiêu chuẩn thử nghiệm bong tách ván dán tre)

3. Đóng góp và điểm mới của tài liệu

• Sáng kiến kết cấu 11 lớp tối ưu: Thiết lập thành công tỷ lệ cấu trúc đan xen giữa 7 lớp ván mỏng gỗ Bồ đề (dày 1,5 mm) và 4 lớp mành tre Luồng (~2,5 mm) với hai mặt ngoài là gỗ mỏng, giúp khắc phục nhược điểm nặng nề và bề mặt thô nhám của ván cót ép tre truyền thống.
• Bộ thông số công nghệ ép nhiệt chuẩn xác: Xác định rõ ràng các thông số chế độ ép nhiệt (nhiệt độ 130°C, áp lực tối đa 2,5 MPa, thời gian ép 18 phút) kết hợp keo PF nồng độ 42–44%, giúp màng keo đóng rắn triệt để và đạt chuẩn liên kết chịu nước sôi.
• Thực chứng cơ lý đạt chuẩn loại I: Kết quả kiểm tra thực nghiệm chứng minh ván composite tre gỗ đạt độ bền uốn khô 104,65 MPa, độ bền uốn ướt 50,37 MPa và modul đàn hồi khô 10862,48 MPa, vượt xa ngưỡng yêu cầu của ván côppha loại I theo tiêu chuẩn GB/T 13123-2003.
• Định hướng phát triển lâm nghiệp bền vững: Đề xuất giải pháp kỹ thuật nâng cao giá trị thương mại cho cây tre Luồng và rừng trồng gỗ Bồ đề tại Việt Nam, giải quyết bài toán thiếu hụt vật liệu thi công chịu lực trong xây dựng.

---

BƯỚC 2: NỘI DUNG CHI TIẾT (SEO CONTENT)

Tổng quan nghiên cứu

Sự phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng hiện đại đặt ra nhu cầu cấp thiết về các loại vật liệu ván khuôn chịu lực cao và thân thiện với môi trường. Trước thực trạng tài nguyên gỗ tự nhiên ngày càng cạn kiệt, việc tìm kiếm giải pháp thay thế cho côppha truyền thống đã trở thành ưu tiên hàng đầu. Bên cạnh đó, các loại ván thép hay cốp pha nhựa thường có chi phí đầu tư ban đầu lớn và trọng lượng tương đối nặng. Vì vậy, việc nghiên cứu phát triển vật liệu mới từ nguồn lâm sản tái sinh nhanh mở ra tiềm năng ứng dụng vô cùng rộng lớn.

Vật liệu composite tre gỗ dạng lớp xuất hiện như một giải pháp đột phá đáp ứng trọn vẹn các yêu cầu kỹ thuật khắt khe. Tre Luồng sở hữu cường độ chịu kéo nén dọc thớ xuất sắc, trong khi gỗ Bồ đề lại có ưu điểm nhẹ và bề mặt phẳng mịn. Tuy nhiên, sự khác biệt về đặc tính giãn nở và độ nhám bề mặt giữa hai loài thực vật này từng là rào cản lớn trong công nghệ gia công. Đề tài tập trung giải quyết khoảng trống công nghệ dán ép nhằm tối ưu hóa liên kết bề mặt giữa mành tre và ván mỏng gỗ.

Nghiên cứu áp dụng phương pháp thực nghiệm khoa học kết hợp công nghệ ép nhiệt hiện đại với keo Phenol Formaldehyde chuyên dụng. Các tác giả đã chế tạo thành công mẫu ván dày 15 mm với kích thước chuẩn 1830 × 915 mm. Kết quả nghiên cứu không chỉ thiết lập quy trình công nghệ hoàn chỉnh mà còn chứng minh tính khả thi vượt trội của sản phẩm trong ứng dụng thực tế.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  VẬT LIỆU COMPOSITE TRE GỖ DẠNG LỚP                     |
|                                                                         |
|  [ 7 Lớp Ván Mỏng Gỗ Bồ Đề ]     +     [ 4 Lớp Mành Tre Luồng Đan ]     |
|   (Bề mặt phẳng, giảm tải trọng)        (Cường độ cơ học, chịu uốn cao) |
|                                 |                                       |
|                                 v                                       |
|             Keo Phenol Formaldehyde (PF Dynosol WG 6111)                |
|           Ép nhiệt: 130°C | Áp suất: 2,5 MPa | Thời gian: 18 phút        |
|                                 |                                       |
|                                 v                                       |
|         VÁN CÔPPHA XÂY DỰNG ĐẠT CHUẨN LOẠI I (GB/T 13123-2003)          |
+-------------------------------------------------------------------------+

---

Nội dung chi tiết

Cơ sở lý thuyết và cấu trúc vật liệu composite tre gỗ

Vật liệu composite dạng lớp là sự tổ hợp từ nhiều lớp vật liệu thành phần liên tục thông qua chất kết dính chuyên dụng. Mỗi lớp trong kết cấu đảm nhận vai trò cơ lý riêng biệt nhằm tạo nên tổng thể có tính năng vượt trội hơn từng thành phần đơn lẻ. Trong nghiên cứu này, tre Luồng (Dendrocalamus membranaceus) và gỗ Bồ đề (Styrax tonkinensis) được lựa chọn nhờ những đặc tính bổ trợ hoàn hảo cho nhau.

Tre Luồng là loài tre có độ bền cơ học đặc biệt cao nhờ cấu trúc bó mạch sợi dày đặc ở phần cật. Độ bền kéo dọc thớ của tre Luồng có thể đạt tới 2272 kgf/cm² cùng khối lượng thể tích dao động từ 0,73 đến 0,91 g/cm³. Ngược lại, gỗ Bồ đề thuộc nhóm gỗ rừng trồng mọc nhanh, có khối lượng thể tích nhẹ (khoảng 0,41 g/cm³ ở độ ẩm 12%), thớ gỗ thẳng mịn và rất dễ bóc mỏng. Nhờ tính xốp và khả năng thấm dẫn keo tốt, ván mỏng Bồ đề giúp tăng cường độ bám dính màng keo và giảm trọng lượng tổng thể cho tấm ván.

===========================================================================
               MÔ HÌNH KẾT CẤU VÁN COMPOSITE TRE GỖ 11 LỚP
===========================================================================
Lớp 1:  [=================== Ván mỏng Gỗ Bồ Đề ===================] (Mặt ngoài)
Lớp 2:  [-------------------- Mành tre Luồng đan -----------------]
Lớp 3:  [=================== Ván mỏng Gỗ Bồ Đề ===================]
Lớp 4:  [-------------------- Mành tre Luồng đan -----------------]
Lớp 5:  [=================== Ván mỏng Gỗ Bồ Đề ===================] (Lõi giữa)
Lớp 6:  [=================== Ván mỏng Gỗ Bồ Đề ===================] (Lõi giữa)
Lớp 7:  [=================== Ván mỏng Gỗ Bồ Đề ===================] (Lõi giữa)
Lớp 8:  [-------------------- Mành tre Luồng đan -----------------]
Lớp 9:  [=================== Ván mỏng Gỗ Bồ Đề ===================]
Lớp 10: [-------------------- Mành tre Luồng đan -----------------]
Lớp 11: [=================== Ván mỏng Gỗ Bồ Đề ===================] (Mặt ngoài)
===========================================================================

Để khắc phục nhược điểm nặng của ván cót tre nguyên chất, cấu trúc ván được thiết kế gồm 11 lớp đối xứng. Cấu trúc này bao gồm 7 lớp ván mỏng Bồ đề (dày 1,5 mm) và 4 lớp mành nan tre Luồng (~2,5 mm) được bố trí xen kẽ khoa học. Việc đặt 2 lớp ván mỏng Bồ đề ở bề mặt ngoài cùng giúp tạo độ phẳng nhẵn cao, hạn chế tối đa tình trạng nhấp nhô và ngăn ngừa hiện tượng tràn keo. Sự sắp xếp đối xứng này triệt tiêu nội ứng suất sinh ra trong quá trình đóng rắn keo, từ đó ngăn ngừa triệt để nguy cơ cong vênh ván sau khi ép.

---

Quy trình công nghệ và phương pháp thực nghiệm sản xuất

Quy trình chế tạo composite tre gỗ đòi hỏi sự kiểm soát nghiêm ngặt từ khâu xử lý nguyên liệu thô đến công đoạn hoàn thiện. Tre Luồng khai thác từ 3–5 năm tuổi được cắt khúc, chẻ thành các nan mỏng đồng đều và tiến hành đan thành từng tấm mành tre liên tục. Đồng thời, gỗ Bồ đề tròn được xử lý nhiệt kỹ lưỡng trước khi đưa vào máy bóc định hình thành các tấm ván mỏng tiêu chuẩn.

                                QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
                                
  [Luồng cây] ---> [Tạo thanh, chẻ nan] ---> [Đan mành tre] ---+
                                                               |
                                                               +--> [Phơi/Sấy đạt ẩm 8-10%]
                                                               |
  [Gỗ Bồ đề]  ---> [Bóc ván mỏng]       ---> [Cắt quy cách] ---+
                                                               |
                                                               v
  [Xử lý hoàn thiện] <-- [Ủ ván 72h] <-- [Ép nhiệt 130°C] <-- [Tráng keo PF & Xếp ván]

Cả hai loại vật liệu sau đó được phơi sấy để hạ độ ẩm thăng bằng về mức tối ưu từ 8% đến 10%. Chất kết dính được lựa chọn là dòng keo Phenol Formaldehyde chuyên dụng Dynosol WG 6111 do công ty Dynea cung cấp. Đây là loại keo tổng hợp dạng lỏng có hàm lượng chất rắn 42–44%, độ nhớt 70–110 mPa.s và đạt cấp chống chịu thời tiết WBP (Weather Boiling Proof). Định mức tráng keo được thiết lập ở mức 150 g/m² cho ván gỗ mỏng và 250 g/m² đối với mành tre nhằm lấp đầy các khe hở tiếp xúc.

Quá trình dán dán ép nhiệt được thực hiện trên hệ thống máy ép thủy lực công nghiệp đa tầng. Chế độ ép được kiểm soát chặt chẽ với nhiệt độ bàn ép duy trì tại mức 130°C và áp suất ép cực đại đạt 2,5 MPa. Thời gian ép nhiệt kéo dài 18 phút, đảm bảo nhiệt lượng truyền sâu vào lớp lõi trung tâm mà không làm giòn màng keo bề mặt. Sau khi ép, ván được đưa vào quy trình ủ dưỡng hộ tại nhiệt độ 20±5°C trong 72 giờ để hoàn thiện phản ứng đóng rắn keo trên 85%. Cuối cùng, sản phẩm được rọc cạnh chuẩn kích thước và đánh nhẵn bề mặt.

---

Đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật và ứng dụng thực tiễn của composite tre gỗ

Chất lượng của ván composite tre gỗ thành phẩm được kiểm định nghiêm ngặt theo bộ tiêu chuẩn chuyên ngành GB/T 13123-2003 và LY/T 1573-2000. Các kết quả đo đạc cơ lý cho thấy vật liệu mới sở hữu những thông số kỹ thuật vô cùng ấn tượng:

+-----------------------------------+--------------------+--------------------+
| CHỈ TIÊU KỸ THUẬT KIỂM ĐỊNH       | KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM| TIÊU CHUẨN LOẠI I  |
+-----------------------------------+--------------------+--------------------+
| Khối lượng thể tích (g/cm³)       | 0,80               | 0,43 - 0,80        |
| Độ ẩm thành phẩm (%)              | 8,47 - 8,85        | < 14,0             |
| Độ cong vênh cạnh ván (%)         | < 1,0              | <= 1,0             |
| Độ bền uốn tĩnh khô (MOR - MPa)   | 104,65             | >= 60,0            |
| Độ bền uốn tĩnh ướt (MORw - MPa)  | 50,37              | >= 30,0            |
| Modul đàn hồi uốn khô (MOE - MPa) | 10862,48           | >= 5000,0          |
| Modul đàn hồi uốn ướt (MOE - MPa) | 6531,02            | >= 3500,0          |
| Chiều dài bong tách màng keo (cm) | 20,64              | < 25,0             |
+-----------------------------------+--------------------+--------------------+

Độ bền uốn tĩnh khô đạt tới 104,65 MPa, vượt xa yêu cầu tối thiểu của ván côppha loại I (60 MPa). Ngay cả sau quy trình lão hóa khắc nghiệt bằng phương pháp luộc sôi ở 63°C suốt 6 giờ và sấy nóng, độ bền uốn ướt vẫn đạt 50,37 MPa. Modul đàn hồi uốn tĩnh đạt 10862,48 MPa khẳng định độ cứng vững tuyệt vời và độ biến dạng cực thấp khi chịu tải trọng đổ bê tông tươi. Khả năng chống bong tách màng keo đạt mức 20,64 cm, thấp hơn nhiều so với ngưỡng giới hạn cho phép 25 cm.

Bên cạnh lĩnh vực cốt lõi làm ván khuôn côppha định hình trong xây dựng, composite tre gỗ còn mở ra nhiều hướng ứng dụng giá trị cao. Vật liệu hoàn toàn phù hợp để sản xuất sàn container, sàn toa xe lửa, vách ngăn chống ẩm và kết cấu chịu lực kiến trúc. Đánh giá sơ bộ cho thấy tổng chi phí nguyên vật liệu và sản xuất 1 m³ ván thành phẩm khoảng 8,8 triệu đồng. Mức giá này có sức cạnh tranh rất lớn so với các loại ván ép phủ phim nhập khẩu cao cấp trên thị trường hiện nay.

---

Ai nên đọc tài liệu này?

Tài liệu nghiên cứu mang tính ứng dụng thực tiễn cao, đặc biệt hữu ích cho các nhóm đối tượng chuyên môn sau:

• Kỹ sư xây dựng và Chỉ huy trưởng công trình: Cần giải pháp vật liệu ván khuôn côppha nhẹ, khả năng chịu tải trọng lớn, bề mặt nhẵn bóng và có số chu kỳ luân chuyển nhiều lần nhằm tối ưu chi phí thi công.
• Nhà sản xuất ván nhân tạo và Doanh nghiệp chế biến gỗ: Cần chuyển giao quy trình công nghệ ép nhiệt, thông số tỷ lệ nguyên liệu tre – gỗ và kỹ thuật tráng keo PF để áp dụng trực tiếp vào dây chuyền nhà máy.
• Giảng viên, Học viên cao học và Nhà nghiên cứu khoa học: Khai thác các dữ liệu thực nghiệm cơ lý, phương pháp phân tích thống kê toán học và cơ chế liên kết dị tính giữa tre nứa và gỗ rừng trồng.
• Các nhà hoạch định chính sách lâm nghiệp và Phát triển bền vững: Định hướng chiến lược gia tăng giá trị kinh tế cho chuỗi cung ứng cây tre Luồng và rừng trồng gỗ Bồ đề tại các tỉnh miền núi Việt Nam.

Yêu cầu kiến thức nền tảng: Người đọc nên có hiểu biết cơ bản về cơ học vật liệu, công nghệ ván nhân tạo hoặc quy chuẩn kỹ thuật thi công bê tông cốt thép để tiếp thu nội dung hiệu quả nhất.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Composite tre gỗ làm côppha xây dựng là gì?

Composite tre gỗ làm côppha là loại ván ép nhiều lớp kết hợp giữa mành tre Luồng đan chịu lực và ván mỏng gỗ Bồ đề bằng keo Phenol Formaldehyde chuyên dụng. Sản phẩm có khối lượng nhẹ, khả năng chịu uốn tĩnh cao, chống ẩm tốt và chuyên dùng làm ván khuôn định hình kết cấu bê tông.

2. Quy trình sản xuất ván côppha composite tre gỗ gồm những bước nào?

Quy trình sản xuất trải qua 6 bước chính:

1. Gia công nan tre thành mành đan và bóc ván mỏng gỗ Bồ đề;
2. Phơi sấy vật liệu đạt độ ẩm 8–10%;
3. Tráng keo PF chuyên dụng;
4. Xếp lớp so le đối xứng;
5. Ép nhiệt ở 130°C dưới áp suất 2,5 MPa trong 18 phút;
6. Ủ ván dưỡng hộ 72 giờ rồi rọc cạnh hoàn thiện.

3. Tại sao composite tre gỗ lại ưu việt hơn ván gỗ ép thông thường?

Composite tre gỗ phát huy được độ bền kéo nén vượt trội của sợi tre Luồng dọc thớ kết hợp tính đàn hồi nhẹ của gỗ Bồ đề. Sự phối hợp này tạo ra mô-đun đàn hồi trên 10000 MPa, hạn chế cong vênh, chống chịu môi trường ẩm ướt tốt hơn và chịu va đập cơ học vượt trội.

4. Khi nào nên ưu tiên sử dụng ván côppha composite tre gỗ?

Ván composite tre gỗ nên được ưu tiên sử dụng trong các công trình cao tầng đòi hỏi vận chuyển vật liệu lên cao dễ dàng, các hạng mục dầm sàn yêu cầu độ phẳng bê tông tuyệt đối, hoặc những công trình ngoài trời cần vật liệu ván khuôn có khả năng luân chuyển nhiều lần để tiết kiệm chi phí.

5. Keo Phenol Formaldehyde (PF) đóng vai trò gì trong vật liệu này?

Keo PF là chất kết dính hữu cơ chịu nhiệt và kháng nước sôi tuyệt vời đạt tiêu chuẩn WBP. Màng keo đóng rắn tạo ra mạng liên kết không gian vững chắc giữa bề mặt tre và gỗ, ngăn ngừa hiện tượng thủy phân tách lớp khi ván tiếp xúc thường xuyên với vữa bê tông ướt ngoài trời.

---

Kết luận

Nghiên cứu về composite tre gỗ đã chứng minh tính khả thi vượt bậc của việc kết hợp nguồn lâm sản tái sinh nhanh vào sản xuất vật liệu xây dựng kỹ thuật cao. Những điểm cốt lõi đọng lại từ đề tài bao gồm:

• Tối ưu hóa kết cấu: Thiết lập thành công kết cấu 11 lớp tre – gỗ đối xứng, tạo ra tấm ván dày 15 mm phẳng đẹp, giảm thiểu độ cong vênh dưới 1,0%.
• Đạt chuẩn kỹ thuật loại I: Độ bền uốn khô (104,65 MPa) và modul đàn hồi (10862,48 MPa) vượt trội, đáp ứng toàn diện tiêu chuẩn khắt khe GB/T 13123-2003 cho ván khuôn bê tông.
• Độ bền dán dính bền vững: Keo Phenol Formaldehyde WG 6111 đem lại khả năng chống tách lớp và chịu nước sôi xuất sắc trong điều kiện thi công khắc nghiệt.
• Tính kinh tế và môi trường: Hạ giá thành vật liệu ván khuôn, đồng thời thúc đẩy chuỗi giá trị chế biến sâu nguồn nguyên liệu tre Luồng và gỗ Bồ đề tại Việt Nam.

Trong giai đoạn phát triển tiếp theo, công nghệ cần hoàn thiện hệ thống máy chẻ nan và tráng keo tự động nhằm nâng cao năng suất quy mô công nghiệp. Đồng thời, việc nghiên cứu phủ thêm màng phim phenolic chống bám dính bề mặt sẽ giúp tối đa hóa số lần luân chuyển của tấm côppha.

Hãy liên hệ ngay với các chuyên gia công nghệ vật liệu gỗ hoặc tham khảo thêm các tài liệu kỹ thuật chuyên sâu để ứng dụng ngay giải pháp composite tre gỗ vào dự án xây dựng của bạn!

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN I: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về vật liệu composite 1. Khái niệm vật liệu composite tre- gỗ [4] Vật liệu composite là vật liệu tổ hợp từ hai hoặc nhiều hơn hai vật liệu có bản chất khác nhau. Vật liệu tạo thành có nhiều tính chất tốt hơn các vật liệu thành phần xét riêng rẽ, chẳng hạn, có độ bền cơ học cao, khả năng chống chịu môi trường tốt, cách âm, cách nhiệt tốt.

Vật liệu composite tre - gỗ (còn được gọi là vật liệu phức hợp tre- gỗ), là chỉ loại vật liệu làm từ 2 loại nguyên liệu chủ yếu là tre và gỗ, dựa vào hình thức kết hợp theo cùng kết cấu hoặc không cùng kết cấu, đồng thời dựa vào tác dụng của keo dán để tạo thành. Sản phẩm của nó có rất nhiều loại, hiện nay chủ yếu được quy nạp thành những loại sau: * Loại hình ván dán tre - gỗ composite (còn gọi là ván dán phức hợp tre gỗ): Tiến hành tráng keo cho ván gỗ mỏng và thảm tre đan, sau đó xếp lớp dựa theo nguyên tắc 2 lớp liền kề có chiều vuông góc với nhau, thông qua ép nhiệt tạo thành ván. Độ phẳng của bề mặt, chất lượng ngoại quan, sai số về chiều dày đều được cải thiện đáng kể so với loại ván dán làm hoàn toàn từ nguyên liệu tre trúc (ván cót ép), giá thành cũng được giảm thấp. * Loại hình ván dăm và ván MDF tre - gỗ composite (còn gọi là ván dăm và ván MDF phức hợp tre gỗ): Là chỉ loại hình ván được hình thành từ sự hỗn hợp giữa dăm hoặc sợi tre với dăm hoặc sợi gỗ, dưới tác dụng của keo dán, thông qua ép nhiệt để tạo thành.

Nó có các loại như: ván dăm tre - gỗ composite, ván dăm định hướng tre - gỗ composite, ván MDF tre - gỗ composite, ngoài ra còn có các loại ván dăm gỗ được phủ mặt bằng vật liệu tre, hay ván dăm tre được dán phủ mặt bằng ván gỗ mỏng,… * Loại ván LVL tre - gỗ composite (còn gọi là ván phức hợp LVL tre gỗ): Các thanh tre được kết hợp với ván gỗ mỏng hoặc các thanh gỗ nhỏ theo chiều thuận thớ, thông qua ép keo tạo thành ván. Loại ván này có khối lượng thể tích cao, tính chịu mài mòn của bề mặt tốt, lực bám đinh lớn, cường dộ uốn tĩnh theo chiều dọc lớn hơn 100 MPa, còn cường độ uốn tĩnh theo chiều ngang lại 1 tương đối thấp. Vật liệu này thường được dùng làm ván nền của các toa xe lửa, hay dùng trong các công trình kiến trúc, một số loại ván sàn tre - gỗ composite cũng thuộc loại vật liệu này. * Ván dán mặt: Đây là loại ván lạng được sản xuất từ nguyên liệu tre trúc, chúng có vân thớ đẹp, được sử dụng để dán phủ lên bề mặt các loại ván dăm, ván dán hay các loại ván ghép thanh từ gỗ, từ đó làm tăng tính trang sức cho bề mặt của ván nhân tạo.

* Vật liệu ghép định hướng giữa các thanh tre và gỗ: Đây là loại vật liệu composite được tạo thành theo hình thức ghép định hướng của các thanh nhỏ, các thanh gỗ được thông qua tráng keo sau đó kết hợp với các nan tre nhỏ theo hướng dọc thớ, đồng thời thông qua ép nhiệt tạo thành những tấm vật liệu có dạng hình khối hoặc những tấm ván dạng định hướng. Chúng được sử dụng chủ yếu trong các công trình kết cấu, có cường độ chịu nén ép và chịu uốn cao. * Các loại khác: Các loại sản phẩm tre - gỗ composite khác còn có ván tre - gỗ composite dạng tổ ong, ván tre - gỗ composite dạng rỗng tâm,… Ván tre - gỗ composite dạng tổ ong là đem cây tre cắt thành những ống tròn có chiều dài từ 10-20mm, hai đầu được đánh nhẵn, sau đó sấy khô đến độ ẩm khoảng 10%, rồi chúng được ghép vào thành vật liệu lớp lõi, còn 2 đầu được dán phủ các lớp ván dán để tạo thành sản phẩm. Loại sản phẩm này được sử dụng chủ yếu làm vách ngăn trong phòng, làm cánh cửa,… 1.

Phân loại vât liệu composite Theo tiến sỹ Trần Ích Thịnh [15] vật liệu composite có thể được phân loại theo hình dạng hoặc theo bản chất của các vật liệu thành phần, ngoài ra cũng có thể phân loại theo cấu trúc của vật liệu composite. Phân loại theo hình dạng của vật liệu thành phần ta có: Vật liệu composite cốt sợi và vật liệu composite cốt hạt. Phân loại theo bản chất vật liệu thành phần nền ta có: Composite hữu cơ (nhựa), composite nền kim loại, composite nền khoáng. Phân loại theo cấu trúc của vật liệu composite ta có: Vật liệu composite 2 dạng mặt (tấm, vỏ, …), vật liệu composite dạng lớp, vật liệu composite phức hợp.

Hiện nay người ta thường phân vật liệu composite ra các loại sau [5]: Hình 1.1:Vật liệu composite tre- gỗ làm sàn công ten nơ.2: Vật liệu composite tre- gỗ dạng khối.3: Composite tre- gỗ dùng làm ván sàn.4: Vật liệu composite làm từ gỗ xẻ và ván cót từ tre.5: Vật liệu coposite tre- gỗ dạng khung rỗng dùng trong xây dựng. Ứng dụng của vật liệu composite trong thực tế [5], [9], [22] 4 Ngày nay, vât liệu composite được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của nền kính tế quốc dân. Đặc biệt, vật liệu composite gỗ và vật liệu composite tre đã được con người sử dụng trong đời sống sinh hoạt và trong các ngành như: công nghệ sản xuất hàng mộc, xây dựng, giao thông vận tải, bao bì… Trong công nghệ sản xuất hàng mộc vật liệu composite được dùng làm các chi tiết dạng tấm phẳng như: mặt bàn, mặt ghế, giường, cánh tủ, hồi tủ…(Hình 1.6: Vật liệu composite được dùng trong đồ mộc Trong xây dựng nó được dùng làm trần nhà, vách ngăn, khuôn bê tông… Trong nhiều trường hợp người ta còn dùng vật liệu composite gỗ để làm các chi tiết chịu lực như dầm, xà, khung chịu lực, mái nhà, bậc cầu thang,… (hình 1.7: Vật liệu composite dùng trong xây dựng 5 Trong giao thông vận tải người ta sử dụng vật liệu composite tre và composite gỗ để làm sàn tàu, sàn xe ô tô, vỏ tàu xe, toa tầu hoả, công-ten-nơ, giường, ghế trong các toa xe hành khách, xây dựng cầu đường,…(hình 1.8: Vật liệu composite được dùng trong giao thông Nhìn chung, ứng dụng của vật liệu composite rất đa dạng và ngày càng chiếm tỷ trọng cao. Lịch sử vấn đề nghiên cứu [9], [4], [20], [22] Vật liệu composite đã có một lịch sử ứng dụng từ nhiều năm và chúng xuất hiện chính xác vào lúc nào cũng chưa được biết, nhưng những sử sách liên quan đến vật liệu này đã cho thấy nó được con người tạo ra và sử dụng từ rất sớm, như những khay cổ của người Isaren làm bằng bụi gạch có độ bền cao, gỗ dán đã được người Ai Cập cổ đại sử dụng cho thấy rằng: Gỗ có thể được sắp xếp theo một cách nào đó để có độ bền cao, có khả năng chống chịu với môi trường ẩm, nhiệt tốt.

Tình hình nghiên cứu, sử dụng tre, gỗ và tre gỗ kết hợp trên thế giới Như chúng ta đã trình bày ở trên, lịch sử ứng dụng vật liệu composite có từ nhiều năm. Song vật liệu composite gỗ và composite tre mới chỉ xuất hiện ở cuối thế kỷ thứ XIX khi ngành công nghệ hoá học phát triển, tìm ra những loại keo dán mới và công nghiệp sản xuất ván nhân tạo ra đời, đã cho ra nhiều loại hình sản phẩm rất đa dạng. Trong những năm gần đây, nhiều quốc gia trên thế giới như Ấn độ, Trung quốc, Thái lan, Indonesia, Philippines. đã nghiên cứu sử dụng nguyên liệu tre, để tạo ra nhiều loại sản phẩm có thể sử dụng trong xây dựng như: Ván 6 ép lớp tre (Mat Plybamboo), mành tre (Curtain Plybamboo), ván dán tre (Plybamboo), ván khuôn bê tông xây dựng (Building concrete moldboard), ván dăm tre, ván sàn tre và các vật liệu composite tre - ximăng, tre - thạch cao.

Trong đó, Trung Quốc là một nước đứng đầu về tre (với 5 triệu ha rừng tre, chiếm khoảng 1/3 tổng diện tích tre trên thế giới), đã sản xuất ra nhiều loại sản phẩm từ tre với mục đích nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu tre. Tất cả chúng đều được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ, sản xuất ván sàn tre, sàn tàu xe, giàn giáo, vách ngăn…, và phần nào đó đã thay thế được gỗ, thép, nhựa…làm nguyên liệu trong trang trí nội thất cũng như trong xây dựng (hình 1. Ngoài ra, Nepal cũng đã hợp tác với Australia sản xuất thử ván nhân tạo từ tre. Một số nước khác ở Đông Nam Á và Châu Á cũng sản xuất ván ghép thanh tre.

Các nước ở Châu Phi và Châu Mỹ chưa có công bố gì về số liệu cũng như công nghệ sản xuất ván nhân tạo từ tre. Một số công trình nghiên cứu về vật liệu composite tre gỗ của các quốc gia trên thế giới như là: - Năm 1994, Wang Siqun của Trường Đại học Nam Kinh Trung Quốc đã “Nghiên cứu tính ổn định kích thước của ván tổng hợp sản xuất từ tre và gỗ sinh trưởng nhanh”. Tác giả đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của keo dán, chiều dày dăm, tỷ lệ dăm tre, cấu trúc ván, khối lượng thể tích, đặc tính của tre, độ axit của nguyên liệu đến tính chất ổn định của ván. Cũng vào năm 1994, Wang Siqun, Hua Yukun đã nghiên cứu công nghệ sản xuất ván dăm định hướng từ nguyên liệu tổng hợp tre và gỗ Bạch dương (Composite Oriented Stand Board, Composite - OSB), các tác giả đã rút ra kết luận là ván OSB tạo từ tre và gỗ Bạch Dương có độ bền rất cao; Khi tăng tỷ lệ dăm tre thì khả năng ổn định kích thước và cường độ của ván tăng lên, nhưng tỷ trọng của ván cũng tăng theo; Keo P-F (Phenol-Formaldehyde) và U-F (Urea-Formaldehyde) đều có thể sử dụng làm chất kết dính sản xuất ván OSB từ Tre và gỗ Bạch dương đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng của ván.

7 - Năm 2005, các nhà khoa học Zhang Qisheng, Jiang Shenxue, Chen Liheng của Trung Quốc, đã nghiên cứu tạo vật liệu composite làm ván sàn contener từ tre và gỗ mọc nhanh có tỷ trọng thấp. Các tác giả đã đưa ra 3 loại sản phẩm với các kết cấu khác nhau được kết hợp từ cót ép tre, ván ghép thanh tre, ván dăm và ván mỏng từ gỗ có tỷ trọng thấp. Kết quả là các sản phẩm tạo ra đều đáp ứng được tiêu chuẩn về tính chất cơ lý của vật liệu dùng trong công nghiệp chế tạo contener (khối lượng thể tích từ 0,75-0,8 g/cm3, độ bền uốn vuông góc là 30 MPa, độ bền uốn song song là 80 MPa, modul đàn hồi uốn vuông góc là 3.