Ön ısıl işlem uygulanmış ahşap taşıyıcı yapı elemanlarının farklı iklim şartlarındaki davranışlarının incelenmesi
Investigation of the behavior of pre-heat treated wood carrier building elements in different climate conditions
Yazar: MEHMET GÜNEŞ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ALTUNOK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Ağaç İşleri Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products
Dizin: Ahşap yapılar = Wood structures ; Isıl işlem = Heat treatment ; Mekanik davranış = Mechanical behavior ; Meşe ağacı = Oak ; Ön işlem = Pretreatment

Özet:
Bu çalışmada, ön ısıl işlem ve tanen modifikasyonunun ahşap taşıyıcı yapı elemanlarının fiziksel ve mekanik özelliklerine etkileri araştırılmıştır. Bu maksatla; Sarıçam (Pinus sylvestris L.), meşe (Quercus petraea L.) ve kestane (Castanea sativa M.) odunlarından 32x32 mm en kesitli parçalar D4 tutkalı ile yapıştırılarak 32x64 mm kolon ve kiriş örnekleri elde edilmiştir. Örneklerin bir kısmına ön ısıl işlem, kalan diğer kısmına ise emprenye sonrası ön ısıl işlem uygulanmıştır. Örneklerin %10'luk meşe palamudu taneni (valeks) çözeltisi içerisine 24 saat süre ile daldırılarak yapılmıştır. Isıl işlem Sarıçam odunlarına 150℃'de, meşe ve kestane odunlarına ise 160℃'de 3 saat süre ile toplam 37 saatte düşük sıcaklıkta 3 atm buhar basıncı altında uygulanmıştır. Her üç düzeyde hazırlanan örnekler sırasıyla 20℃ sıcaklık ve %65 bağıl nem, 40℃ sıcaklık %35 bağıl nem ve 10℃ sıcaklık %50 bağıl nemde üç farklı iklim şartında kondüsyonlanmıştır. TS ISO 13061-1 ve TS ISO 13061-2'e göre tam kuru ve hava kurusu yoğunluk, TS ISO 13061-15'e göre boyutsal kararlılık, TS ISO 13061-3'e göre eğilme, TS ISO 13061-4'e göre eğilmede elastikiyet modülü, TS 2595 ve TS 647'e göre sütun (burkulma), TS EN 205'e göre liflere paralel yapışma, TS EN 13446'e göre liflere dik vida tutma, TS ISO 13061-12'e göre Brinell sertlik direnci testleri uygulanmıştır. Bu testler sonucunda; ön ısıl işlemli ve tanen emprenyeli örneklerin yoğunlukları ile denge rutubetlerinde azalmalar tespit edilmiştir. Örneklerin boyutsal stabilizasyonu olumlu yönde etkilenmiştir. Ön ısıl işlem ile meşe ve kestane odunlarının eğilme direnci azalırken, Sarıçam odunu tanen emprenyeli örneklerin eğilme direncinde artış olmuştur. Ön ısıl işlemli ve tanen modifiyeli örneklerin sütun direnci ile elastikiyet modülü değerlerinde artışlar  kaydedilmiştir. Genel olarak ön ısıl işlem ahşap taşıyıcı yapı elemanlarının bazı mekanik ve fiziksel özelliklerinde azalmalara, tanen modifiyesi ise direnç kayıplarının bir miktar etkisini azaltmada etkili olmuştur.

Abstract:
In this study, the effects of pre-heat treatment and tannin modification on the physical and mechanical properties of wooden structural elements were investigated. For this purpose; In order to obtain samples from Scots pine (Pinus sylvestris L.), oak (Quercus petraea L.), and chestnut (Castanea sativa M.) woods, 32x32 mm cross-section pieces were adhered with D4 glue to obtain 32x64 mm column and beam specimens. Pre-heat treatment was applied to some of the samples, and pre-heat treatment was applied to the remaining part after impregnation. Impregnation application was made by dipping into a 10% acorn tannin (valex) solution for 24 hours. Heat treatment was applied to Scotch pine woods at 150°C, and to oak and chestnut woods at 160°C for 3 hours, for a total of 37 hours at low temperature under 3 atm steam pressure. Samples prepared at all three levels were conditioned in three different climatic conditions at 20°C temperature and 65% RH, 40°C temperature at 35% RH, and 10°C temperature at 50% RH. Full dry and air dry density according to TS ISO 13061-1 and TS ISO 13061-2, dimensional stability according to TS ISO 13061-15, bending according to TS ISO 13061-3, according to TS ISO 13061-4 modulus of elasticity in bending, column (buckling) according to TS 2595 and TS 647, adhesion parallel to the fibers according to TS EN 205, screw holding perpendicular to the fibers according to TS EN 13446, Brinell hardness resistance tests according to TS ISO 13061-12 have been applied. As a result of these tests; decreases in the densities and equilibrium humidity of the pre-heat treated and tannin-impregnated samples were determined. The dimensional stabilization of the samples was positively affected. While the bending strength of oak and chestnut woods decreased with pre-heat treatment, the bending strength of the tannin-impregnated samples of Scots pine wood increased. Column strength and modulus of elasticity increased in pre-heat treated and tannin-modified samples. In general, the pre-heat treatment has been effective in reducing some of the mechanical and physical properties of the wooden structural elements, while the tannin modification has been effective in reducing the effect of resistance losses to some extent.