. . v I . . 7 ! . 1 . 5 . . . . ! . 3 i 1 . . F - . . 2 b : 3 ‘ n . . n . u H l o l Y - l . l r u ‘ C L ‘ I F a , . . ) ‘ e , ¢ $ ’ l é i 3 ; : § l i ‘ ‘ 1 ’ . ¢ w ‘ 4 n . l ‘ { | . J . { r t 9 ‘ 5 ? fi e ” l ' I . - 5 ( ? 1 ‘ , r H “ ' - ‘ * * ‘ v M V R S I T Y L W i l l i “ ) ! i l l l l l l l H l U I l l l H I H l l l l l l 3 1 2 9 3 0 1 4 0 0 0 5 7 T H E S I S A L I B R A R Y M i c h i g a n s t a t e U n i v e r s l W T h i s i s t o c e r t i f y t h a t t h e d i s s e r t a t i o n e n t i t l e d A C C E L E R A T E D P R O C E S S I N G O F H I G H - P E R F O R M A N C E W O O D - C E M E N T C O M P O S I T E S . p r e s e n t e d b y J o n g - P i l W o n h a s b e e n a c c e p t e d t o w a r d s f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r P h . D . C i v i l E n g i n e e r i n g d e g r e e i n d t \ | " ‘ \ ‘ \ . \ M a j o r p r o f e s s o r D a t e A u g u s t 4 , 1 9 9 5 M S U i : a n A f fi r m a t i v e A c t i o n / E q u a l O p p o r t u n i t y I n s t i t u t i o n 0 - 1 2 7 7 1 P T L O A A D C V A E G R D T F E R I E N E T D U R B U N M E a u m o m e r b x D d A m o m r T w d o o d U d D o E u u o h . E m m D A m T m E m D . U E W m e M S U I o A n A f fi r m a t i v e M o n t a n a ! O p p o n m fl v l W m n a n a - M A C C E L E R A T E D P R O C E S S I N G O F H I G H - P E R F O R M A N C E W O O D - C E M E N T C O M P O S I T E S B y J o n g - P i l W o n A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g 1 9 9 5 A B S T R A C T A C C E L E R A T E D P R O C E S S I N G O F H I G H - P E R F O R M A N C E W O O D - C E M E N T C O M P O S I T E S B y J o n g - P i l W o n T h i s r e s e a r c h d e v e l o p e d a c c e l e r a t e d c u r i n g p r o c e s s e s f o r w o o d - c e m e n t c o m p o s - i t e s u s i n g t h e v i g o r o u s r e a c t i o n s b e t w e e n c a r b o n d i o x i d e a n d c e m e n t p a s t e . T w o w o o d - c e m e n t s y s t e m s w e r e c o n s i d e r e d : w e t - p r o c e s s e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t , a n d d r y - p r o c e s s e d c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d . I n c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t , c a r b o n a t i o n c u r i n g w a s u s e d t o c o m p l e m e n t c o n v e n t i o n a l a c c e l e r a t e d c u r i n g , w h i l e i n c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d a c c e l e r a t e d c u r i n g w a s a c c o m p l i s h e d s o l e l y t h r o u g h c a r b o n a t i o n . A c o m p r e h e n s i v e e x p e r i m e n t a l p a r a m e t i c s t u d y f o l l o w e d b y o p t i m i z a t i o n i n v e s t i - g a t i o n s i n d i c a t e d t h a t c a r b o n a t i o n c u r i n g c a n e n h a n c e t h e p r o d u c t i v i t y a n d e n e r g y - e f fi c i e n c y o f m a n u f a c t u r i n g w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s . C a r b o n a t e d b o a r d s s h o w e d r e - d u c e d c a p i l l a r y p o r o s i t y , i n c r e a s e d C a C O 3 c o n t e n t a n d i m p r o v e d b o n d i n g t o w o o d fi b e r s . U n d e r d i v e r s e a c c e l e r a t e d w e a t h e r i n g e f f e c t s , c a r b o n a t e d b o a r d s a l s o p r o v i d e d i m p r o v e d l o n g e v i t y a n d w e a t h e r i n g r e s i s t a n c e . T h i s c o u l d b e a t t r i b u t e d t o t h e c h e m i c a l s t a b i l i t y o f c a r b o n a t e d p r o d u c t s a n d r e d u c e d t h e c a p i l l a r y p o r o s i t y o f t h e c o m p o s i t e s y s t e m . L o w e r C 0 2 c o n c e n t r a t i o n s w e r e a s e f f e c t i v e a s p u r e C 0 2 i n c a r b o n a t i o n c u r i n g o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s . T h i s i n d i c a t e s t h a t C O z - r i c h i n d u s t r i a l e m i s s i o n s c a n fi n d v a l u e - a d d e d a p p l i c a t i o n s i n c a r b o n a t i o n c u r i n g o f b u i l d i n g p a n e l s . T h i s w o u l d a d d e n v i - r o n m e n t a l b e n e fi t s t o t h e t e c h n i c a l a n d e c o n o m i c a d v a n t a g e s o f t h e t e c h n o l o g y . T o m y p a r e n t s a n d p a r e n t s - i n - l a w f o r t h e i r l o v e , s u p p o r t a n d e n c o u r a g e m e n t . i v A C K N O W L E D G M E N T S I w i s h t o t h a n k m y a d v i s o r , D r . P a r v i z S o r o u s h i a n , f o r h i s g u i d a n c e a n d p a t i e n c e d u r i n g t h i s r e s e a r c h p r o j e c t . I e s p e c i a l l y a p p r e c i a t e h i s e n d l e s s c o n s t r u c t i v e c r i t i q u e s a n d i n t e l l e c t u a l l y c h a l l e n g i n g q u e s t i o n s t h a t i n i t i a t e d m a n y m e a n i n g f u l r e s e a r c h d i r e c t i o n s a n d s i g n i fi c a n t l y i m p r o v e d m y a b i l i t i e s a s a r e s e a r c h e r . T h e i n d i s p e n s a b l e h e l p o f D r . O t t o S u c h s l a n d i s a l s o g r a t e f u l l y a c k n o w l e d g e . A p p r e c i a t i o n i s e x t e n d e d t o D r . R o n a l d H a r i c h a n d r a n a n d D r . J a m e s L u c a s f o r s e r v i n g o n t h e a u t h o r ’ s g u i d a n c e c o m m i t t e e . F i n a n c i a l s u p p o r t f o r t h e p e r f o r m a n c e o f t h i s r e s e a r c h w a s p r o v i d e d b y t h e U S . D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r e a n d t h e R e s e a r c h e x c e l l e n c e F u n d o f t h e S t a t e o f M i c h i g a n . T h e t e c h n i c a l s u p p o r t fi ' o m t h e C o m p o s i t e M a t e r i a l s a n d S t r u c t u r e s C e n t e r o f M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i s a l s o g r a t e f u l l y a c k n o w l e d g e d . I w o u l d l i k e t o t h a n k a l l t h e p e o p l e w h o h e l p e d m e d u r i n g m y s t a y a t M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y . S p e c i a l a p p r e c i a t i o n , a d m i r a t i o n , a n d l o v e a r e g i v e n t o t h e a u t h o r ’ s f a m i l y f o r t h e i r c o n t i n u o u s e n c o u r a g e m e n t , l o v e a n d s u p p o r t . F u r t h e r t h a n k s a l s o g o t o t h e a u t h o r ’ s m o t h e r , J u n g - Y u n L e e , f o r h e r e n c o u r a g e m e n t a n d p a t i e n c e i n t h e s e y e a r s . . F i n a l l y , I w i s h t o e x t e n d m y t h a n k s t o m y w i f e M e - Y a n g C h o i a n d t w o l o v e l y d a u g h t e r s , S u n g - Y e o n ( T e r e s a ) a n d J i - Y u n ( R o s a ) , f o r t h e i r c o n s t a n t l o v e , p a t i e n c e a n d s u p p o r t . J D h - h - M M 0 0 0 0 T A B L E O F C O N T E N T S L I S T O F T A B L E S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L I S T O F F I G U R E S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C H A P T E R 1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 1 B a c k g r o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 2 F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 3 A p p l i c a t i o n s o f N a t u r a l F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e i n C o n s t r u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 3 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 3 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 4 R e s e a r c h O b j e c t i v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C H A P T E R 2 N a t u r a l F i b e r s a n d P a r t i c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 2 P r o c e s s i n g o f N a t u r a l F i b e r s / P a r t i c l e s a n d C e m e n t i t i o u s C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 2 . 1 W o o d P a r t i c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 2 . 2 C e l l u l o s e F i b e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 3 S p e c i a l P r o b l e m s o f W o o d P a r t i c l e s a n d F i b e r s i n C e m e n t i t i o u s M a t e r i a l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 3 . 1 S e t t i n g a n d C u r i n g o f W o o d - C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 3 . 2 T r e a t m e n t o f F i b e r s / P a r t i c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 3 . 3 M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 3 . 4 S e a s o n i n g E f f e c t s o n F i b e r / P a r t i c l e P r o p e r t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 3 . 5 A t t a c k b y M i c r o - O r g a n i s m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 3 . 6 H u m i d i t y C o n d i t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 3 . 7 T e m p e r a t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C H A P T E R 3 L i t e r a t u r e R e v i e w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . 1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . 2 H i s t o r y a n d D e v e l o p m e n t o f W o o d - C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . 3 . 2 . 1 C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v i X x v i i 9 9 1 3 1 5 1 6 1 7 1 7 1 7 1 8 1 8 2 1 2 1 2 1 2 1 3 . 2 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3 . 3 W o o d - C e m e n t C o m p a t i b i l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 3 . 4 O v e r v i e w o f E a r l i e r C a r b o n a t i o n S t u d i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 3 . 4 . 1 I n fl u e n c e o f C a r b o n D i o x i d e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 3 . 4 . 2 D u r a b i l i t y C h a r a c t e r i s t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9 3 . 4 . 3 E c o n o m y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 3 . 5 D e s i g n o f N a t u r a l F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . 4 3 3 . 5 . 1 V o l u m e F r a c t i o n o f F i b e r a n d P a r t i c l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 3 . 5 . 2 F i b e r a n d P a r t i c l e F o r m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 3 . 5 . 3 F i b e r / P a r t i c l e L e n g t h a n d A s p e c t R a t i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 3 . 5 . 4 F i b e r O r i e n t a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 3 . 5 . 5 F i b e r S h a p e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 3 . 5 . 6 E f f e c t o f V o i d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 3 . 5 . 7 C o n s t i t u e n t B e h a v i o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8 3 . 6 T h e o r e t i c a l P r i n c i p l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 C H A P T E R 4 M a n u f a c t u r i n g a n d E a r l y A g e C h a r a c t e r i s t i c s u n d e r C a r b o n a t i o n E f f e c t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 8 4 . 1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 8 4 . 2 O b j e c t i v e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 9 4 . 3 C e m e n t H y d r a t i o n C h a r a c t e r i s t i c s i n t h e P r e s e n c e o f W o o d P a r t i c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 9 4 . 4 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 4 . 4 . 1 M a t e r i a l s a n d M a n u f a c t u r i n g P r o c e d u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 4 . 4 . 2 E x p e r i m e n t a l D e s i g n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 5 4 . 4 . 3 T e s t R e s u l t s a n d S t a t i s t i c a l A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0 4 . 5 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 4 . 5 . 1 M a t e r i a l s , M a n u f a c t u r i n g P r o c e d u r e s a n d E x p e r i m e n t a l P r o g r a m . . . . . 8 2 4 . 5 . 2 E x p e r i m e n t a l S e t - U p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 7 4 . 5 . 3 T e s t R e s u l t s a n d S t a t i s t i c a l A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8 4 . 6 S u m m a r y a n d D i s c u s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 1 4 . 6 . 1 C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 1 4 . 6 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 3 C H A P T E R 5 O p t i m i z a t i o n a n d A s s e s s m e n t o f M e c h a n i c a l a n d P h y s i c a l P r o p e r t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 4 5 . 1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 4 5 . 2 O b j e c t i v e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 4 5 . 3 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 4 5 . 3 . 1 O p t i m i z a t i o n o f t h e M a n u f a c t u r i n g V a r i a b l e s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e b y C 0 2 C u r i n g : U n p r e s s e d C a s e . . . . . 1 0 4 5 . 3 . 2 T e s t R e s u l t s a n d A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 5 5 . 3 . 3 M e c h a n i c a l a n d P h y s i c a l P r o p e r t i e s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l 1 0 5 . 4 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 8 v i i 5 . 4 . 1 M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 8 5 . 4 . 2 P h y s i c a l P r o p e r t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 1 5 . 5 S u m m a r y a n d C o n c l u s i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 3 5 . 5 . 1 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 4 5 . 5 . 2 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 4 C H A P T E R 6 D u r a b i l i t y C h a r a c t e r i s t i c s o f C a r b o n a t e d W o o d - C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 5 6 . 1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 5 6 . 2 T e s t P r o c e d u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 6 6 . 2 . 1 A c c e l e r a t e d W e t t i n g a n d D r y i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 6 6 . 2 . 2 A c c e l e r a t e d F r e e z i n g a n d T h a w i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 7 6 . 2 . 3 W a r m W a t e r I m m e r s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 8 6 . 2 . 4 R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 9 6 . 2 . 5 M o i s t u r e S e n s i t i v i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 9 6 . 3 T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1 6 . 3 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1 6 . 3 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 4 6 . 4 D i m e n s i o n a l S t a b i l i t y o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t u n d e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n . . . . . . . . . . . . . . 2 1 4 6 . 5 S u m m a r y a n d D i s c u s s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 6 6 . 5 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 6 6 . 5 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 7 C H A P T E R 7 M i c r o s t r u c t u r e o f W o o d - C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 1 7 . 1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 1 7 . 2 T e s t P r o c e d u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 1 7 . 2 . 1 X - R a y D i f f r a c t i o n ( X R D ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 1 7 . 2 . 2 E n v i r o n m e n t a l S c a n n i n g E l e c t r o n M i c r o s c o p e ( E S E M ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2 7 . 2 . 3 T h e r m o g r a v i m e t r i c A n a l y s i s ( T G A ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2 7 . 2 . 4 M e r c u r y I n t r u s i o n P o r o s i m e t r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3 7 . 3 T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 4 7 . 3 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 4 7 . 3 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 7 7 . 4 S u m m a r y a n d C o n c l u s i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 1 7 . 4 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 1 7 . 4 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 2 C H A P T E R 8 S u m m a r y a n d C o n c l u s i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 3 8 . 1 M a n u f a c t u r i n g a n d E a r l y A g e C h a r a c t e r i s t i c s u n d e r . C a r b o n a t i o n E f f e c t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 3 8 . 1 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 4 8 . 1 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 4 8 . 2 O p t i m i z a t i o n a n d A s s e s s m e n t o f M e c h a n i c a l a n d P h y s i c a l P r o p e r t i e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 5 v i i i 8 . 2 . 1 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 5 8 . 2 . 2 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 6 8 . 3 D u r a b i l i t y C h a r a c t e r i s t i c s o f C a r b o n a t e d W o o d - C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 6 8 . 3 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 6 8 . 3 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 8 8 . 4 M i c r o s t r u c t u r e o f W o o d - C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 1 8 . 4 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 1 8 . 4 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 2 A P P E N D I X A : A F r a m e w o r k t o M o d e l R e s t r a i n e d S h r i n k a g e C r a c k i n g o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 4 A P P E N D I X B : S t a n d a r d S p e c i f i c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 4 B I B L I O G R A P H Y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 5 i x T a b l e 2 . 1 T a b l e 2 . 2 T a b l e 3 . 1 T a b l e 3 . 2 T a b l e 3 . 3 T a b l e 3 . 4 T a b l e 3 . 5 T a b l e 3 . 6 T a b l e 3 . 7 T a b l e 3 . 8 T a b l e 3 . 9 T a b l e 3 . 1 0 T a b l e 4 . 1 T a b l e 4 . 2 T a b l e 4 . 3 L I S T O F T A B L E S A r e a s o f F o r e s t l a n d i n t h e W o r l d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 O r g a n i c C o n s t i t u e n t s o f W o o d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 I n d u s t r i a l P r o d u c t i o n o f I n o r g a n i c - B o n d e d W o o d C o m p o s i t e s . . . . . . . . . 2 2 C h e m i c a l C o m p o s i t i o n o f T y p e I P o r t l a n d C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 T h e N e w C a r b o n i z i n g T e c h n o l o g y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 I n fl u e n c e o f C a r b o n D i o x i d e I n j e c t i o n o n C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 I n fl u e n c e o f C a r b o n D i o x i d e P r e s s u r e o n C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 S u m m a r y o f C o m p a r i s o n B e t w e e n C a r b o n a t e d , F u n g a l C e l l a r - E x p o s e d a n d U n c a r b o n a t e d , U n e x p o s e d C e l l u l o s e F i b e r C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 C o m p a r a t i v e D u r a b i l i t y o f C o n v e n t i o n a l l y a n d R a p i d l y S e t t i n g C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d f o r m S p r u c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 C o m p a r i s o n o f R a w M a t e r i a l s a n d E n e r g y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 T h e E f f e c t o f F i b e r O r i e n t a t i o n o n S t r e n g t h o f C o m p o s i t e . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 E f f e c t o f A s p e c t R a t i o a n d F i b e r C o n t e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 W o o d P a r t i c l e D i m e n s i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 C h e m i c a l C o m p o s i t i o n o f t h e T y p e I P o r t l a n d C e m e n t u s e d I n t h i s I n v e s t i g a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 E x p e r i m e n t a l P r o g r a m t o E v a l u a t e V a r i o u s C 0 2 C o n c e n t r a t i o n s . . . . . . 6 7 T a b l e 4 . 4 T a b l e 4 . 5 T a b l e 4 . 6 T a b l e 4 . 7 T a b l e 4 . 8 T a b l e 4 . 9 T a b l e 4 . 1 0 a T a b l e 4 . 1 % T a b l e 4 . 1 1 a T a b l e 4 . 1 1 b T a b l e 4 . 1 2 T a b l e 4 . 1 3 T a b l e 4 . 1 4 T a b l e 4 . 1 5 T a b l e 4 . 1 6 T a b l e 5 . 1 T a b l e 5 . 2 E x p e r i m e n t a l P r o g r a m f o r t h e E v a l u a t i o n o f V a r i o u s M i x C o m p o s i t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d s S u b j e c t e d t o M e t h o d s I a n d I I o f C O z - C u r i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t s o f V a r i o u s C 0 2 C o n c e n t r a t i o n s o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F l e x u r a l T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e C o m p o s i t i o n o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e D e s i g n o f E x p e r i m e n t a l ( P r e s s e d C o m p o s i t e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D e s i g n o f E x p e r i m e n t a l ( U n p r e s s e d C o m p o s i t e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f t h e F l e x u r a l T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f t h e F l e x u r a l T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e a f t e r T r a n s f o r m a t i o n ( P r e s s e d ) . . . . . . . R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e a fi e r T r a n s f o r m a t i o n ( U n p r e s s e d ) . . T e s t R e s u l t s o f E v a l u a t e d O v e n T e m p e r a t u r e ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . O p t i m i z a t i o n E x p e r i m e n t a l D e s i g n a n d T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f O p t i m i z e d C O z - C u r e d U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s V e r s u s T h o s e o f C o n t r o l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x i 6 8 7 1 7 4 7 8 7 8 8 2 8 7 8 7 8 9 9 0 9 1 9 2 9 3 9 4 1 0 0 1 0 7 1 1 0 T a b l e 5 . 3 T a b l e 5 . 4 T a b l e 5 . 5 T a b l e 5 . 6 T a b l e 5 . 7 T a b l e 5 . 8 T a b l e 5 . 9 T a b l e 5 . 1 0 T a b l e 5 . 1 1 T a b l e 5 . 1 2 T a b l e 5 . 1 3 T a b l e 6 . 1 T a b l e 6 . 2 T a b l e 6 . 3 T a b l e 6 . 4 T a b l e 6 . 5 T a b l e 6 . 6 T h e P e r c e n t a g e D i f f e r e n c e i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C O z - C u r e d B o a r d s V e r s u s C o n t r o l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C 0 2 C u r e d P r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s V e r s u s T h o s e o f C o n t r o l s . . . . . . . . . . . . . . T h e P e r c e n t a g e D i f f e r e n c e o f F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C 0 2 C u r e d B o a r d s V e r s u s C o n t r o l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . W a t e r A b s o r p t i o n a n d S p e c i fi c G r a v i t y T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e E x p e r i m e n t a l P r o g r a m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F l e x u r a l T e s t R e s u l t s a t 2 8 D a y s o f A g e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e : C 0 2 C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I n t e r n a l B o n d T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e f o r I B : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e f o r I B : C 0 2 C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . T h e P r o p e r t i e s o f C e m e n t P h a s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g E f f e c t s o n F l e x u r a l S t r e n g t h o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g E f f e c t s o n F l e x u r a l T o u g h n e s s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g E f f e c t s o n I n i t i a l S t i f f n e s s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e A f t e r W e t t i n g - D r y i n g : C 0 2 C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e A f t e r W e t t i n g - D r y i n g : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x i i 1 1 2 1 1 3 1 1 5 1 1 5 1 1 9 1 2 0 1 2 3 1 2 3 1 2 8 1 2 9 1 2 9 1 3 5 1 4 5 1 4 6 1 4 7 I 4 8 1 4 9 T a b l e 6 . 7 T a b l e 6 . 8 T a b l e 6 . 9 T a b l e 6 . 1 0 T a b l e 6 . 1 1 T a b l e 6 . 1 2 T a b l e 6 . 1 3 T a b l e 6 . 1 4 T a b l e 6 . 1 5 T a b l e 6 . 1 6 T a b l e 6 . 1 7 T a b l e 6 . 1 8 T a b l e 6 . 1 9 T a b l e 6 . 2 0 T a b l e 6 . 2 1 T a b l e 6 . 2 2 T a b l e 6 . 2 3 T a b l e 6 . 2 4 R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g E f f e c t s o n F l e x u r a l S t r e n g t h o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g E f f e c t s o n F l e x u r a l T o u g h n e s s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g E f f e c t s o n I n i t i a l S t i f f n e s s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g : C 0 2 C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e s t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f D a t a : U n a g e d C a s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d C a s e s ( U n p r e s s e d ) . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d C a s e s ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . E f f e c t s o f R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a : A g e d C a s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a : U n a g e d / A g e d R a t i o . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t s o f R e p e a t e d F r e e z e - T h a w o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x i i i 1 5 6 1 5 7 1 5 8 1 5 9 1 6 0 1 6 5 1 6 5 1 6 6 1 7 0 1 7 1 1 7 1 1 7 2 1 7 3 1 7 4 1 7 4 1 7 4 1 7 4 1 7 9 T a b l e 6 . 2 5 T a b l e 6 . 2 6 T a b l e 6 . 2 7 T a b l e 6 . 2 8 T a b l e 6 . 2 9 T a b l e 6 . 3 0 T a b l e 6 . 3 1 T a b l e 6 . 3 2 T a b l e 6 . 3 3 T a b l e 6 . 3 4 T a b l e 6 . 3 5 T a b l e 6 . 3 6 T a b l e 6 . 3 7 T a b l e 6 . 3 8 T a b l e 6 . 3 9 T a b l e 6 . 4 0 T a b l e 6 . 4 1 T a b l e 6 . 4 2 T a b l e 6 . 4 3 T a b l e 6 . 4 4 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a : A g e d C a s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a : U n a g e d / A g e d R a t i o . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( P r e s s e d ) . . E f f e c t s o f W a r m W a t e r I m m e r s i o n o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a : A g e d C a s e s . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a : U n a g e d / A g e d R a t i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( P r e s s e d ) . . E f f e c t s o f R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n C y c l e s o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . 1 8 0 1 8 0 1 8 1 V 1 8 2 1 8 3 1 8 3 1 8 3 1 8 3 1 8 8 1 8 9 1 8 9 1 9 0 1 9 1 1 9 2 1 9 2 1 9 2 1 9 2 1 9 7 1 9 8 1 9 8 T a b l e 6 . 4 5 T a b l e 6 . 4 6 T a b l e 6 . 4 7 T a b l e 6 . 4 8 T a b l e 6 . 4 9 T a b l e 6 . 5 0 T a b l e 6 . 5 1 T a b l e 6 . 5 2 T a b l e 6 . 5 3 T a b l e 6 . 5 4 T a b l e 6 . 5 5 T a b l e 6 . 5 6 T a b l e 6 . 5 7 T a b l e 6 . 5 8 T a b l e 6 . 5 9 T a b l e 6 . 6 0 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a : A g e d C a s e s . . . . . . . . . R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a : U n a g e d / A g e d R a t i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( P r e s s e d ) . . E f f e c t s o f M o i s t u r e C o n d i t i o n o n t h e F l e x u r a l S t r e n g t h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t s o f M o i s t u r e C o n d i t i o n o n t h e F l e x u r a l T o u g h n e s s . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t s o f M o i s t u r e C o n d i t i o n o n t h e I n i t i a l S t i f f n e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e R e g a r d i n g M o i s t u r e S e n s i t i v i t y . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f t h e F l e x u r a l S t r e n g t h T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t u n d e r V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f t h e F l e x u r a l T o u g h n e s s T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t u n d e r V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f t h e I n i t i a l S t i f f n e s s T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t u n d e r V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f t h e F l e x u r a l S t r e n g t h T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t u n d e r V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f t h e F l e x u r a l T o u g h n e s s T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t u n d e r V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f t h e I n i t i a l S t i f f n e s s T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t u n d e r V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 9 2 0 0 2 0 1 2 0 1 2 0 1 2 0 1 2 0 7 2 0 8 2 0 9 2 1 0 2 1 1 2 1 1 2 1 2 2 1 2 2 1 3 2 1 3 T a b l e 6 . 6 1 D i m e n s i o n a l S t a b i l i t y T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 4 T a b l e 7 . 1 T h e r m o g r a v i m e t r i c C o m p o s i t i o n a l A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 9 T a b l e 7 . 2 C o m p a r i s o n o f P o r e V o l u m e s o f U n a g e d a n d A g e d C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 4 T a b l e 7 . 3 T h e r m o g r a v i m e t r i c T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 3 T a b l e 7 . 4 C o m p a r i s o n o f P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f U n a g e d a n d A g e d S p e c i m e n s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 5 T a b l e 7 . 5 C o m p a r i s o n o f P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f U n a g e d a n d A g e d S p e c i m e n s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 5 F i g u r e 1 . 1 F i g u r e 2 . 1 F i g u r e 2 . 2 F i g u r e 2 . 3 F i g u r e 2 . 4 F i g u r e 2 . 5 F i g u r e 2 . 6 F i g u r e 2 . 7 F i g u r e 2 . 8 F i g u r e 3 . 1 F i g u r e 3 . 2 F i g u r e 3 . 3 F i g u r e 3 . 4 F i g u r e 3 . 5 L I S T O F F I G U R E S T y p i c a l A p p l i c a t i o n o f N a t u r a l F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A S c h e m a t i c R e p r e s e n t a t i o n o f t h e S u b s t r u c t u r e o f a T r e e . . . . . . . . . . . . . . . O r g a n i z a t i o n o f t h e W o o d C e l l W a l l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H a r d w o o d a n d S o f t w o o d S t r u c t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E l e m e n t s o f a K n i f e - R i n g F l a k e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M a i n C o m p o n e n t s a n d P l a t e s o f a D i s k R e fi n e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . W e i g h t L o s s o f W o o d a n d W o o d c o m p o n e n t s a s a F u n c t i o n o f T e m p e r a t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H y d r o g e n B o n d s B e t w e e n t w o C e l l u l o s e C h a i n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A t t r a c t i v e F o r c e s B e t w e e n F i b e r s d u e t o S u r f a c e T e n s i o n o f E v a p o r a t i n g W a t e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H y d r a t i o n R a t e o f C e m e n t a n d W o o d - C e m e n t M i x t u r e s i n t h e E a r l y S t a g e s a n d t h e S e t t i n g a n d H a r d e n i n g S t a g e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . W e i g h t G a i n V s . C o m p a c t e d W o o d S p e c i fi c G r a v i t y a n d W a t e r / C e m e n t R a t i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G a s C o n s u m p t i o n a n d B o a r d W e i g h t G a i n b y B o a r d T y p e . . . . . . . . . . . . . . . I n fl u e n c e o f V a r i o u s C a r b o n D i o x i d e P r e s s u r e o n M a x i m u m H y d r a t i o n T e m p e r a t u r e a n d S e t t i n g T i m e o f C e m e n t i n W o o d / C e m e n t S p e c i m e n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I n fl u e n c e o f W a t e r - C e m e n t R a t i o o n M a x i m u m H y d r a t i o n T e m p e r a t u r e a n d S e t t i n g T i m e o f C e m e n t i n W o o d / C e m e n t S p e c i m e n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x v i i 7 8 1 1 1 2 1 3 1 3 1 9 1 9 2 0 2 5 3 0 3 O 3 2 3 2 F i g u r e 3 . 6 F i g u r e 3 . 7 F i g u r e 3 . 8 F i g u r e 3 . 9 F i g u r e 3 . 1 0 F i g u r e 3 . 1 1 F i g u r e 3 . 1 2 - F i g u r e 3 . 1 3 F i g u r e 3 . 1 4 F i g u r e 3 . 1 5 F i g u r e 3 . 1 6 F i g u r e 3 . 1 7 F i g u r e 3 . 1 8 F i g u r e 3 . 1 9 F i g u r e 3 . 2 0 I n fl u e n c e o f B i n d e r C o m p o s i t i o n o n C a r b o n D i o x i d e C o n t e n t a n d C a l c i u m H y d r o x i d e C o n t e n t o f S p e c i m e n s b y t h e C a r b o n D i o x i d e I n j e c t i o n P r o c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I n i t i a l M o d u l u s o f E l a s t i c i t y ( M O E ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M o d u l u s o f E l a s t i c i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M o d u l u s o f R u p t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X - R a y P a t t e r n s o f C e m e n t a n d V a r i o u s W o o d - C e m e n t S p e c i m e n s F a b r i c a t e d b y C o n v e n t i o n a l M e t h o d a n d C a r b o n D i o x i d e P r o c e s s a f t e r 5 H o u r s o r 2 8 D a y s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t o f H e a t T r e a t m e n t a t 4 0 a n d 6 0 ° C a n d S u b s e q u e n t C 0 2 C u r i n g , i n C 0 2 o n W P V a l u e s o f C a s t S p e c i m e n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t o f H e a t T r e a t m e n t a n d S u b s e q u e n t C 0 2 C u r i n g f o r 1 a n d 2 D a y s o n t h e W P V a l u e s o f C o m p a c t e d S p e c i m e n s . . . . . . . . . E f f e c t o f D r y i n g T i m e a n d L e n g t h o f C 0 2 T r e a t m e n t o n t h e W P a f t e r E x p o s u r e t o D i f f e r e n t C o n d i t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t o f C a r b o n a t i o n o n M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f A s b e s t o s - C e m e n t S h e e t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t o f C a r b o n a t i o n o n M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f C e l l u l o s e - F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t S h e e t T h e C o m p o s i t e S t r e s s - S t r a i n C u r v e s f o r F i b e r - R e i n f o r c e d B r i t t l e M a t r i c e s . . . . . . . . . . F l e x u r a l S t r e n g t h a n d T o u g h n e s s V e r s u s F i b e r W e i g h t F r a c t i o n f o r C e m e n t a n d M o r t a r s r e i n f o r c e d w i t h W o o d F i b e r ( K r a f t P u l p ) . . . . . . . . . C o m p r e s s i v e S t r e n g t h o f r e d M a p l e W o o d - C e m e n t C o m p o s i t e s a f t e r 2 8 D a y s o f C u r i n g a s A F u n c t i o n o f W o o d - C e m e n t R a t i o . . . . . . . . E f f e c t o f t h e F i b e r A s p e c t R a t i o o n t h e T e n s i l e S t r e n g t h o f F i b e r R e i n f o r c e d C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t o f C e l l u l o s e P u l p F i b e r C o n t e n t a n d V o i d C o n t e n t o f A i r C u r e d C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x v i i i 3 2 3 3 3 4 3 4 3 5 3 6 3 6 3 7 3 8 4 4 4 4 4 5 4 6 4 8 F i g u r e 3 . 2 1 F i g u r e 3 . 2 2 F i g u r e 3 . 2 3 F i g u r e 4 . 1 F i g u r e 4 . 2 F i g u r e 4 . 3 F i g u r e 4 . 4 F i g u r e 4 . 5 F i g u r e 4 . 6 F i g u r e 4 . 7 F i g u r e 4 . 8 F i g u r e 4 . 9 F i g u r e 4 . 1 0 F i g u r e 4 . 1 1 F i g u r e 4 . 1 2 F i g u r e 4 . 1 3 F i g u r e 4 . 1 4 F i g u r e 4 . 1 5 F i g u r e 4 . 1 6 S c h e m a t i c R e p r e s e n t a t i o n o f C r a c k T r a v e l i n g T h r o u g h a F i b e r R e i n f o r c e d M a t r i x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L o a d - D e fl e c t i o n C u r v e s f o r a R a n g e o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s T e s t e d i n F l e x u r e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T e n s i l e L o a d - D e fl e c t i o n C u r v e s f o r D i f f e r e n t F a i l u r e M o d e s o f S i s a l S l i v e s E m b e d d e d i n C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E x p e r i m e n t a l S e t - U p t o D e t e r m i n e t h e H e a t o f H y d r a t i o n o f W o o d - C e m e n t - W a t e r S y s t e m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e H e a t o f H y d r a t i o n T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . W o o d P a r t i c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P r o c e s s i n g S y s t e m I n c o r p o r a t i n g C 0 2 C u r i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e S e q u e n c e o f E x p e r i m e n t s o n C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e T w o A l t e r n a t i v e P r o c e s s i n g S e q u e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e T h r e e P o i n t F l e x u r a l T e s t S e t - U p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n C u r v e s O b t a i n e d w i t h t h e T w o P r o c e s s S e q u e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t s o f t h e P r o c e s s i n g S e q u e n c e o n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e . . . . . . . . . . . B o a r d T e m p e r a t u r e u n d e r M e t h o d I a n d I I o f C 0 2 C u r i n g . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t s o f C 0 2 C o n c e n t r a t i o n o f F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n C u r v e s . . E f f e c t s o f V a r i o u s C 0 2 C o n c e n t r a t i o n s o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M e t h o d o l o g y o f A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e T r e n d s i n F l e x u r a l S t r e n g t h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e T r e n d s i n F l e x u r a l T o u g h n e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e T r e n d s i n I n i t i a l S t i f f n e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 5 1 5 3 6 0 6 1 6 3 6 5 6 7 6 9 7 0 7 1 7 2 7 3 7 5 7 7 7 9 7 9 8 0 F i g u r e 4 . 1 7 F i g u r e 4 . 1 8 F i g u r e 4 . 1 9 F i g u r e 4 . 2 0 F i g u r e 4 . 2 1 F i g u r e 4 . 2 2 F i g u r e 4 . 2 3 a F i g u r e 4 . 2 3 b F i g u r e 4 . 2 4 F i g u r e 4 . 2 5 F i g u r e 4 . 2 6 F i g u r e 4 . 2 7 F i g u r e 5 . 1 F i g u r e 5 . 2 F i g u r e 5 . 3 F i g u r e 5 . 4 F i g u r e 5 . 5 F i g u r e 5 . 6 C u b e P l o t o f F l e x u r a l T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1 G r a d a t i o n o f S i l i c a S a n d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3 S c h e m a t i c o f F o r m a t i o n o f T w o - P l y C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e S h e e t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 T i m e - P r e s s u r e C y c l e s i n A u t o c l a v e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5 C a r b o n a t i o n C u r i n g F a c i l i t i e s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6 P h o t o g r a p h o f t h e F l e x u r a l T e s t S e t - U p f o r C e l l u l o s e F i b e r - C e m e n t C o m p o s i t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8 F l e x u r a l T e s t R e s u l t s ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 5 F l e x u r a l T e s t R e s u l t s ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l S t r e n g t h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 7 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l T o u g h n e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 8 T h e T r e n d s i n I n i t i a l S t i f f n e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 9 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e a t t h e D i f f e r e n t O v e n T e m p e r a t u r e . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 2 T y p i c a l L o a d - D e fl e c t i o n C u r v e s w i t h C 0 2 C u r i n g f o r U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . 1 0 5 R e s p o n s e S u r f a c e o f F l e x u r a l P e r f o r m a n c e f o r U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 8 O p t i m u m M a n u f a c t u r i n g C o n d i t i o n s o f U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 9 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f O p t i m i z e d C 0 2 C u r e d U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e V e r s u s T h o s e o f C o n t r o l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f P r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 4 W a t e r A b s o r p t i o n o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 6 X X F i g u r e 5 . 7 F i g u r e 5 . 8 F i g u r e 5 . 9 F i g u r e 5 . 1 0 F i g u r e 5 . 1 1 F i g u r e 5 . 1 2 F i g u r e 5 . 1 3 F i g u r e 5 . 1 4 F i g u r e 5 . 1 5 F i g u r e 5 . 1 6 F i g u r e 5 . 1 7 F i g u r e 5 . 1 8 F i g u r e 5 . 1 9 F i g u r e 5 . 2 0 F i g u r e 6 . 1 F i g u r e 6 . 2 F i g u r e 6 . 3 F i g u r e 6 . 4 F i g u r e 6 . 5 D i m e n s i o n a l S t a b i l i t y T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S c h e m a t i c D i a g r a m o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d M a n u f a c t u r i n g b y C o n v e n t i o n a l M e t h o d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T y p i c a l 2 8 D a y s F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 D a y s F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . T i m e - P r o p e r t y R e l a t i o n s h i p o f C 0 2 a n d C o n v e n t i o n a l l y C u r e d C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I n t e r n a l B o n d T e s t S e t - U p f o r C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . I n t e r n a l B o n d T e s t R e s u l t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e T r e n d s i n I n t e r n a l B o n d S t r e n g t h : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e T r e n d s i n I n t e r n a l B o n d S t r e n g t h : C 0 2 C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . D i m e n s i o n a l S t a b i l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M o i s t u r e C o n t e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S w e l l i n g i n W a t e r o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T e s t S e t - U p f o r w e t t i n g - D r y i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t s o f R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g o n t h e F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . E f f e c t s o f R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s o n F l e x u r a l B e h a v i o r T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 7 1 1 9 1 2 1 1 2 4 1 2 5 1 2 6 1 2 7 1 2 8 1 3 0 1 3 0 1 3 2 1 3 3 1 3 3 1 3 7 1 4 3 1 4 4 1 5 0 1 5 1 F i g u r e 6 . 6 F i g u r e 6 . 7 F i g u r e 6 . 8 F i g u r e 6 . 9 F i g u r e 6 . 1 0 F i g u r e 6 . 1 1 F i g u r e 6 . 1 2 F i g u r e 6 . 1 3 F i g u r e 6 . 1 4 F i g u r e 6 . 1 5 F i g u r e 6 . 1 6 F i g u r e 6 . 1 7 F i g u r e 6 . 1 8 F i g u r e 6 . 1 9 E f f e c t s o f R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s o n t h e F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 4 E f f e c t s o f R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s o n F l e x u r a l B e h a v i o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 5 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 1 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 2 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r a f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 7 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f a f t e r W e t t i n g - D r y i n g o f U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 8 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e A f t e r W e t t i n g - D r y i n g o f P r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 9 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r a f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 6 E f f e c t s o f R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . 1 7 7 E f f e c t s o f R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f P r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . 1 7 8 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r B e f o r e a n d A f t e r W a r m W a t e r I m m e r s i o n o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 5 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e B e f o r e a n d A f t e r W a r m W a t e r I m m e r s i o n o f U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . 1 8 6 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e B e f o r e a n d A f t e r W a r m W a t e r I m m e r s i o n o f P r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . 1 8 7 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r a f t e r W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n C y c l e s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 x x i i F i g u r e 6 . 2 0 F i g u r e 6 . 2 1 F i g u r e 6 . 2 2 F i g u r e 6 . 2 3 F i g u r e 6 . 2 4 F i g u r e 6 . 2 5 F i g u r e 6 . 2 6 F i g u r e 7 . 1 F i g u r e 7 . 2 F i g u r e 7 . 3 F i g u r e 7 . 4 F i g u r e 7 . 5 F i g u r e 7 . 6 F i g u r e 7 . 7 F i g u r e 7 . 8 F i g u r e 7 . 9 F i g u r e 7 . 1 0 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e B e f o r e a n d A f t e r W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n o f U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . 1 9 5 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e B e f o r e a n d A f t e r W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n o f P r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . 1 9 6 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r i n V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( U n p r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 3 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r i n V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( P r e s s e d ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 4 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e i n V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( U n p r e s s e d ) . 2 0 5 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e i n V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( P r e s s e d ) . . . . . 2 0 6 D i m e n s i o n a l S t a b i l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 5 X - R a y P a t t e r n s f o r U n a g e d S p e c i m e n s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d a f t e r 2 8 D a y s o f C u r i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 5 X — R a y P a t t e r n s A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s f o r C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 6 X - R a y P a t t e r n s A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s f o r C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 7 T h e r m o g r a v i m e t r i c A n a l y s i s o f S o u t h e r n P i n e a n d A s p e n . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 9 T h e r m o g r a v i m e t r i c A n a l y s i s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d a f t e r 2 8 D a y s o f C u r i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 0 T h e r m o g r a v i m e t r i c A n a l y s i s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d a f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 1 T h e r m o g r a v i m e t r i c A n a l y s i s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d a f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 2 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f S o u t h e r n P i n e a n d A s p e n S p e c i e s . . . . . . . . . . . . . 2 3 4 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f U n a g e d C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d a f t e r 2 8 D a y s o f C u r i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 5 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f U n a g e d C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d a f t e r W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 6 x x i i i F i g u r e 7 . 1 1 F i g u r e 7 . 1 2 F i g u r e 7 . 1 3 F i g u r e 7 . 1 4 F i g u r e 7 . 1 5 F i g u r e 7 . 1 6 F i g u r e 7 . 1 7 F i g u r e 7 . 1 8 F i g u r e 7 . 1 9 F i g u r e 7 . 2 0 F i g u r e 7 . 2 1 F i g u r e 7 . 2 2 F i g u r e 7 . 2 3 F i g u r e 7 . 2 4 F i g u r e 7 . 2 5 F i g u r e 7 . 2 6 F i g u r e 7 . 2 7 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d a f t e r F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C r o s s - S e c t i o n o f S o u t h e r n P i n e a n d A s p e n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S u r f a c e o f P a r t i c l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . U n a g e d C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g o n C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d . . A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g o n C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d X - R a y P a t t e r n s f o r U n a g e d S p e c i m e n s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X - R a y P a t t e r n A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X - R a y P a t t e r n A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X - R a y P a t t e r n A f t e r W a r m W a t e r I m m e r s i o n f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X - R a y P a t t e r n A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n C y c l e s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T y p i c a l W e i g h t L o s s C u r v e f o r C e l l u l o s e ( K r a f t ) F i b e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T y p i c a l W e i g h t L o s s C u r v e s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f E q u i l i b r i u m C o n d i t i o n o n C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n a f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g o n C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n a f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g o n C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n I m m e r s e d W a r m W a t e r o n C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x x i v 2 3 7 2 3 9 2 4 1 2 4 2 2 4 3 2 4 5 2 4 8 2 4 9 2 5 0 2 5 1 2 5 2 2 5 4 2 5 4 2 5 6 2 5 7 2 5 8 2 5 9 F i g u r e 7 . 2 8 F i g u r e 7 . 2 9 F i g u r e 7 . 3 0 F i g u r e 7 . 3 1 F i g u r e 7 . 3 2 F i g u r e 7 . 3 3 F i g u r e 7 . 3 4 F i g u r e 7 . 3 5 F i g u r e 7 . 3 6 F i g u r e 7 . 3 7 F i g u r e A . 1 F i g u r e A . 2 F i g u r e A . 3 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n a f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n o n C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P e t r i fi e d F i b e r s i n C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . K r a f t F i b e r i n C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . U n a g e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . A f t e r W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s o f C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A f t e r F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s o f C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A f t e r W a r m W a t e r I m m e r s i o n o f C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A f t e r W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n C y c l e s o f C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S a t u r a t e d C o n d i t i o n s o f C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O v e n - D r i e d C o n d i t i o n o f C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T y p i c a l C o n s t r u c t i o n P a t t e r n o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e s p o n s e o f C o n c r e t e S u b j e c t e d t o U n i a x i a l C y c l i c L o a d i n g . . . . . . . . . . . F l o w C h a r t f o r R e s t r a i n e d S h r i n k a g e M o d e l i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 0 2 6 2 2 6 2 2 6 3 2 6 5 2 6 6 2 6 7 2 6 8 2 6 9 2 7 0 2 8 4 2 9 0 2 9 2 C H A P T E R 1 I N T R O D U C T I O N 1 . 1 B A C K G R O U N D C e m e n t a n d c o n c r e t e p r o d u c t s a r e n o t a b l e f o r t h e i r w e a k n e s s i n t e n s i o n u n l e s s t h e y a r e r e i n f o r c e d b y s o m e m e a n s , a n d f o r t h e i r l a c k o f t o u g h n e s s w h i c h g i v e s r i s e t o e a r l y c r a c k i n g u n d e r i m p a c t l o a d s o r t h e r m a l s h o c k . T h e u s e o f r e i n f o r c i n g fi b e r s t o o v e r c o m e s u c h d e fi c i e n c i e s i s w e l l k n o w n , a n d p o l y p r o p y l e n e , s t e e l a n d g l a s s fi b e r r e i n f o r c e d c e - m e n t a r e n o w e s t a b l i s h e d c o n s t r u c t i o n m a t e r i a l s . N a t u r a l fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s a r e r e c o n s t i t u t e d w o o d p r o d u c t s w i t h d e s i r a b l e l o n g e v i t y , fi r e r e s i s t a n c e a n d l i f e - c y c l e c o s t p o s i t i o n . T h e l o w p r o d u c t i v i t y o f c e m e n t - b a s e d w o o d c o m p o s i t e p l a n t s r e s u l t i n g f r o m t h e s l o w s e t t i n g a n d h a r d e n i n g o f c e m e n t h a s l e d t o r e l a t i v e l y h i g h i n i t i a l c o s t . E a r l y e x p o s u r e o f c e m e n t b i n d e r s t o c a r b o n d i o x i d e ( C 0 2 ) c a n s u b s t a n t i a l l y r e d u c e t h e s e t t i n g a n d h a r d e n i n g t i m e s . T h e c o m m e r c i a l l y s u c c e s s f u l c o m b i n a t i o n o f w o o d a n d c e m e n t t o p r o d u c e a b o a r d d a t e s b a c k t o e a r l y n i n e t e e n t h i r t i e s w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f l i g h t - w e i g h t w o o d w o o l s l a b ( e x c e l s i o r b o a r d ) u s i n g i n i t i a l l y m a g n e s i t e a s a b i n d e r , b u t l a t e r a d o p t i n g P o r t l a n d c e - m e n t . N e a r l y t w o d e c a d e s a g o t h e s m o o t h - s u r f a c e d h i g h - d e n s i t y c e m e n t - b o n d e d p a r t i - c l e b o a r d w a s fi r s t c o m m e r c i a l l y p r o d u c e d i n S w i t z e r l a n d [ 1 ] . C h a n g e s i n t h e l a t e 1 9 7 0 s a n d e a r l y 1 9 8 0 s i n b u i l d i n g b o a r d m a n u f a c t u r i n g t e c h n o l o g y w a s c a u s e d b y a s b e s t o s h e a l t h p r o b l e m s , t o g e t h e r w i t h c h a n g e s i n c o n s t r u c t i o n t e c h n i q u e s a n d e n v i r o n m e n t a l p r o b l e m s , w h i c h r e s u l t e d i n r a p i d g r o w t h o f t h e c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d i n - d u s t r y i n E u r o p e , J a p a n a n d A s i a [ 2 ] . T h i s r a p i d m a r k e t p e n e t r a t i o n h a s b e e n f a c i l i t a t e d b y t h e d e s i r a b l e b a l a n c e o f t h e f o l l o w i n g k e y q u a l i t i e s p r o v i d e d b y c e m e n t - b o n d e d p a r t i - c l e b o a r d [ 2 , 3 , 4 ] : r e s i s t a n c e t o f r r e , w e a t h e r , i n s e c t s a n d v e r m i n , a c o u s t i c p e r f o r m a n c e , w o r k a b i l i t y , d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y , a n d e n v i r o n m e n t a l s a f e t y . T h e h i g h e n d u r a n c e o f c e - m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d u n d e r v a r i o u s s e v e r e e x p o s u r e s p l a c e s t h e p r o d u c t f a v o r a b l y i n t e r m s o f l i f e - c y c l e c o s t p o s i t i o n . T h e c e l l u l o s e fi b e r s d e r i v e d f r o m s o f t w o o d o r h a r d w o o d s p r e s e n t h i g h l y c o s t e f f e c - t i v e m e a n s o f r e i n f o r c e m e n t f o r t h i n c e m e n t p r o d u c t s . W h i l e i n c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e - b o a r d w o o d c o n s t i t u t e s m o s t o f t h e e n d p r o d u c t v o l u m e , h e r e c e l l u l o s e fi b e r s t y p i c a l l y c o m p r i s e l e s s t h a n 2 0 % o f t h e v o l u m e . I n d u s t r i a l d e v e l o p m e n t s i n t h i s a r e a h a v e f o c u s e d o n t h e u s e o f t h e c h e m i c a l ( k r a f t ) s o f t w o o d fi b e r s , w h i l e o t h e r fi b e r t y p e s ( e . g . k r a f t h a r d w o o d o r t h e r m o m e c h a n i c a l p u l p ) h a v e a l s o p e r f o r m e d s a t i s f a c t o r i l y i n c e m e n t c o m - p o s i t e s . W o o d fi b e r s p o s s e s s a d e q u a t e s t i f f n e s s , s t r e n g t h a n d b o n d i n g c a p a c i t y t o c e - m e n t - b a s e d m a t r i c e s f o r s u b s t a n t i a l e n h a n c e m e n t o f t h e i r fl e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d i m p a c t r e s i s t a n c e . T h e s e i m p r o v e m e n t s a r e a r c h i v e d t h r o u g h t h e s t o p p i n g a n d d e fl e c t i o n o f c r a c k s p r o p a g a t i n g i n b r i t t l e c e m e n t m a t r i c e s b y w o o d fi b e r s . D e s i r a b l e t e c h n i c a l q u a l i t i e s a n d l o w c o s t o f w o o d fi b e r s h a v e m a d e t h e m t h e r e i n f o r c i n g m a t e r i a l s o f c h o i c e t o s u b s t i t u t e a s b e s t o s fi b e r s i n t h e b r o a d l y u t i l i z e d t h i n c e m e n t p r o d u c t s . T h e s l u r r y - d e w a t e r i n g ( H a t s c h e k ) m e t h o d o f a s b e s t o s c e m e n t p r o d u c t i o n s ( w h i c h i s t y p i c a l l y f o l - l o w e d b y c o m p a c t i o n u n d e r p r e s s u r e a n d h i g h - p r e s s u r e s t e a m c u r i n g ) a l s o s u i t s t h e p r o - d u c t i o n o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s ; t h i s h a s b e e n a k e y f a c t o r f a c i l i - t a t i n g t h e r e p l a c e m e n t o f a s b e s t o s w i t h w o o d fi b e r s i n t h e i n d u s t r i a l a r e n a . C e l l u l o s e fi - b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s a r e s e n s i t i v e t o m o i s t u r e e f f e c t s ; s a t u r a t e d c o m p o s i t e s p o s s e s s s u b s t a n t i a l l y i n c r e a s e d t o u g h n e s s c h a r a c t e r i s t i c s w h i l e fl e x u r a l s t r e n g t h t e n d s t o b e r e d u c e d u p o n w e t t i n g . C e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s p r e s e n t d e s i r a b l e d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y , fi r e r e s i s t a n c e a n d d u r a b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s . U p o n a g i n g t h e s e c o m p o s i t e s a c t u a l l y g a i n s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s , b u t t h e y t e n d t o l o s e d u c t i l i t y w i t h t i m e . P a r t i a l s u b s t i t u t i o n o f c e m e n t w i t h p o z z o l a n s c a n h e l p m a i n t a i n d u c t i l i t y o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t p r o d u c t s o v e r t i m e a n d a l s o r e d u c e m o i s t u r e s e n s i t i v i t y . C e l l u l o s e fi - b e r r e i n f o r c e d t h i n c e m e n t p r o d u c t s a r e u s e d i n b o t h e x t e r i o r a n d i n t e r i o r a p p l i c a t i o n s i n r e s i d e n t i a l a n d c o m m e r c i a l b u i l d i n g s . T h e p r o c e s s i n g a n d p r o p e r t i e s o f n a t u r a l fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s , i n t h e f o r m o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d o r c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t b o a r d , a r e s e n s i t i v e , a m o n g o t h e r f a c t o r s , t h e s p e c i fi c w o o d s p e c i e s a n d w o o d fi b e r t y p e . T h e s e t t i n g a n d h a r d e n i n g o f n a t u r a l fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e i s a s l o w p r o c e s s . T h e c o n - v e n t i o n a l c e m e n t - b o n d e d w o o d b o a r d s r e q u i r e p r e s s i n g a n d c l a m p i n g f o r s e v e r a l h o u r s u n t i l t h e y h a v e h a r d e n e d ; t h e r e s u l t i s r e d u c e d p r o d u c t i v i t y a n d i n c r e a s e d i n i t i a l c o s t . W e t p r o c e s s e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t a l s o n e e d e d t o b e a u t o c l a v e d f o r s e v e r a l h o u r s b e f o r e i t g a i n s s u fl i c i e n t s t r e n g t h . E f f o r t s t o w a r d s s u b s t a n t i a l l y i n c r e a s i n g t h e s e t - t i n g a n d h a r d e n i n g r a t e o f c e m e n t s h o u l d s t i l l p r o v i d e s u f f i c i e n t “ o p e n t i m e ” d u r i n g w h i c h t h e w o o d - c e m e n t - w a t e r f u r n i s h s t a y s p l a s t i c t o b e m i x e d , f o r m e d a n d p r e s s e d . T r e m e n d o u s r e d u c t i o n s i n t h e s e t t i n g t i m e o f c e m e n t - b a s e d b i n d e r s , f r o m f e w h o u r s t o f e w m i n u t e s , c a n b e a c h i e v e d t h r o u g h t h e a d d i t i o n o f c a r b o n d i o x i d e ( C 0 2 ) [ 6 , 7 ] . T h e p r e d o m i n a n t c h e m i c a l r e a c t i o n o c c u r r i n g w i t h c a r b o n a t i o n i n v o l v e s C a ( O H ) 2 r e s u l t i n g i t e m t h e h y d r a t i o n o f c e m e n t , w h i c h r e a c t s w i t h C 0 2 t o p r o d u c e C a C O 3 ( l i m e s t o n e ) . C a C O ; p r o v i d e s t h e i n i t i a l s t r e n g t h n e c e s s a r y f o r e a r l y r e l e a s e o f t h e b o a r d f r o m p r e s s i n d r y p r o c e s s e d c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d . I n w e t p r o c e s s i n g o f c e l l u l o s e fi b e r c e m e n t a l s o , t h e r a p i d c a r b o n a t i o n r e a c t i o n m a y h e l p r e d u c e t h e a c c e l e r a t e d c u r i n g t i m e . 1 . 2 F I B E R R E I N F O R C E D C E M E N T - B A S E D C O M P O S I T E S A l t h o u g h t h e fi r s t p a t e n t f o r fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t [ 8 ] d a t e s f r o m b e f o r e t h e g e n - e r a l u s e o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e , a n d i n d e e d t h e u s e o f fi b e r s t o t o u g h e n b r i c k s a n d p o t t e r y c a n b e t r a c e d t o t h e v e r y b e g i n n i n g o f c i v i l i z a t i o n , i t i s o n l y i n t h e l a s t d e c a d e t h a t t h e p r i n c i p l e s g o v e r n i n g t h e fi b e r r e i n f o r c e m e n t o f b r i t t l e m a t r i c e s h a v e b e g u n t o b e u n d e r - s t o o d . A s a m a t r i x , P o r t l a n d c e m e n t h a s s o m e e x t r e m e l y a t t r a c t i v e p r o p e r t i e s , e . g . i t i s a b o u t s i x t i m e s s t i f f e r a n d o n e h u n d r e d t i m e s c h e a p e r t h a n t y p i c a l r e s i n s ; i t h a s h o w e v e r , o n e o v e r - r i d i n g d i s a d v a n t a g e - a v e r y l o w f a i l u r e s t r a i n . F i b e r r e i n f o r c e d c e m e n t s d i f f e r , b o t h i n t h e i r p r o d u c t i o n p r o c e s s e s a n d i n t h e i r b e - h a v i o r , f r o m o t h e r c o m p o s i t e s w h e r e t h e m a t r i x i s d u c t i l e . T h e d u c t i l e m a t r i x i s n o r m a l l y a n o r g a n i c , p o l y m e r i c m a t e r i a l w h i c h h a s a n e l o n g a t i o n a t r u p t u r e o f t h e s a m e o r d e r o f m a g n i t u d e a s t h a t o f t h e m o s t c o m m o n fi b e r s . T h e p r o p e r t i e s o f fi b e r c o m p o s i t e s a r e c o n t r o l l e d b y a n u m b e r o f f a c t o r s , o f w h i c h t h e m o s t i m p o r t a n t a r e ; 1 . T h e m a g n i t u d e s o f b o t h t h e fi b e r a n d t h e m a t r i x m o d u l u s ( E a n d E m ) 2 . T h e r a t i o o f m o d u l u s o f e l a s t i c i t y o f t h e fi b e r t o t h a t o f t h e m a t r i x ( E r I E “ ) 3 . T y p e a n d p r o p e r t i e s o f t h e m a t r i x ( d u c t i l e o r b r i t t l e ) 4 . F i b e r c o n t e n t , fi b e r l e n g t h a n d o r i e n t a t i o n 5 . I n t e r f a c i a l b o n d s t r e n g t h b e t w e e n t h e fi b e r s a n d m a t r i x F i b e r s w i t h a h i g h m o d u l u s o f e l a s t i c i t y y i e l d a c o n s i d e r a b l e i n c r e a s e i n t e n s i l e s t r e n g t h o v e r t h a t o f t h e h a r d e n e d c e m e n t p a s t e , w h e r e a s fi b e r s w i t h a l o w m o d u l u s o f e l a s t i c i t y i n h i b i t c r a c k p r o p a g a t i o n i n c e m e n t - b a s e d m a t e r i a l s , t h u s i m p r o v i n g t h e i m p a c t r e s i s t a n c e o f t h e c o m p o s i t e s . 1 . 3 A P P L I C A T I O N S O F N A T U R A L F I B E R R E I N F O R C E D C E M E N T C O M - P O S I T E S I N C O N S T R U C T I O N T h e p o s s i b i l i t i e s o f f e r e d b y n a t u r a l fi b e r c o n c r e t e p r o d u c t s a r e e n d l e s s . T h e s e p r o d - u c t s a r e s u i t a b l e f o r a l m o s t a n y l i g h t , n o n - l o a d b e a r i n g o r l o a d b e a r i n g s t r u c t u r e s . T h e y a r e a l s o s u i t a b l e f o r c o n d i t i o n w h e r e p r o p e r t i e s o f o t h e r m a t e r i a l s a r e e x c e e d e d , s u c h a s r e s i s t a n c e t o fi r e , a c o u s t i c s , h u m i d i t y , d u r a b i l i t y , a n d l i g h t n e s s . 1 . 3 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d T h e r e a r e n u m e r o u s a p p l i c a t i o n s f o r c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d w h e r e o t h e r b o a r d t y p e s s u c h a s w o o d c h i p b o a r d a n d g y p s u m c a r d b o a r d d o n o t r e s i s t h u m i d i t y a n d c l i m a t e , ‘ w h e n t h e r e s i s t a n c e c o u l d o n l y b e o b t a i n e d b y e x p e n s i v e o v e r l a y i n g , o r w h e n i n s u f fi c i e n t s t a t i c v a l u e s l i m i t t h e i r u s e . T y p i c a l a p p l i c a t i o n s f o r i n t e r n a l u s e a r e s o u n d i n s u l a t i n g a n d fi r e r e s i s t i n g p a r t i t i o n s , l i n i n g f o r t i m b e r fi a m e h o u s i n g , fi r e r e s i s t a n t fl o o r s , w a l l s , a n d c e i l i n g l i n i n g s , fi r e d o o r s , fi r e a n d m o i s t u r e r e s i s t a n t f u r n i t u r e a n d b u i l t - i n f u r n i t u r e , s t e e l s u p p o r t b e a m a n d c o l u m n c a s t i n g s , s h a f t a n d d u c t l i n i n g s , p a n e l i n g f o r e l e c t r i c a l a n d g a s a p p l i c a t i o n s , w e t r o o m l i n i n g s , l i v e s t o c k b u i l d i n g l i n i n g s , g l u e l a m i n a t e d s t r u c t u r a l m e m - b e r s , a i r v e n t i l a t i o n d u c t s , r e f u s e s h a f t s , “ H e a t s i n k ” r o o fi n g f o r l o w e n e r g y b u i l d i n g s , l i n i n g f o r i n d u s t r i a l b u i l d i n g s a n d w a r e h o u s e s , fi r e r e s i s t a n t p a r t i t i o n i n g , s o u n d r e s i s t a n t p a r t i t i o n i n g , a n d s u b s t r a t e s . O u t d o o r a p p l i c a t i o n s a r e fl a t r o o fi n g , w a l l i n g f o r p r e f a b r i - c a t e d h o u s i n g , p e r m a n e n t f o r r n w o r k , b a l c o n y p a r a p e t s a n d fl o o r s , c l a d d i n g f o r i n d u s t r i a l b u i l d i n g s a n d w a r e h o u s e s , t u n n e l l i n i n g s , s o u n d b a r r i e r w a l l s , fi r e b a r r i e r s , p a v i l i o n s a n d s t a d i a , s e p a r a t i n g w a l l s , s i d i n g s a n d s o f fi t s , a n d s o u n d i n s u l a t i o n w a l l s a l o n g r o a d s a n d h i g h w a y s . 1 . 3 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s D u e t o t h e d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y , s t r u c t u r a l c a p a b i l i t y , i m p a c t s t r e n g t h , t h e r m a l , a n d a c o u s t i c i n s u l a t i o n , a n d fi r e r e s i s t a n t c h a r a c t e r i s t i c s , t h e s e p r o d u c t s a r e u s e d f o r h e a t s h i e l d s a n d s p r a y b o o t h s , s o u n d b a r r i e r s a n d m o d u l a r fl o o r i n g , d u c t l i n i n g a n d a i r s h a f t s , g a s k e t s a n d s e a l s , l a b o r a t o r y t o p s a n d s p l a s h b a c k s , a n d fi r e w a l l s i n d r y k i l n s . T h e s e a r e s o m e o f t h e t y p i c a l i n d u s t r i a l c o m p o n e n t s m a d e o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . C o m m e r c i a l a n d r e s i d e n t i a l u s e o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m - p o s i t e i s m a i n l y f o r t h e p r o d u c t i o n o f fl a t a n d c o r r u g a t e d s h e e t r o o fi n g e l e m e n t s , e x t e r i o r a n d i n t e r i o r w a l l p a n e l i n g , e q u i p m e n t s c r e e n s , f a s c i a s , f a c a d e s a n d s o f fi t s , s u b s t r a t e f o r t i l e s , w i n d o w s i l l s a n d s t o o l s , s t a i r t r e a d s a n d r i s e r s , s u b s t r a t e f o r a p p l i e d c o a t i n g s , a n d u t i l i t y b u i l d i n g c l a d d i n g p a n e l s . A g r i c u l t u r a l u s e s o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s a r e m a i n l y f o r f a r m b u i l d i n g , s i d i n g s , s t a l l s , w a l l s , p o u l t r y h o u s e s , i n c u b a t o r s , g r e e n h o u s e p a n e l s , w o r k s u r f a c e s , f e n c i n g , a n d s u n s c r e e n s [ 8 , 9 , 1 0 , 1 1 ] . T y p i c a l a p p l i c a t i o n s o f n a t u r a l fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s a r e s h o w n i n F i g - u r e 1 . 1 . 1 , 4 R E S E A R C H O B J E C T I V E S T h e u l t i m a t e g o a l o f t h i s r e s e a r c h i s t o d e v e l o p r a p i d , c o s t - e f f e c t i v e a n d e n e r g y - e f fi c i e n c y p r o c e s s i n g t e c h n i q u e s w h i c h y i e l d w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e p a n e l s w i t h i m - p r o v e d e n g i n e e r i n g p r o p e r t i e s . T h e p r o j e c t r e l i c s o f C 0 2 c u r i n g o f c e m e n t - b a s e d m a t e r i - a l s t o a c c o m p l i s h t h e s e o b j e c t i v e s . T h e i n t r o d u c t i o n o f c a r b o n d i o x i d e i n t o fi e s h c e m e n t p a s t e a c c e l e r a t e s t h e h y d r a t i o n p r o c e s s a n d , t h r o u g h c h a n g i n g t h e s t o i c h i o m e t r y o f r e a c t i o n p r o d u c t s , i m p r o v e s t h e l o n - g e v i t y a n d d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y o f c e m e n t i t i o u s b i n d e r s . T h e o b j e c t i v e s o f t h i s r e s e a r c h a r e a s f o l l o w s . 1 . O p t i m i z e t h e C 0 2 c u r i n g c o n d i t i o n s t o i n c r e a s e t h e r a t e o f s t r e n g t h g a i n i n w e t a n d d r y p r o c e s s i n g o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e p a n e l s a n d b r o a d e n t h e w o o d s p e c i e s b a s i s f o r t h e p a n e l s . 2 . O p t i m i z e t h e u s e o f l o w - c o n c e n t r a t i o n C 0 2 i n t h e p r o c e s s i n g o f w o o d - c e m e n t c o m - p o s i t e s . 3 . E n h a n c e t h e e n g i n e e r i n g p r o p e r t i e s o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s w i t h C 0 2 c u r i n g . 4 . I n v e s t i g a t e t h e e f f e c t o f C 0 2 c u r i n g o n t h e m i c r o s t r u c t u r e o f w o o d - c e m e n t c o m p o s - i t e s , a n d d e v e l o p s t r u c t u r e - p r o p e r t y r e l a t i o n s h i p . A s e c o n d a r y o b j e c t i v e o f t h e r e s e a r c h i s t o m o d e l t h e r e s t r a i n e d s h r i n k a g e c r a c k i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s . T h e r e s e a r c h i s p r e s e n t e d i n C h a p t e r s 2 t h r o u g h 8 . C h a p t e r 2 d e a l s w i t h w o o d fi b e r s a n d p a r t i c l e s . A l i t e r a t u r e r e v i e w i n t h e a r e a o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s i s p r e s e n t e d i n C h a p t e r 3 . T h e b a s i c s o f t h e m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s a n d p r e l i m i n a r y e v a l u a t i o n o f C 0 2 c u r i n g a r e i n t r o d u c e d i n C h a p t e r 4 . C h a p t e r 5 a n d 6 d e s c r i b e c o m p r e h e n s i v e i n v e s t i g a - t i o n o f t h e C 0 2 c u r i n g p r o c e s s , a n d d e s c r i b e t h e i m p a c t s o f C 0 2 c u r i n g o n t h e p r o c e s s i n g a n d e n g i n e e r i n g p r o p e r t i e s o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s . M i c r o s t r u c t u r a l i n v e s t i g a t i o n s r e l e v a n t t o t h e C 0 2 c u r i n g p r o c e s s a r e d e s c r i b e i n C h a p t e r 7 . F i n a l l y , T h e p r o j e c t fi n d - i n g s a n d c o n c l u s i o n s a r e p r e s e n t e d i n C h a p t e r 8 . = S P R A Y B O O T H C O M P O N E N T S L u c k n o w T O P S m o s p u s u e s S T A I R T R E A D S I R I S E R S ( b ) I n d u s t r i a l a n d C o m m e r c i a l C o m p o n e n t s F i g u r e 1 . 1 T y p i c a l A p p l i c a t i o n o f N a t u r a l F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s [ 1 0 , l l ] C H A P T E R 2 W O O D F I B E R S A N D P A R T I C L E S 2 . 1 I N T R O D U C T I O N T h e u s e o f n a t u r a l fi b e r s a s d i s c r e t e r e i n f o r c e m e n t h a s b e e n k n o w n s i n c e m a n k i n d s t a r t e d m a k i n g s t r a w r e i n f o r c e d s u n b a k e d c l a y o r m u d b r i c k s . W o o d fi b e r s e x i s t i n r e a - s o n a b l y l a r g e q u a n t i t i e s a l l o v e r t h e w o r l d . T h e y m i g h t b e o n l y m i n i m a l l y p r o c e s s e d ( n a t u r a l fi b e r s a n d w o o d p a r t i c l e s ) o r c o u l d b e s u b j e c t e d t o v a r i o u s c o m b i n a t i o n s o f t h e r m a l , c h e m i c a l a n d m e c h a n i c a l p r o c e s s i n g ( c e l l u l o s e fi b e r s ) . W o o d p o s s e s s e s t h e s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s c h a r a c t e r i s t i c s n e e d e d t o w i t h s t a n d t h e f o r c e s o f n a t u r e i n f o r e s t a n d m o r e i m p o r t a n t l y , t h e s t r a i n s a n d s t r e s s e s i m - p o s e d o n t i m b e r w h e n u s e d i n c o n s t r u c t i o n . U n d e r s t a n d i n g o f t h e w o o d s t r u c t u r e c a n h e l p u s a p p r e c i a t e t h a t w o o d p a r t i c l e s ( fi b e r s ) c a n b e o b t a i n e d f r o m w o o d a n d e m p l o y e d a s a n a b u n d a n t , r e n e w a b l e , c h e a p a n d e f f e c t i v e d i s c r e t e r e i n f o r c e m e n t i n m o d e r n c o m - p o s i t e m a t e r i a l s . F i g u r e 2 . 1 b r i e fl y i l l u s t r a t e s t h e s t r u c t u r e o f w o o d . A p i e c e o f c l e a r t i m b e r m a y a t t a i n a t e n s i l e s t r e n g t h o f a p p r o x i m a t e l y 6 9 M P a ( 1 0 k s i ) . B u t l u m b e r p i e c e s o f t e n c o n - t a i n d e f e c t s . I n d i v i d u a l fi b e r s w h i c h c o n s t i t u t e t h e r e i n f o r c i n g u n i t o f t i m b e r m a y h a v e t e n s i l e s t r e n g t h s a s h i g h a s 6 9 0 M P a ( 1 0 0 k s i ) o r m o r e . C e l l u l o s e , t h e p r i m a r y c h e m i c a l c o n s t i t u e n t s o f n a t u r a l fi b e r s , e x h i b i t s a t e n s i l e s t r e n g t h o f a p p r o x i m a t e l y 6 4 0 0 M P a ( 9 3 0 k s i ) . E v e n w i t h i n t h e s a m e t r e e s p e c i e s , fi b e r s t r e n g t h s c a n v e r y c o n s i d e r a b l y . L U I I E I C L I M Y I I D E I m " c n w r o s : u o n c n p n u o n n o u u 0 o a n “ " " 3 " n 0 o n H n 3 " n r . 0 0 0 ” c a r e " N o n “ c w ” m “ " ~ 7 c o o u h ~ 7 0 I P ¢ F i g u r e 2 . 1 A S c h e m a t i c R e p r e s e n t a t i o n o f t h e S u b s t r u c t u r e o f a T r e e [ 8 ] 2 . 2 . P R O C E S S I N G O F W O O D F I B E R S / P A R T I C L E S A N D C E M E N T I T I O U S C O M P O S I T E S 2 . 2 . 1 W o o d P a r t i c l e s W o o d i s d i v i d e d i n t o t w o b r o a d c l a s s e s , u s u a l l y r e f e r r e d t o a s “ h a r d w o o d ” a n d “ s o f t w ” . T h e t e r m s a r e n o t v e r y d e fi n i t i v e , s i n c e s o m e s o f t w o o d s a r e h a r d e r t h a n c e r t a i n h a r d w o o d s . T h e t e r m ‘ s o f t w o o d ’ r e f e r s t o c o n i f e r s , w h i c h h a v e n e e d l e - l i k e o r s c a l e - l i k e l e a v e s ; t h e y a r e n e a r l y a l l e v e r g r e e n s . T h e t e r m ‘ h a r d w o o d ’ r e f e r s t o t h e b r o a d - l e a v e d t r e e s , w h i c h a r e n e a r l y a l l d e c i d u o u s . T h e p a r t i c l e s o f s o f t w o o d s a n d h a r d w o o d s a r e f u n d a m e n t a l l y d i f f e r e n t i n t h e i r a n a t o m y a n d m o r p h o l o g y . T a b l e 2 . 1 s h o w s t h e d i s - t r i b u t i o n o f h a r d w o o d s a n d s o f t w o o d s i n d i f f e r e n t a r e a s o f t h e w o r l d . I n t o t a l , h a r d w o o d s a r e e s t i m a t e d t o e x i s t i n v o l u m e s a l m o s t d o u b l e t h o s e o f s o f t w o o d s . T a b l e 2 . 1 A r e a s o f F o r e s t l a n d i n t h e W o r l d , b y G e o g r a p h i c L o c a t i o n a n d S p e c i e s G r o u p - 1 9 8 0 [ 7 8 ] A r e a T o t a l S o f t w o o d s H a r d w o o d s ( t h o u s a n d h a ) N o r t h A m e r i c a 8 0 7 , 0 9 2 5 3 3 , 0 7 5 2 7 4 , 0 1 7 L a t i n A m e r i c a 9 1 5 , 0 1 9 2 0 , 4 7 4 8 9 4 , 5 4 5 E u r o p e 1 5 8 , 9 0 2 9 7 , 9 8 9 6 0 , 9 1 3 A f r i c a 7 4 3 , 7 1 3 1 3 , 8 9 1 7 2 9 , 8 2 2 A s i a 4 6 8 , 2 3 0 1 0 2 , 2 3 8 3 6 5 , 9 9 2 U S S R 9 2 8 , 6 0 0 6 7 9 , 9 0 0 2 4 8 , 7 0 0 P a c i fi c a r e a 2 9 8 , 9 4 7 1 5 , 9 9 5 2 8 2 , 9 5 2 W o r l d 4 , 3 2 0 , 5 0 3 1 , 4 6 3 , 5 6 2 2 , 8 5 6 , 9 4 1 T h e e l e m e n t a l c o n s i s t u e n t s o f w o o d a r e p r i m a r i l y o f c e l l u l o s e , h e m i c e l l u l o s e , l i g n i n , a n d e x t r a c t i v e s . S o f t w o o d s a n d h a r d w o o d s a r e s l i g h t l y d i f f e r e n t i n c h e m i c a l c o r n - p o s i t i o n a n d r e a c t d i f f e r e n t l y w i t h c e r t a i n c h e m i c a l s . T a b l e 2 . 2 s h o w s a p p r o x i m a t e p e r - 1 0 c e n t o f d r y w e i g h t o f c e l l u l o s e , h e m i c e l l u l o s e a n d l i g n i n i n h a r d w o o d a n d s o f t w o o d . C e l l u l o s e i s a c r y s t a l l i n e l i n e a r p o l y m e r o f g l u c o s e . T h e g l u c o s e u n i t s a r e i n t e r c o n n e c t e d t h r o u g h l i n k a g e s i n v o l v i n g a B — s p e c i a l a r r a n g e m e n t o f c h e m i c a l b o n d s t h a t t e n d t o l i e p a r a l l e l t o o n e a n o t h e r i n a r e g u l a r a r r a y . H e m i c e l l u l o s e i s t h e b r a n c h e d c h a i n p o l y m e r o f w o o d , o t h e r t h a n c e l l u l o s e . L i g r r i n i s a n a m o r p h o u s p o l y m e r , c o n s i s t i n g o f a r o m a t i c u n i t s ( b e n z e n e r i n g s ) , t h a t s e r v e s t o c e m e n t t h e fi b e r s o f w o o d t o g e t h e r . W o o d p H c a n v a r y f r o m 3 . 2 t o 8 . 2 a n d c a n a l s o a f f e c t w o o d - c e m e n t c o m p a t i b i l i t y . T h e b r o a d v a r i a t i o n i n w o o d c o n s t i t u e n t s a n d p H a m o n g s p e c i e s i s l a r g e l y r e s p o n s i b l e f o r t h e d i f f e r e n c e s i n w o o d - c e m e n t c o m p a t i b i l i t y . W o o d c e l l s a r e f o r m e d i n t h e c a m b i a l a y e r , a v e r y n a r r o w l a y e r w h i c h s e p a r a t e s w o o d a n d b a r k . T h e fi r s t l a y e r o f t h e c e l l w a l l i s r e i n f o r c e d w i t h a m o r e o r l e s s r a n d o m n e t w o r k o f m i c r o fi b r i l s , w h i c h a r e c o m p l e x c h a i n s o f c e l l u l o s e m o l e c u l e s , a n d i s c a l l e d t h e p r i m a r y w a l l . I n s i d e t h i s i s t h e s e c o n d a r y w a l l , w h i c h m a y b e d i v i d e d i n t o t h r e e s e p a - r a t e l a y e r s : t h e o u t e r l a y e r , r e f e r r e d t o a s S - l ; t h e m i d d l e l a y e r , S - 2 ; a n d t h e i n n e r l a y e r , S - 3 . T h e S - 2 l a y e r i s u s u a l l y m u c h t h i c k e r t h a n t h e o t h e r s . T h e m i c r o fi b r i l s i n t h e s e c - o n d a r y w a l l o c c u r i n o r d e r e d p a t t e r n s ( F i g u r e 2 . 2 ) . I t s h o u l d b e n o t e d t h a t i n t h e S - 2 l a y e r t h e m i c r o fi b r i l s a r e a l i g n e d a t a m u c h s m a l l e r a n g l e t o t h e l o n g i t u d i n a l a x i s o f t h e fi b e r . T h e m e m b r a n e a t t h e o u t s i d e o f t h e s e l a y e r s w h i c h s e p a r a t e s t h e c e l l s f r o m e a c h o t h e r i s c a l l e d t h e m i d d l e l a m e l l a . W h e n t h e f o r m a t i o n o f t h e c e l l w a l l i s c o m p l e t e , i m - p r e g n a t i o n w i t h l i g n i n b e g i n s i n t h e m i d d l e l a m e l l a a n d g r a d u a l l y e x t e n d s t h r o u g h t h e c e l l w a l l . T a b l e 2 . 2 O r g a n i c C o n s t i t u e n t s o f W o o d [ 7 9 ] T y p e C e l l u l o s e H e m i c e l l u l o s e L i g n i n ( % d r y w e i g h t ) H a r d w o o d 4 0 - 4 4 1 5 - 3 5 1 8 - 2 5 S o f t w o o d 4 0 - 4 4 2 0 - 3 2 2 5 - 3 5 F i g u r e 2 . 2 O r g a n i z a t i o n o f t h e W o o d C e l l W a l l . P = p r i m a r y w a l l ; M L = r n i d d l e l a m e l l a o r i n t e r c e l l u l a r l a y e r ; S 1 , 8 2 , a n d S 3 r e f e r t o t h e o u t e r , m i d d l e , a n d i n n e r l a y e r s o f t h e s e c o n d a r y w a l l , r e s p e c t i v e l y ; W = w a r t y l a y e r [ 8 0 ] I n h a r d w o o d s , a n e w l y f o r m e d c e l l o n t h e i n n e r s i d e o f t h e c a m b i u m m a y b e c o m e o n e o f f o u r t y p e s o f w o o d t i s s u e : p a r e n c h y m a c e l l , fi b e r , t r a c h e i d , o r v e s s e l . E a c h t y p e o f t i s s u e s e r v e s o n e o r m o r e s p e c i a l f u n c t i o n s : t h e p a r e n c h y m a c e l l s c o n d u c t a n d s t o r e f o o d a n d w a t e r ; t h e fi b e r ’ s m a i n r o l e i s t o p r o v i d e m e c h a n i c a l s u p p o r t . T r a c h e a s a n d v e s s e l s c o n d u c t w a t e r a n d d i s s o l v e d m i n e r a l s a l t s f r o m t h e r o o t s t o t h e l e a v e s ; t h e y a l s o p r o v i d e m e c h a n i c a l s u p p o r t . V e s s e l s ( o r p o r e s ) o c c u r o n l y i n h a r d w o o d s a n d a r e t h e i r m a i n d i s - t i n g u i s h i n g f e a t u r e ( s e e F i g u r e 2 . 3 a ) . I n s o fi w o o d s , t h e s t r u c t u r e i s m u c h l e s s c o m p l e x t h a n h a r d w o o d s a n d t h e i r c e l l s a r e o f s i m p l e r f o r m ( F i g u r e 2 . 3 b ) . P a r e n c h y m a c e l l s a r e r e c t a n g u l a r w i t h t h i n w a l l s . T r a - c h e a s a r e e l o n g a t e d c e l l s w i t h r o u n d e d e n d s a n d w a l l s , w h e r e a s fi b e r s a r e l o n g p o i n t e d c e l l s . T r a c h e a s , w h i c h a r e n o t c o m m o n i n h a r d w o o d s , w i l l b e r e f e r r e d t o s i m p l y a s ‘ fi b e r s ’ . T h e r a t e o f i n c r e a s e ‘ i n s i z e o f a t r e e v a r i e s w i t h t h e s e a s o n s a n d c l i m a t e c o n d i - t i o n s . D u r i n g l a t e f a l l a n d w i n t e r , t h e r e i s l i t t l e o r n o g r o w t h , b u t g r o w t h i s a t a m a x i m u m i n s p r i n g . T h e s p r i n g o r e a r l y w o o d u s u a l l y h a s w o o d c e l l s w i t h l a r g e r d i a m e t e r a n d t h i n - n e r w a l l t h a n t h o s e c e l l s f o r m e d d u r i n g p e r i o d s o f s l o w g r t h - s u m m e r w o o d o r l a t e w o o d ( s e e F i g u r e 2 . 3 b ) [ 3 8 ] . E u l y w o e u u n u s u a l A I t a l p a r e n c h y m - I a y p a r e n c h y m a . ( a ) H a r d w o o d S t r u c t u r e ( b ) S o f t w o o d S t r u c t u r e F i g u r e 2 . 3 H a r d w o o d a n d S o f t w o o d S t r u c t u r e [ 3 8 ] S o m e t y p e o f c u t t i n g o r m i l l i n g i s n e e d e d f o r p r e p a r i n g o f t h e w o o d p a r t i c l e s . C h i p s c u t d o w n i n t o fl a k e s o r s m a l l e r a n d fi n e p a r t i c l e s . R o u n d w o o d b o l t s a r e u s u a l l y d e b a r - k e d a n d t h e n c u t i n t o s h o r t e r l e n g t h s b e f o r e b e i n g r e d u c e d t o fl a k e s , w a f e r s , o r s t r a n d s . L u m b e r t r i m a n d o t h e r t y p e s o f s o l i d w o o d m a t e r i a l s a r e o f t e n c h i p p e d p r i o r t o t h e fi n a l b r e a k d o w n i n t o p a r t i c l e s . E v e n p l a n e r s h a v i n g s m a y h a v e t o b e m i l l e d f u r t h e r t o o b t a i n t h e s i z e o f p a r t i c l e d e s i r e d a n d t o r e d u c e s i z e v a r i a t i o n . A v a r i e t y o f m a c h i n e s i n c l u d i n g r e fi n e r s , h a m m e r m i l l s , fl a k e s , a n d w a f e r i z e r s c a n b e u s e d t o p r o d u c e t h e t y p e o f f u r n i s h d e s i r e d . T h e s e m a c h i n e s g r i n d , c u t o r t e a r t h e w o o d i n t o a r a n g e o f p a r t i c l e s i z e s . F i g u r e 2 . 4 i l l u s t r a t e s t h e o p e r a t i o n o f a r i n g fl a k e . T h i s m a c h i n e h a s k n i v e s t h a t c u t t h i n p a r t i c l e s f r o m w h a t e v e r k i n d o f w o o d i s f e d t o i t . A d i s k r e fi n e r o f t h e g e n e r a l t y p e s h o w n i n F i g u r e 2 . 5 i s s o m e t i m e s u s e d t o p r e p a r e S m a l l fi b e r l i k e p a r t i c l e s . T h e r o t a t i n g d i s k p l a t e s a r e g r o o v e d . A s w o o d p a r t i c l e s m o v e f r o m t h e c e n t e r t o t h e o u t e r e d g e s o f ‘ t h e d i s k , t h e y a r e g r o u n d t o fi b e r b u n d l e s . T h e c l o s e r t h e d i s k a r e s e t t o g e t h e r , t h e fi n e r w o u l d b e t h e p a r t i c l e s p r o d u c e d . O n c e p a r t i c l e s a r e d r i e d , t h e y a r e o f t e n s c r e e n e d t o r e m o v e fi n e , d u s t l i k e m a t e r i a l s ( fi n e s ) . F i n e s c o n t r i b u t e l i t t l e t o t h e p r o p e r t i e s o f a b o a r d b u t w e i g h t . S c r e e n i n g o f p a r - t i c l e s m a y a l s o b e u s e d t o s e p a r a t e fi n e r c o m p o n e n t s f r o m t h e c o a r s e r o n e s . p m F i g u r e 2 . 5 M a i n C o m p o n e n t s a n d P l a t e s o f a D i s k R e fi n e r [ 8 1 ] 2 . 2 . 2 . C e l l u l o s e F i b e r s W o o d o r p l a n t s a r e c e m p o s i t e s b u i l t u p o f a v a r i e t y o f o r g a n i c m a t t e r a n d m a t e r i - a l s . C e l l u l o s e c o n s t i t u t e s c h e m i c a l l y t h e b u l k o f m a n y n a t u r a l l y o c c u r r i n g fi b r o u s s u b - s t a n c e s , i n c l u d i n g w o o d , l e a f , s e e d , a n d g r a s s fi b e r s . T h e d i s c r e t e c e l l u l o s e fi b e r s a r e e m b e d d e d i n , b o n d e d a n d h e l d t o g e t h e r i n d i f f e r e n t w a y s b y a c o n t i n u o u s o r g a n i c m a t r i x , t h e l i g n i n . 1 4 T h e w o o d fi b e r s m a y b e u s e d e i t h e r a s m i l l e d , s i n g l e fi b e r s , o r i n t h e f o r m o f p u l p o r p a p e r . T h e d i m e n s i o n o f t h e i n d i v i d u a l fi b e r s v a r y c o n s i d e r a b l y f r o m t y p e t o t y p e a n d d e p e n d o n t h e o r i g i n o f t h e fi b e r s o u r c e , o n t h e m e t h o d w h i c h i s u s e d t o r e m o v e t h e fi b e r , a n d o n t h e p u l p i n g p r o c e s s . T h u s , d i f f e r e n t p a p e r p u l p q u a l i t i e s a r e a v a i l a b l e w o r l d w i d e . T h e p r i c e o f t h e p a p e r p u l p c e l l u l o s e i s a l s o v e r y l o w c o m p a r e d w i t h m o s t m a n - m a d e fi - b e r m a t e r i a l s , b u t t h e l o w m o d u l u s o f e l a s t i c i t y a n d t h e d u r a b i l i t y o f t h e n a t u r a l c e l l u l o s e s a r e t w o m a i n f a c t o r s w h i c h c a s t d o u b t o n t h e i r d i r e c t a p p l i c a t i o n a s a r e i n f o r c e m e n t o f c e m e n t m a t r i c e s . T h e m e t h o d o f r e m o v a l o f t h e fi b e r s f r o m w o o d a n d t h e g r a d e o f t h e r e fi n i n g h a s a p r o f o u n d e fl ' e c t o n t h e p r o p e r t i e s o f c e l l u l o s e fi b e r s . P u l p i n g i s t h e p r o c e s s b y w h i c h w o o d i s r e d u c e d t o a fi b r o u s m a s s . T h e c o m m e r c i a l p u l p i n g p r o c e s s e s a r e g e n e r a l l y c l a s s i fi e d a s m e c h a n i c a l , t h e r m o m e c n a n i c a l , s e m i - c h e m i c a l , a n d c h e m i c a l . M o s t p u l p i s m a d e f r o m w o o d fi b e r s , b u t a l a r g e n u m b e r o f o t h e r fi b e r s d o fi n d t h e i r w a y i n t o p u l p p r o d u c t i o n , i n c l u d i n g b o t h v e g e t a b l e a n d m a n - m a d e fi b e r s . M e c h a n i c a l p u l p i n g i s f r e q u e n t l y c a l l e d t h e g r o u n d w o o d p r o c e s s , b e c a u s e i n i t s o r i g i n a l f o r m i t e n t a i l s l i t e r a l l y g r i n d i n g t h e fi b e r s o u t o f t h e w o o d . R e fi n e r g r o u n d w o o d i s g e n e r a l l y p r e f e r r e d o v e r s t o n e g r o u n d w o o d , b e c a u s e i t c o n t a i n s m o r e l o n g fi b e r s a n d y i e l d s a s t r o n g e n d - p r o d u c t . S o m e t i m e s t h e w o o d i s t h e r m a l l y o r c h e m i c a l l y p r e - s o f t e n e d t o r e d u c e t h e p o w e r n e e d e d f o r g r i n d i n g . I n m e c h a n i c a l s e p a r a t i o n o f fi b e r s , t h e p r o p o r - t i o n o f w o o d r a w m a t e r i a l t h a t b e c o m e u s a b l e fi b e r i s c o m m o n l y o n t h e o r d e r o f 9 5 t o 9 9 p e r c e n t , p r o d u c i n g a n i n f e r i o r p r o d u c t b e c a u s e o f t h e h i g h l i g n i n c o n t e n t . T h e t h e r m o - m e c h a n i c a l p r o c e s s , c o n d u c t e d a t t e m p e r a t u r e s g r e a t e r t h a n t h e g l a s s t r a n s i t i o n t e m p e r a t u r e o f t h e l i g n i n b i n d e r , g i v e s a h i g h y i e l d o f l i g n i n c o a t e d , u n c o l - l a p s e d fi b e r . T h e fi b e r s m a y b e f u r t h e r r e fi n e d t o p r o d u c e p a p e r p u l p s w i t h p a r t i a l l y c o l - l a p s e d l i g n i n - c o a t e d fi b e r s . T h e r m o m e c h a n i c a l p u l p i s c o m m o n l y r e f e r r e d t o a s T M P . C h e m i c a l p u l p i n g i s a p r o c e s s i n w h i c h t h e l i g n i n i n w o o d c a n b e d e g r a d e d a n d d i s s o l v e d b y v a r i o u s c h e m i c a l r e a g e n t s , l e a v i n g m o s t o f t h e c e l l u l o s e a n d h e n r i c e l l u l o s e i n t h e f o r m o f fi b e r s . T h e t w o m a i n m e t h o d s o f c h e m i c a l p u l p i n g a r e t h e k r a f t o r s u l p h a t e p r o c e s s a n d t h e s u l p h i t e p r o c e s s . B e c a u s e l i g n i n h a s a n a d v e r s e e f f e c t o n c e l l u l o s e s t r e n g t h a n d c o l o r , t h i s r a t h e r s t i f f m a c r o m o l e c u l a r m a t e r i a l i s r e m o v e d t o a g r e a t e r o r 1 5 l e s s e r e x t e n t i n a l l c h e m i c a l p u l p i n g p r o c e s s e s . T h e k r a f t p r o c e s s i n v o l v e s c o o k i n g t h e w o o d c h i p s i n a s o l u t i o n o f s o d i u m h y d r o x i d e , s o d i u m c a r b o n a t e a n d s o d i u m s u l p h i t e . S e v e r a l d i f f e r e n t g r a d e s o f k r a f t p u l p a r e m a d e f o r d i f f e r e n t e n d - p r o d u c t s . U n b l e a c h e d g r a d e s c o n t a i n m o r e l i g n i n a n d h a v e a h i g h e r y i e l d f r o m w o o d t h a n p u l p s d e s t i n e d t o b e b l e a c h e d i n t o g r a d e s t h a t c a n b e m a d e i n t o w h i t e p a p e r . K r a f t p u l p s y i e l d s t r o n g fi b e r s . I n t h e a l t e r n a t i v e s u l p h i t e p r o c e s s , a n a c i d i c m i x t u r e o f s u l p h u r d i o x i d e , w a t e r a n d a c h e m i c a l b a s e m a t e r i a l i s t h e m e a n s o f a t t a c k i n g a n d d i s s o l v i n g t h e l i g n i n . H e r e t h e m e c h a n i s m s o f c h e m i c a l a t t a c k r e m o v e s t h e l i g n i n a s s a l t s o f l i g n o s u l p h o n i c a c i d , a n d t h e a r o m a t i c r i n g s t r u c t u r e i s l e f t l a r g e l y i n t a c t . T h e c h e m i c a l b a s e c a n b e i o n i c c a l c i u m , m a g n e s i u m , s o d i u m o r a m m o n i u m . S u l p h i t e p u l p s a r e f a i r l y l i g h t i n c o l o r a n d c a n b e b l e a c h e d e a s i l y . T h e s u l p h i t e p u l p s a r e w e a k e r t h a n t h e e q u i v a l e n t s h e e t s o f k r a f t p u l p . T h e s e m i c h e m i c a l p u l p c o m b i n e s t h e h i g h - y i e l d a d v a n t a g e s o f m e c h a n i c a l p r o c - e s s i n g a n d s o m e o f t h e h i g h q u a l i t y f e a t u r e s o f c h e m i c a l p r o c e s s i n g . T h e m o s t i m p o r t a n t h i g h - y i e l d s e m i - c h e m i c a l p u l p i n g p r o c e s s e s a r e t h e c o l d c a u s t i c p r o c e s s a n d t h e n e u t r a l - s u l p h i t e p r o c e s s . A l l c o l d c a u s t i c p u l p s a r e i n f e r i o r t o k r a f t p u l p s i n p h y s i c a l p r o p e r t i e s , b u t a r e s t r o n g e r t h a n s o f t w o o d g r o u n d w o o d p u l p s . I n t h e n e u t r a l - s u l p h i t e p r o c e s s , t h e m o s t s u c c e s s f u l o f t h e s e m i - c h e m i c a l p u l p i n g o p e r a t i o n s , h a r d w o o d c h i p s a r e i m p r e g - n a t e d u n d e r p r e s s u r e w i t h t h e c o o k i n g l i q u o r . T h e c o o k e d p u l p i s d e fi b r e i z e d m e c h a n i - c a l l y w i t h r e fi n e r s . 2 . 3 S P E C I A L P R O B L E M S O F W O O D P A R T I C L E S A N D F I B E R S I N C E M E N - T I T I O U S M A T E R I A L S T h e i n d u s t r i e s w h i c h u s e w o o d p a r t i c l e s a n d fi b e r s i n c e m e n t - b a s e d c o m p o s i t e s a r e g r o w i n g i n i m p o r t a n c e . T h e r e a r e d i f f e r e n t c o n s i d e r a t i o n s t o b e t a k e n i n t o a c c o u n t b e f o r e s e l e c t i o n o f t h e ‘ r i g h t fi b e r ’ f o r p r o d u c t i o n o f n a t u r a l fi b e r c e m e n t b a s e d c o m p o s - i t e s . T h e s e i n c l u d e t h e m a n y d i f f e r e n t p a r t i c l e o r fi b e r t y p e s t o c h o s e f r o m , w o o d t y p e s , m e c h a n i c a l o r c h e m i c a l t r e a t m e n t s , p u l p i n g p r o c e s s e s a n d p o s s i b l e a f t e r - t r e a t m e n t s o f t h e p u l p . 1 6 2 . 3 . 1 S e t t i n g a n d C u r i n g o f W o o d - C e m e n t C o m p o s i t e s I t ’ s w e l l k n o w n t h a t w o o d i n h i b i t s t h e c u r i n g ( s e t t i n g ) o f c e m e n t , a n d h a r d w o o d s a r e g e n e r a l l y m o r e i n h i b i t o r y t o c e m e n t s e t t i n g t h a n s o f t w o o d s . W e a t h e r w a x a n d T a r k o w f o u n d t h a t t h e h e m i c e l l u l o s e i n h a r d w o o d h a d a p r o n o u n c e d i n h i b i t o r y e f f e c t o n t h e s e t - t i n g o f c e m e n t [ 1 8 ] . S a n d e r m a n n [ 7 2 ] f o u n d s t a r c h e s , s u g a r s , t a n n i n s , a n d c e r t a i n p h e - n o l s t o b e i n h i b i t o r y : L i g n i c e l l u l o s i c a n d h y d r o x y l a t e d c a r b o x y l i c a r e u s e d c o m m e r c i a l l y a s r e t a r d e r o f c e m e n t s e t t i n g , a n d v a r i o u s s u g a r s h a v e a n i n h i b i t o r y e f f e c t o n c e m e n t . T h e k r a f t p r o c e s s p r o d u c e s a l o w y i e l d o f p a r t i a l l y c o l l a p s e d , d e l i g n i fi e d fi b e r s . T h e s e fi b e r s w i l l h a v e l i t t l e e f f e c t o n t h e s e t t i n g a n d c u r i n g o f t h e c e m e n t . U n b l e a c h e d fi b e r s i n e v e r y c a s e c o n t a i n v a r i o u s a m o u n t s o f l i g n i n , a n d c a n t h e r e f o r e i n h i b i t t h e s e t t i n g a n d c u r i n g o f c e m e n t . I n s o m e c a s e s , i t m a y b e n e c e s s a r y t o p r e t r e a t t h e p u l p , b e c a u s e i t m a y c o n t a i n l e a c h a b l e m a t t e r w h i c h m a y r e t a r d t h e s e t t i n g a n d h a r d e n i n g o f t h e c e m e n t . T e c h n i q u e s f o r o v e r c o m i n g t h e w o o d - c e m e n t i n c o m p a t i b i l i t y a n d t h e s e t i n h i b i - t o r y e f f e c t s o f w o o d o n t h e s e t t i n g o f c e m e n t a r e b a s e d o n t h e r e m o v a l o f w a t e r - a n d s o - d i u m h y d r o x i d e - s o l u b l e w o o d c h e m i c a l c o n s t i t u e n t s , o r o n t h e c h e m i c a l m o d i fi c a t i o n o f t h e m i x t u r e b y u s i n g a d m i x t u r e s s u c h a s c a l c i u m c h l o r i d e , c a l c i u m h y d r o x i d e , s o d i u m h y d r o x i d e , s o d i u m s i l i c a t e , fl y a s h , e t c [ 5 6 , 5 7 , 6 5 , 7 3 ] . P a r t i a l o r c o m p l e t e r e m o v a l o f e x t r a c t a b l e f r o m w o o d p r i o r t o f a b r i c a t i o n m a y h e l p i m p r o v e t h e p r o p e r t i e s o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s a n d m a i n t a i n l o n g - t e r m s e r v i c e a b i l i t y . 2 . 3 . 2 . T r e a t m e n t o f F i b e r s l P a r t i c l e s I t h a s b e e n p o i n t e d o u t e a r l i e r t h a t t h e m e t h o d o f r e m o v a l o f t h e c e l l u l o s e fi b e r f r o m w o o d h a s i m p o r t a n t e f f e c t s o n b o t h t h e m e c h a n i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f t h e fi b e r s . M e c h a n i c a l t r e a t m e n t o f w o o d , f o r e x a m p l e w i t h d i s c r e fi n i n g , m a i n l y i n fl u c e s t h e p h y s i c a l d i m e n s i o n s a n d f o r m o f t h e fi b e r s , a n d h a s o n l y l i t t l e i n fl u e n c e o n t h e c h e m i c a l c o m p o s i t i o n o f t h e fi b e r . A f t e r t h i s t r e a t m e n t t h e fi b e r s w i l l b e p a r t i a l l y c o l l a p s e d b u t u n a l i g n i fi e d . O n t h e o t h e r h a n d , c h e m i c a l t r e a t m e n t s m a y i n fl u e n c e b o t h t h e fi b e r ( p a r t i c l e ) f o r m a n d t h e i t s c h e m i c a l c o m p o s i t i o n , a s t h e c h e m i c a l t r e a t m e n t m o s t l y r e d u c e s t h e l i g - n i n a n d a l s o t h e h e r r r i c e l l u l o s c c o n t e n t o f t h e fi b e r s ( p a r t i c l e s ) . 1 7 T h e u n c o l l a p s e d , l i g n i fi c d c e l l u l o s e fi b e r s m i g h t b e e x p e c t e d t o g i v e fi b e r r e i n - f o r c e d c e m e n t - b a s e d c o m p o s i t e s a l o w e r d e n s i t y , s t r e n g t h , a n d e l a s t i c m o d u l u s t h a n c o m - p o s i t e s c o n t a i n i n g d e l i g n i fi e d fi b e r s , b u t h a v i n g g r e a t e r w a t e r r e s i s t a n c e a n d t o u g h n e s s , a s c e l l u l o s e fi b e r s a r e h o l l o w . 2 . 3 . 3 M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s T h e t e n s i l e s t r e n g t h o f fi b e r s o r p a r t i c l e s a p p e a r s t o h a v e c o n s i d e r a b l e i n fl u e n c e o n s t r e n g t h d e v e l o p m e n t i n w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e . T h e e l a s t i c m o d u l u s a n d t e n s i l e s t r e n g t h o f t h e w o o d p a r t i c l e s a n d p u l p fi b e r s s h o w c o n s i d e r a b l e v a r i a t i o n s a s t h e y d e - p e n d o n fi b e r / p a r t i c l e a n g l e a n d t h e e x t e n t a n d t y p e o f d e f e c t s . I f a c e l l u l o s e fi b e r i s c o l - l a p s e d o n d r y i n g , a s d o m o s t d e l i g n i fi e d p u l p fi b e r s , t h e a r e a o f c e l l w a l l w i l l c l o s e l y a p - p r o x i m a t e l y t h e o v e r a l l fi b e r a r e a . V a l u e s f o r t h e s t r e n g t h a n d e l a s t i c m o d u l u s o f u n c l a s p e d l i n e f e e d w o o d fi b e r s a r e n o t a v a i l a b l e . S u c h fi b e r s a r e r e l a t i v e l y t h i n - w a l l e d a n d d o n o t c o l l a p s e o n d r y i n g ; t h e r e - f o r e t h e s e fi b e r s a r e c o n s i d e r e d f r o m t h e p o i n t o f v i e w o f fi b e r r e i n f o r c e m e n t o f c o m p o s - i t e s . T h e i r r e l a t i v e s t r e n g t h m a y b e l o w e r t h a n t h o s e o f d e l i g n i fi e d fi b e r s . B l e a c h i n g t h e fi b e r s i n c r e a s e s b o t h t h e e l a s t i c m o d u l u s a n d fl e x u r a l s t r e n g t h b u t r e d u c e s t h e s p e c i fi c w o r k o f f r a c t u r e . K r a f t fi b e r s a r e a l w a y s s t r o n g e r t h a n a c i d s u l p h i t e a n d s u l p h i t e - b i s u l p h i t e fi b e r s . 2 . 3 . 4 . S e a s o n i n g E f f e c t s o n F i b e r I P a r t i c l e P r o p e r t i e s T h e s p r i n g w o o d fi b e r s ( p a r t i c l e s ) h a v e a t h i n - w a l l e d s t r u c t u r e c o m p a r e d w i t h t h i c k - w a l l e d s u m m e r w o o d fi b e r s ( p a r t i c l e s ) . T h e s u p e r i o r s t r e n g t h o f s u m m e r w o o d fi - b e r s ( p a r t i c l e s ) o f v a r i o u s s p e c i e s h a s b e e n r e p o r t e d b y M c I n t o s h [ 2 0 ] . A l s o , t h e d i f f e r e n t c o n s t i t u e n t s o f w o o d v a r y w i t h t h e s e a s o n . 2 . 3 . 5 . A t t a c k b y M i c r o - O r g a n i s m s T h e a c t i o n o f c o m m o n f u n g i i n c r e a s e s t h e p e r m e a b i l i t y o f w o o d , a n d a l s o l o w e r s t h e d e g r e e o f p o l y m e r i z a t i o n o f w o o d c o n s t i t u e n t s , t h e r e b y i n c r e a s i n g t h e a m o u n t s o f 1 8 c a r b o h y d r a t e a n d l i g n i n s o l u b l e i n a l k a l i s . T h e g r o w t h o f f u n g i d e p e n d s o n s u i t a b l y m i l d t e m p e r a t u r e s , m o i s t u r e , a n d a i r ( o x y g e n ) . T o u g h n e s s i s a f f e c t e d b y d e c a y . T h i s i s g e n e r a l l y f o l l o w e d b y r e d u c t i o n s i n s t r e n g t h v a l u e s . E v e n t u a l l y , c e l l s t r e n g t h p r o p e r t i e s a r e s e r i o u s l y r e d u c e d ; t h e l o s s o f s t r e n g t h d u r i n g e a r l y s t a g e s o f d e c a y c a n b e c o n s i d e r a b l e . T h e r e d u c t i o n i n t o u g h n e s s h a s r a n g e d fi ' o m s i x p e r c e n t t o m o r e t h a n fi f t y p e r c e n t , b y t h e t i m e a o n e p e r c e n t w e i g h t l o s s h a d o c c u r r e d i n t h e w o o d a s a r e s u l t o f f u n g a l a t t a c k . B y t h e t i m e w e i g h t l o s s e s d u e t o d e c a y h a v e r e a c h e d t e n p e r c e n t m o s t s t r e n g t h l o s s e s m a y b e e x p e c t e d t o e x c e e d fi f t y p e r - c e n t . 2 . 3 . 6 . H u m i d i t y C o n d i t i o n W a t e r h a s a d r a m a t i c a d v e r s e e f f e c t o n t h e e l a s t i c m o d u l u s a n d fl e x u r a l s t r e n g t h o f w o o d p a r t i c l e s a n d fi b e r s . T h e u n c l a s p e d , l i n e f e e d c e l l u l o s e fi b e r s r e t a i n t h e i r s t r e n g t h b e t t e r t h a n d e l i g n i fi e d fi b e r s w h e n e x p o s e d t o m o i s t u r e . W e t s u m m e r w o o d fi b e r s ( p a r t i c l e s ) s h o w a d i s t i n c t l y h i g h e r b r e a k i n g l o a d t h a n t h e c o r r e s p o n d i n g d r y fi b e r s ( p a r t i c l e s ) , b u t t h i s i s n o t t h e c a s e f o r s p r i n g w o o d fi b e r s ( p a r t i c l e s ) . 2 . 3 . 7 . T e m p e r a t u r e W o o d s t r e n g t h i s r e d u c e d b y i n c r e a s i n g t e m p e r a t u r e a t a g i v e n l e v e l o f w o o d m o i s t u r e b e l o w t h e fi b e r s a t u r a t i o n p o i n t . T h e t h e r m a l d e g r a d a t i o n ( p y r o l y s i s ) o f w o o d s u b s t a n c e s i s a f f e c t e d b y c h e m i c a l b r e a k d o w n o f t h e v a r i o u s c o n s t i t u e n t s o f s o l i d w o o d . T h e d e g r e e t o w h i c h t h e r m a l d e g r a d a t i o n a f f e c t s w o o d a n d t h e r a t e a t w h i c h i t o c c u r s d e - p e n d m a i n l y o n t h e t e m p e r a t u r e a t w h i c h t h e r e a c t i o n t a k e s p l a c e , t h e a m o u n t o f a i r p r e s - e n t , a n d t h e t i m e t h e r e a c t i o n s p r o c e e d [ 2 1 ] T h e m o s t o b v i o u s r e s u l t o f t h e t h e r m a l d e g r a d a t i o n o f w o o d i s w e i g h t l o s s . A s F i g u r e 2 . 6 s h o w s , t h e w e i g h t l o s s o f w o o d a n d i t s m a j o r c o m p o n e n t s i s r e l a t i v e l y m i n o r a t t e m p e r a t u r e s w h i c h d o n o t e x c e e d 3 0 0 ° C ( 5 7 2 ° F ) . H e m i c e l l u l o s e , a s r e p r e s e n t e d b y x y l a n , i s t h e l e a s t s t a b l e w o o d c o m p o n e n t , w h e r e a s c e l l u l o s e i s p r a c t i c a l l y u n a f f e c t e d . L i g n i n d e c o m p o s e s g r a d u a l l y a t t e m p e r a t u r e s b e l o w 1 4 9 ° C ( 3 0 0 ° F ) . ) 6 , ( T H G I E W O E V I S E H D A F i g u r e 2 . 6 W e i g h t l o s s o f W o o d a n d W o o d C o m p o n e n t s a s a F u n c t i o n o f T e m p e r a t u r e ' [ 2 2 ] T h e a d h e s i o n b e t w e e n t w o c e l l u l o s e c h a i n s i s b e l i e v e d t o b e d u e t o h y d r o g e n b o n d i n g , t h e a t t r a c t i v e f o r c e s d e v e l o p i n g b e t w e e n t h e p o s i t i v e l y c h a r g e d h y d r o g e n a t o m a n d a n y n e g a t i v e l y c h a r g e d a t o m s u c h a s o x y g e n ( F i g u r e 2 . 7 ) . I f w a t e r e v a p o r a t e s , t h e c l o s e c o n t a c t b e t w e e n fi b e r s i s b r o u g h t a b o u t b y t h e l o s t s u r f a c e t e n s i o n o f w a t e r ; t h i s p u l l s fi b e r s t o g e t h e r ( s e e F i g u r e 2 . 8 ) . T h e a d d i t i o n o f w a t e r o r h e a t a l s o w i l l d e s t r o y t h e 1 0 0 ( I I c o h e s i v e s t r e n g t h o f t h e m a t r i x . F i g u r e 2 . 7 H y d r o g e n B o n d s b e t w e e n t w o C e l l u l o s e C h a i n s . T h e B o n d D e v e l o p s b e - t w e e n H y d r o x y l G r o u p s ( - O H ) o f t h e C e l l u l o s e M o l e c u l e s a n d i s I n d i c a t e d b y D o t t e d L i n e s . [ 2 3 ] H 0 ‘ 8 0 4 * 0 ” T E M P E R A T U R E ( “ C l i — O H ~ O H I R 1 - R d b ’ ° ’ \ ” o ’ \ 8 “ < 4 ! ‘ N H / - a H ‘ I - s ‘ N / R H / \ - a 2 0 E H ? ? ? - J E — K J F fi J i k j i j i , _ : F i g u r e 2 . 8 A t t r a c t i v e F o r c e s b e t w e e n F i b e r s d u e t o S u r f a c e T e n s i o n o f E v a p o r a t i n g . W a - t e r [ 2 3 , 8 2 ] W I I n t h e u p p e r p o r t i o n o f t h e p i c t u r e , fi b e r s a r e s h o w n ( i n c r o s s s e c t i o n ) i n s u s p e n s i o n i n w a t e r . T h e l o w e r p o r t i o n s h o w s t h e a t t r a c t i v e f o r c e s d e v e l o p i n g b e t w e e n d r y i n g fi b e r s a s t h e w a t e r i s b e i n g r e m o v e d . T h i s w i l l l e a d t o fi b e r c o n t a c t a n d t h e f o r m a t i o n o f h y d r o g e n b o n d s [ 2 3 ] . C H A P T E R 3 L I T E R A T U R E R E V I E W 3 . 1 I N T R O D U C T I O N T h e a s b e s t o s f r e e w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s i n d u s t r y e m e r g e d i n t h e l a t e 1 9 7 0 s a n d e a r l y 1 9 8 0 s . T h e p o t e n t i a l a n d f e a s i b i l i t y o f u s i n g w o o d p a r t i c l e s a n d fi b e r s a s r e i n - f o r c e m e n t i n c e m e n t - b a s e d c o m p o s i t e s w a s i d e n t i fi e d a n d i n v e s t i g a t e d b y d i f f e r e n t r e - s e a r c h e r s ; t h e i r e f f o r t s r e s u l t e d i n a s e r i e s o f c o m m e r c i a l p r o d u c t s d e s t i n e d t o r e p l a c e a s - b e s t o s c e m e n t [ 3 4 , 3 5 , 3 6 , 3 7 , 3 8 , 3 9 ] . T h e l i t e r a t u r e r e v i e w p r e s e n t e d i n t h i s c h a p t e r e m p h a s i z e s C 0 2 c u r i n g o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d a s w e l l a s t h e g e n e r a l e n - g i n e e r i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . 3 . 2 H I S T O R Y A N D D E V E L O P M E N T O F W O O D - C E M E N T C O M P O S I T E S 3 . 2 . 1 C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d T h e c o n c e p t o f c o m b i n i n g i n o r g a n i c b i n d e r s w i t h w o o d o r a g r i c u l t u r a l b i o m a s s i s a n c i e n t . I n c o r p o r a t i n g w h e a t o r r i c e s t r a w w i t h m u d t o p r o d u c e b r i c k s h a s i t s r o o t s i n p r e h i s t o r y . S u c h i n o r g a n i c - b o n d e d c o m p o s i t e s a r e s t i l l u s e d i n m a n y p a r t s o f t h e w o r l d . M i x i n g s t r a w w i t h m u d i m p r o v e s w o r k a b i l i t y , i m p a c t r e s i s t a n c e a n d r e d u c e s fi ' a c t u r e d e - v e l o p m e n t b y p r o v i d i n g a r e i n f o r c i n g fi b e r . T a b l e 3 . 1 t r a c e s t h e d e v e l o p m e n t o f i n o r - g a n i c - b o n d e d w o o d c o m p o s i t e s . T h e e a r l y m a g n e s i t e - b o n d e d b o a r d s w e r e g e n e r a l l y o f l o w q u a l i t y b e c a u s e t h e m a g n e s i t e m a t r i x w a s v e r y s e n s i t i v e t o m o i s t u r e . C e m e n t - b o n d e d e x c e l s i o r b o a r d s , w h i c h w e r e d e v e l o p e d l a t e r , h a d b e t t e r w a t e r r e s i s t a n c e . T h e i n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n o f p r e s s u r e t o p r o d u c e w o o d - c e m e n t p a n e l s d i d n o t o c c u r u n t i l a b o u t m i d - 1 9 3 0 ’ s . W i t h t h e g r a d u a l e v o l u t i o n o f r e s i n - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d t e c h n o l o g y , m u c h w a s l e a r n e d t h a t i s a l s o a p p l i c a b l e t o c e m e n t - b o n d e d w o o d c o m p o s i t e p a n e l s . A c o n s i d e r a b l e a m o u n t o f r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t w a s c a r r i e d o u t b y E l m e n d o r f R e - s e a r c h , I n c . ( E R I ) o n c e m e n t - b o n d e d p a n e l p r o d u c t s i n t h e U n i t e d S t a t e s [ 2 5 ] . 2 1 2 2 E a r l y i n d u s t r i a l p r o d u c t i o n o f w o o d - c e m e n t p a n e l s w a s b a s e d o n E R I p a t e n t s . I n 1 9 6 5 , p a n e l s w e r e p r o d u c e d i n J a p a n b a s e d o n t h e s e p a t e n t . T h e r e a p p e a r s t o b e l i t t l e d o u b t t h a t i n o r g a n i c - b o n d e d w o o d c o m p o s i t e t e c h n o l o g y i s t a k i n g h o l d a r o u n d t h e w o r l d , a n d s i g n i fi c a n t e x p a n s i o n s a r e a n t i c i p a t e d . T a b l e 3 . 1 I n d u s t r i a l P r o d u c t i o n o f I n o r g a n i c - b o n d e d W o o d C o m p o s i t e s [ 2 4 ] Y e a r P r o d u c t i o n 1 9 0 0 M a g n e s i t e - b o n d e d b o a r d s 1 9 0 5 G y p s u m - b o n d e d e x c e l s i o r b o a r d 1 9 1 5 M a g n e s i t e - b o n d e d e x c e l s i o r b o a r d 1 9 1 5 C e m e n t - b o n d e d e x c e l s i o r b o a r d s 1 9 2 7 M o l d e d w o o d - c e m e n t p r o d u c t s 1 9 3 7 R e s i n - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d s 1 9 4 2 C e m e n t - b o n d e d w o o d c o m p o s i t e p a n e l s 1 9 6 5 G y p s u m fi b e r b o a r d s ( s h r e d d e d p a p e r ) 1 9 7 2 M a g n e s i t e - b o n d e d w o o d c o m p o s i t e p a n e l s 1 9 8 2 G y p s u m p a r t i c l e b o a r d 3 . 2 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s A s a n e c o n o m i c a s b e s t o s s u b s t i t u t e , c e l l u l o s e fi b e r s w e r e c o n s i d e r e d f o r u s e i n fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t i n t h e e a r l y t o m i d - 1 9 4 0 ’ s . T h i s w o r k w a s i n t e n s i fi e d d u r i n g t h e p o s t - w o r l d w a r 1 1 y e a r s w h e n t h e r e w a s a w o r l d w i d e s h o r t a g e o f a s b e s t o s fi b e r . A n i n - v e s t i g a t i o n w a s c o n d u c t e d t o d i s c o v e r w h e t h e r p a p e r p u l p c o u l d b e u s e d t o r e p l a c e a s b e s - t o s c o m p l e t e l y o r p a r t i a l l y i n a s b e s t o s c e m e n t s h e e t s . F i b e r s s t u d i e d i n c l u d e b a g a s s e , g r o u n d w o o d , w h e a t s t r a w , a n d t h o s e d e r i v e d f r o m c e m e n t b a g s a n d b r o w n p a p e r . T h e e x p e r i m e n t a l a u t o c l a v e d s h e e t s s h o w e d t h a t b r o w n p a p e r ( k r a f t ) w a s t h e b e s t o f t h e p u l p s o u r c e s , g i v i n g t h e g r e a t e s t s t r e n g t h t o t h e c o m p o s i t e m a t e r i a l . H o w e v e r , w h e n a s b e s t o s s u p p l y w a s r e i n s t a t e d , t h i s w o r k w a s d i s c o n t i n u e d . 2 3 R e n e w e d i n t e r e s t i n w o o d fi b e r s b e g a n a l m o s t i n a d v e r t e n t l y i n 1 9 6 0 . I n t h o s e d a y s , t h e a s b e s t o s fi b e r b o a r d , c o n t a i n i n g 1 5 % a s b e s t o s , w a s m a d e b e t w e e n s t e e l i n t e r - l e a v e s . T o m a k e a c h e a p b o a r d a s a n a l t e r n a t i v e i n t e r l e a f , b o a r d s w e r e m a d e u p w i t h h a l f t h e a s b e s t o s r e p l a c e d b y w o o d fi b e r s . I t w a s f o u n d , h o w e v e r , t h a t t h i s m a t e r i a l w a s a b e t t e r p r o d u c t t h a n t h e m a t e r i a l t h e y w e r e s e l l i n g , a n d f u l l p r o d u c t i o n s t a r t e d i n 1 9 6 4 i n A u s t r a l i a . F r o m t h e 1 9 6 0 s o n w a r d s s u c h p r o d u c t s h a v e c o n t a i n e d n o m o r e t h a n 8 % a s - b e s t o s , w h i c h w a s a b o u t h a l f t h e a m o u n t t h e r e s t o f t h e i n d u s t r y w a s u s i n g . B y 1 9 8 1 t h e n e w g e n e r a t i o n o f a s b e s t o s f r e e a u t o c l a v e d c e m e n t p r o d u c t s w a s b e i n g c o m m e r c i a l l y m a n u f a c t u r e d . T h i s a u t o c l a v e d p r o d u c t w a s t o t a l l y r e i n f o r c e d b y r e fi n e d k r a f t w o o d fi - b e r s . A t t h e p r e s e n t t i m e t h e r e i s c o n s i d e r a b l e a c t i v i t y i n t h e p a t e n t l i t e r a t u r e c o n c e r n i n g t h e u s e o f w o o d fi b e r s o r m i x t u r e o f w o o d fi b e r s w i t h o t h e r s y n t h e t i c fi b e r s . 3 . 3 W O O D - C E M E N T C O M P A T I B I L I T Y P o r t l a n d c e m e n t i s a m i x t u r e o f d i f f e r e n t i n o r g a n i c c o m p o u n d s . T a b l e 3 . 2 s h o w s t h e t y p i c a l c o m p o s i t i o n o f a t y p e I P o r t l a n d c e m e n t . C e m e n t h y d r a t i o n i n w a t e r p r o d u c e s l a r g e a m o u n t s o f c a l c i u m h y d r o x i d e t h a t r a i s e s t h e p H o f t h e w a t e r - c e m e n t s o l u t i o n t o 1 2 o r m o r e . T h e h y d r a t i o n o f t y p e I c e m e n t i s a v e r y s l o w p r o c e s s t h a t t a k e s n o t l e s s t h a n o n e h o u r a n d n o t m o r e t h a n t w e l v e h o u r s i n t h e fi r s t s t a g e ( s e t t i n g ) w h e r e t h e r e a c t i o n l i b - e r a t e s h e a t a n d t h e t e m p e r a t u r e r i s e s . T h e s e c o n d s t a g e ( h a r d e n i n g ) i s c o m p l e t e d i n 2 8 d a y s , a l t h o u g h i t m a y t a k e y e a r s t o r e a c h m a x i m u m s t r e n g t h . T h e h y d r a t i o n o f c e m e n t i s a c o m p l i c a t e d p r o c e s s , e s p e c i a l l y i f i t i s u s e d a s b i n d e r i n c o m p o s i t e s c o n t a i n i n g l i g n o c e l - l u l o s i c s o r c o m p o u n d s w h i c h b e c o m e s o l u b l e u n d e r t h e i n fl u e n c e o f w a t e r a n d c o u l d i n - h i b i t t h e s e t t i n g o r h a r d e n i n g o f c e m e n t . T h e e x o t h e r m i c r e a c t i o n c h a r a c t e r i s t i c s a r e u s e d t o i n d i c a t e c o m p a t i b i l i t y b e t w e e n c e m e n t a n d o t h e r m a t e r i a l s l i k e w o o d . W o o d c o n s i s t s o f l a r g e a m o u n t s o f c a r b o h y d r a t e s a n d p h e n o l i c c o m p o u n d s . T h e s e c o m p o u n d s h a v e d e t r i m e n t a l e f f e c t s o n t h e c u r e a n d s t r e n g t h o f w o o d - c e m e n t m i x t u r e s . M i l l e r [ 2 6 ] s t u d i e d t h e e f f e c t s o f p u r e c a r b o h y d r a t e s a n d t a n n i n o n t h e t e n s i l e s t r e n g t h a n d h y d r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f P o r t l a n d c e m e n t . H e c o n c l u d e d t h a t g l u c o s e d e - c r e a s e d c e m e n t t e n s i l e s t r e n g t h b y o v e r 4 0 % , a n d h e m i c e l l u l o s e , t a n n i n , a n d a c e t i c a c i d 2 4 T a b l e 3 . 2 C h e m i c a l C o m p o s i t i o n o f T y p e I P o r t l a n d C e m e n t [ 4 1 ] N a m e F o r m u l a A b b r e v i a t i o n P e r c e n t T r i c a l c i u m s i l i c a t e 3 C a O S i O z C 3 S 2 5 — 6 0 D i c a l c i u m s i l i c a t e 2 C a O S i O z C Z S 1 5 - 2 0 T r i c a l c i u m a l u r r r i n a t e 3 C a O A 1 2 0 3 C 3 A 4 - 1 2 T e t r a c a l c i u m a l u r r r i n o f e r r i t e 4 C a O A 1 2 0 3 F e 2 0 3 C 4 A F 8 - 1 2 M i n o r c o n s t i t u e n t s 5 - 8 d e c r e a s e d i t b y l e s s e r a m o u n t s . T h o u g h t h e s e r e s u l t s d o n o t e x a c t l y r e fl e c t t h e p e r f o r m - a n c e i n t h e r e a l e n v i r o n m e n t o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s , t h e y p o i n t o u t p r o b l e m s r e l a t - i n g t o h e m i c e l l u l o s e w h i c h c a n b e b r o k e n i n t o s i m p l e s u g a r s i n t h e p r e s e n c e o f a n a l k a - l i n e s o l u t i o n . H e m i c e l l u l o s e , a h e t e r o p o l y s a c c h a r i d e , i s a n a r m o p h o u s , b r a n c h e d p o l y m e r a n d i s a m a j o r w o o d c o n s t i t u e n t s ( 2 5 % o r m o r e ) . I t p r e s e n t s a l o w d e g r e e o f p o l y m e r i z a - t i o n ( a r o u n d 3 0 0 o r l e s s ) . I n a n a l k a l i n e s o l u t i o n , h e m i c e l l u l o s e m a y b e r e d u c e d t o s i m - p l e s u g a r s s u c h a s g l u c o s e , m a n n o s e , x y l o s e , g a l a c t o s e , a n d s o m e a c i d s s u c h a s g l u c u - r o n i c a c i d a n d g a l a c t u r o n i c a c i d . T h e s e s i m p l e s u g a r s a n d o t h e r c o m p o u n d s o f w o o d d e t r i m e n t a l l y a f f e c t c e m e n t h y d r a t i o n a n d s t r e n g t h ( a t e a s p o o n o f s u g a r i n a b a r r o w o f c o n c r e t e i s s u f f i c i e n t t o p r e v e n t h a r d e n i n g ) . W h e n w o o d i s m i x e d w i t h c e m e n t , t h i s i n t e r - f e r e n c e m a y b e m a n i f e s t e d b y a r e d u c t i o n i n t h e e x o t h e r m i c h y d r a t i o n t e m p e r a t u r e , a n i n c r e a s e i n t h e s e t t i n g t i m e a n d d e c r e a s e i n s t r e n g t h . I n e x t r e m e c a s e s i t c a n l e a d t o t o t a l i n h i b i t i o n o f c e m e n t c u r i n g . T h e m e c h a n i s m o f i n t e r f e r e n c e i s n o t w e l l u n d e r s t a n d . H a c h i m i [ 2 7 ] p r o p o s e d t h a t w o o d p r o b a b l y m i n e r a l i z e s , t h e r e b y r e d u c i n g t h e a m o u n t o f c a t i o n s a v a i l a b l e f o r t h e c r y s t a l l i z a t i o n o f c e m e n t . T h e d e g r e e o f i n t e r f e r e n c e c a u s e d b y a g i v e n w o o d s p e c i e s v a r i e s , b e c a u s e t h e a m o u n t a n d t y p e o f h e m i c e l l u l o s e a n d e x t r a c t i v e s v a r y f r o m o n e w o o d s p e c i e s t o a n o t h e r . I n g e n e r a l , s o f t w o o d s a r e m o r e s u i t a b l e t h a n h a r d w o o d s b e c a u s e t h e l a t t e r c o n t a i n s m o r e e x t r a c t i v e s a n d h e m i c e l l u l o s e . F i g u r e 3 . 1 s h o w s h e a t o f h y d r a t i o n o f c e m e n t a n d w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s . T h i s g r a p h c a n b e d i v i d e d i n t o s e v e r a l s t a g e s . O v e r t h e fi r s t 1 5 t o 3 0 m i n u t e s , t h e r e i s a n i n i - t i a l r a p i d h y d r a t i o n f o l l o w e d b y a d o r m a n t p e r i o d w h i c h l a s t s 2 t o 4 h o u r s . S u b s e q u e n t l y , t ) r h / l e e ) r h / l a e k R ( ( / E T A R N O I T A R D Y H E T n A o i R N O T I A R D n Y o ' H 0 2 5 t h e r a t e o f h e a t e v o l u t i o n a c c e l e r a t e s ( s e t t i n g p h a s e ) f o r s e v e r a l h o u r s , a n d t h e n s l o w s d o w n ( h a r d e n i n g p h a s e ) w i t h i n 2 4 h o u r s . T h e c e m e n t c o n t i n u e s t o h a r d e n i n a s t e a d y p h a s e o v e r s e v e r a l w e e k s . D u r i n g t h e e a r l y s t a g e s o f c e m e n t h y d r a t i o n , t h e d i c a l c i u m a n d t r i c a l c i u m s i l i c a t e s a r e h y d r a t e d t o f o r m t o b e r m o r i t e g e l a n d c a l c i u m h y d r o x i d e . A p - p r o x i m a t e l y 2 5 p e r c e n t b y w e i g h t o f t h e c e m e n t i s c o n v e r t e d t o c a l c i u m h y d r o x i d e . T h i s c a l c i u m h y d r o x i d e i n c r e a s e s t h e p H o f t h e c e m e n t p a s t e t o a p p r o x i m a t e l y 1 2 . 5 , p r o d u c i n g a h i g h l y a l k a l i n e p a s t e w h i c h c a n s w e l l , d i s s o l v e , a n d d e g r a d e w o o d . C e m e n t s t r e n g t h d e p e n d s m a i n l y o n t h e r a t i o s o f t h e d i c a l c i u m a n d t r i c a l c i u m s i l i c a t e s . T h e a d d i t i o n o f a n y o t h e r m a t e r i a l s t o t h e c e m e n t - w a t e r m i x t u r e , s u c h a s w o o d p a r t i c l e s a n d c h e m i c a l a d d i t i v e s ( p u r e o r g a n i c a n d i n o r g a n i c c o m p o u n d s ) , w i l l a f f e c t s t h e m a g n i t u d e o f t h e h y - d r a t i o n r e a c t i o n , t h e t i m e f o r t h e s t a g e s , a n d t h e c e m e n t s t r e n g t h . 3 i n 8 — N E A T C E M E N T - - W O O D - C E M E N T l — N E A T C E M E N T - - w o o o — c s u r : ~ r a ' 0 a n . 4 . 0 a n a / 9 A N / \ ‘ ~ \ \ ‘ ‘ ‘ ‘ - ~ — _ < 3 . ° A 3 ° . . . 3 2 . . . . 1 3 8 . ( H . 3 3 8 ‘ ° 2 ‘ F i g u r e 3 . 1 H y d r a t i o n R a t e o f C e m e n t a n d W o o d - C e m e n t M i x t u r e s i n t h e E a r l y S t a g e s ( A ) a n d t h e S e t t i n g a n d H a r d e n i n g S t a g e s ( B ) [ 4 1 ] T h e l o n g s e t t i n g t i m e r e q u i r e d b y c e m e n t i s u n d e s i r a b l e i n m a n u f a c t u r i n g w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s . S e v e r a l d i f f e r e n t t e c h n i q u e s h a v e b e e n d e v e l o p e d t o o v e r c o m e t h e p r o b l e m s c a u s e d b y t h e i n h e r e n t l y s l o w s e t t i n g o f c e m e n t a n d t h e r e t a r d i n g / i n h i b i t o r y e f - f e c t s o f w o o d . T h e c o m m o n t e c h n i q u e s a r e : 1 . C o n t r o l l e d s e a s o n i n g o r f e r m e n t a t i o n o f w o o d ; 2 . A d d i t i o n o f P o z z o l a n s ; 3 . A d d i t i o n o f a d d i t i v e s s u c h a s c a l c i u m c h l o r i d e ( C a C l z ) , a l u m i n u m s u l f a t e ( A 1 2 ( S O 4 ) 3 ) , a n d s o d i u m s i l i c a t e ( N a Z S i O 3 ) [ 2 3 ] ; 2 6 4 . A l t e r i n g c e m e n t c o m p o s i t i o n ( e . g . u s e o f h i g h - a l u m i n a c e m e n t o r c e m e n t s f o r m i n g e t t n ' n s i t e ) ; 5 . A d d i t i o n o f c a r b o n a t e s ( e . g . p o t a s s i u m c a r b o n a t e , a m m o n i u m c a r b o n a t e , o r s o d i u m c a r b o n a t e ) ; 6 . W a t e r e x t r a c t i o n t o r e m o v e w a t e r s o l u b l e e x t r a c t i v e s t h a t c a u s e c e m e n t s e t t i n g p r o b - l e m s [ 1 6 , 2 8 ] , a n d 7 . U s e o f c a r b o n d i o x i d e g a s i n j e c t i o n d u r i n g p r e s s i n g [ 1 2 , 1 3 , 2 3 ] . T h e s e p r o c e s s e s a r e b e i n g a p p l i e d i n d u s t r i a l l y , t h o u g h m o s t o f t h e m a r e s t i l l i n t h e d e v e l - o p i n g s t a g e . 3 . 4 O V E R V I E W O F E A R L I E R C A R B O N A T I O N S T U D I E S 3 . 4 . 1 I n fl u e n c e o f C a r b o n D i o x i d e T h e s e t t i n g a n d h a r d e n i n g o f c e m e n t - b a s e d c o m p o s i t e b o a r d s i s a s l o w p r o c e s s . I n t h e w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e c a s e , t h e r e t a r d i n g e f f e c t s o f s o m e w o o d s p e c i e s o n t h e h y d r a t i o n p r o c e s s o f c e m e n t f u r t h e r s l o w d o w n t h e p r o c e s s [ 5 ] . T h i s n e c e s s i t a t e s p r e s s - i n g a n d c l a m p i n g o f c o n v e n t i o n a l c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d s f o r s e v e r a l h o u r s b e f o r e t h e y h a r d e n a n d c a n b e r e m o v e d fi ' o m t h e p r e s s w i t h o u t s p r i n g - b a c k . W e t p r o c e s s i n g o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t b o a r d a l s o n w d s s e v e r a l h o u r s o f h i g h - p r e s s u r e s t e a m c u r i n g t o a c h i e v e h i g h e a r l y s t r e n g t h . T h e r e s u l t i s r e d u c e d p r o d u c t i v i t y a n d i n c r e a s e d i n i t i a l c o s t . C o n v e n t i o n a l p r e s s i n g t e c h n i q u e s i n t h e m a n u f a c t u r i n g o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d r e q u i r e 8 t o 2 4 h o u r s o f c l a m p t i m e . E f f o r t s t o w a r d r e d u c i n g t h i s i r r i - t i a l c u r i n g t i m e b y s u b s t a n t i a l l y i n c r e a s i n g t h e s e t t i n g a n d h a r d e n i n g r a t e o f c e m e n t s h o u l d s t i l l p r o v i d e s u f fi c i e n t “ o p e n t i m e ” d u r i n g w h i c h t h e w o o d - c e m e n t - w a t e r f t u ' n i s h s t a y s p l a s t i c t o b e m i x e d , f o r m e d a n d p r e s s e d . D e v e l o p m e n t s i n t h e a r e a o f r a p i d - s e t t i n g b o a r d s h a v e g e n e r a l l y f o c u s e d o n a l t e r i n g t h e c h e m i c a l c o m p o s i t i o n o f c e m e n t t h r o u g h t h e u s e o f s p e c i a l c e m e n t s a n d a c c e l e r a t i n g a d m i x t u r e s [ 2 9 ] . R e t a r d i n g a d m i x t u r e s a r e a l s o u s e d t o m a x i m i z e t h e a w o r k a b l e “ o p e n t i m e ” [ 4 2 ] . S e v e r a l d i f f e r e n t a p p r o a c h e s t o a c c e l e r a t i n g t h e s l o w m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s o f c e m e n t - b a s e d c o m p o s i t e s h a v e b e e n i n v e s t i g a t e d . T h i s s e c t i o n b r i e fl y r e v i e w s t h e a p - 2 7 p r o a c h e s r e l y i n g o n c a r b o n a t i o n t o a c c e l e r a t e t h e p r o c e s s o f s t r e n g t h d e v e l o p m e n t i n c e - m e n t p a s t e . T r e m e n d o u s r e d u c t i o n i n t h e s e t t i n g t i m e o f c e m e n t - b a s e d b i n d e r s , f r o m f e w h o u r s t o f e w m i n u t e s , c a n b e a c h i e v e d t h r o u g h t h e a d d i t i o n o f c a r b o n d i o x i d e [ 6 , 7 , 3 0 , 3 1 , 3 2 ] . T h e p r e d o m i n a n t c h e m i c a l r e a c t i o n o c c u r r i n g o n c a r b o n a t i o n h a s b e e n d e fi n e d b y B e r g e r e t a l . [ 3 3 ] : 3 C a O 8 1 0 2 + y H Z O + ( 3 - x ) c o 2 _ . x C a O S i o 2 y H Z O + ( 3 - x ) C a C O 3 2 C a O $ 1 0 2 + y H 2 0 + ( 2 - x ) C 0 2 _ . x C a O s r o 2 y H Z O + ( 2 - x ) C a C O 3 C a r b o n d i o x i d e l o w e r s t h e p H v a l u e b y f o r m i n g c a r b o n i c a c i d . I t i s n e u t r a l i z e d b y c a l - c i u m s i l i c a t e s , r e s u l t i n g i n h i g h l y i n s o l u b l e c a l c i u m c a r b o n a t e . C a l c i u m c a r b o n a t e c a n a p p e a r a s a m i x t u r e o f v e t e r i t e , c a l c i t e , a n d a r a g o n i t e . C a l c i u m c a r b o n a t e p r o v i d e s t h e i n i t i a l s t r e n g t h n e c e s s a r y f o r e a r l y r e l e a s e o f t h e b o a r d f r o m t h e p r e s s . T h e c a r b o n d i o x i d e c a n b e o b t a i n e d fi ' o m t h e d e c o m p o s i t i o n o f a c a r b o n a t e o r i n t r o d u c e d a s a g a s . I n c o n v e n t i o n a l u s e o f c e m e n t , t h i s r e a c t i o n i s v e r y s l o w b e c a u s e t h e c a r b o n d i o x i d e c o n t e n t i n a i r i s e x t r e m e l y l o w . H o w e v e r , i t i s p o s s i b l e t o m a k e t h e r e a c t i o n f a s t e r b y b l o w i n g C 0 2 g a s i n t o t h e f o r m e d c e m e n t p a r t i c l e b o a r d m a t a t t h e p r e s s i n g s t a g e . T h e m a t i s p o r o u s e n o u g h t o e n a b l e g a s t o b e b l o w n i n t o i t , a n d t h u s t h e f r e e l i m e r e a c t s w i t h t h e C 0 2 , p r o d u c i n g l i m e s t o n e . B e c a u s e o f t h i s b o n d i n g , t h e p r o d u c t c a n b e h a n d l e d a f t e r a f e w m i n u t e s o f p r e s s i n g . I t h a s , a t t h i s p o i n t i n t i m e , a b o u t h a l f o f i t s fi n a l s t r e n g t h . I n t h e s u b s e q u e n t 2 w e e k s o f s t o r a g e , t h e n o r m a l c e m e n t s e t t i n g r e a c t i o n t a k e s p l a c e w h i c h g i v e s t h e 1 0 0 p e r c e n t b o n d a g e . T h e c a r b o n i z i n g r e a c t i o n i s e x o t h e r r n a l a n d t h e t e m p e r a t u r e o f t h e p r o d u c t r e a c h e s 1 0 0 ° C ( 2 1 2 ° F ) i n l e s s t h a n 1 m i n - u t e . C e r t a i n w o o d s p e c i e s , e s p e c i a l l y h a r d w o o d s , c o n t a i n l a r g e a m o u n t s o f s u g a r s a n d t a n n i n s t h a t d e c i s i v e l y r e t a r d t h e s e t t i n g o f c e m e n t . T h i s m e a n s t h a t s p e c i a l a t t e n t i o n m u s t b e p a i d t o t h e c h o i c e o f s u i t a b l e w o o d s p e c i e s w h e n c e m e n t b o n d e d p a r t i c l e b o a r d i s m a n u f a c t u r e d w i t h t h e c o n v e n t i o n a l m e t h o d . S o m e s p e c i e s c a n n o t b e u s e d a t a l l . T h e n e w c a r b o n i z i n g m e t h o d h a s t h e s o l u t i o n t o t h i s p r o b l e m ( T a b l e 3 . 3 ) . A l l t e s t e d w o o d s p e c i e s a r e s u i t a b l e f o r t h e C 0 2 m e t h o d . 2 8 T a b l e 3 . 3 T h e N e w C a r b o n i z i n g T e c h n o l o g y [ 4 3 ] W o o d B e n d i n g S t r e n g t h S p e c i e s C 0 2 m e t h o d C o n v e n t i o n a l m e t h o d ( p s i ) ( M P a ) ( p s i ) ( M P a ) S p r u c e 1 , 4 2 1 9 . 8 1 , 3 3 4 9 . 2 R e d b e e c h 1 , 2 6 2 8 . 7 * * H o r n b e a m 1 , 4 0 7 9 . 7 * * P o p l a r 1 , 8 7 1 1 2 . 9 1 , 6 6 8 1 1 . 5 D a k 1 , 3 3 4 9 . 2 * * A c a c i a 1 , 1 1 7 7 . 7 * " ' B i r c h 1 , 2 6 2 8 . 7 * * * n o t s u i t a b l e w i t h t h e c o n v e n t i o n a l m e t h o d B y t h e i n j e c t i o n o f C 0 2 i n t o a c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d , b o a r d c o m p a c t i o n p r e s s u r e c a n b e r e l e a s e d i n 4 - 1 / 2 m i n u t e s [ 4 4 ] . T h e c a r b o n d i o x i d e t r e a t m e n t a l s o r e - d u c e s t h e i n h i b i t i n g e f f e c t t h a t m a n y s p e c i e s h a v e o n c e m e n t h y d r a t i o n . C a r b o n d i o x i d e h a s b e e n u s e d i n s o m e m a n u f a c t u r i n g p l a n t s t o a c c e l e r a t e t h e s e t t i n g o f c e m e n t i n w o o d w o o l b o a r d s [ 4 5 ] ; t h e c o a r s e p o r o u s n a t u r e o f w o o d w o o l b o a r d s a l l o w s e a s y a c c e s s o f t h e g a s t o c e m e n t p a s t e . T h e s e p l a n t s u s e d e x h a u s t g a s e s fi ' o m b o i l e r s a n d e n g i n e s a s t h e s o u r c e o f c a r b o n d i o x i d e . A c c o r d i n g t o a B r i t i s h p a t e n t , c a r b o n d i o x i d e i s u s e d t o m a k e c a l c i u m c a r b o n a t e ( C a C O 3 ) i n c e m e n t b o n d e d fi b e r b o a r d w i t h g o o d m e c h a n i c a l p r o p e r - t i e s [ 4 6 ] . T h e g r e e n b o a r d s , m a d e o n a h a t s c h e c k m a c h i n e , w e r e h e a t e d t o 6 0 ° C a n d s u b - s e q u e n t l y t r e a t e d w i t h c a r b o n d i o x i d e . A J a p a n e s e p a t e n t d e s c r i b e s t h e a p p l i c a t i o n o f c a r b o n d i o x i d e t o a c c e l e r a t e t h e h a r d e n i n g o f c e m e n t - b o n d e d fi b e r b o a r d s [ 4 7 ] . I n t h i s p r o c e s s , t h e g r e e n b o a r d s a r e h e a t e d t o l o w e r t h e m o i s t u r e c o n t e n t a n d i m p r o v e t h e p o - r o s i t y . A c c o r d i n g t o a n e w p r o c e s s d e v e l o p e d i n H u n g a r y [ 4 3 ] , c a r b o n d i o x i d e i s i n j e c t e d d u r i n g t h e p r e s s i n g o f P o r t l a n d c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d s . T h e p r o c e s s r e s e m b l e s t h e i n j e c t i o n o f s a t u r a t e d s t e a m d u r i n g t h e p r e s s i n g o f p h e n o l f o r m a l d e h y d e - b o n d e d p a r t i c l e - b o a r d . 2 9 S i m a t u p a n g e t a 1 m a d e e x p e r i m e n t a l b o a r d s u s i n g a p r e s s w i t h p l a t e s t h a t e n a b l e s t h e i n j e c t i o n o f c a r b o n d i o x i d e d u r i n g p r e s s i n g [ 4 8 ] . I n t r o d u c t i o n o f c a r b o n d i o x i d e p r i o r t o p r e s s i n g t h e f u r n i s h l e d t o n o n - u n i f o r m c a r b o n a t i o n d u e t o p r e - s e t t i n g o f s u r f a c e l a y e r s w h i c h p r e v e n t e d t h o r o u g h p e n e t r a t i o n o f t h e g a s . T h e d i s t r i b u t i o n w a s a l s o p o o r w i t h C 0 2 i n j e c t i o n a f t e r p r e s s i n g a s e v i d e n c e d b y t h e a p p e a r a n c e o f a i r p o c k e t s . I n j e c t i o n o f n i t r o g e n p r i o r t o p r e s s i n g f o l l o w e d b y C 0 2 i n j e c t i o n a f t e r p r e s s i n g , o r t h e a p p l i c a t i o n o f a v a c u u m - C 0 2 i n j e c t i o n - v a c u u m c y c l e a f t e r p r e s s i n g w e r e r e q u i r e d t o e n s u r e u n i f o r m d i s - t r i b u t i o n o f c a r b o n d i o x i d e a n d a c c e p t a b l e b o a r d p r o p e r t i e s . A c o m p a r i s o n o f b o a r d p r o p e r t i e s p r e s s e d a c c o r d i n g t o v a r i o u s m e t h o d i s s h o w n i n T a b l e 3 . 4 [ 9 2 ] . T a b l e 3 . 4 I n fl u e n c e o f C a r b o n D i o x i d e I n j e c t i o n o n C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d s [ 9 2 ] M o d e o f S e t t i n g M a x i m u m h y d r a - D e n s i t y - M o d u l u s o f C a r b o n d i o x i d e i n j e c t i o n t i m e t i o n t e m p e r a t u r e o v e n d r y r u p t u r e d i s t r i b u t i o n ( m i n . ) 1 ° C ) ( k g / m 3 ) ( M P a P r e i n j e c t i o n C a r b o n d i o x i d e 1 . 2 9 5 1 , 0 5 0 8 . 0 S a t i s f a c t o r y N i t r o g e n 1 . 5 7 9 1 , 0 9 0 1 2 . 5 S a t i s f a c t o r y A fi e r c l o s i n g D i r e c t 1 . 1 8 2 1 , 0 9 0 1 2 . 7 U n s a t i s f a c t o r y A f t e r v a c u u m 1 . 2 8 8 1 , 1 2 5 1 2 . 5 G o o d G e i m e r e t a 1 . s t u d i e d t w o p r e s s s c h e d u l e s ( u n s e a l e d a n d s e a l e d ) , b o t h o f w h i c h y i e l d e d s a t i s f a c t o r y r e s u l t s [ 4 4 ] . T h e s e a l e d s y s t e m p r o v i d e d s l i g h t l y b e t t e r g a s u t i l i z a - t i o n b u t p r o d u c e d b o a r d s t h a t w e r e s l i g h t l y i n f e r i o r i n b e n d i n g p r o p e r t i e s c o m p a r e d t o b o a r d s m a d e i n t h e u n s e a l e d s y s t e m . T h e b o a r d s p r e s s e d i n t h e s e a l e d s y s t e m a b s o r b e d m o r e C 0 2 t h a n d i d t h o s e i n t h e u n s e a l e d s y s t e m . I n c r e a s e s i n e i t h e r w a t e r o r w o o d c e - m e n t t e n d e d t o r e d u c e g a s p e r m e a b i l i t y a n d c o n s e q u e n t l y r e d u c e d t h e C 0 2 a b s o r p t i o n , r e s u l t i n g i n l o w e r w e i g h t g a i n ( F i g u r e 3 . 2 ) . A n i n c r e a s e i n b o a r d d e n s i t y d e c r e a s e d t h e p e r c e n t a g e o f w e i g h t g a i n . B o a r d t e m p e r a t u r e w a s a l s o a f f e c t e d b y t h e g a s t e m p e r a t u r e , w h i c h t e n d e d t o d e c r e a s e w i t h i n c r e a s e d u s a g e , b y c h a n g e s i n b o a r d m a s s , a n d b y e v a p o - t n e c r e P 3 0 r a t i o n o f t h e w a t e r . T o t a l C 0 2 c o n s u m p t i o n i s c o m p a r e d t o w e i g h t g a i n i n F i g u r e 3 . 3 . W e i g h t g a i n w a s h i g h l y d e p e n d e n t o n g a s p e n e t r a t i o n a n d w a s d e c r e a s e d w i t h i n c r e a s i n g w o o d c o m p a c t i o n . U n s e a l e d S e a l e d S G W o o d i e - F t 1 6 - - A 1 2 0 . 2 8 ' 5 ( Q 3 5 ; 8 1 2 0 . 3 5 3 1 4 ' 0 ' “ b e , c 1 . 4 0 . 2 8 3 1 2 . . 0 Q ? o 1 . 4 0 . 3 5 $ 1 0 k 2 5 ) w a f . ( / ' D a 8 - - \ I 3 A \ \ 3 \ m \ \ ’ 8 6 ' i f “ : \ ° ° S G - I . 2 S G - T . \ 4 O I 2 * — " - 1 1 - — > c o < — f H — — > , ° . 4 . 5 . 6 . 7 . 8 . 4 . 5 . 7 . 8 C o m p a c t e d w c o d S G F i g u r e 3 . 2 W e i g h t G a i n v s . C o m p a c t e d W o o d S p e c i fi c G r a v i t y a n d W a t e r / C e m e n t R a t i o [ 4 4 ] 1 0 0 I 9 0 4 2 - z . 1 D ' A B C D A B C D s e a l e d s e a l e d , w a t e r / c - R w a t e r / c - R 0 . 2 5 0 . 3 5 “ W e i g h t . g a i n / C e m e n t . ( x ) D G a S I C e m e n t ( a ) F i g u r e 3 . 3 G a s C o n s u m p t i o n a n d B o a r d W e i g h t G a i n b y B o a r d T y p e . S p e c i fi c G r a v i t y a n d W o o d / C e m e n t R a t i o , r e s p e c t i v e l y : A , 1 . 2 a n d 0 . 2 8 ; B , 1 . 2 a n d 0 . 3 5 ; C , 1 . 4 a n d 0 . 2 8 ; D , 1 . 4 a n d 0 . 3 5 ( w a t e r / c e m e n t r a t i o i s w a t e r / c - R ) [ 4 4 ] 3 1 T h e i n fl u e n c e o f t h e c a r b o n d i o x i d e p r e s s u r e o n t h e p r o p e r t i e s o f t h e b o a r d s i s s h o w n i n T a b l e 3 . 5 a n d F i g u r e 3 . 4 . U n d e r i n c r e a s i n g c a r b o n d i o x i d e p r e s s u r e , t h e s e t t i n g t i m e o f c e m e n t w a s s h o r t e r , a n d t h e m a x i m r u n t e m p e r a t u r e w a s h i g h e r . G a s fl o w r a t e s h o u l d n o r m a l l y d e c r e a s e a f t e r h y d r a t i o n t e m p e r a t u r e p e a k s b e c a u s e o f t h e d e c r e a s e d c h e m i c a l r e a c t i o n a s t h e a v a i l a b l e C a ( O H ) 2 d i m i n i s h e s a n d p e r m e a b i l i t y d e c r e a s e s d u e t o t h e d e p o s i t i o n o f w a t e r f o r m e d d u r i n g t h e r e a c t i o n . T a b l e 3 . 5 I n fl u e n c e o f C a r b o n D i o x i d e P r e s s u r e o n C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d s [ 9 2 ] C a r b o n d i o x i d e S e t t i n g M a x i m u m h y d r a - D e n s i t y - M o d u l u s o f p r e s s u r e ( b a r ) t i m e ( m i n ) t i o n t e m p e r a t u r e o v e n d r y ( k g / m 3 ) r u p t u r e ( M P a ) ( ’ 0 1 . 5 2 . 6 6 1 . 0 * * 3 1 . 8 6 6 . 6 * * 5 1 . 2 6 7 . 1 1 , 1 3 0 1 3 . 8 7 1 . 2 8 8 . 4 1 , 1 3 0 1 2 . 5 9 1 . 1 1 0 2 . 4 1 , 1 4 0 1 2 . 6 H o w e v e r , o n c e t h e s y s t e m b e c a m e c h a r g e d , f l o w r a t e w a s n e a r l y l i n e a r t h r o u g h o u t t h e e x p o s u r e t i m e e v e n a f t e r t h e b o a r d r e a c h e d m a x i m u m t e m p e r a t u r e . T h i s i n d i c a t e d a c o n - s t a n t l e a k a g e o f g a s . G a s u s a g e w a s d e p e n d e n t o n t h e e x t e n t t o w h i c h g a s l o s s c o u l d b e r e s t r a i n e d , w h e r e a s g a s e f f i c i e n c y d e p e n d e d o n o b t a i n i n g g a s p e n e t r a t i o n o f t h e b o a r d . T h e g r e a t e s t w e i g h t g a i n , b e t w e e n f o u r a n d fi v e t i m e s t h a t a c c o u n t e d f o r b y t h e a d d e d C a ( O I - I ) 2 , o c c u r r e d i n l o w d e n s i t y b o a r d s F o r d i f f e r e n t w a t e r - c e m e n t r a t i o s , t h e m a x i m u m t e m p e r a t u r e a n d s e t t i n g t i m e a r e s h o w n i n F i g u r e 3 . 5 [ 6 ] . T h e s h o r t e s t s e t t i n g t i m e a n d t h e h i g h e s t t e m p e r a t u r e w e r e r e a c h e d a t a w a t e r - c e m e n t r a t i o o f 0 . 2 . T h e c u r i n g t i m e m a y b e r e d u c e d t o 7 d a y s , a s a l - r e a d y a b o u t 8 0 p e r c e n t o f s t r e n g t h p r o p e r t i e s h a v e b e e n o b t a i n e d . T h e c a l c i u m h y d r o x i d e c o n t e n t o f s p e c i m e n s m a d e b y c a r b o n d i o x i d e i n j e c t i o n i s n e g l i g i b l e a s s h o w n i n F i g u r e 3 . 6 [ 6 ] . T h e a d d i t i o n o f a b o u t 5 t o 1 0 % o f C a ( O H ) 2 i s a d v a n t a g e o u s [ 6 , 4 4 ] . o o o / o m 1 T 3 2 . . 1 : . 0 I . a " r " . 2 L I J 3 1 ' \ g m C L . “ b E O n 4 7 « 0 | F o 5 O T . ” [ - a f t " I 7 O C O . D F C O C U F O / D ‘ f ' F i g u r e 3 . 4 I n fl u e n c e o f V a r i o u s C a r b o n D i o x i d e P r e s s u r e s o n M a x i m u m H y d r a t i o n T e m p e r a t u r e a n d S e t t i n g T i m e o f C e m e n t i n W o o d / C e m e n t S p e c i m e n s [ 6 ] A A v u x v . A T o m p o r a c u r o ° C 1 5 S 8 B S 3 3 3 I 3 0 . 1 o . " 0 . : u s u ' u f u m ' u u - u w a t o r / C m t r a t i o F i g u r e 3 . 5 I n fl u e n c e o f W a t e r - C e m e n t R a t i o o n M a x i m u m H y d r a t i o n T e m p e r a t u r e a n d S e t t i n g T i m e o f C e m e n t i n W o o d / C e m e n t S p e c i m e n s [ 6 ] 1 5 1 4 1 3 1 2 3 1 1 1 \ 1 0 1 3 9 . C I 0 1 7 . F . 0 5 3 4 a n 2 " w e 1 0 t o o : 1 0 3 2 0 2 3 0 3 4 0 8 7 2 c i r c a ) 2 H O " ) : e r r a n t ) I c u t o u t ) , B i n d e r - c o m p o s i t i o n F i g u r e 3 . 6 I n fl u e n c e o f B i n d e r C o m p o s i t i o n o n C a r b o n D i o x i d e C o n t e n t a n d C a l c i u m H y d r o x i d e C o n t e n t o f S p e c i m e n s b y t h e C a r b o n D i o x i d e I n j e c t i o n P r o c e s s [ 6 ] 3 3 T h e C 0 2 i n j e c t e d b o a r d s w e r e u p t o 1 . 9 t i m e s g r e a t e r i n b e n d i n g m o d u l u s o f e l a s - ‘ t i c i t y ( M O E ) a n d u p t o 2 . 5 t i m e s g r e a t e r i n b e n d i n g m o d u l u s o f r u p t u r e ( M O R ) t h a n w e r e s i r r r i l a r b o a r d s p r e s s e d i n c o n v e n t i o n a l m a n n e r [ 4 4 ] . T h e i n i t i a l s t i f f n e s s v a l u e s m e a s u r e d d i r e c t l y a f t e r p r e s s i n g i n c r e a s e d w i t h b o a r d s p e c i fi c g r a v i t y . I n i t i a l M O E v a l u e s f o r t h e s e a l e d a n d u n s e a l e d b o a r d s a r e c o m b i n e d a n d a v e r a g e d i n F i g u r e 3 . 7 . M O E d i d n o t r e - s p o n d t o t h e b o a r d v a r i a b l e s i n t h e s a m e m a n n e r a s w e i g h t g a i n . 8 6 W o o d / e r F l a A 1 . 2 0 . 2 8 g a 1 . 2 0 . 3 5 . C 1 . 4 0 . 2 8 g o 1 . 4 . 0 . 3 5 2 a a S a W a t e r / e - F I g . 0 2 5 3 D 0 3 5 F i g u r e 3 . 7 I n i t i a l M o d u l u s o f E l a s t i c i t y ( M O E ) ( a v e r a g e o f s c a l e d a n d u n s e a l e d s y s t e m b o a r d s ) i s H i g h l y D e p e n d e n t o n T o t a l W e i g h t o f C e m e n t ( v a l u e s s h o w n i n b a r s ) [ 4 4 ] T h e b e n d i n g M O E v a l u e a s c e n d s w i t h i n c r e a s i n g w e i g h t o f c e m e n t . I n c r e a s i n g w a t e r - c e m e n t r a t i o d e c r e a s e d i n i t i a l M O E v a l u e s . T h i s r e d u c t i o n o f i n i t i a l s t i f f n e s s w a s a t u ' i b - u t e d t o a d i m i n i s h e d r e a c t i o n b e t w e e n t h e C 0 2 a n d C a ( O H ) 2 , a s i n d i c a t e d b y l e s s w e i g h t g a i n . T h e b e n d i n g s t i f f n e s s w a s c o n s i d e r e d t o b e a d e q u a t e e v e n i n t h o s e b o a r d s t h a t h a d r e l a t i v e l y l o w w e i g h t g a i n s . M o d u l u s o f e l a s t i c i t y v a l u e s i n c r e a s e d w i t h a n i n c r e a s e i n s p e c i fi c g r a v i t y b u t d e c r e a s e d w i t h i n c r e a s e s i n w o o d - c e m e n t r a t i o ( F i g u r e 3 . 8 ) . M O E v a l u e s a r e h i g h l y d e p e n d e n t o n t h e a m o u n t o f c e m e n t . M o d u l u s o f r u p t u r e ( M O R ) v a l u e s w e r e m a i n t a i n e d o r i n c r e a s e d w i t h a n i n c r e a s e i n b o t h s p e c i fi c g r a v i t y a n d w o o d - c e m e n t r a t i o ( F i g u r e 3 . 9 ) . a P M - B O M e g a r e v A 0 3 - 0 0 0 ' s o W o o d / c - R A 1 2 0 . 2 8 a a 1 2 0 . 3 5 5 6 . 0 0 0 - c 1 4 0 2 3 “ é D 1 . 4 0 . 3 5 4 . 0 0 0 - § W a t e r / c - R a 0 2 5 > - . E ' E z < 2 . 0 0 0 3 B 1 : ] 0 . 3 5 0 2 > I n F i g u r e 3 . 8 M o d u l u s o f E l a s t i c i t y ( M O E ) ( a v e r a g e o f s c a l e d a n d s e a l e d s y s t e m b o a r d s ) o f F u l l y H y d r a t e d B o a r d i s H i g h l y D e p e n d e n t o n T o t a l W e i g h t o f C e m e n t ( v a l u e s s h o w n i n b a r s ) [ 4 4 ] ‘ l > 1 . 4 3 1 9 I D 1 2 7 1 1 9 0 1 0 7 1 1 ; ; F i g u r e 3 . 9 M o d u l u s o f R u p t u r e ( M O R ) ( a v e r a g e o f s c a l e d a n d u n s e a l e d s y s t e m b o a r d s ) o f F u l l y H y d r a t e d B o a r d i s D e p e n d e n t o n S p e c i fi c G r a v i t y o f C o m p a c t e d W o o d ( w e i g h t o f c e m e n t s h o w n i n b a r s ) [ 4 4 ] I n t e r n a l b o n d i s a l s o h i g h e r w h e n c o m p a r e d w i t h c o n v e n t i o n a l b o a r d . C o m p a r e d t o b o a r d s b o n d e d w i t h t h e r m o s e t t i n g r e s i n , t h e 2 4 - h o u r v a l u e f o r i n o r g a n i c b o n d e d b o a r d s i s q u i t e l o w . I n c r e a s i n g s w e l l w a s h i g h l y d e p e n d e n t o n b o t h t h e a m o u n t o f w o o d a n d t h e d e g r e e o f c o m p a c t i o n . W a t e r a b s o r p t i o n w a s i n fl u e n c e d b y b o a r d S G b u t s h o w e d n o c o n s i s t e n t r e l a t i o n t o e i t h e r w o o d - c e m e n t r a t i o o r w a t e r - c e m e n t r a t i o . T h e r e l a t i o n b e - d n o c e s / s t n u o C 3 5 t w e e n t h i c k n e s s s w e l l i n g ( T S ) a n d w a t e r a b s o r p t i o n ( W A ) w a s n o t a s d i r e c t a s n o r m a l l y e x p e r i e n c e d w i t h o r g a n i c r e s i n b o n d e d b o a r d s . [ 4 4 ] T h e r e s u l t x - r a y d i f f r a c t i o n ( F i g u r e 3 . 1 0 ) i n d i c a t e d t h a t c a r b o n i z e d s p e c i m e n s d o n o t c o n t a i n c a l c i u m h y d r o x i d e , b u t c a l c i u m c a r b o n a t e . S p e c i m e n s m a d e a c c o r d i n g t o c o n v e n t i o n a l m e t h o d s s h o w o n i n c r e a s i n g a m o u n t o f c a l c i u m h y d r o x i d e w i t h t i m e . m a n « 2 3 9 . 1 1 3 0 i n K ! 3 5 ! . 1 1 2 0 a . " Z N - N 1 0 0 “ , _ _ . . . 3 " J i m M . M “ 1 3 9 0 1 8 2 0 0 6 0 2 1 “ b r a - A A . . 5 1 5 2 5 3 5 4 5 2 9 F i g u r e 3 . 1 0 X - R a y P a t t e r n s o f C e m e n t a n d V a r i o u s W o o d - C e m e n t S p e c i m e n s F a b r i c a t e d b y C o n v e n t i o n a l M e t h o d a n d C a r b o n D i o x i d e P r o c e s s A f t e r 5 h o u r s o r 2 8 d a y s [ 6 ] T h e l e n g t h s w e l l i n g u n d e r t h e i n fl u e n c e o f w a t e r o r m o i s t u r e i s a c r i t i c a l p r o p e r t y o f c e m e n t p a r t i c l e b o a r d s . T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o w t h a t c a r b o n i z a t i o n c a u s e s a r e - d u c t i o n o f l e n g t h s w e l l i n g . A c c o r d i n g t o L a n g e e t a 1 [ 8 5 ] , t h e l e n g t h s w e l l i n g o f c e m e n t b o n d e d p a r t i c l e b o a r d s a r e i n fl u e n c e d b y t h e n a t u r e o f t h e m a t r i x . T h e y r e p o r t e d l e n g t h s w e l l i n g f r o m 0 . 3 9 6 t o 0 . 5 0 8 p e r c e n t f o r c e m e n t - w o o d p a r t i c l e b o a r d s m a d e w i t h f o u r k i n d s o f c e m e n t . T h e r e q u i r e d s w e l l i n g v a l u e o f l e s s t h a n t w o p e r c e n t c a n b e o b t a i n e d b y u s i n g a c e m e n t o f h i g h e r s t r e n g t h c l a s s . W i t h g a s m i x t u r e s c o n t a i n i n g o n l y a b o u t 3 0 p e r - c e n t o f c a r b o n d i o x i d e , t h e f a b r i c a t e d b o a r d s s h o w e d c o m p a r a b l e p r o p e r t i e s w i t h t h o s e m a d e w i t h p u r e c a r b o n d i o x i d e . G a s e s e n r i c h e d w i t h c a r b o n d i o x i d e a r e e m i t t e d i n m a n y p r o c e s s e s , e . g . c a l c i n a t i o n p l a n t s , f e r m e n t a t i o n p l a n t s , a n d c e m e n t p l a n t s . I n t h e m a n u f a c - t u r e o f P o r t l a n d c e m e n t a b o u t 1 3 6 k g o f c a r b o n d i o x i d e i s e m i t t e d f o r e a c h 1 , 0 0 0 k g o f p r o d u c e d c e m e n t . T h i s a m o u n t i s n e a r l y e q u a l t o t h e a m o u n t b o u n d e d b y c e m e n t i n t h e c a r b o n d i o x i d e p r o c e s s e s . 3 6 I n g l a s s fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t ( G R C ) , t h e e f f e c t i v e w a t e r / c e m e n t r a t i o o f t h e 2 4 h o u r s d r i e d s p e c i m e n s w a s i n t h e r a n g e o f 0 . 0 8 t o 0 . 1 4 0 [ 1 0 ] . T h i s i s c l o s e t o t h e w a - t e r / c e m e n t r a t i o s w h i c h K l e m n a n d B e r g e r r e p o r t e d t o b e t h e o p t i m a l o n e s f o r e f fi c i e n t C 0 2 c u r i n g [ 9 0 ] . T h e e f f e c t o f d r y i n g t i m e o n t h e w o r k t o f r a c t u r e ( W F ) o f t h e c o m p o s i t e b e f o r e a n d a f t e r C 0 2 c u r i n g i s s h o w n i n F i g u r e s 3 . 1 1 a n d 3 . 1 2 . T h e c u r v e s p r i o r t o C 0 2 c u r i n g ( n o C 0 2 ) i n d i c a t e t h a t i n c r e a s e d d r y i n g t i m e i s a s s o c i a t e d w i t h r e d u c t i o n i n W F . T h e r e d u c t i o n i s g r e a t e r f o r l o n g e r p e r i o d s o f d r y i n g . T h e C 0 2 c u r i n g , f o l l o w i n g t h e i r r i - t i a l h e a t t r e a t m e n t , i s a c c o m p a n i e d b y a d d i t i o n a l r e d u c t i o n i n W F i n t h i s c a s e a n d a s l i g h t i n c r e a s e i n t h e c a s e o f t h e c o m p a c t e d s p e c i m e n s . 6 0 t h ! “ i n I 2 a ? ' 5 c a : 3 . . E ‘ - ‘ e s , ‘ 0 . : 3 g - l u g / i . " i s 2 0 a 0 1 m m 0 " W I N . W 8 5 F i g u r e 3 . 1 1 E f f e c t o f H e a t T r e a t m e n t a t 4 0 a n d 6 0 ° C ( c u r v e s m a r k e d a s “ n o C 0 2 ” ) a n d S u b s e q u e n t C 0 2 C u r i n g f o r 2 a n d 2 4 H o u r s a n d 7 D a y s , i n C 0 2 ( c u r v e s m a r k e d b y 2 h o u r s , 2 4 h o u r s , 7 d a y s ) o n W P V a l u e s o f C a s t S p e c i m e n s [ 1 0 ] 2 5 \ é ~ - A . . . . . . [ m y ‘ 6 “ r e p s “ “ “ “ \ ‘ B E . 1 0 ' 3 1 1 - o I I L 8 5 ’ I 8 3 3 2 5 I 5 0 1 5 2 ° D U R A T I O N O F D R Y I N G . H O U R S F i g u r e 3 . 1 2 E f f e c t o f H e a t T r e a t m e n t ( c u r v e s m a r k e d a s “ n o C 0 2 ” ) a n d s u b s e q u e n t C 0 2 C u r i n g f o r l a n d 2 D a y s o n t h e W P V a l u e s o f C o m p a c t e d S p e c i m e n s [ 1 0 ] . 3 7 F i g u r e 3 . 1 3 s h o w e d t h e e f f e c t o f d r y i n g t i m e p r i o r t o C 0 2 c u r i n g a n d t h e l e n g t h o f C 0 2 t r e a t m e n t o n t h e W P a f t e r e x p o s e d t o d i f f e r e n t c o n d i t i o n s . I t c a n b e s e e n t h a t t h e c a r - b o n a t i o n r e s u l t e d i n s o m e i m p r o v e m e n t o v e r u n c a r b o n a t e d c o n t r o l s p e c i m e n s . T h e o p t i - m a l i m p r o v e m e n t w a s o b t a i n e d a t s p e c i m e n s t h a t w e r e d r i e d f o r 2 a n d 5 h o u r s [ 1 0 ] . W 1 2 0 ? : W A Y E R m a s o n 5 h ‘ 1 ' I 3 1 O a t o m g 2 ' I ' d . “ ” A z ' ' ‘ k - - - - - . ° : n - - - - - . - A c o m n e t ' 0 E [ 1 0 1 A C C E L E R A T E D T E S T 3 F § L 5 / : D — - ‘ - u — - - . . « > i u fl \ m , K t g 3 I , e 1 0 4 1 c c , 3 " " > C _ : ° _ a _ _ \ 3 ’ - : F - @ o x z ‘ ' 0 7 ” ! c o : 3 c 2 5 D U R A T I O N O F D R Y I N G , H O U R S F i g u r e 3 . 1 3 E f f e c t o f D r y i n g T i m e a n d L e n g t h o f C 0 2 T r e a t m e n t o n t h e W P a f t e r E x p o - s u r e t o D i f f e r e n t C o n d i t i o n s [ 1 0 ] G o o d b r a k e e t a l i n v e s t i g a t e d t h e i n fl u e n c e o f w a t e r - s o l i d r a t i o , h u m i d i t y c o n d i t i o n a n d t h e p r e s s u r e o f C 0 2 i n w e t t e d p o w d e r o f b e t a - d i c a l c i u m s i l i c a t e ( B - Z C a O S i O z ) a n d t r i c a l c i u m s i l i c a t e ( 3 C a O S i O z ) [ 9 ] . T h e y c o n c l u d e d t h a t w a t e r - s o l i d r a t i o p l a y s a n i m - p o r t a n t r o l e i n C 0 2 d i s s o l u t i o n , a n d r e l a t i v e l y h u m i d i t i e s i n t h e r a n g e o f 0 t o 5 0 % s t r o n g l y a f f e c t t h e r a t e o f c a r b o n a t i o n a s d o e s a c h a n g e o f t h e C 0 2 p a r t i a l p r e s s u r e i n t h e r a n g e f r o m 0 . 0 5 t o 0 . 1 5 a t r n . ' I n t h e c a s e o f h a r d e n e d c e l l u l o s e a n d a s b e s t o s - fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s s u b j e c t e d t o c a r b o n a t i o n , S h a n n a n a n d V a u t i e r [ 8 7 ] c o n c l u d e d t h a t t h e m a x i m u m a m o u n t o f c a r b o n a t i o n o b t a i n e d i s o f t h e o r d e r o f 3 5 % C a C O 3 b y w e i g h t l e v e l ; a b s o r p t i o n o f f u r - t h e r C 0 2 w a s e x t r e m e l y s l o w . T h e a s b e s t o s c e m e n t s h e e t s h o w e d i n c r e a s e i n t h e m o d u l u s o f r u p t u r e a n d t e n s i l e s t r e n g t h , a n d d e c r e a s e d i n m o i s t u r e m o v e m e n t ( s e e F i g u r e 3 . 1 4 ) t n e m e v o m e r u t s i o m 3 8 [ 8 7 ] . T h e s i g n i fi c a n t c h a n g e s n o t e d i n t h e p r o p e r t i e s o f c a r b o n a t e d w o o d - fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t s h e e t w e r e i n c r e a s e s i n t e n s i l e s t r e n g t h , i n t e r n a l b o n d a n d m o i s t u r e m o v e m e n t ( F i g u r e 3 . 1 5 ) [ 8 7 ] . E x p o s u r e o f f u l l y c a r b o n a t e d w o o d fi b e r c e m e n t s h e e t i n a f u n g a l c e l l a r g e n e r a l l y c o n fi r m e d l i t e r a t u r e p r o j e c t i o n s o f f u n g a l r e s i s t a n c e , a l t h o u g h a m o d e r a t e d e c l i n e i n m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s w a s o b s e r v e d [ 8 7 ] . T h e m o d e o f fi b e r f a i l u r e w a s “ b r i t t l e - p e t r i fi e d ” , a n d b r i t t l e - h o l l o w f a i l u r e w a s l e s s f r e q u e n t l y o b s e r v e d . T h e fi l l i n g o f t h e c o r e o f t h e fi b e r a n d p o s s i b l y i t s c e l l w a l l w i t h h y d r a t i o n i s e x p e c t e d t o r e s u l t i n a n i n c r e a s e i n i t s s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s . T h e ‘ p e t r i fi e d ’ fi b e r s a r e m o r e s t a b l e d i m e n s i o n a l l y ; n o s e p a r a t i o n a n d d e b o n d p i n g b e t w e e n t h e m a n d t h e m a t r i x c o u l d b e o b s e r v e d . D u e t o t h e i n c r e a s e i n t h e d e n s i t y o f t h e m a t r i x a r o u n d t h e fi b e r s a n d t h e r e d u c t i o n i n t h e t e n d e n c y o f t h e fi b e r t o s h r i n k a w a y f r o m t h e m a t r i x , t h e b o n d b e t w e e n t h e t w o b e c o m e s g r e a t e r . T h e i n c r e a s e i n fi b e r - m a t r i x b o n d , a n d t h e i n c r e a s e i n fi b e r s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s m a y a c c o u n t f o r t h e m a r k e d i n c r e a s e i n t h e s t r e n g t h a n d E - m o d u l u s o f t h e c o m p o s i t e a n d i n i t s r e d u c e d t o u g h n e s s u p o n c a r b o n a t i o n a f t e r h a r d e n i n g . e l M o d u l u e o t r u p t u r e b l T e n s i l e « t e n c h 5 0 ‘ 2 0 v r C ‘ ' 6 . 2 o ' . r r g 5 ‘ 1 2 » e i . - s 5 ° ' 3 ' 3 8 5 a » E . o a A A I 0 1 0 2 0 3 0 4 0 ( I 1 0 2 0 3 0 4 0 e e l d u m e e r b o n e t e . c e l e i m c e r b e n e t e . a n y w a y “ a s y l u m : _ c l M o i s t u r e m o u n t I T O “ 1 0 “ W I ! ! ! T . 0 ‘ p e r p e n d i c u l a r t o M fl d fl l " I f ! d i r e c t i o n . 0 T e s t l o a d I n “ p e r e t t e t t o w i n d e d t i t r e d i r e c t i o n . O 1 0 2 0 M 4 0 c e l e i u m c e r b e n e t e . $ 1 » t h F i g u r e 3 . 1 4 E f f e c t o f C a r b o n a t i o n o n M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f A s b e s t o s - C e m e n t S h e e t [ 3 7 ] 3 9 A e ) T e n s i l e s t r e n g t h l “ b l I n t e r n e t 6 0 M s t r e n g t h v w a y a I g 0 4 A A . . 3 E E ° ° a ° ° £ 0 3 . ° 0 " A ' i 5 4 - I 0 . 2 3 I l l _ ; l i 2 - 3 0 . 1 - S 1 0 2 0 s o 4 0 " 1 0 2 0 s o 4 0 e I I e i u m c a r b o n a t e . e e l u ’ u r n u r b a n - r e . S b y u n l i t ! % b y n e w " : 1 M o i s t u r e m e n u - n 1 - T m l o a d W M 6 B p e r v - r a s c a l » t o 0 4 l p r i n c i p a l I i b n I a r e c t l o n . Q 2 , " M e l t o p v t - m i n d I “ e 0 . 3 - 0 T e e ! I c e d 0 9 9 1 1 . 4 ! g fi b r e d i r e c u e n . A T m l o d w l b d “ I 1 0 2 0 n ‘ 9 n i n e o f s h e e t . e e l e i u m w h o m . I b y N e w “ F i g u r e 3 . 1 5 E f f e c t o f C a r b o n a t i o n o n M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f C e l l u l o s e - F i b e r C e m e n t S h e e t [ 8 7 ] 3 . 4 . 2 D u r a b i l i t y C h a r a c t e r i s t i c s A c c o r d i n g t o t h e e x a m i n a t i o n s o f D i n w o o d i e a n d P a x t o n , a n d L a m p e r a n d S a t t l e r , c o n v e n t i o n a l c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d s c a n b e c o n s i d e r e d a s d u r a b l e m a t e r i a l s [ 1 , 1 0 , 5 4 , 9 1 ] . T h e b o a r d s r e p o r t e d l y s h o w a n i n c r e a s e w e t s t r e n g t h p r o p e r t i e s w i t h a g - i n g . E fi l o r e s c e n c e o f c e m e n t - b o n d e d c o m p o s i t e s c a n b e p r e s e n t e d t h r o u g h c a r b o n d i o x - i d e c u r i n g . T h e i n c r e a s e i n t e n s i l e s t r e n g t h , i n t e r n a l b o n d s t r e n g t h , a n d m o i s t u r e m o v e - m e n t o f c e l l u l o s e - fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s w i t h c a r b o n a t i o n u n d e r a g i n g e f - f e c t s a r e s h o w n i n F i g u r e 3 . 1 5 [ 8 7 , 8 8 , 8 9 ] . T h e c h a n g e s i n m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s w h e n c o m p a r e d w i t h u n c a r b o n a t e d , u n e x p o s e d c e l l u l o s e - fi b e r c e m e n t c o m p o s i t e s a r e s u m m a - r i z e d i n T a b l e 3 . 6 f o r c a r b o n a t e d , fi r n g a l c e l l a r e x p o s e d c o m p o s i t e s [ 8 7 ] . T h e c o m p l e t e c a r b o n a t i o n ( e l i m i n a t i o n o f a l l t h e c a l c i u m h y d r o x i d e ) h a s a l s o l e d t o s i g n i fi c a n t i m - p r o v e m e n t s i n d u r a b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s i n G R C [ 1 0 ] . 4 0 T a b l e 3 . 6 S u m m a r y o f C o m p a r i s o n B e t w e e n C a r b o n a t e d , F u n g a l C e l l a r - E x p o s e d a n d U n c a r b o n a t e d , U n e x p o s e d C e l l u l o s e F i b e r - C e m e n t C o m p o s i t e s ( d i f f e r e n c e s s i g n i fi c a n t a t t h e 9 5 % c o n fi d e n c e l e v e l ) [ 8 7 ] C o m p a r i s o n M e c h a n i c a l M o d u l t e n s i l e I n t e r n a l I m p a c t m o i s t u r e m o d u l u s b e t w e e n t e s t u s o f s t r e n g t h b o n d s t r e n g t h m o v e m e n t o f m e t h o d r u p t u r e s t r e n g t h e l a s t i c i t y u c , u e p r e p . - 0 0 - + 0 v e r s u s c , e p a r a . 0 - 0 + - u c = n o t c a r b o n a t e d c = c a r b o n a t e d u e = n o t e x p o s e d i n f u n g a l c e l l a r e = e x p o s e d i n f u n g a l c e l l a r p e r p . = t e s t l o a d a p p l i e d p e r p e n d i c u l a r t o p r i n c i p a l d i r e c t i o n p a r a . = t e s t l o a d a p p l i e d p a r a l l e l t o p r i n c i p a l fi b e r d i r e c t i o n 0 = n o c h a n g e - = d e c r e a s e a f t e r c a r b o n a t i o n a n d e x p o s u r e i n f u n g a l c e l l a r + = i n c r e a s e a f t e r c a r b o n a t i o n a n d e x p o s u r e i n f u n g a l c e l l a r D u r a b i l i t y o f c o n v e n t i o n a l a n d r a p i d l y c u r i n g ( u s i n g C 0 2 ) c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d w a s s t u d i e d b y S i m a t u p a n g [ 6 ] . H e c o n c l u d e d t h a t c o n v e n t i o n a l l y m a d e c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d s h a v e h i g h e r b e n d i n g s t r e n g t h p r o p e r t i e s a n d a r e a l s o m o r e d u r a b l e . H o w e v e r , t h e p r o p e r t i e s o f t h e r a p i d l y s e t t i n g b o a r d s f u l fi l l t h e r e q u i r e - m e n t s o f e x i s t i n g s t a n d a r d s . A f t e r 6 4 w e e k s o f w e a t h e r i n g n o s u b s t a n t i a l l o s s o f b e n d i n g s t r e n g t h w a s o b s e r v e d . T h e r e s u l t s o f t h e d u r a b i l i t y t e s t s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 3 . 7 . 4 1 T a b l e 3 . 7 C o m p a r a t i v e D u r a b i l i t y o f C o n v e n t i o n a l l y a n d R a p i d l y S e t t i n g C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d f r o m S p r u c e [ 6 ] B e n d i n g s t r e n g t h ( B S ) a n d D e n s i t y ( D ) C e m e n t 2 8 d a y s 3 2 w e e k s 6 4 w e e k s 6 4 w e e k s ( o u t d o o r ) ( i n d o o r ) B S D B S D B S D B S D ( M P a ) ( k g / m 3 ) ( M P a ( k g / m 3 ) ( M P a ) ( k g / m 3 ) ( M P a ) ( k g / m 3 ) P r e s s t i m e 8 h o u r s : " ' P Z 3 5 F 1 4 . 3 8 1 , 1 1 7 1 7 . 9 2 1 , 1 8 9 2 2 . 1 9 1 , 2 0 7 1 6 . 8 5 1 , 1 4 1 T r a s s 1 6 . 3 0 1 , 1 2 8 1 8 . 3 5 1 , 1 8 4 1 9 . 6 2 1 , 1 8 4 1 1 . 1 6 1 , 1 0 9 H i g h f u r n a c e s l a g 1 1 . 5 5 1 , 0 4 9 1 3 . 5 2 1 , 1 2 2 1 5 . 7 0 1 , 1 5 9 1 0 . 7 9 1 , 0 7 9 P r e s s t i m e I 8 m i n u t e s : ” P Z 3 5 F 1 1 . 8 4 1 , 0 8 9 1 0 . 1 8 1 , 1 5 7 1 2 . 9 8 1 , 1 5 4 1 2 . 0 1 1 , 1 5 5 T r a s s l 1 . 5 6 1 , 0 9 2 8 . 5 8 1 , 0 6 9 9 . 2 5 1 , 0 5 4 1 7 . 1 4 1 , 1 5 0 H i g h f u r n a c e s l a g 1 1 . 0 3 1 , 0 3 9 8 . 6 7 1 , 0 7 6 1 0 . 0 4 1 , 0 7 9 1 1 . 4 5 1 , 1 0 7 * ) A c c e l e r a t o r : 3 w t % C a C l z , P r e s s t i m e : 8 h o u r s a t 4 0 ° C “ ) A d d i t i v e : 1 3 w t % K 2 C 0 3 + 1 . 5 w t % w a t e r g l a s s , P r e s s t i m e : 1 8 m i n u t e s a t 8 5 ° C T h e e m b r i t t l m e n t o f w o o d ( w o o d p a r t i c l e a n d c e l l u l o s e fi b e r ) i n c e m e n t b a s e d m a t r i c e s i s a d e g r a d a t i o n o f t h e w o o d i n t h e a l k a l i n i t y e n v i r o n m e n t o f t h e c e m e n t m a t r i x . T h i s g r a d a t i o n o f t h e fi b e r ( p a r t i c l e ) c a n b e a v o i d b y a r e d u c t i o n o f t h e a l k a l i n i t y o f t h e c e m e n t m a t r i x . G r a m [ 1 0 3 , 1 0 4 ] w a s w e l l d e s c r i b e t h e m e c h a n i s m s o f d e c o m p o s i t i o n i n c a s e o f s i s a l fi b e r a n d c e l l u l o s e . G e n e r a l l y h e l d t h a t t h e d e c o m p o s i t i o n o f c e l l u l o s e i n a n a l k a l i n e e n v i r o n m e n t c a n t a k e p l a c e i n a c c o r d a n c e w i t h t w o d i f f e r e n t m e c h a n i s m s . O n e i s t h e p e e l i n g - o f f m e c h a n i s m s w h i c h o c c u r s a t t h e e n d o f t h e m o l e c u l a r c h a i n . T h e e n d g r o u p , w h i c h i s r e d u c t i v e , r e a c t s w i t h C H a n d f o r m s i s o s a c c h a r i n a c i d ( C H Z O H ) w h i c h i s u n - h o o k e d f r o m t h e m o l e c u l a r c h a i n . E n d g r o u p s a r e l i b e r a t e d i n t h i s w a y a l l t h e t i m e s . T h e p r o b a b i l i t y o f t h e g r o u p f o r m i n g m e t a s a c c h a r i n a c i d i n s t e a d , w h i c h i s n o t u n h o o k e d a n d w h i c h i s s t a b l e i n a n a l k a l i n e s o l u t i o n , i s 1 : 5 0 . S i n c e t h e d e g r e e p o l y m e r i z a t i o n i s h i g h , a b o u t 2 5 0 0 0 , t h e p e e l i n g - o f f m e c h a n i s m i s f a i r l y h a r m l e s s i n i t s e l f . P e e l i n g o f f i s s a i d t o 4 2 o c c u r w i t h i n a w i d e t e m p e r a t u r e i n t e r v a l b u t t h e r a t e d o e s n o t b e c o m e m a r k e d l y h i g h u n t i l a t e m p e r a t u r e o f a b o u t 7 5 ° C o r a b o v e . T h e o t h e r f o r m o f c e l l u l o s e d e c o m p o s i t i o n c o n s i s t s o f a l k a l i n e h y d r o l y s i s . T h i s c a u s e t h e m o l e c u l a r c h a i n t o d e v i d e a n d t h e d e g r e e o f p o l y m e r i z a t i o n d e c r e a s e s . S i n c e t h e d i v i s i o n o f t h e m o l e c u l a r c h a i n e n t a i l s t h e e x p o - s u r e o f n e w r e d u c t i v e e n d g r o u p s , t h e p e e l i n g - o f f m e c h a n i s m s c a n b e s t a r t e d . A l k a l i n e h y d r o l y s i s d o e s n o t t a k e p l a c e a t a h i g h r a t e u n t i l t h e t e m p e r a t u r e i s i n e x c e s s o f 1 0 0 ° C . T h e d e c o m p o s i t i o n o f h e m i c e l l u l o s e i n a n a l k a l i n e e n v i r o n m e n t f o l l o w s t h e s a m e p a t t e r n . T h e d e g r e e o f p o l y m e r i z a t i o n l i e s b e t w e e n 5 0 a n d 2 0 0 . C o n s e q u e n t l y , t h e p e e l i n g - o f f m e c h a n i s m b e c o m e s t h e d o m i n a t i n g d e c o m p o s i t i o n m e c h a n i s m . L i g n i n i s c o m p o s e d o f l a r g e 3 - d i m e n s i o n a l m o l e c u l e s . T h e s t r u c t u r e o f t h e s e m o l e c u l e s i s n o t k n o w n . L i g n i n c o n s i s t s o f a r o m a t i c s u b s t a n c e s , i s e a s i l y b r o k e n d o w n i n a n a l k a l i n e e n v i r o n m e n t a n d i s c o l o r e d y e l l o w a n d b r o w n w h e n o x i d i z e d . L i g n i n b e g i n s t o s o f t e n a t 7 0 ° C - 8 0 ° C . A t 1 2 0 ° C i t i s p a r t l y l i q u i d . T h e p r i m a r y c a u s e o f t h e c h a n g e i n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s i s a l fi b e r i n t h e a l k a l i n e e n v i r o n m e n t o f t h e c e m e n t m a t r i x i s a s s u m e d c o n s i s t o f a c h e m i c a l d e c o m p o s i t i o n o f t h e l i g n i n a n d t h e h e m i c e l l u l o s e i n t h e m i d d l e l a m e l l a e . T h e a l k a l i n e p o r e w a t e r i n t h e c o n c r e t e d i s s o l v e s t h e l i g n i n a n d t h e h e m i c e l l u l o s e a n d t h u s b r e a k s t h e l i n k b e t w e e n t h e i n d i v i d u a l fi b e r c e l l s . [ 1 0 3 , 1 0 4 ] U n d e r n a t u r a l w e a t h e r i n g , w o o d fi b e r s m a y b e e x p o s e d t o m o i s t u r e c y c l i n g a n d f u n g a l e f f e c t s . T h e b e h a v i o r o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s h a s b e e n i n v e s t i g a t e d . 3 . 4 . 3 E c o n o m y I n t h e m a n u f a c t u r i n g o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d w i t h a c c e l e r a t e d ( C 0 2 ) c u r i n g , s e v e r a l r e m a r k a b l e a d v a n t a g e c a n b e g a i n e d w h e n c o m p a r e d t o t h e c o n - v e n t i o n a l m a n u f a c t u r i n g s y s t e m [ 4 3 ] . T a b l e 3 . 8 s h o w s t h e c o n s u m p t i o n o f r a w m a t e r i a l s a n d e n e r g y f o r a c c e l e r a t e d v e r s u s c o n v e n t i o n a l m a n u f a c t u r i n g o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d . 4 3 T a b l e 3 . 8 C o m p a r i s o n o f R a w M a t e r i a l s a n d E n e r g y [ 4 3 ] M a t e r i a l o r e n e r g y p e r c u - b i c f o o t o f p a n e l C 0 2 s y s t e m C o n v e n t i o n a l s y s t e m W o o d 1 9 . 5 6 l b . 2 6 . 4 9 l b . C e m e n t 5 4 . 5 7 l b . $ 7 . 3 9 l b . C 0 2 4 . 3 6 l b . - H 2 0 2 2 . 2 4 l b . 3 4 . 2 0 l b . W a t e r g l a s s - - 0 . 8 7 l b . C o m p r e s s e d a i r 1 , 0 8 5 N - g a l . / f t . 3 2 , 2 7 5 N - g a l . / f t . 3 E l e c t r i c e n e r g y 1 0 . 6 k W h 7 . 4 8 k W h H e a t e n e r g y 3 0 . 6 B T U 9 0 . 2 B T U 3 . 5 D E S I G N O F N A T U R A L F I B E R R E I N F O R C E D C E M E N T C O M P O S I T E S A l t h o u g h i n t e r e s t i n n a t u r a l fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e m a t e r i a l s h a s g r o w n a t a g r e a t l y a c c e l e r a t i n g p a c e i n t h e l a s t f e w y e a r s , c o m p o s i t e s a s s u c h a r e n o t n e w . T h e m a i n f a c t o r s c o n t r o l l i n g t h e p e r f o r m a n c e o f c o m p o s i t e m a t e r i a l s a r e t h e p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f t h e fi b e r s a n d t h e m a t r i x , a n d o f t h e s t r e n g t h o f t h e b o n d b e t w e e n t h e t w o . T h e i m p o r t a n t f a c t o r s i n t h e d e s i g n o f fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s a r e : 1 . F i b e r v o l u m e f r a c t i o n 2 . F i b e r o r i e n t a t i o n 3 . T h e f o r m o f r e i n f o r c e m e n t ( fi b e r d i m e n s i o n s : a l i g n e d s h o r t fi b e r , c o n t i n u o u s , c o m - b i n e d ) 4 . F i b e r d i s t r i b u t i o n 3 . 5 . 1 V o l u m e F r a c t i o n o f F i b e r a n d P a r t i c l e I t i s t y p i c a l o f c o m p o s i t e m a t e r i a l s , w h e r e t h e m a t r i x i s n o r m a l l y o r g a n i c ( p o l y m e r i c ) , t o h a v e q u i t e a h i g h fi b e r c o n t e n t ( V f = 0 . 2 t o 0 . 7 ) . O n t h e o t h e r h a n d , c o m - p o s i t e m a t e r i a l s w i t h a n i n o r g a n i c c e m e n t m a t r i x u s u a l l y h a v e a q u i t e l o w fi b e r c o n t e n t s s e r t s e l i s n e T 4 4 ( V f = 0 . 0 1 t o 0 . 3 ) . F i g u r e 3 . 1 6 s h o w s v a r i o u s c o m p o s i t e s t r e s s - s t r a i n c u r v e s f o r fi b e r - r e i n f o r c e d b r i t t l e m a t e r i a l s w i t h d i f f e r e n t fi b e r v o l u m e f r a c t i o n s . — . M u l u p I r - c r a c k i n g . \ / d e b o n d t n g . a n d s l i p S t r a i n S t r a i n S t r a i n ~ a ‘ 1 b 1 1 ( 1 1 F i g u r e 3 . 1 6 T h e C o m p o s i t e S t r e s s - S t r a i n C u r v e s f o r F i b e r - R e i n f o r c e d B r i t t l e M a t r i c e s : ( a ) L o w fi b e r v o l u m e f r a c t i o n s ; ( b ) I n t e r m e d i a t e fi b e r v o l u m e f r a c t i o n s ; ( c ) H i g h fi b e r v o l u m e f r a c t i o n s [ 1 1 3 ] F i g u r e 3 . 1 7 a a n d 3 . 1 7 b s h o w t y p i c a l e f f e c t s o f k r a f t p u l p fi b e r w e i g h t f r a c t i o n o n t h e fl e x u r a l s t r e n g t h a n d t o u g h n e s s ( a r e a u n d e r n e a t h t h e fl e x u r a l l o a d - d e fl e c t i o n c u r v e ) o f c e m e n t i t i o u s m a t e r i a l s w i t h d i f f e r e n t w i t h p r o p o r t i o n s w h i c h h a v e b e e n c u r e d i n d i f - f e r e n t c o n d i t i o n s . W W W ) i c t u r e T o u g h n e e s a O / m ' ) 3 0 k 3 ‘ 0 2 0 - 2 - 1 0 ' i A m u s e - e r r a t u m ) l _ M a n a m a - r o s a r y » m u m m y ” ) 0 l l l l l l 0 J l l I l l 0 2 4 6 8 1 0 1 2 0 2 4 6 8 1 0 1 2 F I b e r “ fi g h t , % fi b e r W e i g h t , ‘ / o F i g u r e 3 . 1 7 F l e x u r a l S t r e n g t h a n d T o u g h n e s s v e r s e s F i b e r W e i g h t F r a c t i o n f o r C e m e n t s a n d M o r t a r s R e i n f o r c e d w i t h W o o d F i b e r ( k r a f t p u l p ) [ 6 6 ] 4 5 T h e g a i n s i n t e n s i l e ( fl e x u r a l ) s t r e n g t h w i t h t h e a d d i t i o n o f d i s c r e t e r e i n f o r c i n g i n c l u s i o n s a r e , h o w e v e r , a c c o m p a n i e d w i t h l o s s e s o f c o m p r e s s i v e s t r e n g t h . I n c e m e n t b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d , t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f r e d m a p l e w o o d - c e m e n t c o m - p o s i t e s w i t h d i f f e r e n t w o o d p a r t i c l e w e i g h t f r a c t i o n s ( F i g u r e 3 . 1 8 ) t e n d s t o d e c r e a s e a s t h e a m o u n t o f w o o d i s i n c r e a s e d ( F i g u r e 3 . 1 8 ) . i i C o m p r e s s i v e s t r e n g t h ( p s i ) N s 8 s C C e m e n t t o w o o d r a t i o ( 1 3 . 3 : 1 ) F i g u r e 3 . 1 8 C o m p r e s s i v e S t r e n g t h o f R e d M a p l e W o o d - C e m e n t C o m p o s i t e s a f t e r 2 8 D a y s o f C u r i n g a s a F u n c t i o n o f W o o d - C e m e n t R a t i o [ 6 5 ] 3 . 5 . 2 F i b e r a n d P a r t i c l e F o r m s F o r m s i n w h i c h fi b e r s c a n b e e m b e d d e d i n a m a t r i x a r e v a r i e d . I n m a n y w a y s , t h e s i m p l e s t f o r m i s s h o r t , r a n d o m l y d i s t r i b u t e fi b e r s . A n e x a m p l e o f t h e p a r t i c l e f o r m f o r d e v e l o p i n g s t r e n g t h a n d d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y i s a t h i n fl a k e o f u n i f o r m t h i c k n e s s w i t h a h i g h l e n g t h t o t h i c k n e s s r a t i o . M o s t e q u i p m e n t d e s i g n e d t o m a k e t h i n fl a k e s a c t u a l l y p r o d u c e a v a r i e t y o f p a r t i c l e s , i n c l u d i n g s o m e i d e a l fl a k e s b u t a l s o c o n s i d e r a b l e a m o u n t s o f fi n e r , m o r e g r a n u l a r m a t e r i a l . I n p r a c t i c e , t h e i n d u s t r y s t a r t s w i t h w h i c h e v e r f o r m o f r a w m a t e r i a l i s m o s t e c o n o m i c a l l y a p p l i c a b l e t o t h e t y p e o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d . T h e d i m e n s i o n a l r e l a t i o n s h i p s a r e m o r e s i g n i fi c a n t i n t h e d e v e l o p m e n t o f c o m - p o s i t e p r o p e r t i e s t h a n a r e t h e a c t u a l m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e fi b e r . e t i s o p m o c f l o a i h r t e g t n a e m r t s e l i s n e T # 1 2 = l c _ — — — - — ‘ . 4 6 3 . 5 . 3 F i b e r / P a r t i c l e L e n g t h a n d A s p e c t R a t i o F i b e r l e n g t h c a n b e u s e d t o c l a s s i f y fi b e r s f o r u s e i n c o m p o s i t e m a t e r i a l s . T h e fi - b e r s c a n b e c o n t i n u o u s , d i s c o n t i n u o u s o r b o t h w i t h i n a g i v e n c o m p o s i t e m a t e r i a l . T h e r e i s n o t a fi b e r l e n g t h w h i c h i s c o n s t a n t f o r a l l m a t e r i a l s a n d b e l o w w h i c h t h e fi b e r s m a y b e t e r m e d ‘ s h o r t ’ . H o w e v e r , t h e fi b e r l e n g t h o r t h e a s p e c t r a t i o c a n h a v e a s i g n i fi c a n t e f f e c t o n t h e p r o p e r t i e s a n d o n t h e f a i l u r e m o d e s o f c o m p o s i t e m a t e r i a l s . T h e e f f e c t o f t h e a s - p e c t r a t i o a n d t h e fi b e r v o l u m e f r a c t i o n o n c o m p o s i t e t e n s i l e s t r e n g t h i s i l l u s t r a t e d i n F i g - u r e 3 . 1 9 . T h e b e h a v i o r o f v e r y s h o r t fi b e r s i s d o m i n a t e d b y e n d e f f e c t s a n d t h e y d o n o t t h e r e f o r e a c t a s g o o d r e i n f o r c i n g a g e n t s . R e i n f o r c i n g fi b e r s w i t h l e n g t h s l e s s t h a n t h e c r i t i c a l l e n g t h I , w i l l t e n d t o p u l l o u t . O n t h e o t h e r h a n d , w h e n t h e fi b e r l e n g t h i s g r e a t e r t h a n 1 , , t h e fi b e r s w i l l f r a c t u r e , r a t h e r t h a n p u l l o u t . I n t h e r e g i o n b e f o r e t h e m a t r i x f a i l - u r e s t r a i n i s r e a c h e d , t h e l e n g t h e f fi c i e n c y f a c t o r f o r a n a l i g n e d s h o r t fi b e r c o m p o s i t e w i t h fi i c t i o n a l b o n d a t t h e fi b e r i n t e r f a c e i s n e a r l y u n i t y f o r p r a c t i c a l c o m p o s i t e s . F i b e r l e n g t h a l s o a f f e c t s t h e e a s e w i t h w h i c h t h e fi b e r s c a n b e a l i g n e d a n d p a c k e d . I n g e n e r a l , s h o r t fi b e r s a r e m o r e d i f fi c u l t t o a l i g n a n d t o p a c k d e n s e l y t h a n t h e c o n t i n u o u s fi b e r s . O n t h e o t h e r h a n d , i n t h e c a s e o f c e m e n t - b a s e m a t r i c e s , e x c e s s fi b e r l e n g t h s a n d a s p e c t r a t i o s r e q u i r e t h e u s e o f e x c e s s e f f o r t s f o r a c h i e v i n g s a t i s f a c t o r y c o m p a c t i o n o f t h e c o m p o s i t e . / 1 4 : 0 0 / ’ 1 3 > [ C l l < 1 0 ' V o l u m e fi a c t i o n o f fi b e r F i g u r e 3 . 1 9 E f f e c t o f t h e F i b e r A s p e c t R a t i o o n t h e T e n s i l e S t r e n g t h o f F i b e r R e i n f o r c e d C o m p o s i t e s [ 1 2 ] 4 7 3 . 5 . 4 F i b e r O r i e n t a t i o n T h e o r i e n t a t i o n o f fi b e r s h a s a d e c i s i v e i n fl u e n c e o n t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n d t h e b e h a v i o r o f t h e c o m p o s i t e m a t e r i a l . T h e fi b e r o r i e n t a t i o n d e p e n d s o n t h e p r o c e s s i n g r o u t e . M a x i m u m l o a d i n g o f t h e fi b e r s a n d m a x i m u m c o m p o s i t e s t r e n g t h o c c u r s w h e n a l l t h e fi b e r s a r e a l i g n e d p a r a l l e l t o a u n i a x i a l t e n s i l e l o a d . T h e t h e o r e t i c a l e f f e c t o f fi b e r o r i - e n t a t i o n o n t h e s t r e n g t h o f a c o m p o s i t e i s s h o w n i n T a b l e 3 . 9 . T a b l e 3 . 9 T h e E f f e c t o f F i b e r O r i e n t a t i o n o n S t r e n g t h o f C o m p o s i t e , f o r a g i v e n fi b e r o r i e n t a t i o n r e l a t i v e t o t h e d i r e c t i o n o f s t r e s s [ 4 9 ] F i b e r o r i e n t a t i o n E f f i c i e n c y f a c t o r s l - D a l i g n e d 1 2 - D r a n d o m i n p l a n e 1 / 3 3 - D r a n d o m 1 / 6 3 . 5 . 5 F i b e r S h a p e F i b e r s h a p e c a n h a v e a n e f f e c t o n t h e m a x i m u m o b t a i n a b l e fi b e r v o l u m e fi a c t i o n , a n d c a n a l s o a f f e c t c o m p o s i t e p r o p e r t i e s . C e l l u l o s e fi b e r s , b e i n g h o l l o w , c a n i n s o m e c a s e s c o n f e r b e n e fi t s i n t e r m s o f r e - d u c e d c o m p o s i t e d e n s i t y a n d i n c r e a s e d s t r e n g t h - d e n s i t y r a t i o s . 3 . 5 . 6 E f f e c t o f V o i d s V o i d s i n c o m p o s i t e s m a y b e f o r m e d i n a n u m b e r o f w a y s . T h e p r e s e n c e o f v o i d s i s d e t r i m e n t a l t o c o m p o s i t e i n t e g r i t y a n d s t r e n g t h . B o n d s t r e n g t h i s w e a k e n e d b y t h e p r e s e n c e o f v o i d s . F i g u r e 3 . 2 0 s h o w s t h a t t h e i n c r e a s e fi b e r c o n t e n t i s o f f s e t b y t h e i n c r e a s e i n v o i d c o n t e n t ; b e y o n d t h e o p t i m u m fi b e r c o n t e n t ( 8 t o 1 2 % b y m a s s f r a c t i o n ) , t h e d e t r i m e n t a l e f f e c t d u e t o t h e p o r o s i t y i n c r e a s e i s g r e a t e r t h a n t h e r e i n f o r c i n g i n fl u e n c e o f t h e a d d e d fi b e r . ) e m u l o v y b % ( t n e t n o c d i o V 4 8 2 0 0 2 4 6 8 1 0 1 2 F i b e r c o n t e n t ( % b y m a s s ) F i g u r e 3 . 2 0 E f f e c t o f C e l l u l o s e P u l p F i b e r C o n t e n t a n d V o i d C o n t e n t o f A i r C u r e d C o m - p o s i t e s [ 6 7 ] 3 . 5 . 7 C o n s t i t u e n t B e h a v i o r W h e t h e r t h e c o n s t i t u e n t s a r e b r i t t l e o r d u c t i l e , t h e y a f f e c t c o m p o s i t e p r o p e r t i e s . I f fi b e r s a r e b r i t t l e , t h e c o m p o s i t e w i l l t e n d t o fi a c t u r e i n t h e l i n e a r p o r t i o n o f a s t r e s s - s t r a i n c u r v e , e v e n w h e n t h e m a t r i x i s d u c t i l e . I f d u c t i l e fi b e r s a r e r e i n f o r c i n g a d u c t i l e m a t r i x , t h e c o m p o s i t e w i l l s h o w p l a s t i c d e f o r m a t i o n p r i o r t o fi ' a c t u r e . O n t h e o t h e r h a n d , i f d u c - t i l e fi b e r s a r e r e i n f o r c i n g a b r i t t l e m a t r i x , t h e c o m p o s i t e w i l l e x h i b i t l i n e a r b e h a v i o r u n t i l t h e fi r s t c r a c k , a n d a f t e r t h a t , d u c t i l e b e h a v i o r ( c o n s i d e r a b l e e l o n g a t i o n s o r d e fl e c t i o n s ) m a y o c c u r o v e r a p e r i o d o f t i m e . S t u d i e s o f n a t u r a l fi b e r s a n d o f r e i n f o r c i n g a n d p u l p i n g t e c h n o l o g i e s , h a v e l e a d o u r i n t e r e s t i n t o d i f f e r e n t p u l p q u a l i t i e s , a n d i t h a s b e c o m e c l e a r t h a t fi b e r s c o u l d h a v e f u n c t i o n s o t h e r t h a n l o a d - b e a r i n g , a n d t h a t t h e m a t r i x n o t o n l y h o l d s t h e fi b e r s t o g e t h e r b u t a l s o p l a y s a s i g n i fi c a n t r o l e i n c o m p o s i t e b e h a v i o r . A t h i r d c o n s i d e r a t i o n - t h e i n t e r - f a c e b e t w e e n fi b c r a n d m a t r i x - p l a y s a v e r y i m p o r t a n t r o l e i n t h e f r a c t u r e b e h a v i o r o f c o m p o s i t e m a t e r i a l s . 4 9 3 . 6 . T H E O R E T I C A L P R I N C I P L E S I f t h e m a x i m u m b e n e fi t s o f c o m p o s i t e s a s e n g i n e e r i n g m a t e r i a l s i s t o b e a c h i e v e d , i t i s n e c e s s a r y t o u n d e r s t a n d t h e i r l o a d - b e a r i n g p o t e n t i a l . L i n e a r e l a s t i c f r a c t u r e m e c h a n - i c s ( L E F M ) , t h e d i s c i p l i n e c o n c e r n e d w i t h f a i l u r e b y c r a c k i n i t i a t i o n a n d p r o p a g a t i o n , i s o f t e n u s e d t o a s s e s s t h e s u i t a b i l i t y o f c o n v e n t i o n a l e n g i n e e r i n g m a t e r i a l s s u c h a s c o n c r e t e a n d c e r a m i c s i n l o a d - b e a r i n g s i t u a t i o n s . F a i l u r e i n a fi b e r c o m p o s i t e e m a n a t e s f r o m d e - f e c t s i n t h e m a t e r i a l . T h e s e m a y b e b r o k e n fi b e r s , fl a w s i n t h e m a t r i x a n d d e b o n d e d fi - b e r / m a t r i x i n t e r f a c e s . F i g u r e 3 . 2 1 s h o w s a s c h e m a t i c r e p r e s e n t a t i o n o f a c r o s s - s e c t i o n t h r o u g h a fi b e r r e i n f o r c e d m a t r i x . T h e d i a g r a m s h o w s s e v e r a l p o s s i b l e l o c a l f a i l u r e e v e n t s o c c u r r i n g b e f o r e f r a c t u r e o f t h e c o m p o s i t e . A t s o m e d i s t a n c e a h e a d o f t h e c r a c k t h a t i s t r a v e l i n g t h r o u g h t h e c o m p o s i t e , fi b e r s b e g i n t o b e i n fl u e n c e d . I n t h e h i g h s t r e s s r e g i o n n e a r t h e c r a c k t i p , fi b e r s m a y d e b o n d f r o m t h e m a t r i x ( e . g . fi b e r 1 ) . T h i s r u p t u r e o f c h e m i c a l b o n d s a t t h e i n t e r f a c e u s e s u p e n e r g y f r o m t h e s t r e s s e d s y s t e m . A l s o , s u f fi - c i e n t s t r e s s m a y b e t r a n s f e r r e d t o a fi b e r ( e . g . fi b e r 2 ) t o e n a b l e t h e fi b e r t o b e u l t i m a t e l y f r a c t u r e d ( a s i n fi b e r 4 ) . W h e n t o t a l d e b o n d i n g o c c u r s , t h e d e b o n d e d fi b e r c a n t h e n b e p u l l e d o u t f r o m t h e m a t r i x a n d c o n s i d e r a b l e e n e r g y l o s t f r o m t h e s y s t e m i n t h e f o r m o f f r i c t i o n a l e n e r g y ( e . g . fi b e r 3 ) . I t i s a l s o p o s s i b l e f o r a fi b e r t o b e l e f t i n t a c t a s t h e c r a c k p r o p a g a t e s . T h i s p r o c e s s i s c a l l e d c r a c k b r i d g i n g . T h e n e t e f f e c t o f t h e i n t e r a c t i o n o f fi - b e r s w i t h c r a c k s i n c e m e n t c o m p o s i t e s i s t h e i m p r o v e m e n t o f d u c t i l i t y a n d t e n s i l e s t r e n g t h o f t h e r e s u l t i n g c e m e n t - b a s e d c o m p o s i t e m a t e r i a l . F r o m t h i s s i m p l i s t i c a p p r o a c h w e a r e i m m e d i a t e l y m a d e a w a r e o f t h e i m p o r t a n c e o f fi b e r t o m a t r i x b o n d s t r e n g t h , fi i c - t i o n a l s t r e s s o p p o s i n g p u l l o u t , t e n s i l e s t r e n g t h o f t h e fi b e r , fi b e r l e n g t h a n d fi b e r c o n t e n t . F i g u r e 3 . 2 1 S c h e m a t i c R e p r e s e n t a t i o n o f C r a c k T r a v e l i n g T h r o u g h a F i b e r R e i n f o r c e d M a t r i x [ 8 ] 5 0 I n f o r m a t i o n c o n c e r n i n g t h e o r e t i c a l t r e a t m e n t o f c e m e n t - b o n d e d w o o d c o m p o s i t e b o a r d i s v e r y l i m i t e d . D i f f e r e n t e f f o r t s h a v e b e e n m a d e t o p r e d i c t t h e s t r e n g t h o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d a n d i s o l a t e t h e m a j o r p a r a m e t e r s a f f e c t i n g i t . D i n w o o d i e , P a x t o n a n d S o r f a q u a l i t a t i v e l y r e l a t e d s t r e n g t h t o d e n s i t y [ 5 4 , 5 5 , 5 6 , 5 7 ] . L e e a n d H o n g [ 5 8 ] s t u d i e d t h e e f f e c t o f t h e h y d r a t i o n t e m p e r a t u r e o n s t r e n g t h . H i g h e r t e m p e r a t u r e s g a v e h i g h e r s t r e n g t h s . T h e y a l s o i n v e s t i g a t e d t h e e f f e c t s o f w o o d s p e c i e s o n s t r e n g t h . S o r f a [ 5 5 ] g e n e r a t e d e m p i r i c a l f o r m u l a b y m u l t i p l e l i n e a r r e g r e s s i o n a n a l y s i s o v e r d i f f e r e n t p a - r a m e t e r s s u c h a s w o o d / c e m e n t a n d w a t e r / c e m e n t r a t i o s t o p r e d i c t t h e d e n s i t y a n d t h e b e n d i n g s t r e n g t h o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d . H i s c o r r e l a t i o n v a r i e s f r o m 8 0 t o 9 5 % o v e r c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d d e n s i t i e s r a n g i n g f r o m 4 8 0 . 6 t o 1 2 9 6 k g / m 3 ( 3 0 t o 8 0 p c t ) . A m o r e r e c e n t w o r k b y S a r j a [ 5 9 ] p r e s e n t s e m p i r i c a l f o r m u l a s f o r t h e m o d u l u s o f e l a s t i c i t y m o d u l u s o f r u p t u r e a n d c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d a s a f u n c t i o n o f d e n s i t y ; t h e s e f o r m u l a s a r e g i v e n b e l o w : f c = 4 . 5 ( p / 1 0 0 0 ) f c t = p / 5 0 0 E , = 1 5 0 0 ( p / 1 0 0 0 ) 4 w h e r e p i s t h e d e n s i t y a t 4 0 % h u n r i d i t y i n k g / m 3 f c i s t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t h i n M P a f c , i s t h e t e n s i l e s t r e n g t h i n M P a E C i s t h e m o d u l u s o f e l a s t i c i t y i n M p a T h e c o m p o s i t e m a t e r i a l a p p r o a c h h a s b e e n u s e d b y s e v e r a l r e s e a r c h e r s i n t h e f o r m o f ‘ r u l e o f m i x t u r e s ’ t o p r e d i c t s t r e n g t h b e h a v i o r o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e [ 5 0 ] . T h e r u l e o f m i x t u r e s s t a t e d i n i t s m o s t g e n e r a l f o r m c a n b e g i v e n a s : 0 , , = 0 “ ) , + 0 1 1 ) , w h e r e o , i s t h e s t r e n g t h o f c o m p o s i t e , a . i s t h e s t r e n g t h o f t h e m a t r i x , o f t h e s t r e n g t h o f t h e fi b e r s , ' 1 ] i s t h e e f f i c i e n c y f a c t o r , 0 0 i s t h e v o i d f r a c t i o n a n d 1 ) , , a n d u , a r e t h e v o l - u m e f r a c t i o n s o f t h e m a t r i x a n d t h e fi b e r s r e s p e c t i v e l y . W h e n t h e m a t r i x c r a c k s , t h e c o m p o s i t e m a y c a r r y a l e s s e r o r g r e a t e r l o a d t h a n t h e m a t r i x , d e p e n d i n g o n fi b e r c o n t e n t . 5 1 F i g u r e 3 . 2 2 s h o w s l o a d - d e fl e c t i o n c u r v e s f o r a r a n g e o f fi b e r c o m p o s i t e s t e s t e d i n fl e x u r e . T h e ‘ c r i t i c a l v o l u m e ’ o f fi b e r n e e d e d t o e x c e e d m a t r i x s t r e n g t h i s m u c h l o w e r i n t h e fl e x - u r a l c a s e t h a n f o r t e n s i l e s t r e n g t h t e s t s , b u t i t d o e s i n d i c a t e t h e a b i l i t y o f fi b e r s t o c a r r y t h e l o a d a f t e r t h e m a t r i x h a s c r a c k e d . T h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n s o f t e n s h o w t h a t v e r y l o w v a l - u e s o f t ) , a r e n e e d e d t o a c h i e v e s t r e n g t h e n i n g ; h o w e v e r , f a c t o r s s u c h a s p o o r b o n d i n g o r fi b e r o r i e n t a t i o n m a k e h i g h e r v a l u e s n e c e s s a r y f o r p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n s . W h e n t h e c r i t i - c a l v o l u m e o f fi b e r i s e x c e e d e d i t i s p o s s i b l e t o a c h i e v e m u l t i p l e c r a c k i n g , a n d t h e b r i t t l e m a t r i x c a n r e s p o n d a s a p s e u d o - d u c t i l e m a t e r i a l ( s e e F i g u r e 3 . 2 2 ) . S i m i l a r l y , f o r t h e m o d u l u s o f e l a s t i c i t y i n t e n s i o n , B e , t h e r u l e o f m i x t u r e i s w r i t - t e n a s : E , = 1 3 , , , ( 1 - V , , ) V m + 1 1 1 3 f o w h e r e E c , E m a n d E f , a r e t h e e l a s t i c m o d u l e o f c o m p o s i t e , m a t r i x a n d fi b e r , r e s p e c t i v e l y . T h e r u l e o f m i x t u r e s a s s u m e s t h a t t h e r e i s n o e f f e c t f r o m P o i s s o n ’ s r a t i o a n d , b e - f o r e c r a c k i n g o f t h e c o m p o s i t e , fi b e r s a r e f u l l y b o n d e d t o m a t r i x , i . e . e q u a l s t r a i n s i n fi b e r a n d m a t r i x . H o w e v e r , c e m e n t m a t r i x h a s a s t r a i n a t f a i l u r e b e t w e e n 5 0 a n d 5 0 0 x 1 0 ' ° w h e r e a s c e l l u l o s e fi b e r h a s a s t r a i n a t f a i l u r e > 2 0 , 0 0 0 x 1 0 ' ° . A n d o n i a n e t a 1 . a t t e m p t e d t h e fi r s t t h e o r e t i c a l a n a l y s i s o f t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e - m e n t c o m p o s i t e s u s i n g t h e r u l e o f m i x t u r e s f o r r a n d o m fi b e r r e i n f o r c e d c o m p o s i t e s , o n t h e b a s i s t h a t fi b e r p u l l - o u t i s t h e p r i n c i p a l m e c h a n i s m o f f a i l u r e . T h e m o d e l g a v e c l o s e p r e d i c t i o n s o f s t r e n g t h a n d m o d u l u s v a l u e s i n fl e x u r e a n d t e n s i o n f o r t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s t h e y o b t a i n e d [ 5 1 ] . f 1 2 1 " n o . u 1 W e ( 1 c o n - r t h r e e ) 1 1 0 e . 1 7 e u r e e o n - I l a r c h ) 7 ‘ ” b i t . I l l M P . ( 5 l a n e — I n t e l ) O 3 . 0 A ; 1 1 1 1 1 2 0 d e fl e c l h n I ( I I - 1 ) F i g u r e 3 . 2 2 L o a d - D e fl e c t i o n C u r v e s f o r a R a n g e o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s T e s t e d i n F l e x u r e [ 6 4 ] 5 2 D a s G u p t a e t a l . i n c l u d e d i n t h e r u l e o f m i x t u r e s t h e e f f e c t s o f o r i e n t a t i o n a n d l e n g t h , a n d d e v e l o p e d d i f f e r e n t r e l a t i o n s f o r fi b e r s w i t h l e n g t h s g r e a t e r t h a n , a n d s h o r t e r t h a n c r i t i c a l l e n g t h . T h e i r m o d e l w a s u s e d t o a n a l y z e p a s t e s r e i n f o r c e d w i t h s h o r t , r a n - d o m l y d i s t r i b u t e d c o i r fi b e r s [ 6 0 ] . L a w s [ 1 0 5 ] q u e s t i o n s t h e u s e o f t h e r u l e o f m i x t u r e s f o r p r e d i c t i n g t h e t e n s i l e s t r e n g t h o f fi b e r r e i n f o r c e d b r i t t l e m a t r i c e s ; t h e m a t r i x i s b r i t t l e a n d f a i l s a t a s t r a i n v a r y m u c h l o w e r t h a n t h e f a i l u r e s t r a i n o f fi b e r s , a n d i t i s s u g g e s t e d t h a t t h e t e n s i l e s t r e n g t h s h o u l d d e p e n d o n t h e fi b e r c o n t r i b u t i o n a l o n e a n d i s g i v e n s i m p l y b y 6 c = 7 1 1 1 1 2 0 1 5 0 ] S w i f t a n d S m i t h h a v e u s e d t h i s e q u a t i o n t o e x p l a i n fl e x u r a l s t r e n g t h f o r s i s a l r e i n - f o r c e d c e m e n t [ 6 1 ] . T h e b a s i c r u l e o f m i x t u r e s a s s u m e s t h a t fi b e r s a r e a l i g n e d i n t h e d i - r e c t i o n o f t h e s t r e s s , a n d a l t h o u g h 1 1 . t r i e s t o c o m p e n s a t e f o r a d e g r e e o f r a n d o m n e s s , i t c a n n o t b e d e t e r m i n e d a s a p r e c i s e v a l u e . L i k e w i s e , n 2 i s d e t e r m i n e d b y t h e l e n g t h o f fi b e r i n r e l a t i o n t o t h e c r i t i c a l l e n g t h ( I , ) . T h e c r i t i c a l l e n g t h i s d e fi n e d a s t w i c e t h e l e n g t h o f fi b e r e m b e d m e n t w h i c h w i l l c a u s e fi b e r f a i l u r e d u r i n g p u l l o u t : I = — h [ < 1 1 1 , 2 l w e n c C o r = I — 1 ‘ — w h e n l > l ' 1 2 2 1 c A g a i n , i n p r a c t i c a l t e r m s t h e p r e c i s e v a l u e o f 1 1 2 i s r a r e l y k n o w n , b e c a u s e t h e d e t e r m i n a - t i o n o f I , w i t h a n y a c c u r a c y i s v e r y d i f fi c u l t . T h e c r i t i c a l fi b e r l e n g t h a s s t a t e d a b o v e c a n b e o b t a i n e d a s f o l l o w s i f t h e s h e a r s t r e s s ( 1 ' 3 ) d e v e l o p e d a t t h e i n t e r f a c e i s u n i f o r m z = “ 1 " " ( w h e r e r i s fi b e r r a d i u s ) C S A n d o n i a n e t a l c a l c u l a t e d t h e c r i t i c a l l e n g t h o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s t o b e a b o u t 2 0 m m , a n d a s t h e m e a s u r e d l e n g t h o f t h e fi b e r i s a b o u t 3 5 m m , fi b e r f r a c t u r e w a s n o t p o s s i b l e [ 5 0 ] . C o u t t s e t a l . h a d o b s e r v e d fi b e r f r a c t u r e d u r i n g w o o d fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e f a i l u r e a n d c o n c l u d e d t h a t t h e “ a p p a r e n t c r i t i c a l fi b e r ) N ( . e r o l . l i s n o t 5 3 l e n g t h ” m u s t b e l e s s t h a n 3 . 5 m m . T h e c o n fl i c t i n g r e p o r t s o n t h e p r e d o m i n a n c e o f f r a c - t u r e o r p u l l - o u t o f w o o d fi b e r s f r o m a c e m e n t m a t r i x p r o m p t e d M o r r i s s e y e t a l . [ 5 3 ] t o s t u d y a m o d e l s y s t e m c o n s i s t i n g o f s i s a l s l i v e r s e m b e d d e d i n c e m e n t a n d p r o t r u d i n g f r o m o n e e n d o f t h e c e m e n t m a t r i x . A b o u t 2 0 0 s u c h s a m p l e s w e r e t e s t e d u n d e r t e n s i o n . I t w a s f o u n d t h a t t h e s l i v e r s d i d n o t b e h a v e i n t h e m a n n e r p r e d i c t e d f o r u n i f o r m c y l i n d r i c a l fi - b e r s . A f t e r a b r e a k o f t h e e l a s t i c b o n d b e t w e e n t h e fi b e r a n d t h e m a t r i x , t h e fi b e r s t a r t e d t o p u l l o u t . T h e f o r c e r e s i s t i n g p u l l o u t w a s n o t p r o p o r t i o n a l t o t h e l e n g t h o f e m b e d m e n t b u t w a s d o m i n a t e d b y t h e h i g h e s t l o c a l r e s i s t a n c e s p r e s e n t d u e t o fi b e r s h a p e . A s p u l l o u t p r o c e e d e d , a n c h o r s p o t s d e v e l o p e d a n d t h e f o r c e r e q u i r e d r o s e o r f e l l i n a n a p p a r e n t l y r a n d o m m a n n e r . W h e n t h e a n c h o r a g e w a s t o o s t r o n g t o b e d i s l o d g e d b y t h e m a x i m u m f o r c e t h e fi b e r c o u l d c a r r y , t e n s i l e f r a c t u r e o f t h e fi b e r o c c u r r e d ( F i g u r e 3 . 2 3 ) . T h e r e w a s a ‘ c r i t i c a l l e n g t h ’ o f e m b e d m e n t , w h i c h f o r t h e s i s a l s l i v e r s w a s a p p r o x i m a t e l y 3 0 m m . - W h e n t h e e m b e d m e n t l e n g t h w a s s h o r t e r , fi b e r s t e n d e d t o b e p u l l e d o u t ( F i g u r e 3 . 2 3 ) , a n d w h e n i t w a s l o n g e r t h e y t e n d e d t o b r e a k . T h i s ' c r i t i c a l l e n g t h ' i s n o t t h e l e n g t h f o r w h i c h a u n i f o r m l y d i s t r i b u t e d f r i c t i o n a l s t r e s s r e a c h e s i t s c r i t i c a l v a l u e u n d e r t h e m a x i m u m s u s - t a i n a b l e t e n s i l e l o a d , a s i s c o m m o n l y a s s u m e d , b u t i t c o r r e s p o n d s t o t h e l e n g t h a r o u n d w h i c h t h e p r o b a b i l i t y o f a l o c a l s t r o n g a n c h o r a g e b e c o m e s h i g h . T h e ' c r i t i c a l l e n g t h ' o f 3 0 m m f o r s i s a l s l i v e r s c o r r e s p o n d s t o a n a s p e c t r a t i o o f 1 1 0 : l : 5 0 , w h i c h i s c o m p a r a b l e w i t h t h e a s p e c t r a t i o o f P . r a d i a t a fi b e r s . T h i s w o u l d s u p p o r t t h e o b s e r v a t i o n t h a t P . r a - d i a t a w o o d p u l p fi b e r c e m e n t c o m p o s i t e s f r e q u e n t l y e x p e r i e n c e fi b e r f r a c t u r e d u r i n g f a i l - u r e . 6 . ’ \ - / l : . c t l fl . 0 6 1 0 1 8 2 0 " t e n s i o n ( o n ) F i g u r e 3 . 2 3 T e n s i l e L o a d - E x t e n s i o n C u r v e s f o r D i f f e r e n t F a i l u r e M o d e s o f S i s a l S l i v e s E m b e d e d i n C e m e n t [ 1 5 ] 5 4 N u m e r o u s s t u d i e s o f s t e e l fi b e r a n d g l a s s fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t s a n d c o n c r e t e s h a v e i n d i c a t e d t h a t t h e m a j o r f a c t o r s a f f e c t i n g fl e x u r a l s t r e n g t h a r e t h e v o l u m e a n d a s p e c t r a t i o o f fi b e r s . H i g h e r v a l u e s o f e i t h e r l e a d t o h i g h e r v a l u e s o f fl e x u r a l s t r e n g t h . W i t h o u t c o n s i d e r i n g t h e t h e o r e t i c a l e q u a t i o n s l e a d i n g t o t h e a b o v e c o n c l u s i o n s , i t i s i n t e r e s t i n g t o n o t e t h a t i n c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s a n i n c r e a s e o f fi b e r v o l u m e l e a d s t o i n c r e a s e d fl e x u r a l s t r e n g t h u p t o a b o u t 8 % b y m a s s o r fi b e r , a t w h i c h s t a g e e f fi - c i e n t p a c k i n g o f t h e fi b e r s b e c o m e s d i f fi c u l t a n d s t r e n g t h s t a r t s t o d r o p ( T a b l e 3 . 1 0 ) . W i t h r e s p e c t t o t h e a s p e c t r a t i o o f fi b e r s , i t h a s b e e n n o t e d b y C o u t t s a n d W a r d e n t h a t a i r - c u r e d w o o d fi b e r - c e m e n t c o m p o s i t e s a m p l e s r e i n f o r c e d w i t h s o f t w o o d fi b e r s ( 1 / d = 8 0 - 1 0 0 ) , w h e n c o m p a r e d t o s i m i l a r s a m p l e s r e i n f o r c e d w i t h h a r d w o o d fi b e r s ( 1 / d = 5 0 - 6 0 ) , d i s p l a y e d h i g h e r fl e x u r a l s t r e n g t h a t t h e s a m e fi b e r c o n t e n t b y m a s s ( s e e T a b l e 3 . 1 0 ) . C o n fl i c t i n g w i t h t h i s o b s e r v a t i o n i s t h e f a c t t h a t a u t o c l a v e d s a m p l e s o f m o r t a r s r e i n f o r c e d w i t h s o f t w o o d fi b e r s a n d N e w Z e a l a n d fl a x ( I / d = 2 0 0 ) s h o w v e r y s i m i l a r fl e x u r a l s t r e n g t h , b u t , m o r e i m p o r t a n t l y , l o w e r f r a c t u r e t o u g h n e s s . T h e r e a s o n t h a t N Z fl a x c o m - p o s i t e s d o n o t p r o d u c e h i g h e r s t r e n g t h p r o p e r t i e s i s r e l a t e d t o t h e f a c t t h a t m o s t o f t h e fi - b e r s ( w i t h t e n s i l e s t r e n g t h a p p r o x i m a t e l y 3 0 0 M P a ) a r e b r o k e n , a n d s o o f “ i s a l i m i t i n g f a c t o r a n d n o t l / d . W h e n t e s t e d w e t , t h e l o n g e r N Z fl a x fi b e r s p r o d u c e s t r o n g e r s a m p l e s t h a n t h e s h o r t P . R a d i a t a fi b e r s , d u e t o t h e f a c t t h a t m o r e o f t h e l o n g fi b e r s c a n b e l o a d e d u p t o f a i l u r e . I n k e e p i n g w i t h t h i s , w e fi n d t h e v e r y s h o r t E . r e g n a n s fi b e r r e i n f o r c e d m a - t e r i a l s a r e w e a k w h e n t e s t e d w e t o r a t R H t e s t c o n d i t i o n s ( 5 0 : t 5 % r e l a t i v e h u m i d i t y , 2 2 : t 2 ° C ) , b e c a u s e t h e s h o r t fi b e r s c a n n o t b e l o a d e d t o f a i l u r e . I n t h e a b o v e a r g u m e n t i t i s p r o p o s e d t h a t t h e i n t e r f a c i a l b o n d i s c o n s t a n t , a s a l l fi b e r s w e r e p r e p a r e d b y t h e k r a f t p u l p i n g m e t h o d . A s s e e n i n F i g u r e 3 . 2 2 t h e p o s t - c r a c k i n g d u c t i l i t y i m p a r t e d t o t h e c o m p o s i t e b y fi b e r a d d i t i o n c a n b e c o n s i d e r a b l e . T h e o r i g i n o f f r a c t u r e t o u g h n e s s i n w o o d fi b e r r e i n - f o r c e c e m e n t c o m p o s i t e s w a s c l a i m e d t o c o m e m a i n l y f r o m fi b e r p u l l o u t ( 8 5 % t o 9 0 % ) . T o u g h n e s s m e a s u r e m e n t s c a n b e c o n d u c t e d i n s e v e r a l w a y s , i n c l u d i n g : i m p a c t t e s t s s u c h a s C h a r p y o r I z o d ( w h i c h i n v o l v e s t o r e d e n e r g y i n a p e n d u l u m ) , c a l c u l a t i n g t h e a r e a u n - 5 5 d e r s t r e s s s t r a i n c u r v e s , t h e u s e o f f r a c t u r e m e c h a n i c s i n v o l v i n g s t r e s s i n t e n s i t y o r s i m i l a r p a r a m e t e r s , o r m o r e p r a c t i c a l t e s t s s u c h a s d r o p p e d b a l l s o r w e i g h t s , e t c . T a b l e 3 . 1 0 E f f e c t o f A s p e c t R a t i o a n d F i b e r C o n t e n t [ 6 7 , 6 8 , 6 9 , 7 0 ] F l e x u r a l S t r e n g t h ( M P a ) F l e x u r a l T o u g h n e s s ( K l / m 2 ) F i b e r P . r a d i a t a N Z fl a x P . r a d i a t a N Z fl a x c o n t e n t ( % b y R H W e t R H W e t R H W e t R H W e t m a s s ) 2 * 1 5 . 6 1 1 . 5 1 7 . 4 1 2 . 8 0 . 3 1 0 . 3 7 0 . 1 9 0 . 2 4 4 * 1 6 . 6 1 1 . 7 2 0 . 5 1 6 . 9 0 . 5 7 0 . 8 8 0 . 3 4 0 . 7 1 6 * 1 9 . 9 1 2 . 4 2 1 . 4 1 6 . 6 1 . 1 5 1 . 8 1 0 . 4 8 0 . 9 4 8 " 2 3 . 1 1 4 . 8 2 3 . 2 1 8 . 0 1 . 8 6 3 . 1 5 0 . 8 4 1 . 7 4 1 0 * 2 1 . 3 1 2 . 9 2 3 . 4 1 7 . 3 1 . 9 2 2 . 9 7 1 . 1 9 2 . 1 5 1 2 * 2 1 . 7 1 0 . 5 1 7 . 7 - 2 . 0 9 2 . 8 8 2 . 5 9 - P . r a d i a t a E . r e g n a n s P . r a d i a t a E . r e g n a n s 2 " 1 4 . 9 1 0 . 1 1 0 . 6 8 . 6 0 . 4 1 0 . 6 4 0 . 2 5 0 . 3 3 4 “ 2 0 . 2 1 1 . 9 1 4 . 2 1 0 . 5 0 . 6 4 1 . 5 2 0 . 5 1 1 . 0 0 6 " 2 5 . 1 1 3 . 3 2 0 . 9 1 0 . 4 1 . 4 0 3 . 7 2 1 . 0 6 1 . 6 1 8 " 3 0 . 3 1 4 . 8 2 0 . 3 8 . 4 1 . 9 3 4 . 5 1 1 . 3 7 1 . 4 9 1 0 " 2 9 . 2 1 3 . 1 2 0 . 1 . 9 . 6 2 . 2 8 4 . 6 0 1 . 4 6 1 . 8 3 1 2 " 2 7 . 6 . 1 0 . 4 2 0 . 6 9 . 3 2 . 2 5 3 . 6 0 1 . 6 8 1 . 7 9 * A u t o c l a v e d m o r t a r " A i r - c u r e d c e m e n t S o m e o f t h e s e t e c h n i q u e s a r e m o r e s u i t e d t o p a r t i c u l a r c o m p o s i t e s , b u t a l l h a v e l i m i t a - t i o n s w h i c h r e n d e r e l u s i v e t h e w e l l - d e fi n e d m a t e r i a l p r o p e r t i e s u s e f u l t o e n g i n e e r s a n d m a t e r i a l s c i e n t i s t s . M i n d e s s a n d B e n t u r s t u d i e d t h e f r a c t u r e o f w o o d fi b e r r e i n f o r c e d c e - m e n t p r o d u c t s a n d f o u n d t h a t s a t u r a t e d s a m p l e s w e r e w e a k e r a n d m o r e c o m p l i a n t t h a n 5 6 a i r - d r i e d s p e c i m e n s [ 5 2 ] . I t w a s f o u n d t h a t t h e w e t s a m p l e s w e r e c o m p l e t e l y n o t c h - i n s e n s i t i v e , w h i l e t h e a i r - d r i e d s p e c i m e n s c o u l d b e s l i g h t l y n o t c h - s e n s i t i v e . N o t c h s e n s i - t i v i t y i s a r e q u i r e m e n t f o r t h e a p p l i c a t i o n o f l i n e a r e l a s t i c f r a c t u r e m e c h a n i c s t o c e m e n t c o m p o s i t e s , a n d s o t h e s e w o r k e r s c o n c l u d e d t h a t t h e a p p l i c a t i o n o f L E F M t o t h i s s y s t e m i s i n a p p r o p r i a t e . M a i a n d H a k e e m h a v e s t u d i e d t h e s l o w c r a c k g r o w t h o f b l e a c h e d a n d u n b l e a c h e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s f o r b o t h d r y a n d w e t m a t e r i a l s , u s i n g a d o u b l e - c a n t i l e v e r b e a m s y s t e m [ 6 2 ] . T h e r e s u l t s w e r e a n a l y z e d u s i n g K - s o l u t i o n s a n d c o m p l i a n c e m e a s u r e m e n t s w i t h i n t h e f r a m e w o r k o f L E F M . I t w a s c o n c l u d e d t h a t L E F M c o n c e p t s c a n b e u s e d f o r w o o d fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t p r o d u c t s . T h e u s e o f L E F M r e q u i r e s a l i n e a r e l a s t i c h o m o g e n e o u s m a t r i x . T h e i n t r o d u c t i o n o f fi b e r s i n t o a m a t r i x , t o a c h i e v e d u c t i l i t y , m u s t b y t h e i r v e r y n a t u r e r e s u l t i n a h e t e r o g e n e o u s m a t e r i a l w i t h a n o n - l i n e a r s t r e s s - s t r a i n c u r v e a f t e r m a t r i x c r a c k i n g . T h e fi ' a c t u r e t o u g h n e s s r e s u l t s g i v e n i n T a b l e 3 . 1 0 f o r a r a n g e o f w o o d fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s h a v e a l l b e e n o b t a i n e d b y t h e m e t h o d o f m e a s u r i n g t h e a r e a u n d e r t h e l o a d / d e fl e c t i o n c u r v e . A s t h e m a t e r i a l s a r e n o n - l i n e a r a n d n o n - e l a s t i c , t h i s a p p r o a c h i s u s e fi i l i n t h a t t h e t o t a l r e c o r d e d e n e r g y w i l l i n c l u d e t h e c o n t r i b u t i o n s o f t h e w o r k o f f r a c t u r e o f t h e m a t r i x , t h e d e b o n d i n g a n d f r i c t i o n a l s l i p p i n g o f t h e r e i n f o r c e m e n t , a n d a n y s t r a i n e n e r g y r e l e a s e d b y fi b e r f r a c - t u r e . F o r fi b e r c e m e n t s a n d c o n c r e t e s t h e m a t r i x w o r k o f f r a c t u r e i s v i r t u a l l y t h a t o f t h e u n r e i n f o r c e d c e m e n t o r c o n c r e t e a n d i s l e s s t h a n 5 0 J / m z . T h e r e f o r e , i t i s a s s u m e d t h a t a n y i m p r o v e m e n t i n c o m p o s i t e t o u g h n e s s w i l l d e p e n d o n w h e t h e r t h e fi b e r s b r i d g i n g t h e c r a c k a r e a b l e t o s u p p o r t t h e l o a d p r e v i o u s l y c a r r i e d b y t h e m a t r i x , a n d o n w h e t h e r t h e fi b e r s b r e a k o r p u l l o u t o f t h e m a t r i x . F i b e r p u l l o u t i s t h e m o s t c o m m o n m o d e o f f a i l u r e f o r s t e e l a n d g l a s s fi b e r c e m e n t s a n d c o n c r e t e s . T h i s i s b e c a u s e , t o i n c o r p o r a t e s u f fi c i e n t fi b e r i n t o t h e f o r m u l a t i o n s w i t h o u t fi b e r t a n g l i n g , t h e fi b e r a s p e c t r a t i o c a n n o t b e h i g h e n o u g h t o e x c e e d t h e c r i t i c a l fi b e r l e n g t h . I t h a s b e e n r e c o r d e d t h a t w o o d fi b e r s c a n b e l o a d e d i n t o t h e m a t r i x m a t e r i a l w i t h fi b e r v o l u m e s i n e x c e s s o f o f c r i t ( F i g u r e 3 . 2 2 ) , a n d c a n b e f r a c t u r e d d u r i n g f a i l u r e ; h e n c e , t h e “ a p p a r e n t c r i t i c a l l e n g t h ” w o u l d b e e x c e e d e d . T h i s b e h a v i o r d o e s r e s u l t i n r e l a t i v e l y h i g h l e v e l s o f fi x t u r e t o u g h n e s s ( T a b l e 3 . 1 0 ) b u t d o e s n o t l e n d i t s e l f t o a c o n v e n t i o n a l f o r m o f t h e o r e t i c a l a n a l y s i s . H u g h e s a n d H a n n a n t 5 7 h a v e s t u d i e d t h e r e i n f o r c e m e n t o f G r i f fi t h fl a w s i n w o o d fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m - p o s i t e i n a n a t t e m p t t o e x p l a i n t h e i r b e h a v i o r , a n d c o n c l u d e d t h a t s t r e s s e s d e v e l o p e d a r e s i g n i fi c a n t l y h i g h e r t h a n w o u l d b e e x p e c t e d u s i n g t h e r u l e o f m i x t u r e s t h e o r y [ 6 3 ] . C H A P T E R 4 M A N U F A C T U R I N G A N D E A R L Y A G E C H A R A C T E R I S T I C S U N D E R C A R B O N A T I O N E F F E C T S 4 . 1 I N T R O D U C T I O N T h e m a n u f a c t u r i n g o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d i s s o m e w h a t s i m i l a r t o t h a t o f c o n c r e t e m a s o n r y u n i t s . I n t h e c a s e o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s - i t e s , m i x p r o p o r t i o n i n g a n d p r o c e s s i n g m e t h o d s a r e q u i e t d i f f e r e n t f r o m n o r m a l c o n c r e t e o r m o r t a r . T h e p r o c e s s i n c l u d e s r e fi n i n g o f fi b e r s i n a s l u r r y a n d m i x i n g o f a l l c o n s t i t u - e n t s i n a s l u r r y . T h e s l u r r y h a s a l o w s o l i d c o n t e n t ( 2 0 % ) i n o r d e r t o u n i f o r m l y d i s p e r s e t h e fi b e r s ; v a c u u m i s t h e n a p p l i e d a s t h e s h e e t i s b u i l t - u p i n l a m i n a t e s t o e x t r a c t t h e e x - c e s s w a t e r . T h e c o m p o s i t e m a y t h e n b e c o m p a c t e d u n d e r a p r e s s , a n d c u r i n g i s u s u a l l y a c h i e v e d u s i n g h i g h - p r e s s u r e s t e a m ( a b o u t 8 t o 1 2 h o u r s ) f o r a c c e l e r a t e d s t r e n g t h g a i n i n p r e f a b r i c a t i o n f a c i l i t i e s . T h e c u r r e n t p r o c e s s i n g t e c h n o l o g i e s o f t h e s e t w o c a t e g o r i e s o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s p r e s e n t s o m e i m p o r t a n t p r o b l e m s . T h e l o n g c u r i n g t i m e o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d u n d e r t h e p r e s s r e d u c e s t h e p r o d u c t i v i t y o f p l a n t a n d a d d s t o t h e i n i t i a l c o s t o f t h e e n d p r o d u c t . I n t h e c a s e o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t a l s o , t h e n e e d f o r e l o n g a t e d h i g h - p r e s s u r e s t e a m c u r i n g a d d s t o t h e c a p i t a l i n v e s t m e n t o n t h e p l a n t , s l o w s d o w n t h e m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s , a n d a d d s t o t h e p r o c e s s e n e r g y c o n s u m p t i o n a n d c o s t . T h e m a i n t h r u s t o f t h i s w o r k i s t o a c c e l e r a t e t h e p r o c e s s o f m a n u f a c t u r i n g c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d a n d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t t h r o u g h e a r l y e x p o s u r e t o C 0 2 . T h e e n d p r o d u c t s o f c e m e n t c u r i n g i n t h e p r e s e n c e o f C 0 2 a r e a l s o p o t e n t i a l l y m o r e s t a b l e a n d c o m p a t i b l e w i t h w o o d t h a n c o n v e n t i o n a l c e m e n t h y d r a t i o n p r o d u c t s . F u r t h e r - m o r e , t h e a c c e l e r a t e d r e a c t i o n s i n t h e p r e s e n c e o f C 0 2 w o u l d a l l o w f o r t h e u s e o f l o w e r - v a l u e w o o d s p e c i e s w h i c h w o u l d o t h e r w i s e , i n s l o w h y d r a t i o n c o n d i t i o n s , h a v e i n h i b i t o r y e f f e c t s o n t h e h y d r a t i o n o f c e m e n t . 5 8 5 9 4 . 2 O B J E C T I V E S T h e m a i n t h r u s t o f t h i s p h a s e o f r e s e a r c h w a s t o d e v e l o p e f fi c i e n t p r o c e s s i n g s y s - t e m s f o r w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s w h i c h u t i l i z e t h e a d v a n t a g e s o f C 0 2 . D i f f e r e n t s e - q u e n c e s o f p r o c e s s i n g c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d a n d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t w e r e e v a l u a t e d . T h e e f f e c t s o f C 0 2 c o n c e n t r a t i o n o n t h e e n d p r o d u c t q u a l i t y w e r e a l s o i n v e s t i g a t e d i n t h e c a s e o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d . T h e p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s w e r e e v a l u a t e d t h r o u g h fl e x u r a l t e s t i n g o f c o m - p o s i t e s . I n t h e c a s e o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d , t e s t s w e r e c o n d u c t e d i m m e - d i a t e l y a fi e r a c c e l e r a t e d p r o c e s s i n g w i t h C 0 2 . F o r c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t , t h e s p e c i m e n s w e r e a i r - c u r e d f o r s e v e n m o r e d a y s a n d t h e n t e s t e d a fi e r t w o d a y s o f i m m e r - s i o n i n w a t e r . T h e t e s t r e s u l t s o b t a i n e d i n t h i s s t u d y w e r e a n a l y z e d s t a t i s t i c a l l y u s i n g t h e a n a l y s i s o f v a r i a n c e t e c h n i q u e i n o r d e r t o d e r i v e s t a t i s t i c a l l y r e l i a b l e c o n c l u s i o n s . 4 . 3 C E M E N T H Y D R A T I O N C H A R A C T E R I S T I C S I N T H E P R E S E N C E O F W O O D P A R T I C L E S T h e n a t u r e a n d q u a l i t y o f t h e w o o d c o m p o n e n t c r i t i c a l l y a f f e c t t h e c e m e n t h y d r a - t i o n r e a c t i o n s a n d c o n s e q u e n t l y t h e c o m p o s i t e s t r e n g t h . T h i s i s m o r e s o i n t h e c a s e o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d w h i c h u s e s l e s s p r o c e s s e d w o o d . C e l l u l o s e fi b e r r e i n - f o r c e d c e m e n t , o n t h e o t h e r h a n d , t y p i c a l l y u s e s K r a fi p u l p , w h i c h i n h i g h l y p r o c e s s e d a n d c o n t a i n s l e s s e x t r a c t i v e s a n d c e m e n t h y d r a t i o n i n h i b i t o r s . T h i s s e c t i o n f o c u s e s o n t h e u s e o f l e s s p r o c e s s e d w o o d p a r t i c l e s i n c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d . C 0 2 c u r i n g i s e x p e c t e d t o a c c e l e r a t e t h e p r o c e s s i n g o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d t o t h e p o i n t t h a t t h e i n h i b i t o r s i n w o o d c a n n o t b e e x t r a c t e d t o d a m a g e t h e c u r i n g p r o c e s s . H e n c e , w i t h C 0 2 c u r i n g t h e s e n s i t i v i t y t o w o o d s p e c i e s w i l l b e r e d u c e d . T h e e x a c t c a u s e s o f h y - d r a t i o n i n h i b i t i o n b y w o o d i s d i f fi c u l t t o a s c e r t a i n s i n c e a n u m b e r o f c o m p l e x c h e m i c a l a n d p h y s i c a l p r o c e s s e s a r e o c c u r a n d i n t e r a c t i n t h e p r o c e s s . A w o o d - p o r t l a n d c e m e n t - - w a t e r s y s t e m i s h i g h l y s p e c i e s - s e n s i t i v e a s d e t e r m i n e d b y h y d r a t i o n t e m p e r a t u r e d a t a . T h e c o n s i d e r a b l e i n fl u e n c e o f s p e c i e s o n h a r d e n i n g o f c e m e n t c a n c o n s t i t u t e a s i g n i fi c a n t p r o b l e m f o r t h e w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e b o a r d i n d u s t r y w h e r e r e s i d u e s f r o m a v a r i e t y o f 6 0 s p e c i e s m a y h a v e t o b e a c c e p t e d a s r a w m a t e r i a l . I n t h i s s t u d y f o u r d i f f e r e n t s p e c i e s ( s o u t h e r n p i n e , a s p e n , r e d o a k , a n d m a p l e ) w e r e e x a m i n e d . I n p r i o r r e s e a r c h , d i f f e r e n t i n v e s t i g a t o r s h a d c o n c l u d e d t h a t t h e d i f f e r e n c e s i n b e - h a v i o r o f s p e c i e s w h e n m i x e d w i t h c e m e n t a r e d u e p r i m a r i l y t o w a t e r s o l u b l e s u b s t a n c e s p r e s e n t i n t h e c e l l w a l l s o f w o o d [ 1 8 , 2 8 , 7 1 , 7 2 ] . T h e w o o d f r o m d i f f e r e n t s p e c i e s w a s c o l l e c t e d b y t h e M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y F o r e s t E x p e r i m e n t a l S t a t i o n i n K a l a m a z o o , M i c h i g a n . A h a r n m e r m i l l w a s u s e d t o p r o - d u c e t h e n e e d e d w o o d p a r t i c l e s w h i c h p a s s e d t h r o u g h a 2 0 - m e s h ( 0 . 8 5 m m ) s c r e e n a n d r e m a i n e d o n a 4 0 - m e s h ( 0 . 4 2 5 m m ) s c r e e n . W o o d p a r t i c l e s o f e a c h s p e c i e s w e r e d r i e d f o r 2 4 h o u r s i n a n o v e n a t 1 0 3 ° C . T o o b t a i n d a t a o n t h e h e a t o f h y d r a t i o n o f w o o d - p o r t l a n d c e m e n t - w a t e r s y s t e m , 2 0 0 g r a m s o f c e m e n t a n d 1 5 g r a m s o f w o o d p a r t i c l e s ( b a s e d o n o v e n - d r i e d w e i g h t ) w e r e d r y - m i x e d i n a p o l y s t y r e n e c u p . T h e m i x t u r e w a s b l e n d e d w i t h 9 0 . 5 m l o f d i s t i l l e d w a t e r ( 2 . 7 m l o f w a t e r p e r g r a m o f o v e n - d r i e d w o o d a n d a n a d d i t i o n a l 0 . 2 5 m l o f w a t e r p e r g r a m o f c e m e n t ) [ 1 8 , 7 2 , 7 3 , 7 4 ] . T h e p o l y s t y r e n e c u p c o n t a i n i n g t h e w o o d - c e m e n t - w a t e r m i x t u r e w a s w r a p p e d w i t h a l u m i n u m f o i l a n d p l a c e d i n t o a 2 - l i t e r D e w a r fl a s k . A n a l u m i n u m - w r a p p e d T y p e J t h e r m o c o u p l e w a s i n s e r t e d i n t o t h e a p p r o x i m a t e c e n t e r o f t h e m i x t u r e . T h e fl a s k w a s t h e n p r o m p t l y i n s u l a t e d b y p l a c i n g s e v e r a l l a y e r s o f fi b e r g l a s s i n s u l a t i o n o n i t s t o p a n d s i d e s , a n d i t w a s t h e n w r a p p e d w i t h m a s t e r i n g t a p e . F i g u r e 4 . 1 s h o w s t h e d e s i g n u s e d t o d e t e r m i n e t h e h e a t o f h y d r a t i o n o f w o o d - c e m e n t - w a t e r s y s t e m s . T i e r - e e e u p l e : l D e n A e q u l e l t l e e l — S y e t e - C e - p u t e r D o w e r [ l e e k F i b e r g l a s s " ‘ P o l y s t y r e n e ( 2 : ; W e e d - C e - e I t - W e t e r M i x t u r - A l I - h u - F e l l P e l y e t y r e e e P e e e l F i g u r e 4 . 1 E x p e r i m e n t a l S e t - U p t o D e t e r m i n e t h e H e a t o f H y d r a t i o n o f W o o d - C e m e n t - W a t e r s y s t e m s . 6 1 A l l e x p e r i m e n t s w e r e c a r r i e d o u t a t a m b i e n t r o o m t e m p e r a t u r e b e t w e e n 2 1 t o 2 3 ° C . T h e t e m p e r a t u r e o f t h e m i x w a s m e a s u r e d a t 1 - m i n u t e i n t e r v a l s . T h r e e r e p l i c a - t i o n s f o r e a c h s p e c i e s w e r e p e r f o r m e d . T h e a v e r a g e h e a t o f h y d r a t i o n c u r v e s f o r n e a t c e - m e n t p a s t e a n d w o o d - c e m e n t - w a t e r s y s t e m s w i t h t h e f o u r s p e c i e s a r e c o m p a r e d i n F i g u r e 4 . 2 . 8 0 C e m e n t ' " M a p l e P i n e A s p e n A 6 0 — . . . . . 0 O a k L S g 4 0 ~ 3 4 . — ~ - o [ — 2 0 ~ ~ _ _ _ _ _ _ ' o l J . O 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 T i m e ( h o u r s ) F i g u r e 4 . 2 T h e H e a t o f H y d r a t i o n T e s t R e s u l t s T h e t e s t r e s u l t s w i t h a s p e n a n d o a k s p e c i e s a r e d r a m a t i c a l l y d i f f e r e n t f r o m t h o s e f o r n e a t c e m e n t p a s t e a n d s o u t h e r n p i n e a s s e e n i n F i g u r e 4 . 2 . T h e d a t a i n d i c a t e t h a t h a r d w o o d s p e c i e s ( a s p e n , m a p l e a n d o a k ) r e a c t d i f f e r e n t l y b u t g e n e r a l l y s l o w d o w n t h e h y d r a t i o n p r o c e s s . M a p l e s h o w e d a n a v e r a g e m a x i m u m h y d r a t i o n t e m p e r a t u r e o f 3 1 . 1 ° C o c c u r r i n g i n 5 1 . 7 5 h o u r s ; a s p e n a n d o a k , o n t h e o t h e r h a n d , f a i l e d t o s e t a n d e x h i b i t e d l o w t e m p e r a t u r e s . W h i l e s o u t h e r n p i n e ( a s o f t w o o d ) p e r f o r m e d b e t t e r t h a n h a r d w o o d s , i t s t i l l h a d s o m e i n h i b i t o r y e f f e c t s . O n e m a y c o n c l u d e f r o m F i g u r e 4 . 2 t h a t t h e i n h i b i t o r y e f f e c t s o f h a r d w o o d s c o m p l i c a t e s t h e i r u s e i n c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d f o l l o w i n g c o n v e n t i o n a l t e c h n i q u e s . 6 2 4 . 4 C E M E N T - B O N D E D P A R T I C L E B O A R D 4 . 4 . 1 M a t e r i a l s a n d M a n u f a c t u r i n g P r o c e d u r e s W o o d p a r t i c l e s w e r e d e r i v e d fi ' o m v a r i o u s w o o d p i e c e s b y d r y m e c h a n i c a l p r o c - e s s i n g . S o f t w o o d ( s o u t h e r n p i n e ) a n d h a r d w o o d ( a s p e n ) s p e c i e s w e r e c h o s e n f o r t h i s r e - s e a r c h . A h a m m e r r n i l l u s e d t o m a k e t h e p a r t i c l e s , a n d s c r e e n e d t h e r e s u l t i n g p a r t i c l e s t o a fi n a l 6 t o 2 0 m e s h ( 3 . 3 5 t o 0 . 8 5 m m ) p a r t i c l e s i z e ( p a s s t h r o u g h N o . 6 s i e v e s t a y i n g o n N o . 2 0 s i e v e ) . T h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e s e p a r t i c l e s w a s a b o u t 5 % ( o v e n - d r i e d b a s i s ) . F i g u r e 4 . 3 a s h o w s p i c t u r e s o f t h e w o o d p a r t i c l e s . A n i m a g e a n a l y s i s e q u i p m e n t ( S O N Y C C D c a m e r a c o n n e c t e d w i t h c o m p u t e r a n a l y s i s s y s t e m ) w a s u s e d t o m e a s u r e a v - e r a g e p a r t i c l e d i m e n s i o n s . T h e a v e r a g e l e n g t h , w i d t h , a n d t h i c k n e s s o f w o o d p a r t i c l e w e r e s h o w n i n T a b l e 4 . 1 . T h e g r a d a t i o n o f fi n a l p a r t i c l e s i s s h o w n i n F i g u r e 4 . 3 . T a b l e 4 . 1 W o o d P a r t i c l e D i m e n s i o n S o u t h e r n P i n e A s p e n L e n g t h ( S t . D e v . ) 5 . 3 2 m m ( 1 . 7 3 ) ' 4 . 9 7 m m ( 1 . 6 6 ) W i d t h ( S t . D e v . ) 1 . 2 0 m m ( 0 . 6 7 ) 1 . 2 5 m m ( 0 . 4 7 ) T h i c k n e s s ( S t . D e v . ) 0 . 4 0 m m ( 0 . 1 5 ) 0 . 5 0 m m ( 0 . 2 2 ) T y p e I P o r t l a n d c e m e n t w a s u s e d . T h e c h e m i c a l c o m p o s i t i o n o f t h e c e m e n t i s s h o w n i n T a b l e 4 . 2 . A g r i c u l t u r a l g r a d e o f c a l c i u m h y d r o x i d e ( C a ( O H ) 2 ) a t 7 . 5 % b y w e i g h t o f c e - m e n t w a s u s e d w h e n c u r i n g w a s a c c o m p l i s h e d u s i n g C 0 2 g a s . I n t h i s c a s e , c a l c i u m h y - d r o x i d e r e p l a c e d a n e q u i v a l e n t w e i g h t o f c e m e n t . D i f f e r e n t c a r b o n d i o x i d e ( C 0 2 ) g a s c o n c e n t r a t i o n s ( 2 5 , 5 0 , 7 5 , 1 0 0 % ) w e r e u s e d . — 1 0 m m % 4 O 3 0 - 2 0 . 1 6 3 S o u t h e r n P i n e A s p e n ( a ) P i c t u r e o f W o o d P a r t i c l e s [ I S o u t h e r n P i n e I A s p e n 8 1 0 1 2 1 4 l 6 1 8 2 0 F i n e S i e v e D e s i g n a t i o n ( b ) G r a d a t i o n F i g u r e 4 . 3 W o o d P a r t i c l e s 6 4 T a b l e 4 . 2 C h e m i c a l C o m p o s i t i o n o f t h e T y p e I P o r t l a n d C e m e n t u s e d i n t h i s I n v e s t i g a t i o n C h e m i c a l C o m p o s i t i o n P e r c e n t b y w e i g h t T r i c l a c i u m S i l i c a t e ( C 3 8 ) 4 3 . 3 D i c a l c i u m S i l i c a t e ( C 2 8 ) 2 6 . 3 T r i c a l c i u m A l u m i n a t e ( C 3 A ) 1 1 . 0 T e t r a c a l c i u m A l u m i n o f e n i t e ( C 4 A F ) 8 . 6 I n s o l u b l e R e s i d u e 0 . 1 2 M a n u f a c t u r i n g o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d i n v o l v e d m i x i n g o f t h e c o n s t i t u - e n t s i n a m o r t a r m i x e r a n d p l a c i n g t h e b l e n d i n t o a w o o d e n b o x . T h e m i x i n g p r o c e d u r e f o r t h e m a n u f a c t u r i n g o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d i n a r e g u l a r m o r t a r m i x e r w a s a s f o l l o w : ( 1 ) a d d w o o d p a r t i c l e s a n d 7 0 % o f w a t e r w h i l e m i x e r o p e r a t i n g a t l o w s p e e d ( 1 4 0 r p m ) f o r a b o u t 1 m i n u t e o r u n t i l a u n i f o r m d i s t r i b u t i o n o f w a t e r i n w o o d p a r - t i c l e s i s r e a c h e d ; . C a ( O I - I ) 2 w a s d i s p e r s e d i n t h e w a t e r ; ( 2 ) a d d c e m e n t a n d t h e r e m a i n d e r o f w a t e r a n d m i x f o r 2 m i n u t e s a t l o w s p e e d ; ( 3 ) s t o p t h e m i x e r a n d w a i t f o r 1 m i n u t e , a n d t h e n fi n a l i z e t h e p r o c e s s b y m i x i n g a t m e d i u m s p e e d ( 2 8 5 r p m ) f o r 2 m i n u t e s . T h e m a t w a s h a n d m a d e i n a w o o d e n b o x o f 1 2 i n . ( 3 0 5 m m ) b y 1 2 i n . ( 3 0 5 m m ) p l a n a r d i - m e n s i o n s . A s c a u l p l a t e , a fi n e s c r e e n ( w i t h m i l d t a m p e r i n g ) w a s a s s e m b l e d i n a s t e e l f r a m e . T h e m a t w a s a l l o w e d t o r e s t f o r 5 m i n u t e s p r i o r t o p r o c e s s i n g . T h i s t i m e w a s e s - t a b l i s h e d a s a s t a n d a r d f o r a l l b o a r d s f o r t w o r e a s o n s : ( 1 ) s o m e t i m e i s t y p i c a l l y n e e d e d t o p r e p a r e t h e p r e s s s y s t e m , a n d ( b ) a c o n s i s t e n t p l a n n e e d s t o b e d e v e l o p e d f o r t h e b o a r d p r o c e s s i n g s i n c e h y d r a t i o n r e a c t i o n s i n i t i a l u p o n c o n t a c t o f c e m e n t w i t h w a t e r . F i g u r e 4 . 4 s h o w s t h e c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d p r o c e s s i n g s y s t e m w h i c h i n c o r p o r a t e s C 0 2 c u r i n g . T o p r o d u c e v a r i o u s c o n c e n t r a t i o n o f C 0 2 g a s m i x t u r e , a s s e e n i n F i g u r e 4 . 4 , t w o g a s c y l i n d e r s ( o n e C 0 2 a n d t h e o t h e r a i r ) w e r e u s e d . E a c h c y l i n d e r w a s c o n n e c t e d w i t h a fl o w m e t e r w h i c h c o n t r o l l e d t h e C 0 2 c o n c e n t r a t i o n a n d t h e g a s fl o w l e v e l . A C 0 2 g a s h e a t i n g e l e m e n t w a s u s e d i n t h e C 0 2 p r e s s u r e s u p p l y l i n e t o p r e v e n t t h e g a s f r o m f r e e z i n g . P r e s s u r e w a s a p p l i e d o n b o a r d s u s i n g a 5 0 - t o n c a p a c i t y p r e s s . I n t h e u n s e a l e d p r e s s , t h e p l a t e n s w e r e p e r f o r a t e d w i t h 2 . 3 8 m m ( 3 / 3 2 i n . ) d i a m e t e r h o l e s d r i l l e d 6 5 i n a 1 3 x 5 1 m m ( 0 . 5 x 2 i n . ) s p a c i n g p a t t e r n w h i c h c o v e r e d a n a r e a o f 3 0 5 x 3 0 5 m m ( 1 2 x 1 2 i n . ) . T h e t o p a n d b o t t o m p e r f o r a t e d p l a t e w e r e c o n n e c t e d t o t h e C 0 2 , a i r a n d v a c - u u m l i n e s . T h e s e t - u p i s c a p a b l e o f a p p l y i n g a n y c o m b i n a t i o n o f C 0 2 , a i r a n d v a c u u m o n e i t h e r s i d e o f t h e b o a r d . T h e t e m p e r a t u r e o f t h e c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d w a s a l s o m e a s u r e d d u r i n g g a s i n j e c t i o n u s i n g a t h e r m o c o u p l e c o n n e c t e d t o a d a t a a c q u i s i t i o n s y s t e m . A m e t a l s c r e e n w a s u s e d a b o v e t h e b o t t o m p l a t e . M o i s t u r e t r a p s w e r e u s e d t o p r e v e n t p o s s i b l e d a m a g e t o t h e v a c u u m p u m p b y s m a l l p a r t i c l e s a n d w a t e r . T h e r m o c o u p l e G l l R e l e a s e V a l v e C o n t r o l V a l v e " I F l o w - e t e r - O . - . " R e g u l a t o r : A i r C y l i n d e r ‘ 2 c o , a n C y l i n d e r S p e c i m e n I t a t ? M r a m b l e H e e d V e n e - P u l p P e r f o r e t e P l a t e I I 1 C o m p u t e r M o l a r - r e T r e y g é D e n e A e q u l e l d o n S y s t e m F i g u r e 4 . 4 P r o c e s s i n g S y s t e m I n c o r p o r a t i n g C 0 2 C u r i n g T h e n e x t s e c t i o n d e s c r i b e s v a r i o u s p r e s s p r o g r a m s w h i c h w e r e i n v e s t i g a t e d a l o n g w i t h o t h e r p r o c e s s i n g v a r i a b l e s a n d d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s o f t h e C 0 2 g a s . 4 . 4 . 2 E x p e r i m e n t a l D e s i g n T h e m a i n e m p h a s i s i n t h i s p h a s e o f r e s e a r c h w a s t o e s t a b l i s h t h e e f f e c t s o f v a r i o u s p r o c e s s i n g a n d m i x p r o p o r t i o n i n g v a r i a b l e s o n t h e i m m e d i a t e fl e x u r a l c h a r a c t e r i s t i c s o f 6 6 C O z - c u r e d c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d . T h e e x p e r i m e n t a l p r o g r a m c o m p r i s e d t h e s e s e q u e n t i a l s t e p s ( F i g u r e 4 . 5 ) c o n c e r n e d w i t h t h e e f f e c t s o f t h e p r o c e s s i n g s e q u e n c e , C 0 2 c o n c e n t r a t i o n , a n d m i x p r o p o r t i o n i n g v a r i a b l e s . T h e s e r e p l i c a t e d t e s t s p e c i m e n s w e r e m a n u f a c t u r e d f o r e a c h c o n d i t i o n i n o r d e r t o d e r i v e r e l i a b l e c o n c l u s i o n s t h r o u g h s t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f r e s u l t s . E v a l u a t e t h e P r o c e s s S e q u e n c e E v a l u a t e t h e C a r b o n D i o x i d e G a s C o n c e n t r a t i o n E v a l u a t e M i x P r o p o r t i o n i n g V a r i a b l e s I F i g u r e 4 . 5 T h e S e q u e n c e o f E x p e r i m e n t s o n C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d T h e fi r s t s t e p i n t h e e x p e r i m e n t a l p r o g r a m c o n c e r n e d t h e e f f e c t s o f t h e t w o d i f f e r - e n t p r o c e s s s e q u e n c e s o f F i g u r e 4 . 6 o n t h e i m m e d i a t e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d . M e t h o d s I a n d I I i n F i g u r e 4 . 6 c o m p r i s e d t o t a l p r o c e s s i n g t i m e s o f 3 . 5 0 a n d 4 . 5 0 m i n u t e s , r e s p e c t i v e l y . T h e s t e p s i n m e t h o d I i n v o l v e t h e a p p l i c a - t i o n o f : ( l ) 1 0 0 p s i g a s p r e s s u r e o n u p p e r p l a t e a n d 3 8 1 m m ( 1 5 i n . ) H g o f v a c u u m o n b o t t o m p l a t e f o r 1 m i n u t e ; ( 2 ) 1 0 0 p s i g a s p r e s s u r e o n b o t h t o p a n d b o t t o m p l a t e s f o r 2 m i n u t e s ; a n d ( 3 ) 3 8 1 m m ( 1 5 i n . ) H g o f v a c u u m o n b o t h t o p a n d b o t t o m p l a t e s f o r 3 0 s e c o n d s . T h e s t e p s i n m e t h o d 1 1 i n v o l v e d t h e a p p l i c a t i o n o f : ( 1 ) 1 0 0 p s i g a s p r e s s u r e o n t h e t o p p l a t e a n d 3 8 1 m m ( 1 5 i n . ) H g o f v a c u u m o n t h e b o t t o m p l a t e f o r 1 m i n u t e ; ( 2 ) 5 0 p s i g a s p r e s s u r e o n t h e b o t t o m p l a t e a n d 3 8 1 m m ( 1 5 i n . ) H g o f v a c u u m o n t h e t o p p l a t e f o r 1 m i n u t e ; ( 3 ) 1 0 0 p s i o f g a s p r e s s u r e o n b o t h t o p a n d b o t t o m p l a t e s f o r 2 m i n u t e s ; a n d ( 4 ) 3 8 1 m m ( 1 5 i n . ) H g o f v a c u u m o n b o t h t o p a n d b o t t o m p l a t e f o r 3 0 s e c o n d s . S o f t - w o o d ( s o u t h e r n p i n e ) w a s u s e d t o e v a l u a t e t h e s e t w o p r o c e s s s e q u e n c e s . i t ) L 1 r H i 1 f ( ( l i i 1 m i n u t e H H a m i l n u t e ) i — ‘ > 1 + H ( 7 i t “ H : S i g m a i f ’ ) i t n e i i d d s 1 ) I H 1 1 z t u t e t h o ‘ 1 h o ( 2 ( a ) i M + m P ( b ) M e t f ( 3 0 i t f e i 3 ( s f c l : d t f i o n " ) s ; i : : : o l : d s ) — - > M H ‘ 1 P » t ( 2 m i n i n t e s ) F i g u r e 4 . 6 T h e T w o A l t e r n a t i v e P r o c e s s i n g S e q u e n c e s E v a l u a t i o n o f t h e p r o c e s s i n g s e q u e n c e s o f F i g u r e 4 . 6 w o u l d y i e l d t h e p r e f e r a b l e s e q u e n c e f o r t h e r e m a i n d e r o f t h e r e s e a r c h i n v e s t i g a t i o n . S u b s e q u e n t l y , u s i n g t h e p r e - f e r r e d p r o c e s s i n g c o n d i t i o n , t h e e f f e c t o f C 0 2 g a s c o n c e n t r a t i o n w a s e v a l u a t e d t h r o u g h t h e e x p e r i m e n t a l p r o g r a m o f T a b l e 4 . 3 T a b l e 4 . 3 E x p e r i m e n t a l P r o g r a m t o E v a l u a t e V a r i o u s C 0 2 C o n c e n t r a t i o n s W o o d S p e c i e s C 0 2 C o n c e n t r a t i o n 2 5 % 5 0 % 7 5 % 1 0 0 % S o f t w o o d * * * * H a r d w o o d * * " ‘ " ' 6 8 T h e t w o e a r l i e r s t e p s i n t h i s e x p e r i m e n t a l p r o g r a m w e r e c o n d u c t e d w i t h m i x e s h a v i n g a w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 2 8 a n d a w a t e r - c e m e n t r a t i o o f 0 . 2 5 . T h e l a s t s t e p i n t h i s p h a s e o f t h e e x p e r i m e n t a l p r o g r a m c o n c e r n s t h e e f f e c t s o f t h e m i x p r o p o r t i o n i n g v a r i - a b l e s w i t h t h e p r o c e s s s e q u e n c e a n d t h e C 0 2 g a s c o n c e n t r a t i o n e s t a b l i s h e d i n t h e e a r l i e r s t e p s . A 2 x 2 x 2 x 2 f a c t o r i a l d e s i g n o f e x p e r i m e n t s ( T a b l e 4 . 4 ) w a s f o l l o w e d i n t h i s p h a s e o f r e s e a r c h . T a b l e 4 . 4 E x p e r i m e n t a l P r o g r a m f o r t h e E v a l u a t i o n o f V a r i o u s M i x C o m p o s i t i o n s W o o d - C e m e n t r a t i o fl a y w e i g h t ) W o o d 0 . 2 8 0 . 3 5 S p e c i e s C 0 2 C o n c e n t r a t i o n C 0 2 C o n c e n t r a t i o n L o w 1 0 0 % L o w 1 0 0 % ( b a s e d o n e a r l i e r s t e p s ) ( b a s e d o n e a r l i e r s t e p s ) S o f t w o o d * * * * H a r d w o o d * * * * T h e fl e x u r a l t e s t p r o c e d u r e a n d s a m p l e p r e p a r a t i o n f o l l o w e d t h e g u i d e l i n e s r e c - o m m e n d e d b y I S O 8 3 3 5 ( I n t e r n a t i o n a l S t a n d a r d ) f o r c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d [ 7 7 ] . T h e fl e x u r a l t e s t s e t - u p w a s a s l i g h t m o d i fi c a t i o n o f t h a t i n I S O ; a “ y o k e ” ( F i g u r e 4 . 7 ) w a s u s e d f o r a c c u r a t e m e a s u r e m e n t s o f t h e m i d - s p a n d e fl e c t i o n u n d e r t h r e e - p o i n t l o a d i n g w h e r e e x t r a n e o u s d e f o r m a t i o n s ( e . g . d u e t o p e n e t r a t i o n i n t o t h e s p e c i m e n a t s u p - p o r t s a n d l o a d p o i n t s ) a r e e x c l u d e d . T h e fl e x u r a l t e s t s a m p l e s h a d a c l e a r s p a n o f 2 0 c m ( 7 . 8 7 i n . ) , a w i d t h o f 1 0 c m ( 3 . 9 4 i n . ) , a n d a t h i c k n e s s o f 1 . 2 c m ( 0 . 4 7 i n . ) . T h e p h o t o - g r a p h o f t e s t s e t - u p i s s h o w n i n F i g u r e 4 . 7 b . A d i s p l a c e m e n t r a t e o f 2 . 8 m m p e r m i n u t e w a s u s e d i n fl e x u r a l t e s t s w h i c h w e r e c o n d u c t e d i n a d i s p l a c e m e n t - c o n t r o l l e d m o d e . A c o m p u t e r c o n t r o l l e d d a t a a c q u i s i t i o n s y s t e m w a s u s e d t o r e c o r d t h e t e s t d a t a a n d p l o t t h e fl e x u r a l l o a d - d e fl e c t i o n c u r v e . T h e l o a d - d e fl e c t i o n c u r v e s a r e c h a r a c t e r i z e d b y fl e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h n e s s ( a r e a u n d e r n e a t h t h e l o a d - d e fl e c t i o n c u r v e ) , a n d i n i t i a l s t i f f n e s s ( d e fi n e d h e r e a s t h e s t i f f n e s s o b t a i n e d t h r o u g h l i n e a r r e g r e s s i o n a n a l y s i s o f t h e l o a d - 6 9 d e fl e c t i o n p o i n t s f o r l o a d s b e l o w 1 5 % o f m a x i m u m l o a d ) . T h e t a r g e t d e n s i t y o f C 0 2 - c u r e d c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d w a s 1 . 2 g / c m 3 . A l l s a m p l e s w e r e t e s t e d i m m e d i a t e l y a f t e r p r o c e s s i n g C 0 2 i n j e c t i o n . L V D T h o l d i n g s c r e w * S t e e l b a r \ \ ’ g / / / \ \ \ \ \ \ \ \ ~ _ ° S p e c i m e n \ t ‘ t ‘ 0 < — \ L V D T L V D T L e a d s \ L e a d s ’ P i n s S i d e V i e w E n d V i e w ( a ) T e s t S e t - U p S c a l e ( b ) P h o t o g r a p h o f F l e x u r a l T e s t S e t - U p F i g u r e 4 . 7 T h e T h r e e - P o i n t F l e x u r a l T e s t S e t - U p 7 0 4 . 4 . 3 T e s t R e s u l t s a n d S t a t i s t i c a l A n a l y s i s P r o c e s s i n g s e q u e n c e s T y p i c a l l o a d - d e fl e c t i o n c u r v e s ( s e e F i g u r e 4 . 8 ) o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d s s u b j e c t e d t o t h e t w o C O z - c u r i n g s e q u e n c e s ( s e e F i g u r e 4 . 6 ) . T h e fl e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s t e s t r e s u l t s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 4 . 5 a n d F i g u r e 4 . 9 . A n a l y s i s o f v a r i a n c e o f t e s t r e s u l t s c o n fi r m e d t h a t , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , m e t h o d 1 1 o f C 0 2 - c u r i n g y i e l d e d i m p r o v e d fl e x u r a l p e r f o r m a n c e . T h i s s e q u e n c e o f C O z - c u r i n g e s s e n t i a l l y r e d u c e s t h e p r o c e s s i n g t i m e o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d ( u n d e r p r e s s ) f r o m s e v e r a l h o u r s t o 4 . 5 m i n u t e s . T h e b o a r d t e m p e r a t u r e v a r i a t i o n s w i t h t i m e ( c o v e r i n g t h e p e r i o d s b e f o r e a n d a f t e r C 0 2 i n j e c t i o n ) a r e s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 0 . M e t h o d 1 1 o f C 0 2 - c u r i n g i s o b s e r v e d t o y i e l d h i g h e r b o a r d t e m p e r a t u r e s . 5 M e t h o d I I Q 4 _ E M e t h o d l % 3 r — . 9 . g 2 - x . 2 L u 1 0 0 1 2 3 4 5 D e fl e c t i o n ( m m ) F i g u r e 4 . 8 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n c u r v e s o b t a i n e d w i t h t h e T w o P r o c e s s S e - q u e n c e T a b l e 4 . 5 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d s S u b j e c t e d t o 7 1 M e t h o d s I a n d I I o f C O z - C u r i n g P r o c e s s i n g F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s S e q u e n c e ( M P a ) ( N - m ) ( N / m m ) M e t h o d I 2 . 0 4 2 7 9 . 1 8 0 7 2 . 9 8 6 2 . 8 8 2 8 3 . 4 2 7 1 0 3 . 2 1 6 2 . 6 2 2 9 3 . 8 8 2 1 4 1 . 0 2 9 M e a n 2 . 5 1 2 8 5 . 4 9 6 1 0 5 . 7 4 4 ( S t . D e v . ) ( 0 . 4 3 ) ( 7 . 5 6 6 ) ( 3 4 . 0 9 2 ) M e t h o d 1 1 3 . 7 2 3 2 1 . 9 0 1 1 9 5 . 5 5 5 3 . 6 7 3 5 8 . 9 9 5 2 4 9 . 6 4 3 3 . 0 1 3 9 1 . 1 5 7 3 7 4 . 2 7 5 M e a n 3 . 4 7 3 5 7 . 3 5 1 2 7 3 . 1 5 8 ( S t . D e v . ) ( 0 . 3 9 ) ( 3 4 . 6 5 7 ) ( 9 1 . 6 5 1 ) ’ 3 5 E 4 - ‘ 2 3 : 3 ~ 3 3 2 E 1 - i 5 0 L n . M e t h o d 1 M e t h o d 1 1 ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h F i g u r e 4 . 9 E f f e c t s o f t h e P r o c e s s i n g S e q u e n c e o n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : m e a n a n d 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l ) m m / N ( s s e n f f N o O i t S l a i t i n o I 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( N - m m ) M e t h o d I M e t h o d 1 1 ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s 1 3 3 - R U ! G O O G O O M e t h o d I M e t h o d 1 1 ( c ) I n i t i a 1 S t i f f n e s s F i g u r e 4 . 9 ( C o n t ’ d ) E f f e c t s o f t h e P r o c e s s i n g S e q u e n c e o n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : m e a n a n d 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l T c m p o r - c u r . ( d o - r u e C ) i 1 ] 0 5 0 1 . 0 0 1 5 0 3 0 0 2 5 ° 3 0 ° 3 3 ° ‘ 0 0 T i m - ( m o o ) F i g u r e 4 . 1 0 B o a r d T e m p e r a t u r e s u n d e r M e t h o d I a n d I I o f C O z - C u r i n g 7 3 C O ; C o n c e n t r a t i o n F o l l o w i n g t h e p r e f e r r e d s e q u e n c e ( M e t h o d 1 1 ) o f C 0 2 - c u r i n g , t h e e f f e c t s o f C 0 2 c o n c e n t r a t i o n w e r e e v a l u a t e d . T y p i c a l l o a d - d e fl e c t i o n c u r v e s ( F i g u r e 4 . 1 1 ) o b t a i n e d w i t h d i f f e r e n t C 0 2 c o n c e n t r a t i o n s . T h e fl e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s t e s t r e s u l t s a r e s h o w n i n T a b l e 4 . 6 a n d F i g u r e 4 . 1 2 . 6 ’ 8 0 0 E 4 / 1 0 0 / 2 5 % V " 5 0 % f b , . _ _ _ , 7 5 % U ) / E 2 h / / \ 3 . 2 L L . 0 _ L L l I I 0 1 2 3 4 5 6 7 D e fl e c t i o n ( m m ) ( a ) S o f t w o o d 6 7 5 % 2 5 % ” 1 0 0 % E 4 F 5 0 m , _ H \ , , - + \ % é / ’ f fl * “ ‘ x \ _ ’ 5 2 ' / \ x 2 L L . 0 l 0 l 2 3 4 5 6 7 D e f l e c t i o n ( m m ) ( b ) H a r d w o o d F i g u r e 4 . 1 1 E f f e c t s o f C 0 2 C o n c e n t r a t i o n o f F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n C u r v e s 7 4 T a b l e 4 . 6 E f f e c t s o f V a r i o u s C 0 2 C o n c e n t r a t i o n s o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e - , m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d W o o d C 0 2 W e i g h t F l e x u r a l M e a n F l e x u r a l M e a n I n i t i a l M e a n c o n d i t i o n G a i n S t r e n g t h ( S t . D e v . ) T o u g h n e s s ( S t . D e v . ) S t i f f n e s s ( S t . D e v . ) W e ) ( 3 ) ( M P a ) ( N - m r m ( N / m n fl 3 . 7 2 3 . 4 7 3 2 1 . 9 0 1 3 5 7 . 3 5 1 1 9 5 . 5 5 5 2 7 3 . 1 5 8 1 0 0 4 2 3 . 6 7 ( 0 . 3 9 ) 3 5 8 . 9 9 5 ( 3 4 . 6 5 7 ) 2 4 9 . 6 4 3 ( 9 1 . 6 5 1 ) 3 . 0 1 3 9 1 . 1 5 7 3 7 4 . 2 7 5 S o f t 3 . 4 7 3 . 4 3 4 7 1 . 2 3 0 3 8 0 . 7 5 4 2 6 9 . 8 2 1 2 6 5 . 8 1 8 w o o d 7 5 4 9 . 5 3 . 6 5 ( 0 . 2 4 ) 4 0 8 . 9 3 ( 1 0 7 . 3 7 3 ) 3 1 2 . 5 4 6 ( 4 8 . 8 5 2 ) 3 . 1 8 2 6 2 . 1 0 3 2 1 5 . 0 8 8 5 0 3 9 3 . 0 6 3 . 1 3 4 4 2 . 9 4 8 4 3 9 . 9 4 2 1 8 9 . 6 7 7 1 9 8 . 0 5 6 3 . 2 0 ( 0 . 0 9 ) 4 3 6 . 9 3 7 ( 4 . 2 5 0 ) 2 0 6 . 4 3 6 ( 1 1 . 8 4 3 ) 3 . 2 4 3 . 2 4 4 7 6 . 1 4 3 4 4 2 . 4 1 7 4 1 0 . 0 4 7 4 0 8 . 6 1 6 2 5 1 8 3 . 1 9 ( 0 . 0 5 ) 4 2 0 . 3 4 3 ( 2 9 . 6 6 8 ) 4 0 6 . 2 1 5 ( 2 . 0 9 2 ) 3 . 3 0 4 3 0 . 7 6 7 4 0 9 . 5 8 6 4 . 3 8 3 . 6 3 5 0 3 . 0 7 6 5 2 4 . 6 3 5 3 1 5 . 8 6 7 2 3 1 . 6 2 1 1 0 0 3 9 . 3 3 . 5 2 ( 0 . 6 9 ) 5 2 1 . 4 5 3 ( 2 3 . 3 1 3 ) 2 2 1 . 5 2 4 ( 7 9 . 6 7 8 ) 3 . 0 1 5 4 9 . 3 7 6 1 5 7 . 4 7 2 H a r d 3 . 8 4 3 . 8 2 4 2 9 . 5 5 8 4 4 7 . 9 8 5 3 6 4 . 8 7 4 2 6 4 . 9 4 3 w o o d 7 5 4 6 . 7 ' 3 . 8 2 ( 0 . 0 1 ) 4 3 6 . 2 1 5 ( 2 6 . 3 6 2 ) 2 5 3 . 2 4 6 ( 9 4 . 6 2 5 ) 3 . 8 2 4 7 8 . 1 8 1 1 7 6 . 7 1 1 2 . 9 6 3 . 1 3 3 6 9 . 3 8 0 3 9 3 . 3 3 8 2 2 5 . 8 1 0 2 2 2 . 3 7 0 5 0 3 2 . 9 3 . 0 6 ( 0 . 2 3 ) 3 8 4 . 4 3 6 ( 2 9 . 4 3 7 ) 2 1 9 . 5 4 2 ( 3 . 1 7 8 ) 3 . 3 9 4 2 6 . 1 9 9 2 2 1 . 7 6 0 3 . 8 3 3 . 6 2 6 0 5 . 0 8 5 5 5 7 . 7 6 2 3 3 4 . 8 7 4 2 4 3 . 5 5 1 2 5 1 1 . 3 3 . 4 7 ( 0 . 1 8 ) 5 2 3 . 4 1 3 ( 4 2 . 3 5 3 ) 2 4 0 . 3 2 6 ( 8 9 . 7 5 6 ) 3 . 5 8 5 4 4 . 7 8 9 1 5 5 . 4 4 9 7 5 O K I S o f t w o o d I H a r d w o o d E g ) 4 E E 2 a 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 C 0 2 C o n c e n t r a t i o n ( % ) ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ’ 5 8 0 0 I S o fl w o o d I H s r d w o o d € 6 0 0 8 £ 4 0 0 8 E : 2 0 0 S i s 0 “ ‘ 2 5 5 0 7 5 1 0 0 C 0 2 C o n c e n t r a t i o n ( % ) ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s E 6 0 0 \ I S o f t w o o d I H a r d w o o d E “ 4 0 0 g 2 0 0 m E E 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 C 0 2 C o n c e n t r a t i o n ( % ) ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s F i g u r e 4 . 1 2 E f f e c t s o f V a r i o u s C 0 2 C o n c e n t r a t i o n s o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e - m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d : m e a n a n d 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l 7 6 T h e f o l l o w i n g c o n c l u s i o n s c o u l d b e d e r i v e d f r o m t h e d a t a r e g a r d i n g t h e e f f e c t s o n C 0 2 c o n c e n t r a t i o n o n fl e x u r a l p e r f o r m a n c e . A l o w e r c o n c e n t r a t i o n o f C 0 2 c o n c e n t r a t i o n o b s e r v e d c o m p a r a b l e t o t h o s e o b - t a i n e d a t 1 0 0 % C 0 2 o n fl e x u r a l s t r e n g t h a n d t o u g h n e s s . I n i t i a l s t i f f n e s s c a s e 2 5 % C 0 2 c o n c e n t r a t i o n s o f t w o o d b o a r d b e t t e r p r o p e r t y t h a n o t h e r ( 5 0 % , 7 5 % , 1 0 0 % ) c o n c e n t r a - t i o n . O v e r a l l h a r d w o o d p r o p e r t i e s w e r e s l i g h t l y b e t t e r t h a n s o f t w o o d . T h e s e o b s e r v a - t i o n s w e r e c o n fi r m e d t h r o u g h 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . B l o c k a n a l y s i s o f v a r i a n c e o f t h e fl e x u r a l t e s t r e s u l t s i n d i c a t e d , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , t h a t fl e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s v a l u e s w e r e c o m p a r a b l e a t d i f - f e r e n t C 0 2 c o n c e n t r a t i o n s r a n g i n g f r o m 2 5 t o 1 0 0 % . E c o n o m i c c r i t e r i a e n c o u r a g e t h e u s e o f l o w C 0 2 c o n c e n t r a t i o n s . E f f e c t o f M i x p r o p o r t i o n s T h e c o m p l e t e fl e x u r e t e s t r e s u l t s f o r t h i s p h a s e o f t h e e x p e r i m e n t a l p r o g r a m i s s h o w n i n T a b l e 4 . 7 . T h e m e t h o d o l o g y a d o p t e d f o r t h e a n a l y s i s o f d a t a i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 4 . 1 3 . O n l y t w o f a c t o r i n t e r a c t i o n s w e r e c o n s i d e r e d t o b e o f s i g n i fi c a n c e a n d t h r e e f a c t o r i n t e r a c t i o n s w e r e u s e d a s p a r t o f t h e e r r o r t e r m . T h e r e s u l t s o f s t a t i s t i c a l a n a l y s i s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 4 . 8 . T h e t r e n d s o f i n t h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t v a r i a b l e s o b t a i n e d b y a n a l y s i s o f v a r i a n c e o f r e s u l t s a r e s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 4 t o 4 . 1 6 . T h e c u b e p l o t s r e s u l t i n g fi ' o m s t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e fl e x u r e t e s t r e s u l t s a r e s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 7 . A r e v i e w o f T a b l e 4 . 8 i n d i c a t e d t h a t o n l y w o o d - c e m e n t r a t i o h a s a n y s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t e f f e c t o n fl e x u r a l s t r e n g t h . T h e t w o C 0 2 c o n c e n t r a t i o n s ( 2 5 % a n d 1 0 0 % ) a s w e l l a s t h e t w o w o o d s p e c i e s ( s o f t w o o d a n d h a r d w o o d ) y i e l d e d c o m p a r a b l e fl e x u r a l s t r e n g t h . T h e t r e n d i n t h e e f f e c t o f w o o d - c e m e n t r a t i o o n fl e x u r a l s t r e n g t h i s s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 4 . T h e c u b e p l o t o f F i g u r e 4 . 1 7 a f u r t h e r d e m o n s t r a t e s t h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t v a r i a b l e s o n fl e x u r a l s t r e n g t h . I n c r e a s i n g t h e w o o d - c e m e n t r a t i o n f o r 0 . 2 8 t o 0 . 3 5 l e d t o a n a v e r a g e r e d u c t i o n o f 1 8 % i n fl e x u r a l s t r e n g t h . T a b l e 4 . 8 s u g g e s t s t h a t m o r e o f t h e v a r i a b l e s c a n c e l e d h a d a n y s t a t i s t i c a l s i g n i fi - c a n t e f f e c t , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e o n t h e fl e x u r a l t o u g h n e s s o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i - 7 7 c l e b o a r d . A t 9 0 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , h o w e v e r , w o o d s p e c i e s a n d C 0 2 c o n c e n t r a t i o n s t a r t e d t o h a v e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t e f f e c t s . H a r d w o o d , w h e n c o m p a r e d t o s o f t w o o d , y i e l d e d h i g h e r fl e x u r a l t o u g h n e s s , a n d 2 5 % o f C 0 2 c o n c e n t r a t i o n p e r f o r m e d b e t t e r i n t h i s r e g a r d . T h e t r e n d s a n d c u b e p l o t r e l e v a n t t o fl e x u r a l t o u g h n e s s a r e s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 5 a n d 4 . 1 7 b . O n t h e a v e r a g e , fl e x u r a l t o u g h n e s s w i t h h a r d w o o d w a s 1 5 % h i g h e r t h a n w i t h s o f t w o o d . A t 2 5 % C 0 2 c o n c e n t r a t i o n , fl e x u r a l t o u g h n e s s v a l u e s g a i n e d w h i c h w e r e 1 6 % h i g h e r t h a n t h o s e o f 1 0 0 % C 0 2 . A s f a r a s t h e i n i t i a l s t i f f n e s s i n c o n c e r n e d , a s s h o w n i n T a b l e 4 . 8 , a l l t h r e e f a c t o r s ( w o o d - c e m e n t r a t i o , C 0 2 c o n c e n t r a t i o n a n d w o o d s p e c i e s ) h a d s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t e f f e c t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . T h e t r e n d s s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 6 a n d t h e c u b e p l o t o f F i g u r e 4 . 1 7 c fi r r t h e r c l a r i f y t h e r e s u l t s . A t 0 . 2 8 w o o d - c e m e n t r a t i o , fl e x u r a l s t i f f n e s s w a s w i t h a v e r a g e , 3 9 % m o r e t h a n t h a t o f 0 . 3 5 w o o d - c e m e n t r a t i o . T h e 2 5 % C 0 2 c o n c e n t r a - t i o n y i e l d e d a v e r a g e i n i t i a l s t i f f n e s s w h i c h w e r e 4 0 % h i g h e r t h a n t h a t o f 1 0 0 % C 0 2 c o n - c e n t r a t i o n . T h e s o f t w o o d a l s o p r o d u c e d i n i t i a l s t i f f n e s s w h i c h w e r e o n t h e a v e r a g e 2 3 % h i g h e r t h a n t h a t w i t h h a r d w o o d . C a r r y o u t a n a l y s i s o f v a r i a n c e A r e i n t e r a c t i o n s s i g n i fi c a n t ? T r a n s f o r m d a t a a n d c a r r y o u t a n a l y s i s o f v a r i a n c e A r e i n t e r a c t i o n s p r e s e n t ? Y e s A r e i n t e r a c t i o n s s i g n i fi c a n t ? < — — - I d e n t i f y s i g n i f i c a n t i n t e r a c t i o n s I I d e n t i f y s i g n i f i c a n t m a i n e f f e c t s S t u d y t h e e f f e c t o f e a c h f a c t o r w i t h r e s p e c t t o t h e l e v e l o f t h e o t h e r F i g u r e 4 . 1 3 M e t h o d o l o g y o f A n a l y s i s [ 8 6 ] 7 8 T a b l e 4 . 7 F l e x u r e T e s t R e s u l t s W o o d - C e m e n t r a t i o 0 . 2 8 0 . 3 5 C 0 2 c o n c e n t r a t i o n C 0 2 c o n c e n t r a t i o n 2 5 1 0 0 2 5 1 0 0 W o o d S p e c i e s W o o d S p e c i e s W o o d S p e c i e s W o o d S p e c i e s S o f t w o o d H a r d w o o d S o f t w o o d H a r d w o o d S o f t w o o d H a r d w o o d S o f t w o o d H a r d w o o d F l e x u r a l 3 . 2 4 3 . 8 3 3 . 7 2 4 . 3 8 3 . 7 3 3 . 6 8 2 . 6 0 3 . 3 9 S t r e n g t h 3 . 1 9 3 . 4 7 3 . 6 7 3 . 5 2 2 . 2 5 3 . 1 5 2 . 2 5 2 . 0 8 ( M P a ) 3 . 3 0 3 . 5 8 3 . 0 1 3 . 0 1 2 . 5 6 2 . 8 9 3 . 0 2 2 . 7 3 M e a n 3 . 2 4 3 . 6 2 3 . 4 7 3 . 6 3 2 . 8 5 3 . 2 4 2 . 6 2 2 . 7 3 ( S t . D e v . ) ( 0 . 0 5 ) ( 0 . 1 8 ) ( 0 . 3 9 ) ( 0 . 6 9 ) ( 0 . 7 8 ) ( 0 . 4 0 ) ( 0 . 3 8 ) ( 0 . 6 5 ) F l e x u r a l 4 7 6 . 1 4 3 6 0 5 . 0 8 5 3 2 1 . 9 0 1 5 0 3 . 0 7 6 6 6 1 . 2 7 9 6 7 0 . 3 2 9 3 3 0 . 9 1 5 5 4 9 . 3 3 9 T o u g h n e s s 4 2 0 . 3 4 3 5 2 3 . 4 1 3 3 5 8 . 9 9 5 5 2 1 . 4 5 3 3 4 3 . 6 5 2 5 8 8 . 9 9 9 3 9 0 . 5 4 3 3 0 2 . 2 6 0 ( N - m m ) 4 3 0 . 7 6 7 5 4 4 . 7 8 9 3 9 1 . 1 5 7 5 4 9 . 3 7 6 4 3 7 . 2 6 3 3 2 1 . 6 2 4 5 0 1 . 8 9 1 3 6 0 . 2 7 6 M e a n 4 4 2 . 4 1 7 5 5 7 . 7 6 2 3 5 7 . 3 5 1 5 2 4 . 6 3 5 4 8 0 . 7 3 1 5 2 6 . 9 8 4 4 0 7 . 7 8 3 4 0 3 . 3 5 8 ( S t . D e v . ) ( 2 9 . 6 6 8 ) ( 4 2 . 3 5 3 ) ( 3 4 . 6 5 7 ) ( 2 3 . 3 1 3 ) ( 1 6 3 . 2 1 4 ) ( 1 8 2 . 4 3 7 ) ( 8 6 . 7 8 2 ) ( 1 2 9 . 2 0 2 ) I n i t i a l 4 1 0 . 0 4 7 3 3 4 . 8 7 4 1 9 5 . 5 5 5 3 1 5 . 8 6 7 2 9 4 . 6 2 4 3 5 1 . 0 6 6 1 1 7 . 1 2 4 5 9 . 2 6 6 S t i f f n e s s 4 0 6 . 2 1 5 2 4 0 . 3 2 6 2 4 9 . 6 4 3 2 2 1 . 5 2 4 2 8 3 . 7 8 4 1 4 3 . 2 3 2 1 1 4 . 6 8 4 1 0 8 . 0 9 8 ( N / m m ) 4 0 9 . 5 8 6 1 5 5 . 4 4 9 3 7 4 . 2 7 5 1 5 7 . 4 7 2 2 7 2 . 6 5 6 2 0 4 . 6 2 7 9 6 . 5 3 2 9 8 . 4 9 6 M e a n 4 0 8 . 6 1 6 2 4 3 . 5 5 1 2 7 3 . 1 5 8 2 3 1 . 6 2 1 2 8 3 . 6 8 8 2 3 2 . 9 7 5 1 0 9 . 4 4 7 8 8 . 6 2 ( S t . D e v . ) ( 2 . 0 9 2 ) ( 8 9 . 7 5 6 ) ( 9 1 . 6 5 1 ) ( 7 9 . 6 7 8 ) ( 1 0 . 9 8 4 ) ( 1 0 6 . 7 7 7 ) ( 1 1 . 2 5 1 ) ( 2 5 . 8 7 1 ) T a b l e 4 . 8 T h e R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e ( F l e x u r a l s t r e n g t h , T o u g h n e s s , a n d I n i t i a l S t i f f n e s s u m - o - F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s * : s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t t h e 5 % l e v e l " z R e s i d u a l e s t i m a t e d u s i n g t h r e e w a y i n t e r a c t i o n A : W o o d / C e m e n t r a t i o ; B : C 0 2 c o n c e n t r a t i o n ; C : W o o d s p e c i e s N ) m m - N § ( s s e n h g ) m m - N § ( s s e n h g u o T l é r u x e l F m m m W o o d S p e c i e s F l e x u r a l T o u § 7 9 & F l e x u r a l S t r e n g t h ( M P a ) 0 0 . 3 . 0 . 3 5 W a n d / C h m r e t r o F i g u r e 4 . 1 4 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l S t r e n g t h F i g u r e 4 . 1 5 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l T o u g h n e s s 4 3 2 0 0 0 1 0 0 0 0 0 2 g F 3 ' 3 Q i 3 , ) fi : i 2 5 C 0 2 C o n c e n t r a t - i o n 4 2 0 0 0 1 0 0 0 0 0 3 a 0 ‘ : . 3 2 g 5 3 E — L . 2 8 0 W o o d / C e e n t r a t i o . 3 5 0 0 4 2 0 0 0 0 0 3 § I 5 : ) . r m Z 4 a C 3 E 1 0 0 o S f t w o o d W o o d S p e c i e s H a r d w o o d 8 0 F i g u r e 4 . 1 6 T h e T r e n d s i n I n i t i a l S t i f f n e s s T h e s t a t i s t i c a l a n a l y s i s a n d d i s c u s s i o n p r e s e n t e d a b o v e s u g g e s t t h a t a w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 2 8 a n d C 0 2 c o n c e n t r a t i o n o f 2 5 % y i e l d c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e - b o a r d w i t h d e s i r a b l e p e r f o r m a n c e a n d c o s t p o s i t i o n . 2 4 3 . 5 / 2 3 2 . 9 H a r W d w o o o o d d S p e c i e s / 8 1 3 . 6 3 2 . 7 3 1 0 0 3 . 4 7 i 2 . 6 2 C O , C o n c e n t r a t i o n 3 ' 6 2 3 - 2 4 H a r d w o o d / / W o o d S p e c i e s 2 5 3 . 2 4 2 . 8 5 S o f t w o o d 0 . 2 8 0 . 3 5 W o o d / C e m e n t r a t i o ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ( M P a ) 5 2 4 . 6 4 0 3 . 3 1 0 0 3 5 7 . 3 I 4 0 7 . 7 5 5 7 7 5 2 6 . 9 H a r d w o o d C O 2 C o n c e n t r a t i o n / / 2 5 4 4 2 . 4 4 8 0 . 7 S o f t w o o d 0 . 2 8 0 . 3 5 W o o d / C e m e n t r a t i o ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s ( N - m m ) W o o d S p e c i e s 2 3 1 . 6 8 8 . 6 2 | / 1 0 0 2 7 3 . 1 I 1 0 9 . 4 2 5 4 0 8 . 6 2 8 3 . 6 S o f t w o o d 0 . 2 8 0 . 3 5 W o o d / C e m e n t r a t i o ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s ( N / m m ) F i g u r e 4 . 1 7 C u b e P l o t o f F l e x u r e T e s t R e s u l t s C O 2 C o n c e n t r a t i o n 4 . 5 C E L L U L O S E F I B E R R E I N F O R C E D C E M E N T C O M P O S I T E S 8 2 T h e m a i n t h r u s t o f t h i s p h a s e o f r e s e a r c h w a s t o d e t e r m i n e t h e e f f e c t s o f p r o c e s s - i n g v a r i a b l e s o n c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t b o a r d s s u b j e c t e d t o C 0 2 p r e — c u r i n g f o l l o w e d b y a u t o c l a v e c u r i n g . 4 . 5 . 1 M a t e r i a l s , M a n u f a c t u r i n g P r o c e d u r e s a n d E x p e r i m e n t a l P r o g r a m T h e c e l l u l o s e fi b e r s e l e c t e d f o r t h i s i n v e s t i g a t i o n w a s S o u t h e r n S o f t w o o d K r a f t ( S S K ) p u l p [ 8 3 ] . A v e r a g e l e n g t h o f t h i s fi b e r i s 3 . 0 m m . T h e fi b e r m a s s f r a c t i o n a n d m a t r i x m i x p r o p o r t i o n s u s e d i n t h i s p h a s e o f t h e s t u d y a r e i n t r o d u c e d i n T a b l e 4 . 9 . I n t h e s l u r r y - d e w a t e r i n g m e t h o d o f m a n u f a c t u r e , t h i n - s h e e t s p e c i m e n s w e r e f o r m e d f r o m a d i - l u t e s l u r r y o f a p p r o x i m a t e l y 2 0 % s o l i d s . A r e l a t i v e l y s m a l l d o s a g e o f d i l u t e d fl o c c u l e n t [ 8 4 ] ( fl o c c u l e n t / c e m e n t = 0 . 0 0 1 b y w e i g h t ) w a s a d d e d t o a c h i e v e a g g l o m e r a t i o n o f c e - m e n t p a r t i c l e s i n o r d e r t o p r e v e n t p a s s i n g o f p a r t i c l e s t h r o u g h t h e fi l t e r i n g s c r e e n s d u r i n g d e w a t e r i n g . F i b e r m a s s f r a c t i o n , i n t h e s l u r r y - d e w a t e r i n g m e t h o d o f m a n u f a c t u r i n g , i s g e n e r a l l y d e fi n e d a s t h e r a t i o o f fi b e r s t o t h e d r y c o n s i s t u e n t s o f t h e m a t r i x b y w e i g h t . T h e g r a d a t i o n o f t h e s i l i c a s a n d u s e d i n t h i s i n v e s t i g a t i o n i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 4 . 1 8 ( A S T M E - l 1 ) . T a b l e 4 . 9 T h e C o m p o s i t i o n o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e F i b e r T y p e F i b e r M a s s S a n d - B i n d e r F l o c c u l e n t - S i l i c a F u m e - F r a c t i o n ( % ) r a t i o C e m e n t r a t i o C e m e n t r a t i o ( b y w e i g h t ) ( b y w e i g h t ) ( b y w e i g h t ) S o f t w o o d K r a f t 8 0 . 7 5 0 . 0 0 1 0 . 7 5 P u l p ( S S K ) - : J C w O n o i t a i v e D N O % 8 3 L A o — e O O N o . 7 0 N o . 1 0 0 N o . 1 4 0 N o . 2 0 0 N o . 2 7 0 N o . 3 2 5 ~ 3 2 5 S i e v e D e s i g n a t i o n F i g u r e 4 . 1 8 G r a d a t i o n o f S i l i c a S a n d ( t y p i c a l m e a n % d e v i a t i o n o n i n d i v i d u a l s i e v e s ) T h i n - s h e e t c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s w e r e m a n u f a c t u r e d a s f o l l o w s : ( 1 ) a w e i g h t e d d r y l a p o f c e l l u l o s e fi b e r w a s s o a k e d i n w a t e r f o r a m i n i m u m p e - r i o d o f 4 h o u r s ; ( 2 ) a l a b o r a t o r y - s c a l e p u l p d i s i n t e g r a t o r ( T M I r e fi n e r ) w a s u s e d a t a s p e e d o f 3 , 0 0 0 r p m . T h e b e a t i n g t i m e u s e d i n t h i s s t u d y w a s 1 0 m i n u t e s ( y i e l d i n g r e fi n e d c e l l u - l o s e fi b e r s w i t h C a n a d i a n S t a n d a r d F r e e n e s s o f 5 0 0 : l : 5 0 ) ; ( 3 ) T h e fi b e r s , s a n d , fl o c c u l a t - i n g a g e n t a n d c e m e n t w e r e p r o p o r t i o n e d ; ( 4 ) T h e i n g r e d i e n t s w e r e m i x e d i n w a t e r t o p r o - d u c e a s l u r r y o f 2 0 % s o l i d s b y w e i g h t ; a h i g h - s p e e d m i x e r w a s u s e d t o a c h i e v e a u n i f o r m d i s p e r s i o n o f c e l l u l o s e fi b e r s a n d o t h e r m i x i n g r e d i e n t s i n t h e s l u r r y . F l o c c u l a t i n g a g e n t i s t h e l a s t s o l i d c o n s t i t u e n t t o b e a d d e d , w h i c h i m p r o v e s t h e b i n d i n g o f c e m e n t p a r t i c l e s t o c e l l u l o s e fi b e r s a n d c o n t r o l s t h e e s c a p e o f c e m e n t p a r t i c l e s d u r i n g v a c u u m - d e w a t e r i n g o f t h e s l u r r y ( w h e n t h e e x c e s s w a t e r i s e x t r a c t e d ) . T h e e x t r a c t i o n o f w a t e r i s a c t u a l l y p e r - f o r m e d i n t w o s t a g e s . F i r s t , t h e e x c e s s w a t e r o n t o p o f t h e s e t t l e d s l u r r y i s r e m o v e d , a n d t h e n t h e s e t t l e d s l u r r y i s p u t i n a v a c u u m b o x 3 0 5 m m b y 3 0 5 m m ( 1 2 i n . b y 1 2 i n . ) i n p l a n e r d i m e n s i o n s . T h e s l u r r y i s e v e n l y s p r e a d o n t o t h e s c r e e n o f t h e v a c u u m b o x , a n d t h e n v a c u u m i s a p p l i e d a t 3 8 1 m m ( 1 5 i n . ) H g o f m e r c u r y . T h e s h e e t i s t h e n r e m o v e d o n t h e fi l t e r s c r e e n . T h e s h e e t t o g e t h e r w i t h t h e s c r e e n a r e s t o r e d b e t w e e n t w o s t e e l p l a t e s . T w o s h e e t s w e r e m a d e i n t h i s m a n n e r , w i t h t h e fi r s t o n e b e i n g s t o r e d t e m p o r a r i l y w i t h i t s M e t a l P l a t e — > — 8 4 s c r e e n b e t w e e n s t e e l p l a t e s i n a s e a l e d p l a s t i c b a g . T h e s c r e e n w a s t h e n r e m o v e d a n d t h e b o t t o m f a c e o f t h e s e c o n d s h e e t w a s p l a c e d a g a i n s t t h e t o p f a c e o f t h e fi r s t s h e e t , a s s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 9 . T h e s h e e t s a r e t h e n s l i g h t l y p r e s s e d f o r 5 m i n u t e s a t a p r e s s u r e o f 0 . 2 4 M P a ( 3 5 p s i ) a n d 3 2 M P a ( 4 6 4 p s i ) s i m u l a t i n g u n p r e s s e d a n d p r e s s e d p r o d u c t i o n c o n d i t i o n s , r e s p e c t i v e l y . T h e p r e p a r a t i o n i s c o m p l e t e d w i t h i n o n e h o u r o f s t a r t i n g t h e m i x . A f t e r t h e c o m p l e t i o n o f p r o c e s s i n g t h e s c r e e n i s c a r e f u l l y r e m o v e d f r o m t h e s h e e t s w h i c h a r e t h e n s t a c k e d fl a t i n a p r e - c u r i n g o v e n o r c a r b o n a t i o n c h a m b e r . A f t e r p r e - c u r i n g , t h e s h e e t s a r e a u t o c l a v e d . S c r e e n — > _ F i g u r e 4 . 1 9 S c h e m a t i c o f F o r m a t i o n o f T w o - P l y C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e S h e e t T h e r e a r e s e v e r a l r e a s o n s f o r u s i n g o n a u t o c l a v e i n t h e c u r i n g o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s [ 8 5 ] . A u t o c l a v e c u r i n g c h a n g e s t h e c h e m i s t r y o f h y d r a t i o n a n d r e s u l t s i n a p r o d u c t t h a t h a s s u b s t a n t i a l l y d i f f e r e n t p r o p e r t i e s f r o m p r o d u c t s c u r e d b e l o w 1 0 0 ° C . T h e m o s t i m p o r t a n t i m p r o v e m e n t s a r e : 1 . P r o d u c t s a r e r e a d y f o r u s e w i t h i n 2 4 h o u r s ; t h e e a r l y a g e s t r e n g t h i s g e n e r a l l y e q u i v a l e n t t o 2 8 - d a y s t r e n g t h u n d e r a m b i e n t c u r i n g S u b s t a n t i a l l y l e s s c r e e p a n d s h r i n k a g e B e t t e r s u l f a t e r e s i s t a n c e E l i m i n a t i o n o f e f fl o r e s c e n c e 9 ‘ 9 5 ” ! ” L o w e r m o i s t u r e c o n t e n t a f t e r c u r i n g H i g h p r e s s u r e s t e a m c u r i n g c a n o n l y b e u s e d f o r p r e c a s t c o n c r e t e p r o d u c t s . I t c a n b e u s e d t o a d v a n t a g e i n t h e m a n u f a c t u r e o f s p e c i a l t y p r o d u c t s , s u c h a s l i g h t w e i g h t c e l l u - l a r c o n c r e t e a n d c a l c i u m s i l i c a t e ( s a n d - l i m e ) b r i c k s . T h e c u r i n g c y c l e i s s i m i l a r t o t h a t 8 5 u s e d i n l o w - p r e s s u r e s t e a m c u r i n g a n d c o n s i s t s o f a “ p r e s t e a m i n g ” p e r i o d , a “ s o a k i n g ” p e r i o d , a n d c o n t r o l l e d r a t e s o f h e a t i n g a n d c o o l i n g . T h e r a t e o f p r e s s u r e r e l e a s e a t t h e e n d o f t h e s o a k i n g p e r i o d s h o u l d a l s o b e c o n t r o l l e d . T h e a u t o c l a v e t i m e - p r e s s u r e c y c l e s p a t - t e r n u s e d i n t h i s s t u d y i s s h o w n i n F i g u r e 4 . 2 0 . P r e s s u r e ( p s i g ) 1 2 4 - 1 , h — 4 h o u r s 8 h o u r s — > l ! l 0 . 6 4 8 T i m e ( h o u r ) F i g u r e 4 . 2 0 T i m e - P r e s s u r e C y c l e s i n A u t o c l a v e T h e l a b o r a t o r y - s c a l e m a n u f a c t u r i n g a n d c u r i n g f a c i l i t i e s u s e d i n t h i s i n v e s t i g a t i o n a r e p r e s e n t e d i n F i g u r e 4 . 2 1 . T h e f u l l f a c t o r i a l e x p e r i m e n t a l p r o g r a m f o l l o w e d i n t h i s p h a s e o f t h e s t u d y i n g i s i n T a b l e 4 . 1 0 a ( p r e s s e d b o a r d ) a n d T a b l e 4 . 1 0 b ( u n p r e s s e d b o a r d ) . E a c h c a s e ( p r e s s e d o r u n p r e s s e d ) h a s t w o d i f f e r e n t c o n t r o l c o n d i t i o n s . I n t h e p r e s s e d c a s e , o n e c o n t r o l c o n d i t i o n i n v o l v e s : ( 1 ) m a k i n g o f t h e b o a r d ; ( 2 ) s t o r i n g f o r o n e d a y i n p l a s t i c b a g a n d t h e n r e m o v i n g f r o m t h e p l a s t i c b a g ; a n d ( 3 ) a u t o c l a v e c u r i n g f o r 8 h o u r s . T h e s e c o n d c o n t r o l c o n d i t i o n o f p r e s s e d c a s e w a s s i m i l a r t o t h e fi r s t e x c e p t t h e 2 4 h o u r s o f s t o r a g e i n p l a s t i c b a g w a s i n p l a c e d w i t h o n e h o u r o f s t o r a g e i n o v e n a t 5 0 ° C f o l l o w e d b y o n e h o u r o f s t e a m c u r i n g a t 5 0 ° C a n d 9 5 % r e l a t i v e h u m i d i t y . F o r t h e u n p r e s s e d c a s e , t h e t w o c o n t r o l c o n d i t i o n s a r e i n t r o d u c e d i n T a b l e 4 . 1 0 b . 8 6 m w l F i g u r e 4 . 2 1 C a r b o n a t i o n C u r i n g F a c i l i t i e s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m - p o s i t e s T h e e x p e r i m e n t a l d e s i g n f o r t h e p r e s s e d a n d u n p r e s s e d b o a r d s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 4 . 1 0 a a n d b , r e s p e c t i v e l y . T h e v a r i a b l e s i n t h e p r e s s e d c a s e w e r e t h e o v e n t e m p e r a - t u r e u s e d f o r p r e - d r y i n g o f y o u n g s h e e t s p r i o r t o C 0 2 p r e - c u r i n g a n d t h e a u t o c l a v e d u r a - t i o n . T h i s r e s e a r c h i n v e s t i g a t e d t h e e f f e c t s o f t h e s e v a r i a b l e s t h r o u g h a f u l l f a c t o r i a l e x - p e r i m e n t a l d e s i g n i m p l e m e n t e d w i t h t h e f o l l o w i n g v a r i a b l e s : o v e n t e m p e r a t u r e , o v e n d u - r a t i o n , C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n a n d a u t o c l a v e d u r a t i o n . I n b o t h p r e s s e d a n d u n p r e s s d c a s e s , o v e n - d r y i n g i s u s e d t o l o w e r t h e m o i s t u r e c o n t e n t o f b o a r d t o t h e p o i n t w h e r e C 0 2 p e n e t r a t i o n a n d r e a c t i o n w o u l d b e f a c i l i t a t e d . A f t e r d r y i n g , i n t h e h u m i d e n v i r o n m e n t o f C 0 2 c h a m b e r t h e p e n e t r a t i o n o f C 0 2 ( p o s s i b l y w i t h w a t e r v a p o r ) i n t o t h e b o a r d a c c o m - 8 7 p l i s h e s t h e c a r b o n a t i o n r e a c t i o n , w h i c h p r o v i d e t h e b o a r d w i t h i m p r o v e d q u a l i t i e s f o r a u t o c l a v e c u r i n g . T h e l o w C 0 2 c o n c e n t r a t i o n u s e d i n t h i s s t u d y y i e l d s s i g n i fi c a n t e c o - n o m i c b e n e fi t i o n . T a b l e 4 . 1 0 a D e s i g n o f E x p e r i m e n t a l ( P r e s s e d C o m p o s i t e ) S a m p l e N o . C a r b o n a t i o n C h a m b e r S t o r a g e T i m e : 1 h o u r ( 2 0 % C 0 2 c o n c e n t r a t i o n ) a t 5 0 ° C a n d 9 5 % R H O v e n T e m p e r a t u r e ( ° C ) : 1 h o u r A u t o c l a v e T i m e ( h o u r ) 1 5 0 4 2 5 0 8 3 1 0 0 4 4 1 0 0 8 T a b l e 4 . 1 0 b D e s i g n o f E x p e r i m e n t a l ( U n p r e s s e d C o m p o s i t e ) F a c t o r C o d e F a c t o r L e v e l C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 - + O v e n t e m p e r a t u r e ( ° C ) A 5 0 1 0 0 5 0 D u r a t i o n i n o v e n ( h o u r s ) B 1 2 1 D u r a t i o n i n C 0 2 c h a m b e r : @ 2 0 % C 1 4 l ( 0 % C 0 2 ) C 0 2 c o n c e n t r a t i o n ( h o u r s ) ( 5 0 ° C a n d 9 5 % R H ) A u t o c l a v e d d u r a t i o n ( h o u r ) D 4 8 4 8 4 . 5 . 2 E x p e r i m e n t a l S e t - U p F l e x u r a l t e s t s w e r e p e r f o r m e d a c c o r d i n g t o t h e A S T M C 1 1 8 5 . T h e t e s t s e t - u p i s s i m i l a r t o t h a t d e s c r i b e d e a r l i e r f o r c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d , e x c e p t f o r t h e d i m e n - s i o n s w h i c h a r e d i f f e r e n t . T h e fl e x u r a l t e s t s a m p l e s h a v e a c l e a r s p a n o f 2 5 4 m m ( 1 0 i n . ) , a w i d t h o f 1 5 2 . 4 m m ( 6 i n . ) , a n d a t h i c k n e s s 1 0 m m ( 0 . 4 i n . ) f o r u n p r e s s e d b o a r d s a n d 7 m m ( 0 . 3 i n . ) f o r p r e s s e d b o a r d s . F i g u r e 4 . 2 2 s h o w s p h o t o g r a p h o f t h e 3 - p o i n t fl e x u r a l 8 8 t e s t s e t - u p u s e d f o r c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . T h e fl e x u r a l p e r f o r m - a n c e w a s e v a l u a t e d i n w e t c o n d i t i o n . T h e s p e c i m e n s w e r e i m m e r s e d i n w a t e r a t a t e m - p e r a t u r e o f 2 3 1 4 ° C ( 7 3 i 7 ° F ) f o r a p e r i o d o f 4 8 h o u r s m i n i m u m . T h e s p e c i m e n s w e r e t e s t e d i m m e d i a t e l y u p o n r e m o v a l f r o m t h e w a t e r . F i g u r e 4 . 2 2 P h o t o g r a p h o f t h e F l e x u r a l T e s t S e t - U p f o r C e l l u l o s e F i b e r - C e m e n t C o m - p o s i t e 4 . 5 . 3 T e s t R e s u l t s a n d S t a t i s t i c a l A n a l y s i s T h e fl e x u r a l t e s t r e s u l t s a r e s h o w n i n T a b l e 4 . 1 1 a a n d F i g u r e 4 . 2 3 a ( p r e s s e d ) a n d a T a b l e 4 . 1 1 b a n d F i g u r e 4 . 2 3 b ( i n t h e c a s e o f u n p r e s s e d ) . T h e m e t h o d o l o g y f o r s t a t i s t i - c a l a n a l y s i s o f d a t a w a s d e s c r i b e d e a r l i e r a n d t h e r e s u l t s a r e g i v e n i n F i g u r e 4 . 1 3 . I n p r e s s e d b o a r d s , t h e v a r i a b l e s c o n s i d e r e d w e r e : o v e n t e m p e r a t u r e a n d a u t o c l a v e t i m e . I n u n p r e s s e d b o a r d s , o n l y t w o — f a c t o r i n t e r a c t i o n s w e r e c o n s i d e r e d t o b e o f s i g n i fi c a n c e ( a n d t h r e e a n d f o u r f a c t o r i n t e r a c t i o n s w e r e u s e d t h e e r r o r t e r m ) . T h e r e s u l t o f a n a l y s i s o f v a r i a n c e f o r p r e s s e d a n d u n p r e s s e d c a s e a r e s h o w n i n T a b l e 4 . 1 2 a n d 4 . 1 3 , r e s p e c t i v e l y . T r e n d s c a u s e d b y t h e m a i n e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n s a r e i n F i g u r e 4 . 2 4 t o 4 . 2 6 . D u e t o t h e s i g n i fi c a n c e o f i n t e r a c t i o n i n t h e i n i t i a l a n a l y s i s o f v a r i a n c e , t h e d a t a w e r e t r a n s f o r m e d ( b y l o g ) t h e n r e - a n a l y s i s o f v a r i a n c e . T h e r e s u l t s o f t r a n s f o r m e d a n a l y s i s o f v a r i a n c e ( T a b l e s 4 . 1 4 a n d 4 . 1 5 ) a r e a l m o s t s a m e . 8 9 T a b l e 4 . 1 1 a F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s ( p r e s s e d ) D u r a t i o n o f C 0 2 c h a m b e r : 1 h o u r ( 2 0 % C 0 2 c o n - c e n t r a t i o n ) O v e n t e m p e r a t u r e ( 1 h o u r ) 5 0 1 0 0 C o n t r o l A u t o c l a v e h o u r s A u t o c l a v e h o u r s 4 8 4 8 1 * 2 “ R u n O r d e r 1 2 3 4 F l e x u r a l 9 . 5 7 9 1 0 . 4 0 5 9 . 5 4 4 8 . 3 2 1 9 . 0 6 9 8 . 3 0 1 S t r e n g t h 1 0 . 5 2 6 1 0 . 9 2 1 1 0 . 5 2 3 8 . 5 4 0 9 . 8 2 6 7 . 7 2 0 ( M P a ) 1 0 . 8 7 8 1 1 . 4 9 3 1 1 . 0 8 2 8 . 0 7 0 1 0 . 7 5 7 . 9 3 6 M e a n 1 0 . 3 2 8 1 0 . 9 4 0 1 0 . 3 8 3 8 . 3 1 9 . 8 8 2 7 . 9 8 6 ( S t . D e v . ) ( 0 . 6 7 2 ) ( 0 . 5 4 4 ) ( 0 . 7 7 8 ) ( 0 . 2 3 5 ) ( 0 . 8 4 2 ) ( 0 . 2 9 4 ) F l e x u r a l 2 2 8 2 . 8 7 5 2 8 2 4 . 7 9 1 1 9 7 6 . 0 3 5 1 6 2 1 . 5 2 0 2 7 6 3 . 8 4 9 2 3 2 0 . 8 3 6 T o u g h n e s s 2 2 9 3 . 4 1 7 2 4 3 2 . 2 1 6 2 3 4 3 . 2 1 1 1 6 8 7 . 7 0 7 2 9 3 6 . 1 9 3 1 9 5 3 . 4 5 2 ( N - m m ) 2 3 3 9 . 1 7 5 2 0 9 1 . 6 5 7 2 9 3 1 . 2 1 1 1 6 5 1 . 4 6 0 3 2 2 4 . 1 3 4 2 0 5 6 . 1 2 6 M e a n 2 3 0 5 . 1 5 6 2 4 4 9 . 5 2 2 2 4 1 7 . 0 2 4 1 6 5 3 . 5 6 2 2 9 7 4 . 7 2 5 2 1 1 0 . 1 3 8 ( S t . D e v . ) ( 2 9 . 9 2 6 ) ( 3 6 6 . 8 7 4 ) ( 4 8 2 . 1 5 1 ) ( 3 3 . 1 4 4 ) ( 2 3 2 . 5 4 9 ) ( 1 8 9 . 5 5 4 ) I n i t i a l 1 0 9 . 7 6 0 1 6 1 . 3 9 0 9 8 . 7 7 7 1 0 0 . 5 2 1 1 1 9 . 0 6 2 1 1 6 . 0 1 8 S t i f f n e s s 1 0 2 . 4 8 8 1 3 2 . 3 9 0 1 1 1 . 2 0 3 1 4 8 . 8 3 3 1 2 1 . 5 4 9 ' 1 1 6 . 4 6 4 ( N / m m ) 9 3 . 4 8 8 1 0 8 . 1 3 5 1 2 8 . 2 0 3 8 5 . 8 3 1 1 3 4 . 7 6 7 1 1 3 . 6 2 6 M e a n 1 0 1 . 8 6 1 1 3 4 . 0 5 3 1 1 2 . 7 4 0 1 1 1 . 7 2 8 1 2 5 . 1 2 6 1 1 5 . 3 6 9 ( S t . D e v . ) ( 8 . 1 4 6 ) ( 2 6 . 6 5 6 ) ( 1 4 . 7 9 2 ) ( 3 2 . 9 6 2 ) ( 8 . 4 4 1 ) ( 1 . 5 2 6 ) * C o n t r o l 1 : 1 h o u r i n o v e n a t 5 0 ° C , t h e n 1 h o u r i n s t e a m b o x a t 5 0 ° C a n d 9 5 % R H , a n d fi n a l l y 8 h o u r s a u t o c l a v e " C o n t r o l 2 : 2 4 h o u r s i n s i d e p l a s t i c b a g , a n d t h e n 8 h o u r s i n a u t o c l a v e 9 0 T a b l e 4 . 1 1 b F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e ( u p r e s s e d ) R u n o r d e r A B C D S t r e n g t h M e a n fi T o u g h n e s s M e a n S t i f f n e s s M e a n ( M P a ) ( S t D e v . ) ( N - m m ) ( S t . D e v . ) ( N / m m ) ( S t . D e v . ) - - - - 5 . 1 3 5 5 . 5 1 3 3 0 0 2 . 1 1 9 2 6 5 3 . 6 8 7 1 3 7 . 6 3 2 1 3 9 . 8 5 6 1 5 . 8 6 6 ( 0 . 3 6 6 ) 2 3 2 9 . 5 1 1 ( 3 3 6 . 9 5 9 ) 1 4 1 . 7 6 9 ( 2 . 0 8 6 ) 5 . 5 3 8 2 6 2 9 . 4 3 1 1 4 0 . 1 6 7 + - - - 5 . 4 3 2 5 . 4 2 3 1 9 9 9 . 2 6 3 1 9 7 6 . 6 3 9 1 5 7 . 2 1 3 1 4 6 . 9 7 6 2 5 . 9 1 8 ( 0 . 5 ) 2 0 0 7 . 8 8 4 ( 4 6 . 8 5 0 ) 1 7 6 . 4 2 6 ( 3 5 . 6 8 8 ) 4 . 9 1 8 1 9 2 2 . 7 7 1 1 0 7 . 2 8 8 . + . - 5 . 7 2 3 5 . 3 3 0 1 9 6 6 . 3 4 7 1 8 7 2 . 8 2 6 8 1 . 6 4 2 8 0 . 5 3 5 3 5 . 3 3 1 ( 0 . 3 9 4 ) 1 8 4 3 . 3 3 1 ( 8 2 . 8 1 2 ) 8 0 . 3 4 2 ( 1 . 0 2 4 ) 4 . 9 3 5 1 8 0 8 . 7 9 9 7 9 . 6 2 1 + + - - 3 . 0 8 4 4 . 2 8 9 6 7 0 . 4 2 5 9 0 6 . 6 1 7 3 1 . 0 8 9 3 8 . 9 0 0 4 5 . 4 6 1 ( 1 . 1 8 9 ) 1 1 8 0 . 2 1 6 ( 2 5 6 . 9 4 6 ) 4 5 . 0 4 2 ( 7 . 1 2 5 ) 4 . 3 2 1 8 6 9 . 2 1 1 4 0 . 5 6 8 - - + - 7 . 0 7 9 7 . 0 5 6 2 5 5 4 . 4 5 2 2 4 6 1 . 8 1 8 1 1 6 . 0 1 6 1 1 3 . 5 5 4 5 7 . 0 3 5 ( 0 . 0 2 2 ) 2 4 0 1 . 6 3 7 ( 8 1 . 4 1 3 ) 1 1 1 . 4 3 2 ( 2 . 3 1 1 ) 7 . 0 5 5 2 4 2 9 . 3 6 4 1 1 3 . 2 1 4 + - + - 7 . 4 0 6 6 . 7 2 8 2 7 9 3 . 2 0 1 2 7 0 0 . 5 6 7 1 6 6 . 6 5 3 1 6 2 . 9 8 3 6 5 . 7 8 5 ( 0 . 8 4 2 ) 2 6 2 4 . 7 9 8 ( 8 5 . 4 5 9 ) 1 5 9 . 6 5 3 ( 3 . 7 9 1 ) 6 . 9 9 3 2 6 8 3 . 7 0 3 1 6 3 . 2 1 3 - + + - 2 . 5 2 9 2 . 5 2 5 8 3 8 . 1 5 2 8 2 7 . 4 8 0 5 1 . 6 7 8 5 4 . 8 3 1 7 2 . 5 5 6 ( 0 . 0 3 3 ) 8 2 9 . 5 5 5 ( 1 1 . 8 4 7 ) 5 3 . 2 1 6 ( 4 . 2 0 0 ) 2 . 4 9 0 8 1 4 . 7 3 2 5 9 . 5 9 8 4 » + + - 2 . 4 3 7 2 . 2 2 6 9 5 4 . 2 2 6 7 8 1 . 8 8 1 5 4 . 4 3 2 3 8 . 4 1 3 8 2 . 0 0 5 ( 0 . 2 1 6 ) 6 0 9 . 2 0 3 ( 1 7 2 . 5 1 2 ) 2 0 . 4 9 0 ( 1 7 . 0 5 1 ) 2 . 2 3 6 7 8 2 . 2 1 4 4 0 . 3 1 6 - - . + 5 . 3 2 7 5 . 4 0 2 2 1 8 3 . 5 6 2 2 1 5 4 . 7 2 3 1 0 5 . 2 2 1 1 0 5 . 8 7 3 9 5 . 1 8 3 ( 0 . 2 6 4 ) 1 9 6 6 . 1 8 9 ( 1 7 5 . 8 9 7 ) 1 0 4 . 2 1 5 ( 2 . 0 6 3 ) 5 . 6 9 5 2 3 1 4 . 4 1 8 1 0 8 . 1 8 4 + - - + 3 . 1 0 6 3 . 1 3 1 8 8 5 . 8 2 3 8 0 7 . 7 1 3 4 6 . 1 0 2 4 3 . 1 0 1 1 0 3 . 1 8 7 ( 0 . 0 4 9 ) 7 3 7 . 3 9 4 ( 7 4 . 5 2 1 ) 3 9 . 9 9 0 ( 3 . 0 5 7 ) 3 . 0 9 9 7 9 9 . 9 2 1 4 3 . 2 1 0 - + - + 3 . 9 6 3 3 . 7 2 6 1 9 1 6 . 3 9 5 1 7 2 7 . 6 9 5 1 2 0 . 1 5 0 1 1 5 . 1 8 8 1 1 3 . 5 0 3 ( 0 . 2 3 0 ) 1 5 4 5 . 3 5 7 ( 1 8 5 . 6 0 1 ) 1 1 0 . 0 0 3 ( 5 . 0 7 7 ) 3 . 7 1 3 1 7 2 1 . 3 3 4 1 1 5 . 4 1 2 + + - + 3 . 8 2 1 3 . 8 8 6 1 5 1 0 . 3 1 3 1 5 2 3 . 9 7 4 8 9 . 2 1 6 8 8 . 8 0 2 1 2 4 . 2 6 0 ( 0 . 3 4 6 ) 1 4 1 9 . 5 5 3 ( 1 1 1 . 8 7 9 ) 8 4 . 9 5 8 ( 3 . 6 5 5 ) 3 . 5 7 8 1 6 4 2 . 0 5 7 9 2 . 2 3 2 - - + + 4 . 6 7 8 5 . 3 4 0 2 5 1 5 . 9 1 1 2 8 6 0 . 9 1 4 1 4 1 . 7 8 6 1 4 7 . 4 4 8 1 3 5 . 2 1 6 ( 0 . 7 3 1 ) 2 8 4 3 . 5 2 4 ( 3 5 4 . 0 1 9 ) 1 4 6 . 2 1 9 ( 6 . 3 6 7 ) 6 . 1 2 5 3 2 2 3 . 3 0 8 1 5 4 . 3 4 0 + - + + 6 . 3 2 6 6 . 2 9 2 2 7 2 1 . 2 2 6 2 7 7 5 . 1 8 1 1 3 9 . 2 1 3 1 4 5 . 7 6 9 1 4 6 . 4 7 1 ( 0 . 1 9 8 ) 2 6 3 2 . 0 5 8 ( 1 7 6 . 4 0 1 ) 1 6 5 . 0 2 1 ( 1 6 . 9 5 3 ) 6 . 0 8 0 2 9 7 2 . 2 5 8 1 3 3 . 0 7 3 - + + + 5 . 8 1 0 5 . 3 2 0 3 2 0 4 . 3 4 6 2 7 4 8 . 3 8 8 2 0 6 . 0 7 1 1 7 0 . 7 6 2 1 5 4 . 3 2 3 ( $ 0 . 8 6 3 ) 2 2 1 7 . 3 9 7 ( 4 9 7 . 7 3 4 ) 1 3 5 . 9 9 5 ( 3 5 . 0 4 1 ) 4 . 8 2 6 2 8 2 3 . 4 2 1 1 7 0 . 2 2 1 + + + + 3 . 8 2 0 3 . 9 4 5 1 5 2 6 . 9 3 1 1 5 7 3 . 6 2 2 9 2 . 6 2 4 9 2 . 2 8 4 1 6 3 . 5 3 0 ( 0 . 4 9 0 ) 1 3 8 0 . 5 3 2 ( 2 2 0 . 1 8 0 ) 7 1 . 1 7 0 ( 2 0 . 9 4 7 ) 4 . 4 8 6 1 8 1 3 . 4 0 3 1 1 3 . 0 5 9 C o n t r o l 1 3 . 2 0 0 3 . 6 4 1 1 5 9 6 . 0 0 2 1 7 0 6 . 0 7 8 1 0 5 . 4 0 0 1 0 3 . 5 7 7 4 . 4 3 8 ( 0 . 6 9 2 ) 2 1 7 3 . 0 1 5 ( 4 2 2 . 7 8 7 ) 1 0 8 . 4 1 6 ( 5 . 9 6 3 ) 3 . 2 8 4 1 3 4 9 . 2 1 6 9 6 . 9 1 5 C o n t r o l 2 4 . 2 2 5 5 . 0 3 9 1 9 5 6 . 2 2 7 2 1 0 1 . 8 5 0 1 5 9 . 5 2 6 1 5 0 . 9 3 0 5 . 4 9 9 ( 0 . 7 0 7 ) 2 3 4 5 . 0 0 3 ( 2 1 1 . 9 4 5 ) 1 4 2 . 9 2 6 ( 8 . 3 1 6 ) 5 . 3 9 2 2 0 0 4 . 3 2 1 1 5 0 . 3 3 8 A : O v e n T e m p e r a t u r e ; B : O v e n d u r a t i o n ; C : A u t o c l a v e d u r a t i o n ; D : C O , c h a m b e r d u r a t i o n T a b l e 4 . 1 2 A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f t h e F l e x u r a l T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n - f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s ( p r e s s e d ) 9 1 S o u r c e S u m - o f - D F M e a n - F - R a t i o P S q u a r e s S q u a r e F l e x u r a l A “ 4 . 9 6 9 1 4 . 9 6 9 1 4 . 1 0 8 0 . 0 0 6 S t r e n g t h B 1 . 6 0 0 1 l . 6 0 0 4 . 5 4 3 0 . 0 6 6 A x B " 5 . 4 0 6 1 5 . 4 0 6 1 5 . 3 4 7 0 . 0 0 4 E r r o r 2 . 8 1 8 8 0 . 3 5 2 F l e x u r a l A 3 5 1 2 2 9 . 6 3 5 1 3 5 1 2 2 9 . 6 3 5 3 . 8 1 0 0 . 0 8 7 T o u g h n e s s B 2 8 7 2 3 8 . 6 0 9 1 2 8 7 2 3 8 . 6 0 9 3 . 1 1 6 0 . 1 1 6 A x B * 6 1 7 8 7 9 . 1 0 7 1 6 1 7 8 7 9 . 1 0 7 6 . 7 0 3 0 . 0 3 2 E r r o r 7 3 7 4 9 0 . 0 0 6 8 9 2 1 8 6 . 2 5 1 I n i t i a l A 9 7 . 9 4 4 1 9 7 . 9 4 4 0 . 1 8 8 0 . 6 7 6 S t i f f n e s s B 7 2 3 . 5 5 8 1 7 2 3 . 5 5 8 1 . 3 9 0 0 . 2 7 2 A x B 8 1 9 . 6 7 3 1 8 1 9 . 6 7 3 1 . 5 7 5 0 . 2 4 5 E r r o r 4 1 6 4 . 1 5 1 8 5 2 0 . 5 1 9 * : s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t t h e 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e A : O v e n t e m p e r a t u r e ; B : A u t o c l a v e d u r a t i o n 9 2 T a b l e 4 . 1 3 A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f t h e F l e x u r a l T e s t R e s u l t f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n - f o r c e d C e m e n t ' ( F - R a t i o P 4 . 5 7 2 0 . 6 4 2 3 4 0 4 8 0 9 5 9 5 3 4 0 4 8 0 9 1 4 1 7 5 . 8 7 4 . 0 9 3 1 . 9 9 8 5 4 5 9 . 0 5 1 1 1 . 0 2 9 . 1 7 I n i t i a l 1 S t i f f n e s s 5 1 1 1 0 3 . 5 6 9 1 0 5 E r r o r a t 9 5 % A : O v e n t e m p e r a t u r e ; B : O v e n d u r a t i o n ; C : A u t o c l a v e d u r a t i o n ; D : C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n 9 3 T a b l e 4 . 1 4 R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e a f t e r T r a n s f o r m a t i o n ( p r e s s e d ) S o u r c e S u m - o f - D F M e a n - F - R a t i o P S q u a r e s S q u a r e F l e x u r a l A * 0 . 0 5 4 1 0 . 0 5 4 1 6 . 2 6 9 0 . 0 0 4 ' S t r e n g t h B 0 . 0 2 0 1 0 . 0 2 0 5 . 9 4 2 0 . 0 4 1 A x B " 0 . 0 5 8 1 0 . 0 5 8 1 7 . 4 6 8 0 . 0 0 3 E r r o r 0 . 0 2 7 8 0 . 0 0 3 F l e x u r a l A “ 0 . 0 9 3 1 0 . 0 9 3 [ 5 . 9 4 9 0 . 0 4 1 T o u g h n e s s B 0 . 0 7 4 1 0 . 0 7 4 4 . 7 2 9 0 . 0 6 1 A x B * 0 . 1 3 2 1 0 . 1 3 2 8 . 4 9 5 0 . 0 1 9 E r r o r 0 . 1 2 5 8 0 . 0 1 6 I n i t i a l A 0 . 0 0 7 1 0 . 0 0 7 0 . 2 0 2 0 . 6 6 5 S t i f fi r e s s B 0 . 0 4 0 1 0 . 0 4 0 1 . 1 1 8 0 . 3 2 1 A x B 0 . 0 6 4 1 0 . 0 6 4 1 . 7 9 1 0 . 2 1 8 E r r o r 0 . 2 8 8 8 0 . 0 3 6 * : s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e A : O v e n t e m p e r a t u r e ; B : A u t o c l a v e d u r a t i o n 9 4 T a b l e 4 . 1 5 R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e a f t e r T r a n s f o r m a t i o n ( u n p r e s s e d ) D F M e a n - S q u a r e F P 1 1 5 . a t A : O v e n t e m p e r a t u r e ; B : O v e n d u r a t i o n ; C : A u t o c l a v e d u r a t i o n ; D : C O , c h a m b e r d u r a t i o n 9 5 F l e x u r a l S t r e n g t h ( M P a ) l 2 3 4 C 1 C 2 R u n O r d e r 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( N - m m ) 1 5 0 1 0 0 , e e e e e e e e e e — — — — — , _ I n i t i a l S t i f f n e s s ( N / m m ) R u n O r d e r F i g u r e 4 . 2 3 a F l e x u r a l T e s t R e s u l t s ( p r e s s e d ) ; C 1 : c o n t r o l 1 , C 2 : C o n t r o l 2 9 6 1 0 2 ? E 8 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E 6 — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — m 3 - - - - - - . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . x . 2 l 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 C 1 C 2 R u n o r d e r 4 0 0 0 E - 3 0 0 0 — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — é fi z o o o e — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — - 8 I — § 1 0 0 0 _ — - — — — — — — — — — - _ - a c 2 $ 1 . . 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 C 1 C 2 R u n o r d e r 2 0 0 E 1 6 0 — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — \ : 1 2 0 _ — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — g s o e — — — - - - — — — — — — — — - — — — — — _ _ _ _ - E E 4 o — — — — — — — - — — — - — — — — _ — 1 0 1 2 3 4 s 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 C 1 C 2 R u n o r d e r F i g u r e 4 . 2 3 b F l e x u r a l T e s t R e s u l t s ( u n p r e s s e d ) ; C 1 : c o n t r o l 1 , C 2 : C o n t r o l 2 ) a P M ( h t g n e r t S l a r u x e l F ) a P M ( h t g n e r t S l a r u x e l F 1 5 Q A u t o c l a v e d u r a t i o n E , . . . g 1 0 0 3 < > ( I ) \ E 5 , " “ s 1 0 0 O v e n t e m p e r a t u r e ( ° C ) ( a ) P r e s s e d 8 - A s g A u t o c l a v e d u r a t i o n — o — 4 8 6 6 ‘ - + i n m g r g l 4 g 4 2 . 3 3 " " 2 5 0 1 0 0 l O v e n t e m p e r a t u r e ( ° C ) O v e n d u r a t i o n ( h o u r ) 3 A s 0 0 , c h a n b e r d u r a t i o n é : C O 2 c h a n b e r d u r a t i o n — o — 1 + 4 + 1 + 4 6 J fi t ) 6 L A E < l m > < j > 4 L t — - 4 > g 3 3 2 “ ‘ 2 1 . 2 4 . O v e n d u r a t i o n ( h o u r ) A u t o c l a v e d u r a t i o n ( h o u r ) ( b ) U n p r e s s e d 9 7 F i g u r e 4 . 2 4 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l S t r e n g t h 8 ) m m - N ( s s e n l h N § ‘ g u o T l a r u x e l F ) m - N ( s s e n h g u o T l a r u x e l F ) m m - N ( s s e n h g u o T l a r u x e l F ) m m - N ( s s e n h g u o T l a r u x e l F 3 0 0 0 E 9 8 § 3 A u t O c l a v e d u r a t i o n _ o _ 4 + 8 O v e n t e m p e r a t u r e ( ° C ) ( a ) P r e s s e d A u t o c l a v e d u r a t i o n § A u t o c l a v e d u r a t i o n . 0 . 4 + s E , . 0 . 4 + s 4 3 C 2 0 0 0 \ k g , 2 0 0 0 < _ O l - § 1 0 0 0 , ‘ h 1 0 0 0 5 0 1 0 0 l 2 O v e n t e m p e r a t u r e ( ° C ) O v e n d u r a t i o n ( h o u r ) 3 0 0 0 A 3 0 0 0 C O , c h a m b e r d u r a t i o n 5 C O , c h a m b e r d u r a t i o n 4 — o — 1 + 4 E < — o — 1 + 4 3 2 0 0 0 < - § , 2 0 0 0 ‘ _ E L E 1 0 0 0 “ " 1 0 0 0 1 5 0 1 0 0 l 2 O v e n t e m p e r a t u r e ( ° C ) O v e n d u r a t i o n ( h o u r ) 3 0 0 0 C O , c h a m b e r d u r a t i o n _ 0 _ l + 4 ‘ 2 0 0 0 > < > 1 0 0 0 5 A u t o c l a v e d u r a t i o n ( h o u r ) ( b ) U n p r e s s e d F i g u r e 4 . 2 5 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l T o u g h n e s s ) m m / N ( s s e h fl i t S l a i t i n I ) m m / N ( s s e n f f i t S l a i t i n I m m / N ( s s e r fi f i t S l a i t i n I § 9 9 1 5 0 1 5 0 A A u t o c l a v e d u r a t i o n d — — < > 5 - o — 4 + 3 O v e n d u r a t i o n § j r \ A { ‘ 5 3 i = 2 5 0 1 5 0 5 0 1 0 0 1 0 0 O v e n t e r r p e r a t u r e ( ° C ) O v e n t e m p e r a t u r e ( 0 C ) 1 5 0 1 5 0 A u t o c l a v e d u r a t i o n E C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n — o — 4 + 8 z — o — 1 + 4 3 O 1 0 0 2 5 1 0 0 _ : 7 3 E 3 5 0 5 0 l , 2 I . O v e n d t u ' a t r o n ( h o u r ) O v e n d u r a t i o n ( h o u r ) 1 5 0 0 0 2 c h a r r b e r d u r a t i o n L _ o _ 1 + 4 8 A u t o c h v e d u r a t i o n ( h o u r ) F i g u r e 4 . 2 6 T h e T r e n d s i n I n i t i a l S t i f f n e s s ( U n p r e s s e d ) 1 0 0 B a s e d o n t h e s t a t i s t i c a l a n a l y s e s , d i s c u s s e d a b o v e , a l l v a r i a b l e s ( A , B , C , a n d D ) i n t h e u n p r e s s e d c a s e a r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t t h e 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , a n d t h e r e e f f e c t s s h o u l d b e c o n s i d e r e d i n t h e o p t i m i z a t i o n p r o c e s s a t n e x t p h a s e o f t h e p r o j e c t . H o w e v e r , i n o r d e r t o r e d u c e t h e s i z e o f o p t i m i z a t i o n t e s t p r o g r a m , w e d e c i d e d t o k e e p t h e l e s s i n fl e x u r a l f a c t o r o f o v e n t e m p e r a t u r e c o n s t a n t . I n o r d e r t o s e l e c t t h i s t e m p e r a t u r e , e x p e r i m e n t a l c o n d u c t e d a s e r i e s o f t e s t s a t d i f f e r e n t o v e n t e m p e r a t u r e s ( 2 0 , 3 5 , 5 0 , a n d 1 0 0 ° C ) . T h e fi x e d v a r i a b l e s u s e d w e r e o v e n d u r a t i o n o f 1 h o u r , C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n o f 1 h o u r a n d a u t o c l a v e d u r a t i o n o f 8 h o u r w h i c h y i e l d e d t h e h i g h e s t fl e x u r a l s t r e n g t h . T a b l e 4 . 1 6 T e s t R e s u l t s o f E v a l u a t e d O v e n T e m p e r a t u r e ( u n p r e s s e d ) O v e n T e m p e r a t u r e ( 5 C ) 2 0 3 5 5 0 1 0 0 F l e x u r a l s t r e n g t h 4 . 4 1 6 5 . 6 8 7 7 . 0 7 9 7 . 4 0 6 ( M P a ) 4 . 9 8 5 5 . 5 2 4 7 . 0 3 5 5 . 7 8 5 4 . 6 9 9 5 . 6 4 3 7 . 0 5 5 6 . 9 9 3 M e a n 4 . 7 0 0 5 . 6 1 8 7 . 0 5 6 6 . 7 2 8 ( S t . D e v . ) ( 0 . 2 8 5 ) ( 0 . 0 8 4 ) ( 0 . 0 2 2 ) ( 0 . 8 4 2 ) F l e x u r a l T o u g h n e s s 1 9 9 4 . 4 9 9 2 4 5 9 . 2 1 9 2 5 5 4 . 4 5 2 2 7 9 3 . 2 0 1 ( N - m m ) 2 1 5 4 . 9 0 3 2 2 2 7 . 6 3 3 2 4 0 1 . 6 3 7 ' 2 6 2 4 . 7 9 8 2 1 0 5 . 1 1 6 2 3 9 2 . 5 1 4 2 4 2 9 . 3 6 4 2 6 8 3 . 7 0 3 M e a n 2 0 8 4 . 8 3 9 2 3 5 9 . 7 8 9 2 4 6 1 . 8 1 8 2 7 0 0 . 5 6 7 ( S t . D e v . ) ( 8 2 . 1 0 2 ) ( 1 1 9 . 2 1 1 ) ( 8 1 . 4 1 3 ) ( 8 5 . 4 5 9 ) I n i t i a l S t i f f n e s s 1 3 0 . 7 1 4 1 2 4 . 8 0 6 1 1 6 . 0 1 6 1 6 6 . 6 5 3 ( N / m m ) 1 3 3 . 8 6 0 1 2 6 . 9 1 4 1 1 1 . 4 3 2 1 5 9 . 6 5 3 1 3 2 . 2 1 1 1 2 5 . 2 1 2 1 1 3 . 2 1 4 1 6 3 . 2 1 3 M e a n 1 3 2 . 2 6 2 1 2 5 . 6 4 4 1 1 3 . 5 5 4 1 6 2 . 9 8 3 ( S t . D e v . ) ( 1 . 5 7 4 ) ( 1 . 1 1 8 ) ( 2 . 3 1 1 ) ( 3 . 7 9 1 ) 1 0 1 T h e F i g u r e 4 . 2 7 s h o w s t h e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o b t a i n e d a t d i f f e r e n t o v e n t e m p e r a t u r e s i n u n p r e s s e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . A m o n g t h e f o u r t e m p e r a t u r e s c o n s i d e r e d ( 2 0 , 3 5 , 5 0 a n d 1 0 0 ° C ) , 5 0 ° C y i e l d e d a b e t t e r b a l a n c e o f p r o p e r t i e s . S i n c e a l i m i t e d n u m b e r o f v a r i a b l e s w e r e i n v e s t i g a t e d i n t h e p r e s s e d c a s e , b a s e o n t h e r e s u l t s p r o d u c e d , s e l e c t e d t h e p r o c e s s i n g c o n d i t i o n w i t h 1 h o u r o f o v e n - d r y i n g o f 5 0 ° C , 1 h o u r o f C 0 2 c u r i n g a n d 4 h o u r o f a u t o c l a v e c u r i n g a s t h e p r e f e r r e d o n e . 4 . 6 S U M M A R Y A N D D I S C U S S I O N A n e x p e r i m e n t a l s t u d y w a s c o n d u c t e d t o a c c e s s t h e e f f e c t s o f t h e C 0 2 c u r i n g p r o c e s s v a r i a b l e s o n w o o d — c e m e n t c o m p o s i t e s . 4 . 6 . 1 C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d H y d r a t i o n C h a r a c t e r i s t i c s o f C e m e n t i n t h e P r e s e n c e o f W o o d A v a r i e t y o f w o o d s p e c i e s w e r e s e l e c t e d a n d c h a r a c t e r i z e d b a s e d o n t h e i r i n t e r a c - t i o n w i t h c e m e n t . T h e w o o d s p e c i e s w e r e : s o u t h e r n p i n e , r e d o a k , m a p l e , a n d a s p e n . T h e t e s t r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t : o T h e p r e s e n c e o f w o o d c a u s e s d e l a y s i n t h e d e v e l o p m e n t o f h e a t o f h y d r a t i o n a n d r e - d u c e s t h e p e a k t e m p e r a t u r e - H a r d w o o d s a r e g e n e r a l l y m o r e i n h i b i t o r y t h a n s o f t w o o d C O , C u r i n g P r o c e s s A l t e r n a t i v e s e q u e n c e s o f a p p l y i n g C 0 2 a n d v a c u u m o n f a c e s o f t h e b o a r d w e r e i n v e s t i g a t e d a n d t h e p r e f e r r e d s e q u e n c e w a s s e l e c t e d . T h e j u d g m e n t s w a s b a s e d o n t h e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e i m m e d i a t e l y a fi e r C O ; c u r i n g . E f f e c t s C O ; C o n c e n t r a t i o n A l o w e r C 0 2 C o n c e n t r a t i o n ( 2 5 % ) y i e l d e d i m m e d i a t e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s w h i c h w e r e g e n e r a l l y c o m p a r a b l e t o t h o s e o b t a i n e d a t 1 0 0 % C 0 2 c o n c e n - t r a t i o n . I n i t i a l s t i f f n e s s w a s a c t u a l l y h i g h e r a t t h e l o w e r C 0 2 c o n c e n t r a t i o n . ) m m - N ( s s e n h g u o T l a r u x e l F ) m m / N ( s s e n f f i t S l a i t i n I 1 0 2 — s o N r ( F l e x u r a l S t r e n g t h ( M P a ) O \ 2 0 3 5 5 0 1 0 0 T e m p e r a t u r e ( ° C ) 3 0 0 0 ! o / + 1 0 0 0 L 2 0 3 5 5 0 1 0 0 T e m p e r a t u r e ( ° C ) 2 0 0 1 5 0 fl l O O r 5 0 1 - 2 0 3 5 5 0 1 0 0 T e m p e r a t u r e ( ° C ) F i g u r e 4 . 2 7 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e a t t h e D i f f e r e n t O v e n T e m p e r a t u r e s ( u n p r e s s e d ) 1 0 3 E f f e c t s o f M i x C o m p o s i t i o n A f a c t o r i a l d e s i g n o f t h e e x p e r i m e n t s w a s c o n d u c t e d t o i n v e s t i g a t e t h e e f f e c t s o f w o o d - c e m e n t r a t i o ( 0 . 2 8 v s . 0 . 3 5 ) , C 0 2 c o n c e n t r a t i o n ( 2 5 % v s . 1 0 . 0 % ) a n d w o o d s p e - c i e s ( s o f t w o o d v s . H a r d w o o d ) o n t h e i m m e d i a t e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e . T h e r e s u l t s s u g - g e s t e d t h a t t h e p r e f e r r e d c o n d i t i o n i n v o l v e d t h e c a s e o f a w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 2 8 a n d 2 5 % C 0 2 c o n c e n t r a t i o n . 4 . 6 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s A n e x p e r i m e n t a l s t u d y w a s c o n d u c t e d t o a s s e s s t h e e f f e c t s o f C 0 2 c u r i n g o n t h e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o f a u t o c l a v e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . T h e p r o c e s s i n g p a r a m e t e r s i n v e s t i g a t e d w e r e t h e o v e n t e m p e r a t u r e a n d a u t o c l a v e d d u r a t i o n f o r p r e s s e d b o a r d ; a n d t h e o v e n t e m p e r a t u r e , o v e n d u r a t i o n , C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n , a n d a u t o c l a v e d u r a t i o n f o r u n p r e s s e d b o a r d s . T h e t e s t r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t : o I n p r e s s e d b o a r d s , a l l v a r i a b l e s ( o v e n t e m p e r a t u r e a n d a u t o c l a v e d u r a t i o n ) w e r e s t a - t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . C 0 2 c u r i n g i n s o m e c o n d i t i o n y i e l d e d b e t t e r r e s u l t s t h a n c o n v e n t i o n a l c u r i n g p r o c e s s e v e n a t h a l f t h e a u t o c l a v e d u - r a t i o n . o I n t h e c a s e o f u n p r e s s e d b o a r d s , o v e n d u r a t i o n h a d s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t e f f e c t s a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e o n fl e x u r a l s t r e n g t h . I n t h e c a s e o f t o u g h n e s s , o v e n t e m p e r a - t u r e , o v e n d u r a t i o n , o v e n d u r a t i o n - C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n i n t e r a c t i o n , a n d C 0 2 c h a m - b e r d u r a t i o n - a u t o c l a v e d d u r a t i o n i n t e r a c t i o n w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t t h e 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . I n t h e c a s e o f s t i f fi r e s s , o v e n d u r a t i o n , o v e n d u r a t i o n - C 0 2 c h a m - b e r d u r a t i o n i n t e r a c t i o n , a n d C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n - a u t o c l a v e d u r a t i o n i n t e r a c t i o n w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . 0 I n b o t h p r e s s e d a n d u n p r e s s e d c a s e s , a n o v e n t e m p e r a t u r e o f 5 0 ° C w a s c h o s e n a s t h e p r e f e r r e d o n e . T h e r e s u l t s y i e l d e d p r e f e r r e d p r o c e s s i n g c o n d i t i o n s o f p r e s s e d b o a r d . F o r u n p r e s s e d b o a r d s , t h e o v e n d u r a t i o n , C 0 2 c u r i n g d u r a t i o n a n d a u t o c l a v e d u r a t i o n a r e t o b e o p t i m i z e d . C H A P T E R 5 O P T I I V I I Z A T I O N A N D A S S E S S M E N T O F M E C H A N I C A L A N D P H Y S I C A L P R O P E R T I E S 5 . 1 I N T R O D U C T I O N T h e e x p e r i m e n t a l s t u d i e s o f c h a p t e r 4 r e v e a l e d t h e i n fl u e n t i a l v a r i a b l e s d e t e n n i n - i n g t h e p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s a n d a l s o s u g g e s t e d p r e - f e r r e d l e v e l s f o r s o m e v a r i a b l e s . T h e o p t i m u m c a r b o n a t i o n o f a l l k e y v a r i a b l e s s h o u l d n o w b e s e l e c t e d t o a c h i e v e t h e b e s t b a l a n c e b e t w e e n t e c h n i c a l p e r f o r m a n c e a n d c o s t . 5 . 2 O B J E C T I V E T h e m a i n t h r u s t o f t h i s p h a s e o f t h e r e s e a r c h w a s t o o p t i m i z e t h e p r o d u c t i o n c o n d i t i o n s o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s f o r a c h i e v i n g t h e b e s t p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s a t r e a s o n a b l e c o s t . 5 . 3 C E L L U L O S E F I B E R R E I N F O R C E D C E M E N T C O M P O S I T E S 5 . 3 . 1 O p t i m i z a t i o n o f t h e M a n u f a c t u r i n g V a r i a b l e s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s b y C O ; C u r i n g : U n p r e s s e d C a s e T h r e e i n fl u e n t i a l v a r i a b l e s i d e n t i fi e d i n t h e p r e v i o u s p h a s e o f t h e s t u d y ( o v e n d u - r a t i o n , C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n , a n d a u t o c l a v e d d u r a t i o n ) w e r e s e l e c t e d t o b e o p t i m i z e d i n i t i a l p h a s e b a s e d o n p e r f o r m a n c e a n d c o s t c o n s i d e r a t i o n . T h e o p t i m i z a t i o n e x p e r i m e n - t a l d e s i g n w a s f o r m u l a t e d b a s e d o n t h e s t a t i s t i c a l t h e o r y o f r e s p o n s e s u r f a c e a n a l y s i s . T h e o b j e c t i v e o f t h e o p t i m i z a t i o n p r o c e s s w a s t o m a x i m i z e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e ( s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s ) a n d m i n i m i z e c o s t . O n c e t h e o p t i m i z e d m a n u f a c t u r i n g v a r i a b l e s w e r e i d e n t i fi e d , t h e m e c h a n i c a l a n d p h y s i c a l p e r f o r m a n c e o f C 0 2 c u r e d c o m p o s i t e s w e r e c o m p a r e d w i t h t h o s e o f c o n v e n - t i o n a l c o m p o s i t e s m a d e w i t h o u t C 0 2 c u r i n g . T a b l e 5 . 1 s h o w s t h e e x p e r i m e n t a l p r o g r a m f o r o p t i m i z a t i o n t h r o u g h r e s p o n s e s u r f a c e a n a l y s i s . V a r i o u s c o m b i n a t i o n s o f t h e t h r e e 1 0 4 1 0 5 s t a t i s t i c a l l y i n fl u e n t i a l v a r i a b l e s a r e c o n s i d e r e d i n t h i s e x p e r i m e n t a l p r o g r a m . T h e b a c k - g r o u n d ( fi x e d ) v a r i a b l e w a s o v e n t e m p e r a t u r e ( 5 0 ° C ) . T h e b o a r d s w e r e a i r c u r e d f o r s e v e n d a y s . F l e x u r a l s p e c i m e n s ( 1 5 2 . 4 x 2 5 4 x 1 0 m m , 6 x 1 0 x 0 . 4 i n . ) w e r e c u t f r o m e a c h s a m p l e u s i n g a d i a m o n d s a w , a n d a n a v e r a g e o f 3 s p e c i m e n s w e r e t e s t e d f o r fl e x u r a l p e r f o r m a n c e . T h e s p e c i m e n s w e r e t e s t e d a f t e r t w o d a y s o f i m m e r s i o n i n w a t e r a t r o o m t e m p e r a t u r e f o l l o w i n g A S T M C 1 1 8 5 . 5 . 3 . 2 T e s t R e s u l t s a n d A n a l y s i s T y p i c a l fl e x u r a l l o a d - d e fl e c t i o n c u r v e s o b t a i n e d f o r t h e c o m p o s i t e s o f T a b l e 5 . 1 a r e p r e s e n t e d i n F i g u r e 5 . 1 . A s u m m a r y o f a l l fl e x u r a l t e s t r e s u l t s i s p r e s e n t e d i n T a b l e 5 . 1 . T h e F i g u r e 5 . 2 p r e s e n t s t h e r e s p o n s e s u r f a c e c o n t o u r p l o t s b a s e d o n fl e x u r a l p e r - f o r m a n c e ( fl e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h n e s s , a n d s t i f f n e s s ) . T h e r e s p o n s e s u r f a c e c o n t o u r s o f F i g u r e 5 . 2 c a n b e i n t e r p r e t e d t o u n d e r s t a n d t h e e f f e c t s o f v a r i a b l e s o n r e s p o n s e . I n c r e a s - i n g fl e x u r a l s t r e n g t h a n d t o u g h n e s s v a l u e s w e r e o b t a i n e d b y i n c r e a s i n g o v e n , C 0 2 c h a m - b e r a n d a u t o c l a v e d d u r a t i o n . I n s t i f f n e s s , d e c r e a s i n g t h e o v e n t i m e i n c r e a s e d t h e s t i f f n e s s v a l u e s w h i l e i n c r e a s i n g C 0 2 c h a m b e r a n d a u t o c l a v e d u r a t i o n p r o d u c e d b e t t e r s t i f f n e s s p e r f o r m a n c e . 8 F l e x u r a l S t r e s s ( M P a ) . 5 0 l I l l 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 D e fl e c t i o n ( r r m ) F i g u r e 5 . 1 T y p i c a l L o a d - D e fl e c t i o n C u r v e s w i t h C 0 2 C u r i n g f o r U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s 1 0 6 O p t i m i z a t i o n p l o t s w e r e t h e n g e n e r a t e d ( s e e F i g u r e 5 . 3 ) f o r a c h i e v i n g m a x i m u m fl e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s o f l o w e s t p o s s i b l e m a n u f a c t u r i n g c o s t . I n F i g - u r e 5 . 3 , t h e n o n - s h a d e d r e g i o n c o r e s p o n d e n t s t o o p t i m u m c o n d i t i o n s f o r m a n u f a c t u r i n g o f u n p r e s s e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s u s i n g C O Z c u r i n g . T h e o p t i m u m l e v e l o f t h e v a r i a b l e s d e r i v e d f r o m t h e a b o v e p r o c e s s a r e a s f o l l o w : 0 O v e n T e m p e r a t u r e : 5 0 ° C 0 O v e n D u r a t i o n : 1 h o u r 0 C 0 2 C h a m b e r D u r a t i o n : 1 h o u r 0 A u t o c l a v e d D u r a t i o n : 6 h o u r s T a b l e 5 . 1 O p t i m i z a t i o n E x p e r i m e n t a l D e s i g n a n d T e s t R e s u l t s R u n A ‘ B ‘ C “ W - S l i fl ' n e s s fl t l l m m ) o r d e r M e a n ( S t . D e v . ) M e a n ( S t . D e v . ) M e a n ( S t . D e v . ) 1 0 . 5 4 4 4 . 2 4 6 1 4 2 5 . 9 1 7 1 1 2 . 1 3 4 4 . 0 1 3 1 6 2 1 . 5 0 0 1 2 0 . 3 7 6 3 . 1 2 1 1 1 1 2 M 1 1 8 . 5 3 2 4 . 0 1 9 ( 0 . 2 2 5 ) 1 6 0 9 . 0 0 6 ( 1 7 7 . 1 7 2 ) 1 1 7 . 0 1 7 ( 4 . 3 2 7 ) 2 1 2 . 5 6 5 . 6 5 3 2 4 3 5 . 4 8 9 1 5 7 . 2 1 0 5 . 5 2 2 1 8 8 5 . 8 2 7 7 2 . 6 9 8 5 . 5 1 1 1 2 2 1 . 5 3 1 1 2 1 . 2 1 5 5 . 5 6 2 ( 0 . 0 7 9 ) 2 0 8 0 . 9 4 9 ( 3 0 7 . 5 5 9 ) 1 1 7 . 0 4 1 ( 4 . 2 . 4 1 0 ) 3 1 . 5 1 4 3 . 8 8 9 2 0 0 1 . 2 2 4 7 7 . 6 4 5 3 . 6 6 0 1 9 6 3 . 1 1 5 8 5 . 0 6 5 4 . 3 2 1 1 8 1 1 . 1 5 3 5 2 . 5 5 2 3 . 9 8 2 ( 0 . 3 7 7 ) 1 9 3 5 . 3 6 7 ( 8 3 . 2 7 3 ) 7 7 . 3 8 7 ( 7 . 8 1 0 ) 4 1 2 . 5 6 5 . 1 5 9 1 7 9 9 . 2 4 9 9 6 . 5 4 6 5 . 0 3 7 1 5 0 5 . 5 2 2 1 9 1 . 8 8 6 5 . 1 1 9 1 5 2 1 . 5 5 4 1 3 2 . 5 2 1 5 . 1 0 2 ( 0 . 0 6 2 ) 1 6 4 2 . 1 0 8 ( 1 4 7 . 9 3 8 ) 1 4 0 . 3 5 1 ( 4 . 8 . 1 3 8 ) 5 0 . 5 1 4 5 . 1 4 5 2 4 6 2 . 2 6 0 2 1 3 . 4 0 2 5 . 2 0 0 1 9 2 4 . 5 2 1 1 5 3 . 2 1 1 5 . 2 5 9 1 1 2 5 . 5 9 2 2 5 . 5 3 8 5 . 1 9 8 ( 0 . 0 5 3 ) 2 0 3 7 . 3 9 4 ( 3 8 1 . 1 7 6 ) 1 5 4 . 0 8 4 ( 5 8 . 8 8 7 ) 6 0 . 5 1 8 5 . 2 1 4 2 0 1 9 . 3 4 6 1 4 2 . 1 6 9 5 . 8 9 6 2 2 1 9 . 6 7 7 1 3 4 . 9 8 5 5 . 1 0 1 1 2 5 8 . 2 1 1 1 5 3 . 5 8 3 5 . 0 7 2 ( 0 . 9 0 3 ) 2 0 6 9 . 3 1 3 ( 1 3 2 . 6 3 7 ) 1 4 3 . 6 1 2 ( 9 . 4 3 2 ) 7 1 . 5 1 8 6 . 7 6 9 2 9 2 8 . 7 4 1 1 5 8 . 9 9 6 6 . 7 7 2 2 5 4 3 . 2 6 3 1 3 9 . 2 1 1 5 . 1 1 . 4 2 3 1 5 . 1 2 2 1 2 1 . 2 1 2 6 . 7 7 2 ( 0 . 0 0 3 ) 2 5 9 5 . 9 1 1 ( 3 0 9 . 8 7 9 ) 1 4 1 . 0 4 2 ( 1 7 . 1 1 2 ) 8 1 2 . 5 6 5 . 6 5 0 2 3 9 9 . 2 9 1 1 5 0 . 6 2 4 5 . 4 2 1 1 8 9 8 . 5 4 1 1 2 9 . 5 5 3 5 . 3 5 8 1 8 2 1 . 5 2 2 1 3 2 . 5 2 5 5 . 4 8 0 ( 0 . 1 5 0 ) 2 0 3 9 . 8 4 4 ( 3 1 3 . 6 5 3 ) 1 3 7 . 6 0 1 ( 1 1 . 3 8 2 ) 9 1 . 5 4 4 4 . 7 3 6 1 8 2 4 . 3 1 6 1 1 0 . 6 2 4 4 . 6 8 6 1 6 4 4 . 4 1 9 1 0 4 . 4 2 1 4 . 5 8 2 1 1 4 3 . 2 1 5 1 9 8 . 5 2 3 4 . 6 7 0 ( 0 . 0 7 5 ) 1 7 3 7 . 3 1 7 ( 9 0 . 0 9 3 ) 1 0 7 . 8 5 6 ( 3 . 1 5 5 ) 1 0 1 . 5 4 8 4 . 8 9 9 2 1 0 0 . 9 1 3 1 5 9 . 5 2 3 4 . 7 6 7 2 0 9 8 . 8 2 0 1 5 5 . 7 9 1 5 . 9 2 1 2 2 5 9 . 3 9 2 1 M 1 4 . 8 9 8 ( 0 . 1 3 0 ) 2 1 5 3 . 3 4 7 ( 9 2 . 6 3 7 ) 1 6 1 . 1 1 8 ( 6 . 2 7 9 ) 1 1 1 2 . 5 6 5 . 1 6 0 1 8 2 1 . 2 1 5 1 0 0 . 5 4 8 5 . 0 3 8 1 6 2 1 . 2 1 3 1 8 8 . 5 2 1 5 . 5 2 2 1 8 2 2 . 3 2 1 1 9 9 . 5 2 2 5 . 2 4 2 ( 0 . 2 5 6 ) 1 7 7 8 . 2 5 0 ( 1 4 0 . 5 6 8 ) 1 2 9 . 8 9 9 ( 5 0 . 7 6 8 ) 1 2 0 . 5 4 8 4 . 8 2 6 1 6 2 1 . 5 2 3 1 1 6 . 4 3 5 4 . 7 0 9 1 5 0 2 . 5 8 2 1 1 0 . 9 2 8 4 . 2 2 9 1 1 1 0 . 9 1 5 1 1 2 . 2 1 2 4 . 8 1 8 ( 0 . 1 0 6 ) 1 6 3 1 . 3 9 3 ( 1 3 4 . 0 1 9 ) 1 1 5 . 7 6 1 ( 4 . 5 3 3 ) ' A : O v e n d u r a t i o n ; B : C 0 2 C h a m b e r d u r a t i o n ; C : A u t o c l a v e d d u r a t i o n , A l l u n i t s f o r A , B , a n d C a r e i n h o u r s 1 0 8 C O ; d u r a t i o n ( h r . ) A u t o c l a v e d u r a t i o n ( h r . ) 0 . 8 1 0 I - » 0 . . “ I “ ) 3 . . ” . b . ‘ 9 0 . “ ! 4 > . O I . O v e n d u r a t i o n ( h r . ) C 0 2 d u r a t i o n ( h r . ) O v e n d u r a t i o n ( h r . ) ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h A u t o c l a v e d u r a t i o n 0 1 : . ) A u t o c l a v e d u r a t i o n ( h r . ) I . m < - c o 2 d u r a t i o n ( h r ) A u t o c l a v e d u r a t i o n ( h r . ) . - I . O v e n d u r a t i o n ( i n ) C 0 2 d u r a t i o n ( h r . ) ' 0 ‘ ‘ I . ‘ O I . » C e - » O v e n 3 M 6 } : ( h r . . . ) ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s A u t o c l a v e d u r a t i o n ( h r . ) m c o , 5 0 : 1 1 : 1 6 } . ( 1 1 : ? ) A u t o c l a v e d u r a t i o n ( h r . ) s . - ) . ‘ h a n » 8 . . » 8 . - | ¢ 3 . O v e n d u r a t i o n ( h r ) O v e n d u r a t i d n ( h r . ) ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s V . " - . C O 2 d u r a t i o n ( h r ) F i g u r e 5 . 2 R e s p o n s e S u r f a c e o f F l e x u r a l P e r f o r m a n c e f o r U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s 1 0 9 C 0 2 d u r a t i o n ( h r . ) A u t o c l a v e d u r a t i o n ( h r . ) A u t o c l a v e d u r a t i o n ( h r . ) \ ' . _ . _ a . - 1 > L a s s o ' 9 . 3 3 . . J “ a n d a . . . . ' 4 ‘ » 8 . . ” ' O v e n d u r a t i o n a i r . ) W O v e n d u f a t i o n ( 1 » ) W W ‘ 5 0 2 d fi r n i o r f m r f — d ( d ) C o s t F i g u r e 5 . 2 ( C o n t ’ d ) R e s p o n s e S u r f a c e o f F l e x u r a l P e r f o r m a n c e f o r U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s C 0 2 d u r a t i o n ( h r . ) o n u n s e e n - o n c e . . . a a a a a a a a a a a a a a a 0 . 0 0 0 0 . 3 3 3 0 . 6 6 7 1 . 0 0 0 1 . 3 3 3 1 . 6 6 7 3 . 0 0 0 O v e n d u r a t i o n ( h r . ) F i g u r e 5 . 3 O p t i m u m M a n u f a c t u r i n g C o n d i t i o n s o f U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s ( b a s e d o n 6 h o u r s o f a u t o c l a v e d u r a t i o n ) T y p e o f S t r e n g I M M E a ) I c u s h n e s s l h l z m m ) S t i f f n e s fl h l l m m l 1 1 0 5 . 3 . 3 M e c h a n i c a l a n d P h y s i c a l P r o p e r t i e s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s 5 . 3 . 3 . 1 M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f U n p r e s s e d B o a r d s T h e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o f t h e o p t i m i z e d u n p r e s s e d c o m p o s i t e p r o d u c e d t h r o u g h C 0 2 c u r i n g i s c o m p a r e d i n F i g u r e 5 . 4 a n d T a b l e 5 . 2 w i t h t h e o n e o f t w o c o n t r o l b o a r d s m a n u f a c t u r e d w i t h o u t C 0 2 c u r i n g . A l l t e s t s w e r e c o n d u c t e d i n e q u i l i b r i u m c o n d i t i o n . S t r e n g t h o f C 0 2 c u r e d c o m p o s i t e w a s h i g h e r t h a n t h o s e o f c o n t r o l b o a r d s a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . T a b l e 5 . 3 s h o w s p e r c e n t a g e d i f f e r e n c e i n fl e x u r a l p r o p e r t i e s o f t h e C 0 2 - c u r e d c o m p o s i t e v e r s u s t h o s e o f t h e c o n t r o l b o a r d s . T a b l e 5 . 2 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f O p t i m i z e d C 0 2 - C u r e d U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s V e r s u s T h o s e o f C o n t r o l s C o m p o s i t e M e a n ( S t . D e v . ) M e a n ( S t . D e v . ) M e a n ( S t . D e v . ) C 0 2 - c u r e d 1 1 . 7 2 2 2 8 1 . 7 9 2 1 9 1 . 3 1 3 ( 1 - 1 - 6 ) * 1 1 . 6 1 1 6 6 0 . 0 8 0 1 9 4 . 8 3 1 1 1 . 6 4 1 7 2 1 . 5 1 4 1 8 7 . 2 1 5 1 1 . 1 4 1 8 2 4 . 5 5 3 1 2 9 . 2 1 5 1 1 . 5 2 8 ( 0 . 2 6 2 ) 1 8 7 4 . 4 8 2 ( 2 8 0 . 9 8 9 ) 1 9 0 . 8 9 4 ( 3 . 1 4 5 ) C o n t r o l 1 7 . 6 6 1 7 6 7 . 6 3 8 1 2 2 . 3 2 7 ( 1 - 1 - 6 ) ” 7 . 6 0 1 9 8 4 . 1 1 2 1 4 1 . 6 2 8 7 . 5 8 1 8 2 4 . 3 1 2 1 3 1 . 2 1 9 1 . 5 8 1 1 2 2 . 5 5 8 1 2 2 . 2 1 5 7 . 6 3 ( 0 . 0 4 8 ) 1 8 2 4 . 6 5 5 ( 1 1 4 . 1 6 6 ) 1 6 1 . 3 4 8 ( 1 9 . 7 5 5 ) C o n t r o l 2 8 . 9 2 2 6 2 2 . 4 3 1 1 7 7 . 1 7 0 ( 1 - 1 - 8 ) " 8 . 3 9 2 1 0 0 . 2 8 0 1 3 2 . 7 9 2 8 . 4 2 2 5 2 2 . 5 2 1 1 4 9 . 2 1 5 8 . 3 5 2 2 1 3 . 2 1 5 1 3 2 . 2 2 8 8 . 5 2 3 ( 0 . 2 6 6 ) 2 3 6 4 . 6 1 2 ( 2 4 7 . 7 8 9 ) 1 4 9 . 6 0 1 ( 1 9 . 5 8 2 ) * : 1 - 1 - 6 m e a n s 1 h o u r i n o v e n a t 5 0 ° C , 1 h o u r i n C 0 2 c h a m b e r a n d 6 h o u r s i n a u t o c l a v e " : 1 - 1 - 6 o r 1 - 1 - 8 m e a n s 1 h o u r i n o v e n a t 5 0 ° C , 1 h o u r i n C 0 2 c h a m b e r b u t w i t h 0 % C 0 2 a n d 6 o r 8 h o u r s i n a u t o c l a v e ) a P M ( s s e r t S l a r u x e l F ) m m - N ( s s e n h g u o T l a r u x e l F 1 1 1 c o , C o n t r o l 2 ’ / C o n t r o l 1 0 5 1 0 1 5 2 0 D i s p l a c e m e n t ( m m ) ( a ) L o a d - D i s p l a c e m e n t B e h a v i o r 3 0 0 0 N O O O . — O O O C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 T y p e o f C o m p o s i t e ( c ) F l e x u r a l T o u g h n e s s 1 5 E E » 8 V ) E 5 L T . C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 T y p e o f C o m p o s i t e ( b ) F l e x u r a l S t r e n g t h 2 5 0 I n i t i a l S t i f f n e s s ( N / m m ) C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 c o z T y p e o f C o m p o s i t e ( d ) I n i t i a l S t i f f n e s s F i g u r e 5 . 4 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f O p t i m i z e d C 0 2 C u r e d U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e ( E q u i l i b r i u m c o n d i t i o n ) V e r s u s T h o s e o f C o n t r o l s : C o n - t r o l 1 ( 1 - 1 - 6 ) ; C o n t r o l 2 ( 1 - 1 - 8 ) ; c o 2 ( 1 - 1 - 6 ) 1 1 2 T a b l e 5 . 3 T h e P e r c e n t a g e D i f f e r e n c e i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C 0 2 - C u r e d B o a r d s V e r - s u s C o n t r o l s C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 F l e x u r a l S t r e n g t h + 5 1 % + 3 5 . 1 % F l e x u r a l T o u g h n e s s + 2 . 7 % - 2 0 . 7 % I n i t i a l S t i f f n e s s + 1 8 . 3 % + 2 9 . 4 % C 0 2 - c u r i n g s e e m s t o h a v e y i e l d e d b e t t e r m a t r i x a n d b o a r d q u a l i t i e s . U n p r e s s e d b o a r d s e e m s t o h a v e s o m e n e g a t i v e e f f e c t s o n i n i t i a l t o u g h n e s s . A fi e r a g i n g , h o w e v e r , t o u g h n e s s m a y a l s o b e i m p r o v e w i t h C 0 2 - c u r i n g . 5 . 3 . 3 . 2 M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f P r e s s e d B o a r d s T h e p r e s s e d b o a r d s c o n s i d e r e d w e r e C 0 2 - c u r e d w i t h 1 h o u r o v e n - d r y i n g a t 5 0 ° C , 1 h o u r i n C 0 2 c h a m b e r a n d 4 h o u r s i n a u t o c l a v e . T w o c o n t r o l c o n d i t i o n s w e r e a l s o c o n - s i d e r e d w i t h 1 h o u r o f o v e n - d r y i n g a t 5 0 ° C , 1 h o u r i n C 0 2 c h a m b e r b u t w i t h 0 % C 0 2 , a n d 4 a n d 8 h o u r s i n a u t o c l a v e . F l e x u r a l t e s t s w e r e c o n d u c t e d w e r e i n e q u i l i b r i u m c o n d i - t i o n a t r o o m t e m p e r a t u r e o f 2 2 : 1 : 2 ° C ( 7 2 : 1 : 3 ° F ) a n d 5 0 : 1 : 1 0 % R H . T h e r e s u l t s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 5 . 4 a n d F i g u r e 5 . 5 . T h e e f f e c t s o f C 0 2 - c u r i n g w e r e s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n f i d e n c e . C o m - p r e s s e d b o a r d s a s s o c i a t e d w i t h C 0 2 - c u r i n g s e e m s t o h a v e s o m e n e g a t i v e e f f e c t s o n e a r l y u s e t o u g h n e s s c h a r a c t e r i s t i c s . T a b l e 5 . 5 s h o w p e r c e n t a g e d i f f e r e n c e s i n t h e fl e x u r a l p e r - f o r m a n c e o f C 0 2 - c u r e d v e r s u s c o n t r o l p r e s s e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s - i t e s . 1 1 3 T a b l e 5 . 4 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C 0 2 - C u r e d P r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e - m e n t C o m p o s i t e s V e r s u s T h o s e o f C o n t r o l s W W W M e a n ( S t . D e v . ) M e a n ( S t . D e v . ) M e a n ( S t . D e v . ) C 0 2 - c u r e d 1 4 . 2 4 2 2 7 5 . 2 7 4 2 0 4 . 4 2 0 ( 1 - 1 - 4 ) * 1 4 . 4 2 1 8 6 3 . 8 8 7 1 9 2 . 2 0 6 1 4 . 3 2 1 8 6 9 . 2 1 3 1 9 9 . 2 1 4 1 3 . 2 2 1 2 2 2 . 5 3 2 2 9 9 . 5 1 3 1 4 . 2 4 3 ( 0 . 1 8 4 ) 1 9 8 2 . 7 0 2 ( 1 9 6 . 8 3 1 ) 1 9 9 . 0 8 8 ( 5 . 0 9 4 ) C o n t r o l 1 1 1 . 4 9 _ 2 9 9 5 . 9 5 3 1 8 4 . 2 0 4 ( 1 - 1 - 4 ) " 1 2 . 3 9 2 8 7 7 . 6 2 5 1 4 0 . 0 9 4 1 1 . 5 5 2 8 5 5 . 5 7 9 1 5 0 . 6 6 2 1 2 . 3 3 2 2 3 8 . 2 5 3 1 1 9 . 5 3 2 1 1 . 9 4 ( 0 . 4 8 6 ) 2 9 2 8 . 1 0 0 ( 7 1 . 7 6 8 ) 1 6 1 . 3 4 8 ( 1 9 . 7 5 5 ) C o n t r o l 2 1 2 . 6 1 2 6 1 6 . 0 2 1 1 7 2 . 8 4 3 ( 1 - 1 - 8 ) " 1 3 . 1 2 2 1 2 2 . 3 7 4 2 0 0 . 1 5 7 1 2 . 8 8 2 2 4 3 . 2 1 5 2 0 0 . 2 2 1 1 3 . 1 1 2 5 3 5 . 5 5 2 1 8 3 . 2 1 5 1 2 . 9 3 ( 0 . 2 4 ) 2 4 0 4 . 0 4 3 ( 2 6 0 . 3 0 5 ) 1 8 9 . 1 0 9 ( 1 3 . 4 7 7 ) " ‘ : 1 - 1 - 4 m e a n s 1 h o u r i n o v e n a t 5 0 3 C , 1 h o u r i n C 0 2 c h a m b e r a n d 4 h o u r s i n a u t o c l a v e “ z 1 - 1 - 4 o r 1 - 1 - 8 m e a n s 1 h o u r i n o v e n a t 5 0 ° C , 1 h o u r i n C 0 2 c h a m b e r b u t w i t h 0 % C 0 2 a n d 4 o r 8 h o u r s i n a u t o c l a v e 8 1 1 4 1 5 m 2 g 1 2 _ C o n t r o l ] g 9 ” C o n t r o l Z 1 : m E 6 ' . 2 L “ 3 0 1 1 1 0 5 1 0 1 5 2 0 D ' s p h c e m e n t ( m m ) ( a ) L o a d - D i s p l a c e m e n t B e h a v i o r 4 0 0 0 b . ) O O O F l e x u r a l T o u g h n e s s ( N - m m ) 5 8 8 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C O Z T y p e o f C o m p o s i t e ( c ) F l e x u r a l T o u g h n e s s 2 0 8 i n B m E a 1 5 E C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 T y p e o f C o m p o s i t e ( b ) F l e x u r a l S t r e n g t h 2 5 0 8 I n i t i a l S t i f f n e s s ( N / m m ) 5 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 T y p e o f C o m p o s i t e ( ( 1 ) I n i t i a l S t i f f n e s s F i g u r e 5 . 5 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f P r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m - p o s i t e s ( E q u i l i b r i u m C o n d i t i o n ) : C o n t r o l 1 ( 1 - 1 - 4 ) ; C o n t r o l 2 ( 1 - 1 - 8 ) ; C 0 2 ( 1 - 1 - 4 ) T a b l e 5 . 5 T h e P e r c e n t a g e D i f f e r e n c e o f F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C 0 2 - C u r e d B o a r d s V e r - 1 1 5 s u s C o n t r o l s ( p r e s s e d ) C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 F l e x u r a l S t r e n g t h + 1 9 . 2 9 % + 1 0 . 1 5 % F l e x u r a l T o u g h n e s s - 3 2 . 2 9 % - 1 7 . 5 3 % I n i t i a l S t i f f n e s s + 2 3 . 3 9 % + 5 . 2 8 % T w o h o u r s a f t e r m i x i n g , w h i l e t h e c o n v e n t i o n a l l y p r o c e s s e d b o a r d s w e r e s t i l l p l a s t i c , t h e C 0 2 - c u r e d o n e s c o u l d b e h a r d e n e d w i t h o u t b r e a k a g e . 5 . 3 . 3 . 3 P h y s i c a l P r o p e r t i e s W a t e r a b s o r p t i o n a n d s p e c i fi c g r a v i t y i s i n d i r e c t l y r e l a t e d t o d e n s i t y i n t h a t b o t h a r e d e p e n d e n t u p o n t h e v o i d v o l u m e o f t h e s a m p l e . T h e w a t e r a b s o r p t i o n c a p a c i t i e s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 5 . 6 a n d F i g u r e 5 . 6 f o r C 0 2 - c u r e d a n d c o n t r o l b o a r d s . T h e C 0 2 c u r i n g o n u n p r e s s e d a n d p r e s s e d c o m p o s i t e a r e o b s e r v e d i n F i g u r e 5 . 6 s h o w r e d u c e d w a t e r a b - s o r p t i o n w h e n c o m p a r e d w i t h c o n t r o l ( n o n - C 0 2 ) c u r i n g c o m p o s i t e . T h e d e n s e s t r u c t u r e c o u l d b e r e s p o n s i b l e f o r t h i s p h e n o m e n o n . T a b l e 5 . 6 W a t e r A b s o r p t i o n a n d S p e c i fi c G r a v i t y T e s t R e s u l t s U n p r e s s e d P r e s s e d C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 S p e c i fi c G r a v i t y 1 . 1 1 1 . 1 8 1 . 1 1 1 . 1 8 1 . 2 2 1 . 2 6 W a t e r 5 1 . 4 2 4 8 . 3 9 4 5 . 0 4 3 2 . 8 3 3 . 0 6 3 1 . 5 5 a b s o r p t i o n ( % ) ) % ( n o i t p r o s b A r e t a W 6 0 W a t e r A b s o r p t i o n ( % ) A ( I t 0 O 1 . » O 2 0 — 1 1 6 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 U n p r e s s e d 6 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 P r e s s e d F i g u r e 5 . 6 W a t e r A b s o r p t i o n o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e W o o d fi b e r c o n s i s t s o f l o n g c h a i n s o f g l u c o s e m o l e c u l e s a t t r a c t e d t o e a c h o t h e r b y h y d r o g e n b o n d s . T h e y c o n t a i n v o i d s i n e x c e s s o f 5 0 % o f t h e i r t o t a l v o l u m e . W h e n t h e s e v o i d s a r e fi l l e d w i t h m o i s t u r e , t h e d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y o f t h e m a t e r i a l i s a f f e c t e d . T h e d i a m e t e r c h a n g e o f c e l l u l o s e i s l a r g e , a n d c a n a f f e c t t h e b o n d i n g o f t h e fi b e r t o t h e m a t r i x . D i m e n s i o n a l s t a b i l i t y i s m e a s u r e d i n t e r m s o f d i m e n s i o n a l m o v e m e n t s e x p r e s s e d a s t h e p e r c e n t a g e c h a n g e s i n l e n g t h , t h i c k n e s s , a n d m a s s a s r e l a t i v e h u m i d i t y i s i n c r e a s e d f r o m 3 0 % t o 9 0 % . F i g u r e 5 . 7 s h o w s t h e r e s u l t s o f t e s t s o n d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y o f C 0 2 - c u r e d a n d c o n v e n t i o n a l c o m p o s i t e s . C 0 2 - c u r i n g i s o b s e r v e d t o y i e l d m a j o r i m p r o v e m e n t s i n t h e d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y o f b o a r d s . ) % ( s s a M 0 . 1 5 1 1 7 ( % ) . ° 0 . T h i c k n e s s 1 5 1 2 M a s s ( % ) 0 . 1 5 P L e n g t h ( % ) . ° C u . 1 . 5 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 P r e s s e d T h i c k n e s s ( % ) C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 P r e s s e d 1 5 1 2 O 1 n . - _ _ _ . - _ _ . _ _ — - _ _ _ _ . _ _ _ _ _ _ _ _ — — — 4 _ - _ . . . - _ _ _ _ _ _ . _ _ _ _ . . _ . . . . . . _ . . _ _ . - - . _ - 4 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 P r e s s e d F i g u r e 5 . 7 D i m e n s i o n a l S t a b i l i t y T e s t R e s u l t s 1 1 8 5 . 4 C E M E N T - B O N D E D P A R T I C L E B O A R D T h e m a i n t h r u s t o f t h i s p h a s e o f r e s e a r c h o n c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d w a s t o p r o v i d e f u r t h e r i n s i g h t i n t o e f f e c t s o f w o o d - c e m e n t r a t i o a n d w o o d s p e c i e s o n v a r i o u s a s p e c t s o f b o a r d p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s . T h i s p h a s e i s a l s o c o n c e r n e d w i t h t h e c o m - p a r i s o n o f c u r i n g p r o c e s s e s i n v o l v i n g C 0 2 w i t h t h e c o n v e n t i o n a l c u r i n g p r o c e s s . I n t h i s p h a s e 1 0 0 a n d 2 5 % C 0 2 c o n c e n t r a t i o n a n d m e t h o d 1 1 o f C 0 2 c u r i n g ( s e e F i g u r e 4 . 6 o f c h a p t e r 4 ) . T h e e x p e r i m e n t a l p r o g r a m f o l l o w e d i n t h i s p h a s e o f r e s e a r c h i s s h o w n i n T a - b l e 5 . 7 . T h e c o n t r o l p r o c e s s o f c u r i n g c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d i s s c h e m a t i c a l l y d e - p i c t e d i n F i g u r e 5 . 8 . T h e c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d s w e r e e v a l u a t e d b a s e d o n fl e x u r a l p e r - f o r m a n c e d e v e l o p m e n t o v e r t i m e , i n t e r n a l b o n d s t r e n g t h a t 2 8 d a y s ( A S T M D 1 0 3 7 ) , a n d m o i s t u r e m o v e m e n t s , s w e l l i n g a t m o i s t u r e c o n t e n t ( B S 5 6 6 9 ) . 5 . 4 . 1 M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s T y p i c a l fl e x u r a l l o a d - d e fl e c t i o n c u r v e s f o r t h e b o a r d s p r e p a r e d f o l l o w i n g t h e e x - p e r i m e n t a l p r o g r a m o f T a b l e 5 . 8 a r e p r e s e n t e d i n F i g u r e 5 . 9 . U n l e s s s t a t e d , a l l m e c h a n i - . c a l t e s t r e s u l t s w e r e g e n e r a t e d a f t e r 2 8 d a y s o f s t o r a g e i n p l a s t i c b a g ( f o l l o w i n g t h e c u r i n g p r o c e s s ) . T h e 2 8 d a y s fl e x u r a l t e s t r e s u l t s a r e d e p i c t e d i n T a b l e 5 . 8 a n d F i g u r e 5 . 1 0 . S t a t i s t i c a l l y a n a l y s i s ( f a c t o r i a l a n a l y s i s o f v a r i a n c e ) o f fl e x u r a l s t r e n g t h r e s u l t s a r e s h o w n i n T a b l e 5 . 9 a n d 5 . 1 0 . T h e t r e n d s i n t h e e f f e c t s o f v a r i o u s f a c t o r s s h o w n i n F i g u r e 5 . 1 1 a n d F i g u r e 5 . 1 2 . T h e d e v e l o p m e n t o f fl e x u r a l s t r e n g t h w i t h t i m e i s s h o w n i n F i g u r e 5 . 1 3 . T h e 2 8 d a y s fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o f C 0 2 - c u r e d c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d w o o d p a r t i c l e b o a r d w a s g e n e r a l l y i m p r o v e d a s w o o d - c e m e n t r a t i o i n c r e a s e d f r o m 0 . 2 8 t o 0 . 3 5 . T h e r e s u l t s w e r e b e t t e r w i t h a s p e n w h e n c o m p a r e d w i t h s o u t h e r n p i n e . C o n t r o l s p e c i m e n s ( w i t h o u t C 0 2 - c u r i n g ) c l e a r l y i n f e r i o r t o C 0 2 - c u r e d c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r - t i c l e b o a r d s i n a l l a s p e c t s o f 2 8 - d a y s fl e x u r a l p e r f o r m a n c e . 1 1 9 T a b l e 5 . 7 T h e E x p e r i m e n t a l P r o g r a m C a r b o n a t e d C o m p o s i t e C o n t r o l W o o d / C e m e n t r a t i o W o o d / C e m e n t r a t i o 0 . 2 8 0 . 3 5 0 . 2 8 0 . 3 5 S o u t h e r n P i n e S o u t h e r n P i n e A s p e n S o u t h e r n P i n e S o u t h e r n P i n e * t 1 ' * A d d i t i v e s W o o d P a r t i c l e s 1 1 W a t e r M i x i n g I n o r g a n i c B i n d e r 1 F o r m i n g H C a u l , D e p o t / L o a d e r 1 1 P r e s s i n g C l e a n i n g / O i l i n g 1 1 S e t t m g / H a r d e m n g C a 1 1 1 R e t u r n u n d e r P r e s s 1 1 D e m o l d i n g C a u l 1 C u r i n g 1 D r y i n g / C o n d i t i o n i n g E d g i n g / 3 1 2 m g 1 S t o r a g e / S h i p m e n t F i g u r e 5 . 8 S c h e m a t i c D i a g r a m o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d M a n u f a c t u r i n g b y C o n - v e n t i o n a l M e t h o d [ 1 7 , 2 5 ] 1 2 0 T a b l e 5 . 8 F l e x u r a l T e s t R e s u l t s a t 2 8 D a y s o f A g e C 0 2 - C u r i n g C o n t r o l W o o d / C e m e n t R a t i o W o o d / C e m e n t R a t i o 0 . 2 8 0 . 3 5 0 . 2 8 0 . 3 5 W o o d S p e c i e s W o o d S p e c i e s W o o d S p e c i e s S o u t h e r n A s p e n S o u t h e r n A s p e n S o u t h e r n S o u t h e r n P i n e P i n e P i n e P i n e F l e x u r a l 5 . 2 3 6 . 3 6 7 . 0 2 6 . 7 7 1 . 0 8 4 . 3 2 S t r e n g t h 5 . 3 7 6 . 4 5 7 . 3 9 8 . 2 7 1 . 4 5 3 . 9 9 ( M P a ) 5 . 5 6 5 . 3 9 7 . 4 2 8 . 5 3 1 . 9 6 4 . 8 3 5 . 4 2 6 . 9 2 6 . 9 9 7 . 5 8 2 . 2 3 4 . 5 9 M e a n 5 . 3 9 5 6 . 2 8 7 . 2 0 5 7 . 7 8 8 1 . 6 8 0 4 . 4 3 3 ( S t . D e v . ) ( 0 . 1 3 6 ) ( 0 . 6 4 2 ) ( 0 . 2 3 2 ) ( 0 . 7 8 8 ) ( 0 . 5 1 4 ) ( 0 . 3 6 1 ) F l e x u r a l 5 4 1 . 9 3 4 9 2 0 . 4 3 2 9 0 0 . 5 5 1 8 9 0 . 5 1 0 8 9 . 8 1 8 4 5 2 . 6 4 3 T o u g h n e s s 5 2 0 . 6 3 2 8 3 9 . 4 1 1 9 0 7 . 8 2 5 8 7 0 . 8 3 2 1 1 4 . 7 0 0 4 8 3 . 2 1 9 ( N - m m ) 5 3 3 . 5 2 6 8 8 0 . 5 5 9 9 1 0 . 5 1 5 7 3 2 . 4 9 9 1 3 2 . 6 2 4 4 8 8 . 5 5 3 5 0 0 . 6 9 3 8 5 9 . 2 9 9 8 2 7 . 7 0 4 7 1 9 . 9 1 8 1 4 9 . 9 5 4 4 6 2 . 4 3 4 M e a n 5 2 4 . 1 9 6 8 7 4 . 9 2 5 8 8 6 . 6 4 9 8 0 3 . 4 4 0 1 2 1 . 7 7 4 4 7 1 . 7 1 2 ( S t . D e v . ) ( 1 7 . 9 5 2 ) ( 3 4 . 8 8 0 ) ( 3 9 . 5 2 1 ) ( 8 9 . 6 8 7 ) ( 2 5 . 7 1 0 ) ( 1 6 . 9 8 8 ) I n i t i a l 1 7 0 . 2 1 6 2 2 1 . 5 5 1 2 4 6 . 6 6 3 2 4 3 . 1 6 4 1 4 0 . 3 1 6 1 3 5 . 2 1 1 S t i f f n e s s 1 8 3 . 2 1 4 2 4 3 . 1 6 4 2 7 4 . 3 1 5 2 7 2 . 1 1 9 1 3 8 . 6 7 7 1 3 0 . 5 5 4 ( N / m m ) 1 4 9 . 2 2 6 2 3 9 . 2 5 5 2 0 9 . 5 5 1 2 1 3 . 5 1 6 1 2 3 . 6 1 1 l 4 0 - . 2 2 1 1 8 3 . 2 1 4 2 5 5 . 1 9 4 2 3 2 . 6 4 6 2 5 0 . 5 5 1 1 2 8 . 7 6 9 1 3 9 . 5 5 1 M e a n 1 7 1 . 4 6 8 2 3 9 . 7 9 1 2 4 0 . 7 9 4 2 4 4 . 8 3 8 1 3 2 . 8 4 3 1 3 6 . 3 8 4 ( S t . D e v . ) ( 1 6 . 0 4 4 ) ( 1 3 . 9 2 4 ) ( 2 7 . 0 8 4 ) ( 2 4 . 2 2 6 ) ( 7 . 9 9 4 ) ( 4 . 4 7 7 ) ) a P M ( s s e r t S l a r u x e l F 1 2 1 8 — ( 1 0 2 - A s p e n 4 2 0 0 2 4 6 8 1 0 D e f l e c t i o n ( m m ) ( a ) W o o d / C e m e n t R a t i o = 0 . 2 8 1 0 g 8 3 6 g m E 4 0 1 : 2 0 0 2 4 6 8 1 0 D e f l e c t i o n ( m m ) ( b ) W o o d / C e m e n t R a t i o = 0 . 3 5 F i g u r e 5 . 9 T y p i c a l 2 8 D a y s F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r o f C e m e n t - B o n d e d P a r - t i c l e b o a r d 8 1 2 2 ( a ) 1 0 [ u W / c = 0 . 2 8 I W / C = 0 . 3 5 F l e x u r a l S t r e n g t h ( M P a ) O \ 4 2 . 0 C o n t r o l C 0 2 - S . P . C 0 2 - A s p e n T y p e o f C o m p o s i t e 0 ) ) 1 2 0 0 I W / C = 0 . 2 8 I W / C = 0 . 3 5 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( N - m m ) O 3 0 0 » 0 C o n t r o l C 0 2 - S . P . C 0 2 - A s p e n T y p e o f C o m p o s i t e ( C ) 6 0 0 A I W / C = 0 2 8 I W / C = 0 . 3 5 E Z 4 0 0 - ( I ) E ' 5 ’ 2 0 0 _ E E 0 C o n t r o l C 0 2 - S . P . C 0 2 - A s p e n T y p e o f C o m p o s i t e F i g u r e 5 . 1 0 2 8 D a y s F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s ; ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s 1 2 3 T a b l e 5 . 9 R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e : C O ; V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s S o u r c e S u n - o f - D F M e a n - F - R a t i o P S q u a r e s S q u a r e F l e x u r a l S t r e n g t h A " 4 2 . 0 8 8 1 4 2 . 0 8 8 3 6 0 . 3 2 0 0 . 0 0 0 B " 2 0 . 8 1 6 1 2 0 . 8 1 6 1 7 8 . 2 1 3 0 . 0 0 0 A x B “ 0 . 8 8 8 1 0 . 8 8 8 7 . 6 0 5 0 . 0 1 7 E r r o r 1 . 4 0 2 1 2 0 . 1 1 7 F l e x u r a l T o u g h n e s s A " 6 6 8 0 7 5 . 3 2 6 1 6 6 8 0 7 5 . 3 2 6 9 4 3 . 0 1 4 0 . 0 0 0 B " 5 0 7 5 0 0 . 5 8 1 1 5 0 7 5 0 0 . 5 8 1 7 1 6 . 3 5 6 0 . 0 0 0 A x B 1 5 6 . 6 0 6 1 1 5 6 . 6 0 6 0 . 2 2 1 0 . 6 4 7 E r r o r 8 5 0 1 . 3 6 7 1 2 7 0 8 . 4 4 7 I n i t i a l S t i f f n e s s A " 2 0 4 5 8 . 6 5 4 1 2 0 4 5 8 . 6 5 4 7 6 . 1 3 3 0 . 0 0 0 B " 5 3 0 9 . 6 3 6 1 5 3 0 9 . 6 3 6 1 9 . 7 5 9 0 . 0 0 1 A x B “ 4 3 2 7 . 6 9 9 1 4 3 2 7 . 6 9 9 1 6 . 1 0 5 0 . 0 0 2 E r r o r 3 2 2 4 . 6 5 5 1 2 2 6 8 . 7 2 1 A : C u r i n g C o n d i t i o n s ; B : W o o d / C e m e n t R a t i o T a b l e 5 . 1 0 R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e : C 0 2 C u r e d B o a r d s S o u r c e S u n - o f - D F M e a n - F - R a t i o P S q u a r e s S q u a r e F l e x u r a l S t r e n g t h A “ 2 . 1 5 4 1 2 . 1 5 4 7 . 7 9 3 0 . 0 1 6 B “ 1 1 . 0 0 6 1 1 1 . 0 0 6 3 9 . 8 2 7 0 . 0 0 0 A x B 0 . 0 9 2 1 0 . 0 9 2 0 . 3 3 1 0 . 5 7 6 E r r o r 3 . 3 1 6 1 2 0 . 2 7 6 F l e x u r a l T o u g h n e s s A " 7 1 5 6 6 . 9 5 0 1 7 1 5 6 6 . 9 5 0 2 5 . 7 1 9 0 . 0 0 0 B “ " ‘ 8 4 6 6 1 . 7 9 5 1 8 4 6 6 1 . 7 9 5 3 0 . 4 2 5 0 . 0 0 0 A x B ” 1 8 8 3 0 2 . 1 8 8 1 1 8 8 3 0 2 . 1 8 8 6 7 . 6 7 0 0 . 0 0 0 E r r o r 3 3 3 9 2 . 0 2 8 1 2 2 7 8 2 . 6 6 9 I n i t i a l S t i f f n e s s A " 5 2 3 7 . 0 1 9 1 5 2 3 7 . 0 1 9 1 1 . 8 2 3 0 . 0 0 5 B " 5 5 3 1 . 3 0 6 1 5 5 3 1 . 3 0 6 1 2 . 4 8 8 0 . 0 0 4 A x B * 4 1 3 1 . 8 8 6 1 4 1 3 1 . 8 8 6 9 . 3 2 8 0 . 0 1 0 E r r o r 5 3 1 5 . 2 0 4 1 2 4 4 2 . 9 3 4 A : W o o d S p e c i e s ; B : W o o d / C e m e n t R a t i o * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " z S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 1 2 4 . — O w o o d / c e m e n t r a t i o 1 : ? E , 8 ~ + 0 . 2 8 + 0 . 3 5 E 6 P m 4 ~ 5 2 . 3 . ’ “ 1 0 . C o n v e n C O Z t i o n a l . . . C u r i n g C o n d 1 t l o n ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h A 1 0 0 0 1 0 0 0 5 E é 8 0 0 ~ . g o o . 3 . . . § a ) i a 6 0 0 = 4 0 0 _ e 8 4 9 g 2 0 0 . - > 4 5 2 0 0 2 > 4 1 . 1 . . 0 2 L L . C o n v e C 0 2 0 n t i o n a l C u r i n g C o n d i t i o n 0 . 2 8 W o o d / C e m e n t r a t i o 0 . 3 5 ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s A 3 0 0 w o o d / c e m e n t r a t i o 2 + 0 . 2 8 + 0 . 3 5 5 2 0 0 » 3 1 E ' 5 , 1 0 0 E E 0 . C o n v e n C 0 2 t i o n a l C u r i n g C o n d i t i o n ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s F i g u r e 5 . 1 1 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s ) a P M ( h t g n e r t S l a r u x e l F ) m m - N ( s s e n h § g u o T l a r u x e l F 8 1 2 5 1 0 1 0 8 | E 3 . E 4 F m 4 . 2 ~ 5 6 2 - o E S t h fl n A q n n 0 P i n e W o o d S p e c i e s 0 . 2 8 W o o d / C e m e n t r a t i o 0 . 3 5 ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h 1 2 “ ) w a fi s m x k s - O — u m m u n m m w — t — a m m O E 6 M ) 4 M ) . 0 ' 2 8 W o o d / C e m e n t r a t i o 0 ' 3 5 ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s 4 m ) w a fl q x d w - < > — m m h m u m w - fi r - u m m ‘ 8 ’ I n i t i a l S t i f f n e s s ( N / m m ) N M D 0 . 0 2 8 0 3 5 W o o d / C e m e n t r a t i o ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s F i g u r e 5 . 1 2 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 C u r e d B o a r d s ) a P M ( h t g n e r t S l a r u x e l F 1 2 6 1 0 . — o — - C o n t r o l - - a - - - C 0 2 - S . P . — o — c 0 2 - A s p e fl T i m e ( d a y s ) ( a ) W o o d / C e m e n t R a t i o = 0 . 2 8 [ — . 9 - - C o n t r o l - - a - - o c o z - s r . — o — c o z - A s p e n ] F l e x u r a l S t r e n g t h ( M P a ) T i m e ( d a y s ) ( b ) W o o d / C e m e n t R a t i o = 0 . 3 5 F i g u r e 5 . 1 3 T i m e - P r o p e r t y R e l a t i o n s h i p o f C 0 2 a n d C o n v e n t i o n a l l y C u r e d C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d T e s t r e s u l t s o n t h e d e v e l o p m e n t o f fl e x u r a l s t r e n g t h o v e r t i m e ( F i g u r e 5 . 1 3 ) s u g - g e s t t h a t i m m e d i a t e s t r e n g t h i s h i g h e s t f o r t h e 0 . 2 8 w o o d - c e m e n t r a t i o b u t 2 8 - d a y s t r e n g t h s a r e h i g h e r a t 0 . 3 5 w o o d - c e m e n t r a t i o . A t 0 . 2 8 w o o d - c e m e n t r a t i o , C 0 2 - c u r i n g 1 2 7 y i e l d e d a n i m m e d i a t e s t r e n g t h a p p r o x i m a t e l y 6 0 % o f t h a t a c h i e v e d a t 2 8 d a y s o f a g e . A t 0 . 3 5 w o o d - c e m e n t r a t i o , h o w e v e r , C 0 2 - c u r i n g w a s l e s s e f f e c t i v e a n d y i e l d e d a n i m m e d i - a t e fl e x u r a l s t r e n g t h w h i c h w a s l e s s t h a n 4 5 % o f t h e 2 8 - d a y s s t r e n g t h . A n o t h e r i m p o r t a n t s t r e n g t h p r o p e r t y o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d i s i n t e r n a l b o n d ( I B ) , w h i c h i s t h e s t r e n g t h i n t e n s i o n p e r p e n d i c u l a r t o t h e p l a n e o f t h e c o m p o s i t e . T o d e t e r m i n e i n t e r n a l b o n d , a 5 0 . 8 m m ( 2 i n . ) s q u a r e s a m p l e o f b o a r d i s g l u e d b e t w e e n t w o s t e e l b l o c k s . T h e b l o c k s a r e t h e n p u l l e d a p a r t , a n d t h e l o a d t o f a i l u r e i s r e c o r d e d . T h e l o a d t o f a i l u r e d i v i d e d b y t h e a r e a g i v e s t h e i n t e r n a l b o n d s t r e n g t h ( I B ) i n M P a ( p s i ) . A b o a r d w i t h i n f e r i o r I B c o u l d d e l a m i n a t e i n s e r v i c e w h e n s w e l l i n g s t r e s s e s o c c u r . 1 B i s t h e b e s t s i n g l e m e a s u r e o f t h e q u a l i t y o f m a n u f a c t u r e o f a b o a r d b e c a u s e i t i n d i c a t e s t h e s t r e n g t h o f t h e b o a r d b e t w e e n p a r t i c l e s . I t i s a n i m p o r t a n t t e s t f o r q u a l i t y c o n t r o l b e c a u s e i t i n d i c a t e s t h e a d e q u a c y o f t h e b l e n d i n g , f o r m i n g a n d p r e s s i n g p r o c e s s e s . F i g u r e 5 . 1 4 s h o w s t h e s p e c i m e n a n d b l o c k s f o r c o n d u c t i n g a n I B t e s t . T a b l e 5 . 1 1 a n d F i g u r e 5 . 1 5 s h o w r e s u l t s o f i n t e r n a l b o n d t e s t s . A l l i n t e r n a l b o n d t e s t s w e r e c o n d u c t e d a t 2 8 - d a y s o f a g e . S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f i n t e r n a l b o n d s t r e n g t h a r e s h o w n i n T a b l e 5 . 1 2 . T h e t r e n d s o f i n t e r n a l b o n d t e s t r e s u l t s a r e s h o w n i n F i g u r e s 5 . 1 6 a n d 5 . 1 7 . F i g u r e 5 . 1 4 I n t e r n a l B o n d T e s t S e t - U p f o r C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d 1 2 8 T a b l e 5 . 1 1 I n t e r n a l B o n d T e s t R e s u l t s C 0 2 - C u r e d B o a r d s C o n t r o l W o o d / C e m e n t R a t i o W o o d / C e m e n t R a t i o 0 . 2 8 0 . 3 5 0 . 2 8 0 . 3 5 S o u t h e r n A s p e n S o u t h e r n A s p e n S o u t h e r n P i n e P i n e P i n e I B ( K P a ) 9 8 5 . 7 8 5 7 9 1 . 3 6 9 6 3 8 . 1 2 3 6 5 9 . 3 9 0 6 2 . 3 5 7 9 6 . 0 7 1 1 0 3 1 . 0 0 3 8 4 3 . 6 5 2 8 1 1 . 3 4 5 5 7 9 . 9 9 6 8 2 . 3 2 5 2 8 4 . 0 9 0 1 4 0 9 . 8 5 7 8 1 0 . 6 3 4 7 4 3 . 8 2 4 5 1 7 . 7 8 7 7 9 . 5 4 1 1 5 2 . 2 6 3 M e a n 1 1 4 2 . 2 1 5 8 1 5 . 2 1 8 7 3 1 . 0 9 7 5 8 5 . 7 2 4 7 4 . 7 4 1 1 7 7 . 4 7 5 ( S t . D e v . ) ( 2 3 2 . 8 8 5 ) ( 2 6 . 4 4 1 ) ( 8 7 . 3 0 9 ) ( 7 0 . 9 7 5 ) ( 1 0 . 8 1 5 ) ( 9 6 . 5 1 2 ) . T y p e d ‘ C m p m i t e m 1 5 1 ! ) I E ( K P a ) m a d m a n - m T y p e o f C a r p o s i t e ( W / C = 0 . 3 5 ) F i g u r e 5 . 1 5 I n t e r n a l B o n d T e s t R e s u l t s ( m e a n s a n d 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l ) T a b l e 5 . 1 2 R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e f o r I B : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d 1 2 9 B o a r d s S o u r c e S u m - o f - D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P S q u a r e s A “ 1 9 7 0 9 6 5 8 0 2 1 1 9 7 0 9 6 5 8 0 2 1 1 0 . 5 8 9 0 . 0 0 0 B 7 1 3 2 5 . 5 1 9 1 7 1 3 2 5 . 5 1 9 4 . 0 0 2 0 . 0 8 0 A x B " 1 9 8 0 3 2 . 3 9 5 1 1 9 8 0 3 2 . 3 9 5 1 1 . 1 1 1 0 . 0 1 0 E r r o r 1 4 2 5 7 9 . 5 1 2 8 1 7 8 2 2 . 4 3 9 A : C u r i n g C o n d i t i o n s ; B : W o o d / C e m e n t R a t i o * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e “ z S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e T a b l e 5 . 1 3 R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e f o r I B : C 0 2 C u r e d B o a r d s S o u r c e S u m - o f - D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P S q u a r e s A * 1 6 7 3 4 9 . 8 2 6 1 1 6 7 3 4 9 . 8 2 6 9 . 9 0 3 0 . 0 1 4 B " 3 0 7 7 8 7 . 4 8 1 1 3 0 7 7 8 7 . 4 8 1 1 8 . 2 1 4 0 . 0 0 3 A x B 2 4 7 4 0 . 3 6 7 1 2 4 7 4 0 . 3 6 7 1 . 4 6 4 0 . 2 6 1 E r r o r 1 3 5 1 8 9 . 7 8 2 8 1 6 8 9 8 . 7 2 3 A : W o o d S p e c i e s ; B : W o o d / C e m e n t R a t i o * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e * * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 1 3 0 1 5 0 0 w o o d / c e m e n t r a t i o - O — 0 . 2 8 + 0 . 3 5 , 1 0 0 0 ~ 1 3 ( K P a ) 5 0 0 ~ 0 h C o n v e n t i C 0 2 o n a l C u r i n g C o n d i t i o n F i g u r e 5 . 1 6 T h e T r e n d s i n I n t e r n a l B o n d S t r e n g t h : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s 1 2 0 0 1 2 0 0 ' 1 0 0 0 e 1 0 0 0 Q ’ 4 ? g 8 0 0 ~ 2 8 0 0 ~ E E ( 5 0 0 . 6 0 0 L 4 0 0 4 0 0 5 ° 3 5 ” W o o d S p e c i e s A s p e n 0 . 2 8 W o o d / C e m e n t r a t i o 0 . 3 5 F i g u r e 5 . 1 7 T h e T r e n d s i n I n t e r n a l B o n d S t r e n g t h : C 0 2 C u r e d B o a r d s T h e i n t e r n a l b o n d s t r e n g t h v a l u e s w e r e h i g h e r a t 0 . 2 8 w o o d - c e m e n t r a t i o w h e n c o m p a r e d w i t h t h o s e o f 0 . 3 5 w o o d - c e m e n t r a t i o . H i g h e r b i n d e r s e e m s t o h a v e p r o v i d e d f o r b e t t e r b o n d i n g c o n d i t i o n t o w o o d p a r t i c l e s . C 0 2 - c u r i n g p r o v i d e s f o r s u b s t a n t i a l i n - c r e a s e i n b o n d s t r e n g t h c o m p a r e d t o c o n t r o l ( n o n - C O z - c u r e d ) s p e c i m e n s , C 0 2 - c u r i n g c o u l d i m p r o v e b o n d i n g t h r o u g h p a r t i a l l y p e t r i f y i n g w o o d p a r t i c l e s n e a r t h e i r s u r f a c e s . 1 3 1 5 . 4 . 2 P h y s i c a l P r o p e r t i e s T h e p h y s i c a l p r o p e r t i e s i n v e s t i g a t e d i n t h i s p h a s e o f r e s e a r c h w a s d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y , m o i s t u r e c o n t e n t a n d s w e l l i n g i n w a t e r , f o l l o w i n g t h e B S 5 6 6 9 t e s t p r o c e d u r e s . T h e l e n g t h , t h i c k n e s s a n d m a s s o f t h e s p e c i m e n s a r e d e t e r m i n e d a f t e r c o n d i t i o n i n g a t 2 5 ° C a n d 6 5 % r e l a t i v e h u m i d i t y , a n d f o l l o w i n g r e c o n d i t i o n i n g a t 2 5 ° C a n d 8 5 % r e l a - t i v e h u m i d i t y . T h e r e s u l t s a r e e x p r e s s e d a s a p e r c e n t a g e i n c r e a s e o f t h e o r i g i n a l v a l u e . T h e t e s t s p e c i m e n s a r e 2 0 0 m m x 1 3 m m x b o a r d t h i c k n e s s ( 7 . 8 7 4 i n . x 0 . 5 1 2 i n . x b o a r d t h i c k n e s s ) . T h e t e s t r e s u l t s a r e s h o w n i n F i g u r e 5 . 1 8 . L e n g t h , t h i c k n e s s s w e l l i n g a n d m a s s g a i n o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d w i t h i n c r e a s i n g m o i s t u r e c o n t e n t ( f r o m 6 5 % t o 8 5 % ) w e r e r e d u c e d a s a r e s u l t o f C 0 2 c u r i n g . M o i s t u r e c o n t e n t r e p r e s e n t s t h e l o s s i n m a s s o f a t e s t s p e c i m e n d r i e d t o c o n s t a n t m a s s a t 1 0 3 : 2 ° C . T e s t s p e c i m e n s a r e 1 0 0 m m s q u a r e x b o a r d t h i c k n e s s ( 3 . 9 3 7 i n . s q u a r e x b o a r d t h i c k n e s s ) a c c o r d i n g t o B 8 5 6 6 9 . F i g u r e 5 . 1 9 s h o w s m o i s t u r e c o n t e n t t e s t r e s u l t s . C 0 2 - c u r i n g , p a r t i c u l a r l y a t a w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 2 8 w h e r e C 0 2 r e a c t i o n s s e e m s t o h a v e b e e n m o r e t h r o u g h , l e d t o i n c r e a s e d m o i s t u r e c o n t e n t o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d . T h i s c o u l d r e s u l t f o r t h f a c t t h a t C 0 2 r e a c t i o n m a k e g e n e r a t i o n o f w a t e r w h i c h , d u e t o s t o r a g e i n p l a s t i c b a g , c o u l d n o t e v a p o r a t e . S w e l l i n g i n w a t e r i s d e t e r m i n e d b y t h e m e a s u r e m e n t o f t h i c k n e s s s w e l l i n g r e s u l t - i n g f r o m i m m e r s i o n i n c l e a n w a t e r a t a m b i e n t t e m p e r a t u r e . T h e s p e c i m e n s s h a l l b e p l a c e d v e r t i c a l l y a n d b e s e p a r a t e d b y a t l e a s t 1 0 m m f r o m e a c h o t h e r a n d f r o m t h e b o t t o m a n d s i d e s o f t h e c o n t a i n e r , a n d s h o u l d b e c o v e r e d w i t h a n a p p r o x i m a t e d e p t h o f 2 5 m m o f w a t e r . A f t e r 2 4 h o u r s , e a c h s p e c i m e n i s w i t h d r a w n fi ' o m w a t e r a n d a l l o w e d t o s t a n d u n - d e r n o r m a l r o o m c o n d i t i o n s f o r 2 h o u r s w i t h t h e b o t t o m e d g e s o n a n o n - a b s o r b e n t s u r - f a c e . T h e t h i c k n e s s i s t h e n r e m e a s u r e d a t t h e s a m e p o i n t s . F i g u r e 5 . 2 0 s h o w s t h e t h i c k - n e s s s w e l l i n g t e s t r e s u l t s . ( a ) ( b ) 1 3 2 0 . 4 _ _ l w / c — O fi i l w / c — 0 . 3 5 . 0 . 3 — 1 ? 3 ' 2 ) 0 . 2 - I t : . 3 0 . 1 - 0 C o n t r o l C 0 2 ( S P ) C 0 2 ( A S ) T y p e o f C o m p o s i t e 2 [ n w l c = 0 . 2 8 I w / c = 0 . 3 5 A 1 . 5 — 8 ° , 3 0 1 . 5 . 2 1 5 0 . 5 0 C o n t r o l c o z ( S P ) c 0 2 ( A S ) T y p e o f C o m p o s i t e 1 0 . _ _ _ I w / c = 0 . 2 8 I w / c = 0 . 3 5 ' 3 - : \ ° ‘ 6 7 V ‘ 8 2 4 ’ 2 . 0 C o n t r o l C 0 2 ( S P ) C 0 2 ( A S ) T y p e o f C o m p o s i t e F i g u r e 5 . 1 8 D i m e n s i o n a l S t a b i l i t y : ( a ) L e n g t h ; ( b ) T h i c k n e s s ; ( c ) M a s s 1 3 3 E E U U 0 O 2 2 C o n t r o l C 0 2 ( S P ) C 0 2 ( A S ) C o n t r o l C 0 2 ( S P ) C 0 2 ( A S ) T y p e o f C o m p o s i t e ( W / C = 0 . 2 8 ) T y p e o f C o m p o i s t e ( W / C = 0 . 3 5 ) F i g u r e 5 . 1 9 M o i s t u r e C o n t e n t S w e l l i n g ( % ) S w e l l i n g ( % ) C o n t r o l C 0 2 ( S P ) C 0 2 ( A S ) C o n t r o l C 0 2 ( S P ) C 0 2 ( A S ) T y p e o f C o m p o s i t e ( W / C = 0 . 2 8 ) T y p e o f C o m p o i s t e ( W / C = 0 . 3 5 ) F i g u r e 5 . 2 0 S w e l l i n g i n W a t e r o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d T h i c k n e s s s w e l l i n g w a s r e d u c e d w i t h C 0 2 - c u r i n g a t 0 . 3 5 w o o d - c e m e n t r a t i o . T h e e f f e c t s o f C 0 2 - c u r i n g a t 0 . 2 8 w o o d - c e m e n t r a t i o w e r e n o t c o n s i s t e n t . 5 . 5 S U M M A R Y A N D C O N C L U S I O N S T h e r e s u l t s p r e s e n t e d i n t h i s c h a p t e r p r o v i d e d m o r e i n s i g h t i n t o t h e o p t i m u m p r o C e s s i n g c o n d i t i o n s o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s s u b j e c t e d t o C 0 2 - c u r i n g . A m o r e c o m p r e h e n s i v e v i e w w a s a l s o p r o v i d e d w i t h e f f e c t s o f C 0 2 - c u r i n g i n v a r i o u s a s p e c t s o f c o m p o s i t e b o a r d p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s . 1 3 4 5 . 5 . 1 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e C 0 2 - c u r i n g h e l p s r e d u c e t h e m a n u f a c t u r i n g t i m e a n d c o s t o f p r e s s e d a n d u n - p r e s s e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s , a n d y i e l d i m p r o v e m e n t s i n fl e x u r a l s t r e n g t h , s t i f f n e s s , d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y a n d w a t e r a b s o r p t i o n o f c o m p o s i t e . F l e x u r a l t o u g h n e s s t e n d s t o b e s o m e w h a t r e d u c e d w i t h C 0 2 - c u r i n g . H o w e v e r , t h e e x p e c t e d i m - p r o v e m e n t s i n r e s i s t a n c e t o a g i n g ( c a r b o n a t i o n ) e f f e c t s y i e l d i m p r o v e m e n t s e v e n i n t o u g h n e s s a fi e r a g i n g . 5 . 5 . 2 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d C 0 2 - c u r i n g a t 2 5 % C 0 2 c o n c e n t r a t i o n s e e m e d t o b e m o r e e f f e c t i v e a t t h e l o w e r w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 2 5 . A t t h e h i g h e r w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 3 5 , h o w e v e r , t h e c o m - b i n a t i o n o f C 0 2 - c u r i n g a n d c o n v e n t i o n a l h y d r a t i o n y i e l d e d b e t t e r 2 8 d a y fl e x u r a l p e r - f o r m a n c e . I n a l l c a s e s , t h e i m m e d i a t e a n d 2 8 - d a y fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o f C 0 2 - c u r e d b o a r d s w e r e c l e a r l y s u p e r i o r t o t h o s e o f c o n v e n t i o n a l b o a r d s p r o c e s s e d w i t h o u t C 0 2 - c u r i n g . A s p e n y i e l d e d b e t t e r r e s u l t s t h a n s o u t h e r n p i n e w h e n s u b j e c t e d t o C 0 2 c u r i n g . T h e i n t e r n a l b o n d s t r e n g t h o f C 0 2 - c u r e d b o a r d s , p a r t i c u l a r l y a t w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 2 8 w h e r e C 0 2 - c u r i n g w a s m o r e e f f e c t i v e , w a s s u b s t a n t i a l l y g r e a t e r t h a n t h e i n t e r n a l b o n d s t r e n g t h v a l u e s o b t a i n e d t h r o u g h c o n v e n t i o n a l p r o c e s s i n g w i t h o u t C O ; c u r i n g . A s f a r a s m o i s t u r e m o v e m e n t s a r e c o n c e r n e d , C 0 2 - c u r i n g g e n e r a l l y e n h a n c e d t h e d i m e n - s i o n a l s t a b i l i t y o f t h e b o a r d , o r d i d n o t m a r k e d l y i n fl u e n c e i t . H I C H G R N S T R T E U N I V I . L I B R R R I E S 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ” 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I N I I I I H H I N I W I I 3 1 2 9 3 0 1 4 0 0 5 7 8 l 0 ‘ ? 3 . . v . . 4 . 4 ‘ ~ 1 9 : 5 ” 5 . . ; . ) n t a 3 i V ! ‘ g a n g “ ! 1 — 5 1 : ' - ‘ - r . m “ 1 1 1 1 m m m u m m m m i i m r x s m u i n i i Q . 1 2 4 . 3 1 2 3 0 1 4 0 0 0 5 L l B fi X R V M l c m g a n $ t a t e U n i v e r s i t y P L A C E l l R E T U R N B O X t o r o m a n t h b c h e c k o u f m n y o u r n o o r d . T O A V O I D F I N E S M u m o n o r b d o r o d d . d u o . M S U l s A n N fi n n d m M o n / E q u a l O W I W W ” 9 . 1 C H A P T E R 6 D U R A B I L I T Y C H A R A C T E R I S T I C S O F C A R B O N A T E D W O O D - C E M E N T C O M P O S I T E S 6 . 1 I N T R O D U C T I O N A s w i t h a n y o t h e r m a t e r i a l , c o n c r e t e d u r a b i l i t y i s g o v e r n e d b y t h e m a t e r i a l ’ s q u a l i t y a n d t h e s e v e r i t y o f t h e e n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s t o w h i c h i t i s e x p o s e d o v e r i t s s e r v i c e l i f e . T e m p e r a t u r e a n d t h e p r e s e n c e o f w a t e r m a y b e c o n s i d e r e d t h e t w o m o s t i m - p o r t a n t f a c t o r s , w h i c h a f f e c t t h e d u r a b i l i t y o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s . A g r e a t d e a l o f i n t e r e s t i s e x p r e s s e d i n t h e l o n g - t e r m p e r f o r m a n c e o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s u n d e r s e r v i c e c o n d i t i o n s . C o n s e q u e n t l y , m e t h o d s h a v e b e e n d e v e l o p e d , o r a d o p t e d f r o m o t h e r m a t e r i a l s w h e r e t h e y h a v e b e e n t h o u g h t t o b e a p p r o p r i a t e , t o p r e d i c t s u c h p e r f o r m a n c e f r o m s o m e f o r m o f s h o r t - t e r m t e s t . T h e u t i l i z a t i o n o f c a r b o n d i o x i d e g a s i n c u r i n g o f c o n c r e t e t r a n s f o r m s c a l c i u m h y — d r o x i d e t o c a l c i u m c a r b o n a t e . C a l c i u m c a r b o n a t e i s l e s s s o l u b l e i n w a t e r t h a n c a l c i u m h y d r o x i d e a n d t h e r e i s a s m a l l d e c r e a s e i n p o r o s i t y a s s o c i a t e d w i t h t h e f o r m a t i o n o f c a l - c i u m c a r b o n a t e ( c a l c i t e ) f r o m c a l c i u m h y d r o x i d e . T a b l e 6 . 1 c o m p a r e s m o l e c u l a r w e i g h t , m o l a r v o l u m e s , d e n s i t y , a n d s o l u b i l i t y o f c a l c i u m h y d r o x i d e a n d c a l c i u m c a r b o n a t e . T a b l e 6 . 1 T h e P r o p e r t i e s o f C e m e n t P h a s e s [ 9 3 ] C o m p o u n d M o l e c u l a r D e n s i t y M o l a r v o l u m e S o l u b i l i t y w e i g h t ( g / c m 3 ) ( c m 3 / m o l ) ( m o l / l ) C a ( O H ) 2 7 4 2 . 2 4 3 3 . 2 2 . 0 2 x 1 0 " C a c o 3 ' 1 0 0 . 1 2 . 7 1 3 6 . 9 1 . 4 x 1 0 4 D u r i n g c a r b o n a t i o n . t h e d e p o s i t i o n o f C a C O 3 i n t h e p o r e s m a k e s t h e c a r b o n a t e d c o n c r e t e l a y e r d e n s e r a n d i m p r o v e s t h e p o r e s t r u c t u r e . T h i s c h a n g e o f c o m p o s i t i o n e n - h a n c e s t h e p e r f o r m a n c e o f c o n c r e t e u n d e r f r e e z i n g a n d t h a w i n g , a n d i n s u l p h a t e a t t a c k . B e s i d e s r e d u c i n g t h e p e r m e a b i l i t y o f c o n c r e t e , t h e s u r f a c e h a r d n e s s , m o d u l e s o f e l a s t i c i t y 1 3 5 1 3 6 a n d d e n s i t y o f c o n c r e t e a r e a l s o i m p r o v e d . C 0 2 c u r i n g a l s o r e d u c e s t h e a l k a l i n i t y o f c o n - c r e t e p o r e w a t e r . T h e p o s s i b i l i t y o f i m p r o v i n g t h e d u r a b i l i t y o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e w a s e x p l o r e d b y r e d u c i n g t h e a l k a l i n i t y o f t h e c e m e n t m a t r i x [ 7 3 ] . 6 . 2 T E S T P R O C E D U R E S I n t h i s p h a s e o f t h e r e s e a r c h , t h e l o n g - t e r m d u r a b i l i t y c h a r a c t e r i s t i c s o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d a n d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s w e r e a s - s e s s e d . T h e c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d s p e c i m e n s w e r e s u b j e c t e d t o r e p e a t e d c y c l e s o f f r e e z i n g - t h a w i n g a n d w e t t i n g — d r y i n g . A f t e r a g i n g , t h e s p e c i m e n s w e r e t e s t e d f o r m e - c h a n i c a l a n d p h y s i c a l p e r f o r m a n c e . T h e d i m e n s i o n s a n d t h e n u m b e r o f s p e c i m e n s d e - p e n d o n t h e s p e c i fi c t e s t p e r f o r m e d . A l l t e s t s a d o p t e d i n t h i s s t u d y f o l l o w B S 5 6 6 9 [ 9 4 ] , A S T M C 1 1 8 5 [ 9 6 ] . I n c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s , t h e e f f e c t s o f m o i s t u r e a n d a c c e l e r a t e d a g i n g o n t h e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o f t h e c a r b o n a t e d a n d c o n t r o l c o m p o s i t e s w e r e i n v e s t i g a t e d . T e s t s g e n e r a l l y f o l l o w e d A S T M C 1 1 8 5 [ 9 6 ] . O n e n o n - s t a n d a r d c o n d i t i o n w a s u s e d w h e r e w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s w a s a c c o m p a n i e d w i t h a r t i fi c i a l c a r b o n a t i o n . 6 . 2 . 1 A c c e l e r a t e d W e t t i n g a n d D r y i n g R e p e a t e d w e t t i n g a n d d r y i n g c y c l e s s i m u l a t e d r e p e a t e d r a i n - h e a t c o n d i t i o n s i n n a t u r a l w e a t h e r i n g . T h i s a g i n g c o n d i t i o n p r o m o t e s s o m e k e y c h e m i c a l a n d p h y s i c a l m e c h a n i s m s o f d e t e r i o r a t i o n i n w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s . T h e s e c o n d i t i o n s a c c e l e r a t e t h e a l k a l i n e p o r e w a t e r a t t a c k o n w o o d p a r t i c l e s / fi b e r s ; t h e y a l s o p r o m o t e m i g r a t i o n ( t h r o u g h d i s s o l u t i o n a n d r e - p r e c i p i t a t i o n ) o f s o m e c e m e n t h y d r a t i o n p r o d u c t s f r o m t h e m a t r i x i n t o t h e w o o d p a r t i c l e / fi b e r c o r e s a n d t h e i r i n t e r f a c e z o n e s . T h e s e m i c r o s t r u c t u r a l c h a n g e s w o u l d r e fl e c t i n t h e e n g i n e e r i n g p r o p e r t i e s o f a g e d c o m p o s i t e s . C y c l i c d r y i n g a n d w e t t i n g e f f e c t s o n s t r e n g t h a n d s h r i n k a g e o f a s b e s t o s c e m e n t i n d i c a t e t h a t s u s c e p t i - b i l i t y t o s h r i n k a g e c r a c k i n g i s h i g h e s t d u r i n g t h e fi r s t c y c l e . H o w e v e r , d r y i n g a n d w e t - t i n g o f e l e m e n t s w h o s e s h r i n k a g e w a s r e s t r a i n e d g e n e r a l l y r e s u l t e d i n n o v i s i b l e c r a c k i n g [ 1 0 9 ] . A w e t t i n g - d r y i n g t e s t c h a m b e r w a s u s e d i n t h i s i n v e s t i g a t i o n ( F i g u r e 6 . 1 ) . T h e s p e c i m e n s i n t h i s c l i m a t e c u b i c l e a r e s u b j e c t e d t o m o i s t e n i n g a n d c o o l i n g b y s p r a y i n g 1 3 7 t h e m w i t h w a t e r f r o m t h e s p r i n k l e r n o z z l e s . T h e w a t e r , w h i c h i s s p r a y e d f o r 3 h o u r s a t 3 0 ° C ( 8 6 ° F ) u n t i l t h e c a p i l l a r y p o r e s a r e fi l l e d w i t h p o r e w a t e r , a n d t h e n d r i e d t o r e a c h 6 0 ° C ( 1 4 0 ° F ) w h e r e t h i s t e m p e r a t u r e i s m a i n t a i n e d 3 h o u r s t o d r y o u t t h e c a p i l l a r y p o r e s y s t e m . U n d e r t h e s e c o n d i t i o n s , t h e fi b e r s c o m e i n c o n t a c t w i t h t h e a l k a l i n e p o r e w a t e r o f t h e c o n c r e t e d u r i n g t h e m o i s t e n i n g p h a s e , a n d t h e n a n y d e c o m p o s i t i o n p r o d u c t s f o r m e d a s a r e s u l t o f t h e r e a c t i o n b e t w e e n t h e fi b e r c o m p o n e n t s a n d t h e p o r e w a t e r t r a n s - p o r t e d a w a y f r o m t h e fi b e r s d u r i n g t h e d r y i n g p h a s e . N e w a l k a l i n e p o r e s o l u t i o n i s i n t r o - d u c e d d u r i n g n e x t c y c l e . A t o t a l 2 5 c y c l e s w e r e u s e d . T h e s e w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s f o l - l o w t h e r e q u i r e m e n t s o f A S T M C 1 1 8 5 [ 9 6 ] . F i g u r e 6 . 1 T e s t S e t - U p f o r W e t t i n g a n d D r y i n g 6 . 2 . 2 A c c e l e r a t e d F r e e z i n g a n d T h a w i n g T h i s t e s t i n v e s t i g a t e s p o s s i b l e d e g r a d a t i o n o f t h e p r o d u c t d u e t o e x p o s u r e t o r e - p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s . F r e e z i n g o f w a t e r i n t h e c e m e n t p a s t e c a p i l l a r y p o r e s , d u e t o t h e v o l u m e i n c r e a s e o f w a t e r u p o n t u r n i n g t o i c e , w o u l d p r o d u c e i n t e r n a l p r e s s u r e s w h i c h 1 3 8 l e a d t o c r a c k i n g a n d d e t e r i o r a t i o n o f t h e c o m p o s i t e . I n c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s , t o t a l o f 5 0 c y c l e s a r e a p p l i e d a s r e q u i r e d b y A S T M C 1 1 8 5 [ 9 6 ] . T h e s p e c i - m e n s a r e p r o p o s e d b y i m m e r s i n g i n w a t e r a t a t e m p e r a t u r e g r e a t e r t h a n 5 ° C ( 4 1 ° F ) f o r a m i n i m u m o f 4 8 h o u r s . E a c h s p e c i m e n i s t h e n s e a l e d s e p a r a t e l y i n a p l a s t i c b a g . T h e f r e e z e - t h a w c y c l e s h o u l d h a v e a m i n i m u m c y c l e t i m e o f f o u r h o u r s ; i t c o n s i s t s o f c o o l i n g a t - 2 0 : 1 : 2 0 ° C ( - 4 : t 4 ° F ) o v e r a p e r i o d o f a n h o u r , h o l d i n g t h e s p e c i m e n s a t - 2 0 : t 2 ° C ( - 4 : 1 : 4 ° F ) f o r o n e h o u r , t h a w i n g t o 2 0 : 1 : 2 ° C ( 6 8 i 4 ° F ) o v e r a p e r i o d o f o n e h o u r , a n d m a i n - t a i n i n g t h e s p e c i m e n s a t 2 0 i 2 ° C ( 6 8 : 1 : 4 ° F ) f o r o n e h o u r b e f o r e p r o c e e d i n g w i t h f r e e z i n g . T h e t i m e f o r t h e a p p l i c a t i o n o f o n e c y c l e w a s 6 h o u r s . I n c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d , t o t a l o f 2 5 c y c l e s a r e a p p l i e d f o l l o w i n g B S 4 6 2 4 [ 9 7 ] . B e f o r e t h e t e s t c y c l e , t h e s a m p l e i s i m m e r s e d i n w a t e r ( n o t l e s s t h a n 5 ° C , 4 1 ° F ) f o r 4 8 h o u r s . T h e s p e c i m e n i s t h e n s u b j e c t e d t o a l t e r n a t e f r e e z i n g a n d t h a w i n g b e t w e e n t e m p e r a t u r e o f - 2 0 : 1 : 3 ° C ( 6 8 : 1 : 5 ° F ) a n d - 2 0 : l : 3 ° C ( - 6 8 i 5 ° F ) ( e a c h c y c l e c o n s i s t i n g o f 1 2 h o u r s o f f r e e z i n g a n d 1 2 h o u r s o f t h a w i n g ) . 6 . 2 . 3 W a r m W a t e r I m m e r s i o n C h e m i c a l r e a c t i o n s a r e n o r m a l l y a c c e l e r a t e d a t e l e v a t e d t e m p e r a t u r e s i n t h e p r e s - e n c e o f m o i s t u r e . A l k a l i n e h y d r o l y s i s o f c e l l u l o s e t e n d t o b e a c c e l e r a t e d o f 1 0 0 ° C ; d e - c o m p o s i t i o n o f h e m i c e l l u l o s e i n a n a l k a l i n e e n v i r o n m e n t i n s i m i l a r t o t h a t o f c e l l u l o s e . L i g n i n c o n s i s t s o f a r o m a t i c s u b s t a n c e s a n d b e g i n s t o s o f t e n a t 7 0 ° C - 8 0 ° C , a n d i t i s p a r t l y l i q u i d a t 1 2 0 ° C [ 1 0 3 ] . T h i s t e s t i n v e s t i g a t e s t h e l o n g - t e r m c h e m i c a l i n t e r a c t i o n s o f c e l l u l o s e fi b e r i n c e - m e n t - b a s e d m a t r i c e s f o l l o w i n g A S T M C 1 1 8 5 p r o c e d u r e s [ 9 6 ] . W e t a n d e l e v a t e d t e m - p e r a t u r e c o n d i t i o n s a r e u s e d t o a c c e l e r a t e t h e a g i n g p r o c e s s . T h e t e s t s p e c i m e n s a r e s a t u - r a t e d i n w a t e r w i t h a n e x c e s s o f l i m e a n d m a i n t a i n e d a t 6 0 1 2 ° C ( 1 4 0 : I : 4 ° F ) f o r 5 6 2 1 2 2 d a y s . A t t h e e n d o f t h e p e r i o d , t h e s p e c i m e n s a r e p l a c e d i n a c o n d i t i o n i n g c h a m b e r a t 2 3 2 t 2 ° C ( 7 3 : 1 : 4 ° F ) a n d 5 0 : 1 : 5 % r e l a t i v e h u m i d i t y f o r 4 8 : 1 2 h o u r s . T w o r e p l i c a t e d s p e c i m e n s w e r e s o a k e d i n w a r m w a t e r . F l e x u r a l t e s t s w e r e p e r f o r m e d b e f o r e a n d a f t e r t h i s a g i n g p r o c e s s . 1 3 9 6 . 2 . 4 R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n I n t h e c a s e o f a s b e s t o s c e m e n t , c a r b o n a t i o n o f t h e c e m e n t m a t r i x b y a t m o s p h e r i c c a r b o n d i o x i d e h a s b e e n i m p l i c a t e d i n t h e e m b r i t t l e m e n t a n d l o s s o f s t r e n g t h , a n d i n ‘ c o r r o s i o n ’ o f t h e a s b e s t o s fi b e r s i n a s b e s t o s c e m e n t . S i n c e c e l l u l o s e fi b e r c e m e n t c o m - p o s i t e s w i l l a l s o u n d e r g o c a r b o n a t i o n i n e v e r y d a y u s e , i t w a s t h o u g h t d e s i r a b l e t o a c c e l - e r a t e t h i s p r o c e s s a n d m e a s u r e a n y c o r r e s p o n d i n g c h a n g e s i n p r o p e r t i e s . C a r b o n a t i o n o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s l e a d s t o p e t r i fi c a t i o n o f t h e c e l l u l o s e fi b e r , w h i c h fi l l s t h e fi b e r c a v i t y w i t h r e a c t i o n p r o d u c t s a n d p r o b a b l y i m p r e g n a t e s t h e fi b e r c e l l w a l l . T h i s p r o c e s s c a n l e a d t o a n i n c r e a s e o f t h e b o n d b e t w e e n t h e fi b e r s a n d t h e m a t r i x . P e t r i fi c a t i o n o f t h e fi b e r a p p a r e n t l y i n c r e a s e s i t s s t r e n g t h a n d r i g i d i t y , a n d i n t u r n s l e a d s t o i n c r e a s e d s t r e n g t h , m o d u l u s o f e l a s t i c i t y a n d m o i s t u r e m o v e m e n t o f t h e c o m p o s i t e . T h e i n c r e a s e i n s t r e n g t h w a s a c c o m p a n i e d b y a d e c r e a s e i n t o u g h n e s s , w h i c h c o u l d b e d u e t o d e n s e n i n g o f t h e m a t r i x - fi b e r i n t e r f a c e s . T h e t e s t c y c l e c h o s e n w e r e o p t i m i z e d b y t r i a l a n d e r r o r e x p e r i m e n t s b a s e d o n t h e d e g r e e o f c a r b o n a t i o n a n d w a t e r p e n e t r a t i o n i n t o t h e p r o d u c t s [ 8 9 ] . T h e t e s t c y c l e u s e d t h i s s t u d y w a s [ 8 9 ] : ( 1 ) 8 h o u r s s u b m e r g e d u n d e r w a t e r a t 2 0 ° C ; ( 2 ) 1 h o u r i n o v e n a t 8 0 ° C ; ( 3 ) 5 h o u r s a t 2 0 ° C i n a C 0 2 e n v i r o n m e n t a t ~ 9 5 % r e l a t i v e h u m i d i t y ; ( 4 ) 9 h o u r s i n o v e n a t 8 0 ° C ; a n d ( 5 ) 1 h o u r c o o l i n g d o w n f r o m 8 0 ° C t o 2 0 ° C . I n C 0 2 c h a m b e r , 1 0 % c o n c e n t r a t i o n o f c a r b o n d i o x i d e w a s u s e d . 6 . 2 . 5 M o i s t u r e S e n s i t i v i t y C e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d . c e m e n t c o m p o s i t e s a r e s e n s i t i v e t o m o i s t u r e v a r i a t i o n s . C o n s i d e r a b l e d i fl e m n c e s i n fl e x u r a l p e r f o r m a n c e s a r e o b s e r v e d w h e n t h e s p e c i m e n s a r e t e s t e d a t d i f f e r e n t m o i s t u r e c o n t e n t s . T h e r e i s a g e n e r a l t e n d e n c y i n fl e x u r a l s t r e n g t h t o d e c r e a s e a n d fl e x u r a l t o u g h n e s s t o i n c r e a s e w i t h i n c r e a s i n g m o i s t u r e c o n t e n t i n c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . T h i s h a s b e e n a t t r i b u t e d t o m o i s t u r e e f f e c t s o n t h e i n t e r f a c e z o n e s a n d w o o d fi b e r s . 1 4 0 T h r e e d i f f e r e n t m o i s t u r e c o n d i t i o n s w e r e s e l e c t e d : t h e s p e c i m e n a f t e r s t o r a g e f o r 7 d a y s i n t h e l a b o r a t o r y w e r e a i r - d r i e d , o v e n - d r i e d , o r s a t u r a t e d b e f o r e b e i n g t e s t e d f o r fl e x u r a l p e r f o r m a n c e . T h e s e m o i s t u r e c o n d i t i o n s a r e d e s c r i b e d b e l o w . - A i r - d r y i n g : P l a c e t h e t e s t s p e c i m e n s f o r 4 d a y s i n a c o n t r o l l e d a t m o s p h e r e o f 2 3 ° C ( 7 3 ° F ) a n d 5 0 % r e l a t i v e h u m i d i t y a n d i n s u c h a m a n n e r t h a t a l l f a c e s a r e a d e q u a t e l y v e n t i l a t e d . - O v e n - d r y i n g : D r y o u t t h e t e s t s p e c i m e n i n a n o v e n a t 1 0 2 ° C ( 2 1 6 ° F ) u n t i l t h e d i f f e r - e n c e b e t w e e n t w o c o n s e c u t i v e w e i g h t i n g s , a t i n t e r v a l s n o t l e s s t h a n t w o h o u r s , d o e s n o t e x c e e d 0 . 1 % o f m a s s . 0 S a t u r a t i o n : I m m e r s e s p e c i m e n s i n w a t e r a t a t e m p e r a t u r e o f 2 3 ° C ( 7 3 ° F ) f o r a p e r i o d o f 4 8 h o u r s . T e s t t h e s p e c i m e n s i m m e d i a t e l y u p o n r e m o v a l f r o m w a t e r . R a p i d d r y i n g o f c e m e n t - b a s e d m a t e r i a l s m a y i n d u c e t e n s i l e c r a c k s d u e t o n o n - u n i f o r m d r y i n g ( a n d h e n c e d i f f e r e n c e s i n d r y i n g s h r i n k a g e ) o f t h e s p e c i m e n . T h e c r a c k s d o n o t h a v e m u c h e f f e c t s o n c o m p r e s s i v e s t r e n g t h b u t w i l l l o w e r t h e fl e x u r a l a n d t e n s i l e s t r e n g t h s [ 4 0 ] . I f d r y i n g t a k e s p l a c e v e r y s l o w l y , s o t h a t i n t e r n a l s t r e s s e s c a n b e r e d i s - t r i b u t e d a n d a l l e v i a t e d b y c r e e p , a n i n c r e a s e i n s t r e n g t h m a y r e s u l t f r o m d r y i n g . W e t t i n g o f c o n c r e t e m a y l e a d t o l o s s e s i n c o m p r e s s i v e s t r e n g t h a s a r e s u l t o f t h e d i l a t i o n o f c e m e n t g e l b y a b s o r b e d w a t e r a n d a l s o b r e a k i n g o f S i - O - S i b o n d s , w h i c h l e a d s t o r e d u c t i o n o f t h e c o h e s i o n b e t w e e n s o l i d p a r t i c l e s . C o n v e r s e l y , w h e n t h e w e d g e - a c t i o n o f w a t e r u p o n d r y i n g c e a s e s , a n a p p a r e n t i n c r e a s e i n s t r e n g t h o f t h e s p e c i m e n i s r e c o r d e d . R e s o a k i n g o f o v e n - d r i e d s p e c i m e n s i n w a t e r r e d u c e s t h e i r s t r e n g t h t o t h e v a l u e o f c o n - t i n u o u s l y w e t - c u r e d s p e c i m e n s , p r o v i d e d t h e y h a v e b e e n h y d r a t e d t o t h e s a m e d e g r e e . T h e v a r i a t i o n i n s t r e n g t h d u e t o d r y i n g i s t h u s a r e v e r s i b l e p h e n o m e n o n . I n t h e c a s e o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t , h o W e v e r , m o i s t u r e e f f e c t s o n c e l l u l o s e fi b e r s a n d t h e i r b o n d t o m a t r i x s e e m s t o b e d o m i n a t e d . M o i s t u r e r e d u c e s h y - d r o g e n b o n d i n g o f t h e fi b e r s t o m a t r i x , r e d u c e s t h e e l a s t i c m o d u l u s o f fi b e r s a n d c a u s e s a r a d i a l e x p a n s i o n o f fi b e r s w h i c h p r o d u c e s c o m p r e s s i v e s t r e s s e s a t t h e i n t e r f a c e . 1 4 1 6 . 3 T E S T R E S U L T S T h i s s e c t i o n p r e s e n t s t h e t e s t r e s u l t s o n l o n g - t e r m d u r a b i l i t y o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s . R e p e a t e d c y c l e s o f w e t t i n g — d r y i n g a n d f r e e z i n g - t h a w i n g w e r e a p p l i e d o n c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d s p e c i m e n s . W e t t i n g - d r y i n g , f r e e z i n g - t h a w i n g , w a r m w a t e r i m m e r s i o n a n d w e t t i n g - d r y i n g - c a r b o n a t i o n a c c e l e r a t e d a g i n g c o n d i t i o n s w e r e a p p l i e d o n c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e . 6 . 3 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d 6 . 3 . 1 . 1 R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s A c c e l e r a t e d w e t t i n g — d r y i n g t e s t s w e r e p e r f o r m e d t o s t u d y t h e a g i n g b e h a v i o r o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d . F l e x u r a l t e s t s w e r e c o n d u c t e d o n c o m p o s i t e s s u b j e c t e d t o 2 5 c y c l e s o f a c c e l e r a t e d w e t t i n g - d r y i n g . T h e e f f e c t s o f r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g o n fl e x - u r a l l o a d - d e fl e c t i o n b e h a v i o r a r e s h o w n i n F i g u r e 6 . 2 . F i g u r e 6 . 3 s h o w s t h e m e a n v a l u e s a n d 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l s o f t h e fl e x u r a l t e s t r e s u l t s f o r c o n t r o l a n d c a r b o n a t e d c o m - p o s i t e s b e f o r e a n d a f t e r w e t t i n g - d r y i n g . F l e x u r a l t e s t r e s u l t s a r e s h o w n i n T a b l e s 6 . 2 t o 6 . 4 , a n d t h e o u t c o m e s o f s t a t i s t i c a n a l y s i s ( a n a l y s i s o f v a r i a n c e ) o f r e s u l t s a r e s h o w n i n T a b l e 6 . 5 a n d 6 . 6 . I n g e n e r a l , r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s l e a d t o i n c r e a s e d s t i f f n e s s a n d r e d u c e d t o u g h n e s s v a l u e s . T h e e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h a r e m i x e d . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s - C 0 2 C u r e d B o a r d s S t a t i s t i c a l a n a l y s e s o f t h e fl e x u r a l s t r e n g t h t e s t r e s u l t s ( s e e T a b l e 6 . 5 ) s u g g e s t t h a t w o o d s p e c i e s ( a s p e n v e r s u s s o u t h e r n p i n e ) a n d w o o d - c e m e n t r a t i o s h a d s t a t i s t i c a l l y s i g - n i fi c a n t i n t e r a c t i o n s w i t h t h e a g i n g e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l s t r e n g t h o f c e m e n t - b o n d e d p a r - t i c l e b o a r d . T h e t r e n d s i n t h e e f f e c t s o f v a r i o u s f a c t o r s o n fl e x u r a l s t r e n g t h ( F i g u r e 6 . 4 a ) s u g g e s t t h a t , f r o m a p r a c t i c a l p o i n t o f v i e w , t h e e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n s o f w o o d s p e c i e s , w o o d - c e m e n t r a t i o a n d a g i n g o n fl e x u r a l s t r e n g t h a r e r e l a t i v e l y s m a l l . I n t h e c a s e o f t o u g h n e s s ( T a b l e 6 . 5 a n d F i g u r e 6 . 4 b ) , a g i n g h a s a d e fi n i t e a d v e r s e e f f e c t . O t h e r e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n s i n r e l a t i o n t o u g h n e s s s e e m t o b e o f l i t t l e p r a c t i c a l s i g n i fi c a n c e . 1 4 2 I n t h e c a s e o f i n i t i a l s t i f f n e s s ( T a b l e 6 . 5 a n d F i g u r e 6 . 4 c ) , w o o d - c e m e n t r a t i o h a d a r e l a t i v e l y s m a l l b u t s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t e f f e c t o n s t i f f n e s s . A g i n g l e a d s t o s i g n i fi - c a n t g a i n s i n s t i f f n e s s ; t h e i n t e r a c t i o n o f a g i n g w i t h w o o d s p e c i e s i n r e l a t i o n t o s t i f f n e s s , w h i l e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t , s e e m s t o b e r a t h e r s m a l l f r o m a p r a c t i c a l p o i n t o f v i e w . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s - C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l C u r i n g S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e fl e x u r a l s t r e n g t h t e s t r e s u l t s ( s e e T a b l e 6 . 6 ) s u g g e s t s t h a t c u r i n g c o n d i t i o n s ( C 0 2 v s . c o n v e n t i o n a l ) a n d w o o d - c e m e n t r a t i o ( 0 . 2 8 v s . 0 . 3 5 ) h a d s t a - t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t i n t e r a c t i o n s w i t h t h e a g i n g e f f e c t o n fl e x u r a l s t r e n g t h . T h e t r e n d s i n t h e e f f e c t s o f v a r i o u s f a c t o r s o n fl e x u r a l s t r e n g t h ( F i g u r e 6 . 5 a ) s u g g e s t t h a t , C 0 2 c u r i n g n o t o n l y e n h a n c e d t h e i n i t i a l fl e x u r a l s t r e n g t h o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d , b u t a l s o i m p r o v e d t h e r e s i s t a n c e t o a g i n g e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l s t r e n g t h . T h e e f f e c t s a n d i n t e r a c - t i o n o f w o o d - c e m e n t r a t i o a n d a g i n g i n r e g a r d t o fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e r e l a t i v e l y s m a l l . I n t h e c a s e o f fl e x u r a l t o u g h n e s s ( T a b l e 6 . 6 a n d F i g u r e 6 . 5 b ) , t h e e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n s o f c u r i n g c o n d i t i o n a n d a g i n g w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t . F l e x u r a l t o u g h n e s s w a s h i g h e r w i t h C O z - c u r i n g ; a g i n g c a u s e d e m b r i t t l e m e n t i n b o t h C 0 2 a n d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d b o a r d s b u t fl e x u r a l t o u g h n e s s a f t e r a g i n g r e m a i n e d h i g h e r i n C 0 2 c u r e d b o a r d s . T h e a d v e r s e e f f e c t s o f a g i n g o n t o u g h n e s s w e r e m o r e p r o n o u n c e d a t t h e h i g h e r w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 3 5 . I n t h e c a s e o f i n i t i a l s t i f f n e s s ( T a b l e 6 . 6 a n d F i g u r e 6 . 5 c ) , a g i n g l e a d s t o s i g n i fi c a n t g a i n s i n s t i f f n e s s ; t h e i n t e r a c t i o n o f a g i n g w i t h c u r i n g c o n d i t i o n i n r e - l a t i o n t o s t i f f n e s s w a s s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t ; t h e C O z - c u r e d b o a r d s s h o w e d m o r e g a i n i n s t i f f n e s s u p o n a g i n g t h a n t h e c o n v e n t i o n a l l y c u r e d b o a r d s . 1 4 3 1 0 C O , - A s p c n ( W D ) A 8 ” C O z - A s p e n M g c o , - s p . ( w 1 ) ) g 6 ‘ o o , - s . 1 > . ‘ 0 C o n t r o l ( W D ) E 4 _ 3 C o n t r o l E 2 0 0 2 4 6 8 1 0 D e f l e c t i o n ( m m ) ( a ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 1 0 / / c o , - s P . ( W D ) / > - / C 0 1 - A s p e n 8 _ / ’ 3 / 0 0 , - 3 . 1 ) . % 6 C O z - A s p e n ( W D ) m g ( I ) “ E 4 E c ' 2 “ ‘ 2 0 0 2 4 6 8 1 0 D e f b c t i o n ( m m ) ( b ) W o o d / C e m e n F O B S F i g u r e 6 . 2 E f f e c t s o f R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g o n t h e F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v - i o r o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d ( S . P . = S o u t h e r n P i n e ; W D = A f t e r w e t t i n g - d r y i n g ) 1 4 4 ( a ) 1 2 A ' - U n a g e d - a . A g e d - a - U r fi e d - b . A g e d ~ b ‘ a i f , fi i z i _ , , , . E 9 v E : 6 g E " a 3 2 I - h 0 C 0 2 - S . P . C O Z - A s p e n T y p e o f C o m p o s i t e 1 2 0 0 , , W , i , ( b ) E l l e n a g e d - a r V I n g e d - a I U n a g e d - b I A g e d - b ‘ E a E , 8 { - E 2 [ I n C o n t r o l C 0 2 - S . P . C O Z - A s p e n T y p e o f C o m p o s i t e ( c ) 1 2 0 0 A i I U n a g e d - a I A g e d ~ a I U n a g e d - b I A g e d - b E E E , 8 0 0 8 § ' 6 3 E E C o n t r o l C O Z - S J ’ . C O Z - A s p e n T y p e o f C o m p o s i t e F i g u r e 6 . 3 E f f e c t s o f R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s o n F l e x u r a l B e h a v i o r ( m e a n s a n d 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l ) : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s ; ( c ) I n i t i a l S t i f f - n e s s ( a - w o o d / c e m e n t = 0 . 2 8 ; b - w o o d / c e m e m t = 0 . 3 5 ) T a b l e 6 . 2 R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g E f f e c t s o n F l e x u r a l S t r e n g t h o f C e m e n t - B o n d e d 1 4 5 P a r t i c l e b o a r d ( M P a ) T y p e o f C o m p o s i t e A fi e r W - D U n a g e d C O z - S . P . 7 . 4 3 5 . 2 3 7 . 2 2 5 . 3 7 7 . 3 4 5 . 5 6 7 . 1 1 5 . 4 2 M e a n ( S t . D e v . ) 7 . 2 7 5 ( 0 . 1 4 0 ) 5 . 3 9 5 ( 0 . 1 3 6 ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 C O z - A s p e n 6 . 5 3 6 . 3 6 6 . 9 6 6 . 4 5 6 . 6 5 5 . 3 9 6 . 8 3 6 . 9 2 M e a n ( S t . D e v . ) 6 . 7 4 3 ( 0 . 1 9 0 ) 6 . 2 8 ( 0 . 6 4 2 ) C o n t r o l 1 . 8 9 1 . 0 8 2 . 5 8 1 . 4 5 1 . 9 9 1 . 9 6 2 . 1 2 2 . 2 3 M e a n ( S t . D e v . ) 2 . 1 4 5 ( 0 . 3 0 5 ) 1 . 6 8 0 ( 0 . 5 1 4 ) C O z - S . P . 6 . 6 6 7 . 0 2 9 . 8 2 7 . 3 9 8 . 5 4 7 . 4 2 7 . 2 2 6 . 9 9 M e a n ( S t . D e v . ) 8 . 0 6 0 ( 1 . 4 1 3 ) 7 . 2 0 5 ( 0 . 2 3 2 ) W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 C O z - A s p e n 5 . 5 7 6 . 7 7 6 . 1 8 8 . 2 7 5 . 8 9 8 . 5 3 6 . 0 3 7 . 5 8 M e a n ( S t . D e v . ) 5 . 9 1 8 ( 0 . 2 6 0 ) 7 . 7 8 8 ( 0 . 7 8 8 ) C o n t r o l 1 . 6 3 4 . 3 2 3 . 2 6 3 . 9 9 3 . 0 6 4 . 8 3 2 . 5 4 4 . 5 9 M e a n ( S t . D e v . ) 2 . 6 2 3 ( 0 . 7 2 8 ) 4 . 4 3 3 ( 0 . 3 6 1 ) 1 4 6 T a b l e 6 . 3 R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g E f f e c t s o n F l e x u r a l T o u g h n e s s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d ( N - m ) 3 3 8 . 3 9 3 5 2 0 . 6 3 2 3 4 0 . 5 5 7 5 3 3 . 5 2 6 3 2 9 . 5 5 8 5 0 0 . 6 9 3 W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 4 1 4 . 9 3 9 8 3 9 . 4 1 1 3 7 7 . 2 6 5 8 8 0 . 5 5 9 3 8 3 . 5 4 1 8 5 9 . 2 9 9 1 8 7 . 7 9 4 1 1 4 . 7 0 0 1 5 5 . 2 1 9 1 3 2 . 6 2 4 1 7 6 . 5 5 4 1 4 9 . 9 5 4 6 4 7 . 4 3 5 9 0 7 . 8 2 5 3 9 9 . 5 1 3 9 1 0 . 5 1 5 4 8 5 . 4 1 6 8 2 7 . 7 0 4 W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 3 8 4 . 0 5 2 8 7 0 . 8 3 2 3 3 7 . 7 3 6 7 3 2 . 4 9 9 3 5 0 . 6 9 4 7 1 9 . 9 1 8 2 1 2 . 2 1 6 4 8 3 . 2 1 9 1 8 4 . 5 5 4 4 8 8 . 5 5 3 1 7 0 . 5 6 7 4 6 2 . 4 3 4 1 4 7 T a b l e 6 . 4 R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g E f f e c t s o n I n i t i a l S t i f f n e s s o f C e m e n t - B o n d e d P a r - t i c l e b o a r d ( N / m m ) 5 3 3 . 0 9 1 1 8 3 . 2 1 4 5 2 0 . 5 5 1 1 4 9 . 2 2 6 5 0 3 . 1 1 3 1 8 3 . 2 1 4 W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 4 3 6 . 5 6 7 2 4 3 . 1 6 4 4 0 9 . 5 8 6 2 3 9 . 2 5 5 4 1 1 . 5 8 4 2 5 5 . 1 9 4 3 7 6 . 5 3 5 1 3 8 . 6 7 7 3 3 9 . 2 6 1 1 2 3 . 6 1 1 3 4 5 . 5 8 9 1 2 8 . 7 6 9 5 0 5 . 2 7 6 2 7 4 . 3 1 5 5 2 1 . 5 5 9 2 0 9 . 5 5 1 5 5 4 . 3 1 6 2 3 2 . 6 4 6 W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 4 9 9 . 9 4 3 2 7 2 . 1 1 9 5 1 3 . 5 0 4 2 1 3 . 5 1 6 5 0 0 . 3 3 2 2 5 0 . 5 5 1 3 2 7 . 8 0 2 1 3 0 . 5 5 4 3 0 4 . 5 9 3 1 4 0 . 2 2 1 3 1 6 . 6 6 3 1 3 9 . 5 5 1 1 4 8 T a b l e 6 . 5 R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e A f t e r W e t t i n g - D r y i n g : C 0 2 C u r e d B o a r d s S o u r c e S u m - o f - D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P S q u a r e s F l e x u r a l S t r e n g t h A 0 . 7 2 9 1 0 . 7 2 9 1 . 7 3 0 0 . 2 0 0 B 0 . 8 8 1 1 0 . 8 8 1 2 . 0 9 1 0 . 1 6 1 C " 5 . 3 7 1 1 5 . 3 7 1 1 2 . 7 4 6 0 . 0 0 1 A x B ' M l 8 . 5 8 0 1 8 . 5 8 0 2 0 . 3 6 2 0 . 0 0 0 A x C " 1 . 8 2 9 1 1 . 8 2 9 4 . 3 4 0 0 . 0 4 8 B X C " 5 . 6 3 6 1 5 . 6 3 6 1 3 . 3 7 6 0 . 0 0 1 E r r o r 1 0 . 5 3 5 2 5 0 . 4 2 1 F l e x u r a l T o u g h n e s s A 1 4 3 3 6 . 8 3 2 1 1 4 3 3 6 . 8 3 2 2 . 9 0 3 0 . 1 0 1 B " 1 2 1 6 2 7 5 8 9 6 1 1 2 1 6 2 7 5 8 9 6 2 4 6 . 2 9 9 0 . 0 0 0 C " 7 6 2 7 5 . 3 9 2 1 7 6 2 7 5 . 3 9 2 1 5 . 4 4 6 0 . 0 0 1 A x B ” 6 6 8 7 0 . 8 0 5 1 6 6 8 7 0 . 8 0 5 1 3 . 5 4 1 0 . 0 0 1 A x C ” 1 8 4 1 0 8 . 8 8 5 l 1 8 4 1 0 8 . 8 8 5 3 7 . 2 8 2 0 . 0 0 0 B x C 1 8 3 0 8 . 6 5 5 1 1 8 3 0 8 . 6 5 5 3 . 7 0 8 0 . 0 6 6 E r r o r 1 2 3 4 5 5 . 3 1 4 2 5 4 9 3 8 . 2 1 3 I n i t i a l S t i f f n e s s A 1 1 1 1 . 5 1 4 1 1 1 1 1 . 5 1 4 1 . 4 0 5 0 . 2 4 7 B " 5 6 3 0 8 9 . 6 9 9 l 5 6 3 0 8 9 . 6 9 9 7 1 1 . 9 1 6 0 . 0 0 0 C ” 1 5 2 0 9 . 5 9 8 1 1 5 2 0 9 . 5 9 8 1 9 . 2 3 0 0 . 0 0 0 A x B ” 1 8 4 0 9 . 6 3 9 1 1 8 4 0 9 . 6 3 9 2 3 . 2 7 5 0 . 0 0 0 A x C 2 4 6 . 8 7 5 1 2 4 6 . 8 7 5 0 . 3 1 2 0 . 5 8 1 B x C 3 2 9 . 3 5 9 1 3 2 9 . 3 5 9 0 . 4 1 6 0 . 5 2 5 E r r o r 1 9 7 7 3 . 7 2 7 2 5 7 9 0 . 9 4 9 A : W o o d S p e c i e s ; B : A g i n g ( W D ) C o n d i t i o n s ; C : W o o d / C e m e n t R a t i o * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " z S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e T a b l e 6 . 6 R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e A fi e r W e t t i n g - D r y i n g : C 0 2 V e r s u s C o n v e n - 1 4 9 t i o n a l l y C u r e d B o a r d s S o u r c e S u m - o f - D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P S q u a r e s F l e x u r a l S t r e n g t h A " 1 4 5 . 4 3 7 1 1 4 5 . 4 3 7 3 5 9 . 8 6 3 0 . 0 0 0 B 0 . 9 6 6 1 0 . 9 6 6 2 . 3 9 0 0 . 1 3 5 C " 1 6 . 9 6 5 1 1 6 . 9 6 5 4 1 . 9 7 8 0 . 0 0 0 A x B ' ” 8 . 3 2 3 1 8 . 3 2 3 2 0 . 5 9 5 0 . 0 0 0 B x C " 5 . 4 4 5 1 5 . 4 4 5 1 3 . 4 7 3 0 . 0 0 1 A x C 0 . 2 0 2 1 0 . 2 0 2 0 . 4 9 9 0 . 4 8 7 E r r o r 1 0 . 1 0 4 2 5 0 . 4 0 4 F l e x u r a l T o u g h n e s s A " 8 0 9 4 4 7 . 4 4 0 1 8 0 9 4 4 7 . 4 4 0 3 0 6 . 7 6 6 0 . 0 0 0 B " 3 4 5 7 7 7 . 2 0 1 1 3 4 5 7 7 7 . 2 0 1 1 3 1 . 0 4 3 0 . 0 0 0 C " 4 0 1 1 8 8 . 9 5 8 1 4 0 1 1 8 8 . 9 5 8 1 5 2 . 0 4 3 0 . 0 0 0 A x B ‘ ” 6 5 6 5 2 . 2 0 4 1 6 5 6 5 2 . 2 0 4 2 4 . 8 8 1 0 . 0 0 0 B x C " 1 3 9 9 3 4 . 2 5 4 1 1 3 9 9 3 4 . 2 5 4 5 3 . 0 3 3 0 . 0 0 0 A x C 5 1 6 4 . 4 8 1 1 5 1 6 4 . 4 8 1 1 . 9 5 7 0 . 1 7 4 E r r o r 6 5 9 6 6 . 2 3 2 2 5 2 6 3 8 . 6 4 9 I n i t i a l S t i f fi i e s s A " 1 6 6 5 9 8 . 1 0 2 1 1 6 6 5 9 8 . 1 0 2 1 2 7 . 7 5 6 0 . 0 0 0 B " 4 6 2 6 5 9 . 9 5 3 1 4 6 2 6 5 9 . 9 5 3 3 5 4 . 7 9 2 0 . 0 0 0 C 1 1 2 4 . 2 3 3 1 1 1 2 4 . 2 3 3 0 . 8 6 2 0 . 3 6 2 A x B “ 4 2 3 8 8 . 2 3 7 1 4 2 3 8 8 . 2 3 7 3 2 . 5 0 6 0 . 0 0 0 B x C 4 8 3 3 . 0 6 7 1 4 8 3 3 . 0 6 7 3 . 7 0 6 0 . 0 6 6 A x C 5 4 8 8 . 6 3 8 1 5 4 8 8 . 6 3 8 4 . 2 0 9 0 . 0 5 1 E r r o r 3 2 6 0 0 . 7 5 4 ‘ 2 5 1 3 0 4 . 0 2 1 ) A : C u r i n g C o n d i t i o n s ; B : A g i n g ( W D ) C o n d i t i o n s ; C : W o o c l / C e m e n t R a t i o * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e “ ' 1 S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 1 5 0 1 5 1 5 g — O - A s p c n + S o u t h e m P i n e é : - O — A s p e n + S o u t h e m P i n e 1 0 1 0 — m > w ‘ fi t ) _ 5 — 5 _ fl 5 E 3 . 6 E 1 . 1 . . i s . 0 . 0 u n a g e d a g e d 0 . 2 8 0 . 3 5 A g i n g C o n d i t i o n ( w d ) W o o d / C e m e n t r a t i o 1 5 Q w o o d / c e m e n t r a t i o E - O — 0 . 2 8 + 0 . 3 5 V g 1 0 ~ C : B 5 2 5 r — f — fl / T E : 1 x 2 1 . 1 . . 0 u n a g e d a g e d A g i n g C o n d i t i o n ( W d ) ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h A 1 ( X X ) A 1 0 0 0 E _ 0 _ N W + S a t f fl n l ‘ 1 m a - O — A s p e n + S o u t h e r n P i n e I ( I 5 8 0 ° ’ a a ‘ m 0 6 w - 3 E a n o 8 4 0 0 — g g P " t — E 2 0 0 . E 3 : 1 " 1 x 2 o u . 0 a ; 1 “ ‘ 9 “ . , _ a g e d “ ) o . 2 s _ 0 . 3 5 A g i n g ( I n d i u m W o o d / C e m e n t r a t i o ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s F i g u r e 6 . 4 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 C u r e d B o a r d s ) a P M ( h 8 t g n e r t S l a r u x e l F ) a P M ( h 8 t g n e r t S l a r u x e l F 1 5 1 1 0 0 0 5 0 0 ’ é ‘ — o — A s p e n + S o u t h e r n P i n e E g 8 0 0 ~ E 4 0 0 _ a \ P / ’ _ ’ — — . : m ; 6 0 0 + - 3 3 0 0 F 0 g 4 0 0 g 2 0 0 m a 1 3 % 2 0 ° 5 1 0 0 — u n a g c d . . . a g e d 0 . 2 8 . 0 . 3 5 A g i n g C o n d m o n ( W d ) W o o d / C e m e n t r a t i o ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s F i g u r e 6 . 4 ( C o n t ’ d ) T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 C u r e d B o a r d s s u n M — s M - 0 — c o n v e n t i o n a l + C 0 2 w o o d / c e m e n t r a t i o - 0 — 0 . 2 8 + 0 . 3 5 l l T 0 1 ° . u n a g e d a g e d u n a g e d a g e d A g i n g C o n d i t i o n ( w d ) A g i n g C o n d i t i o n ( “ “ 0 ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h F i g u r e 6 . 5 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s 1 5 2 A 1 0 0 0 @ 1 0 0 0 _ S 0 c o n v e n t i o n a l I € 0 2 E w o o d / c e m e n t r a t 1 o . ' — o — 0 . 2 s + 0 . 3 5 5 8 0 0 » a a 6 0 0 : 1 = 3 4 0 0 . [ 3 1 3 ' g g 2 0 0 — s 3 . 5 E : , L L . 0 . u n a g e d a g e d u n a g e d a g e d A g i n g C o n d i t i o n ( w d ) A g i n g C o n d i t i o n ( w d ) ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s 1 0 0 0 ’ é ‘ - O — C o n v e n t i o n a l + C 0 2 g 8 0 0 » E a 6 0 0 r 0 a 4 . . t 5 > . g 2 0 0 . 5 0 . u n a g e d a g e d A g i n g C o n d i t i o n ( W d ) ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s F i g u r e 6 . 5 ( C o n t ’ d ) T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s 6 . 3 . 1 . 2 R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s T h e b o a r d s w e r e t e s t e d f o r fl e x u r a l p e r f o r m a n c e b e f o r e a n d a f t e r e x p o s u r e t o f r e e z e - t h a w c y c l e s . T h e e f f e c t s o f r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s o n fl e x u r a l l o a d - d e fl e c t i o n b e h a v i o r a r e p r e s e n t e d i n F i g u r e 6 . 6 . F i g u r e 6 . 7 a n d T a b l e s 6 . 7 t o 6 . 9 s h o w t h e f r e e z e - t h a w e f f e c t s o n f l e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s o f c a r b o n a t e d a n d n o n - c a r b o n a t e d c o m p o s i t e s . N o c r a c k s w e r e o b s e r v e d i n t h e s p e c i m e n s s u b j e c t e d t o r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s . T a b l e s 6 . 1 0 a n d 6 . 1 1 s h o w t h e r e s u l t s o f s t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f v a r i - 1 5 3 a n c e o f t e s t r e s u l t . I n g e n e r a l , r e p e a t e d f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s l e d t o i n c r e a s e d s t i f f n e s s a n d r e d u c e d t o u g h n e s s o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d . T h e e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e m i x e d b u t g e n e r a l l y n e g a t i v e . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s - C O ; C u r e d B o a r d s S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e fl e x u r a l s t r e n g t h t e s t r e s u l t s ( T a b l e 6 . 1 0 a n d F i g u r e 6 . 8 a ) s u g g e s t s t h a t t h e e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n s o f v a r i o u s v a r i a b l e s , a l t h o u g h s t a t i s t i c a l l y s i g - n i fi c a n t , a r e r e l a t i v e l y s m a l l a n d o f l i t t l e p r a c t i c a l s i g n i fi c a n c e . F l e x u r a l s t r e n g t h t e n d s t o b e r a t h e r s t a b l e u n d e r r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s . A s s h o w n i n F i g u r e 6 . 8 b a n d T a b l e 6 . 1 0 , fl e x u r a l t o u g h n e s s s e r i o u s l y d r o p s w i t h a g i n g u n d e r f r e e z e - t h a w e f f e c t . T h i s a d - v e r s e e f f e c t o f r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s w a s m o r e p r o n o u n c e d a t t h e h i g h e r w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 3 5 . F i g u r e 6 . 8 c a n d T a b l e 6 . 1 0 i n d i c a t e t h a t r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y - c l e s s u b s t a n t i a l l y i n c r e a s e t h e s t i fl ‘ n e s s o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d . S t a t i s t i c a l A n a l y s i s - C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l C u r i n g S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e fl e x u r a l s t r e n g t h t e s t r e s u l t s ( T a b l e 6 . 1 1 a n d F i g u r e 6 . 9 a ) c o n fi r m s t h a t fl e x u r a l s t r e n g t h w a s r a t h e r s t a b l e u n d e r r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s . C 0 2 - c u r i n g p r o d u c e s s u b s t a n t i a l l y i m p r o v e d fl e x u r a l s t r e n g t h s b e f o r e a n d a f t e r t h e a p p l i c a t i o n o f f r e e z e - t h a w c y c l e s . A s s h o w n i n F i g u r e 6 % a n d T a b l e 6 . 1 1 , fl e x u r a l t o u g h n e s s s e r i - o u s l y d r o p s w i t h a g i n g . T h e r e w a s a s t r o n g i n t e r a c t i o n o f c u r i n g c o n d i t i o n a n d w o o d - c e m e n t r a t i o w i t h a g i n g . T h e fi e e z e — t h a w e f f e c t s o n t o u g h n e s s w e r e m o r e p r o n o u n c e d a t t h e h i g h e r w o o d - c e m e n t r a t i o a n d i n t h e c a s e o f C 0 2 - c u r e d b o a r d s . F i g u r e 6 . 9 c a n d T a b l e 6 . 1 1 c o n fi r m t h a t r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s s u b s t a n t i a l l y i n c r e a s e d t h e s t i f f n e s s o f c e - m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d ; t h e e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n s o f c u r i n g c o n d i t i o n s a n d w o o d - c e m e n t r a t i o w i t h a g i n g w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t . T h e i n c r e a s e i n t h e s t i f f n e s s o f c e m e n t - b o n d e d w o o d p a r t i c l e b o a r d w a s m o r e p r o n o u n c e d w h e n t h e b o a r d s w e r e s u b - j e c t e d t o C 0 2 - c u r i n g . 1 5 4 1 0 C 0 2 - A s p e n ( F T ) 8 i / / C O f A s P e n 7 ‘ 5 g / c o , - s . p . ( F T ) t n 6 — m C 0 2 - S P . g C t 1 ( F T ) - — 4 ~ 0 1 ' 1 1 ' 0 E 2 C o n t r o l 1 . 1 . . 2 _ 0 1 1 4 L 0 2 4 6 8 1 0 D e f l e c t i o n ( m m ) ( a ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 1 0 C 0 2 - A s p e n ( F T ) 8 _ ( I x - A s p e n g 0 0 , - s . P . m 6 L c o , - s . r . ( F T ) 1 ‘ 3 U ) C o n t r o l ( F T ) ' g 4 i 5 C o n t r o l E 2 0 0 2 4 6 8 1 0 D e f l e c t i o n ( m m ) ( b ) W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 F i g u r e 6 . 6 E f f e c t s o f R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s o n t h e F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d ( S . P . = S o u t h e r n P i n e ; F T = A fi e r f r e e z i n g - t h a w i n g ) 1 5 5 “ 0 1 2 , , ’ 3 ‘ E l i n a g e i - a I A g e d - a I U n a g e d - b I A g e d E E 9 c : 6 g 5 3 i i 1 . 2 . . 0 C o n t r o l C 0 2 - S P . C 0 2 - A s p e n T y p e o f C o m p o s i t e ( ' 0 ) A 1 2 0 0 E [ I U n n g e d - a I A g e d - a I U n a g e d - b I A g e d - F ] a U ) 8 5 ° [ — E > < 2 u . C o n t r o l c 0 2 - s . P . C 0 2 - A s p e n T y p e o f C o m p o s i t e ( c ) 1 2 0 0 A [ l U m g e d - a I A g e d - I I U n I g e d - b I A g e d - b ] E E E 8 0 0 — a é ' 8 3 4 0 0 — E E 0 C o n t r o l c o z - s . P . C 0 2 - A s p e n T y p e o f C o m p o s i t e F i g u r e 6 . 7 E f f e c t s o f R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s o n F l e x u r a l B e h a v i o r ( m e a n s a n d 9 5 % c o n fi d e n c e i n t e r v a l s ) : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s ; ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s ; ( a - w o o d / c e m e n t = 0 . 2 8 , b - w o o d / c e m e m t = 0 . 3 5 ) T a b l e 6 . 7 R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g E f f e c t s o n F l e x u r a l S t r e n g t h o f C e m e n t - B o n d e d 1 5 6 P a r t i c l e b o a r d ( M P a ) T y p e o f C o m p o s i t e A fi e r F - T C o n t r o l C 0 2 - S . P . 4 . 3 5 5 . 2 3 5 . 7 4 5 . 3 7 5 . 5 1 5 . 5 6 4 . 8 6 5 . 4 2 M e a n ( S t . D e v . ) 5 . 1 1 5 ( 0 . 6 3 2 ) 5 . 3 9 5 ( 0 . 1 3 6 ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 C 0 2 - A s p e n 8 . 4 9 6 . 3 6 7 . 4 8 6 . 4 5 7 . 2 2 5 . 3 9 8 . 2 5 6 . 9 2 M e a n ( S t . D e v . ) 7 . 8 6 0 ( 0 . 6 0 6 ) 6 . 2 8 ( 0 . 6 4 2 ) C o n t r o l 1 . 8 8 1 . 0 8 1 . 9 2 1 . 4 5 1 . 9 3 1 . 9 6 1 . 7 2 2 . 2 3 M e a n ( S t . D e v . ) 1 . 8 6 3 ( 0 . 0 9 7 ) 1 . 6 8 0 ( 0 . 5 1 4 ) C 0 2 - S . P . 6 . 4 3 7 . 0 2 5 . 5 4 7 . 3 9 6 . 2 8 7 . 4 2 5 . 8 8 6 . 9 9 M e a n ( S t . D e v . ) 6 . 0 3 3 ( 0 . 4 0 2 ) 7 . 2 0 5 ( 0 . 2 3 2 ) W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 C 0 2 - A s p e n 7 . 0 2 6 . 7 7 7 . 1 l 8 . 2 7 6 . 8 6 8 . 5 3 6 . 9 4 7 . 5 8 M e a n ( S t . D e v . ) 6 . 9 8 3 ( 0 . 1 0 7 ) 7 . 7 8 8 ( 0 . 7 8 8 ) C o n t r o l 3 . 2 8 4 . 3 2 3 . 8 1 3 . 9 9 3 . 5 5 4 . 8 3 3 . 4 2 4 . 5 9 M e a n ( S t . D e v . ) 3 . 5 1 5 ( 0 . 2 2 5 ) 4 . 4 3 3 ( 0 . 3 6 1 ) 1 5 7 T a b l e 6 . 8 R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g E f f e c t s o n F l e x u r a l T o u g h n e s s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d ( N - m ) 2 1 7 . 3 2 2 5 2 0 . 6 3 2 2 2 6 . 8 5 3 5 3 3 . 5 2 6 2 1 8 . 7 7 4 5 0 0 . 6 9 3 W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 4 2 9 . 8 9 5 8 3 9 . 4 1 1 4 8 8 . 6 6 1 8 8 0 . 5 5 9 5 2 7 . 8 9 1 8 5 9 . 2 9 9 3 0 8 . 5 4 3 1 1 4 . 7 0 0 2 9 8 . 8 4 5 1 3 2 . 6 2 4 3 0 6 . 1 4 4 1 4 9 . 9 5 4 2 3 6 . 7 1 5 9 0 7 . 8 2 5 2 8 8 . 4 3 7 9 1 0 . 5 1 5 3 3 5 . 1 2 9 8 2 7 . 7 0 4 W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 2 1 0 . 5 5 6 8 7 0 . 8 3 2 1 9 9 . 9 9 4 7 3 2 . 4 9 9 2 0 6 . 5 5 7 7 1 9 . 9 1 8 1 8 9 . 6 5 3 4 8 3 . 2 1 9 1 9 0 . 4 7 2 4 8 8 . 5 5 3 1 8 5 . 8 6 5 4 6 2 . 4 3 4 1 5 8 T a b l e 6 . 9 R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g E f f e c t s o n I n i t i a l S t i f f n e s s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d ( N / m m ) 5 3 0 . 6 1 6 1 8 3 . 2 1 4 5 0 0 . 0 7 3 1 4 9 . 2 2 6 4 8 5 . 7 7 8 1 8 3 . 2 1 4 W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 9 2 8 . 2 3 5 2 4 3 . 1 6 4 5 8 8 . 5 2 1 2 3 9 . 2 5 5 6 0 3 . 9 5 1 2 5 5 . 1 9 4 1 3 8 . 6 7 7 1 2 3 . 6 1 1 1 2 8 . 7 6 9 7 1 3 . 0 8 7 2 7 4 . 3 1 5 9 0 0 . 6 6 3 2 0 9 . 5 5 1 7 9 3 . 6 2 8 2 3 2 . 6 4 6 W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 4 8 0 . 7 6 7 2 7 2 . 1 1 9 5 0 2 . 1 1 5 2 1 3 . 5 1 6 4 2 0 . 8 9 4 2 5 0 . 5 5 1 2 8 8 . 3 0 5 1 3 0 . 5 5 4 1 9 0 . 6 8 2 1 4 0 . 2 2 1 2 3 0 . 4 0 4 1 3 9 . 5 5 1 T a b l e 6 . 1 0 R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g : C 0 2 1 5 9 C u r e d B o a r d s S o u r c e S u m - o f - D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P S q u a r e s F l e x u r a l S t r e n g t h A " 1 3 . 3 2 6 1 1 3 . 3 2 6 4 5 . 9 5 5 0 . 0 0 0 B 0 . 2 3 0 1 0 . 2 3 0 0 . 7 9 1 0 . 3 8 2 C " 5 . 6 3 6 1 5 . 6 3 6 1 9 . 4 3 8 0 . 0 0 0 A x B ” 2 . 4 8 1 1 2 . 4 8 1 8 . 5 5 6 0 . 0 0 7 A x C " ' 2 . 2 0 0 1 2 . 2 0 0 7 . 5 8 6 0 . 0 1 1 3 2 : 0 " 5 . 3 7 1 1 5 . 3 7 1 1 8 . 5 2 2 0 . 0 0 0 E r r o r 7 . 2 4 9 2 5 0 . 2 9 0 F l e x u r a l T o u g h n e s s A “ I 1 0 3 3 7 5 . 3 6 3 1 1 0 3 3 7 5 . 3 6 3 4 3 . 9 6 4 0 . 0 0 0 B ” 1 6 9 4 9 7 0 9 7 6 1 1 6 9 4 9 7 0 9 7 6 7 2 0 . 8 5 4 0 . 0 0 0 C 2 9 6 4 . 9 6 2 1 2 9 6 4 . 9 6 2 1 . 2 6 1 0 . 2 7 2 A x B 3 2 2 7 . 3 7 8 1 3 2 2 7 . 3 7 8 1 . 3 7 3 0 . 2 5 2 A x C " 3 3 7 0 5 2 . 5 2 0 1 3 3 7 0 5 2 . 5 2 0 1 4 3 . 3 4 5 0 . 0 0 0 B x C " 1 2 7 4 7 6 . 1 4 3 l 1 2 7 4 7 6 . 1 4 3 5 4 . 2 1 4 0 . 0 0 0 E r r o r 5 8 7 8 3 . 4 5 1 2 5 2 3 5 1 . 3 3 8 I n i t i a l S t i f f n e s s A 4 7 0 5 . 8 5 8 1 4 7 0 5 . 8 5 8 0 . 4 3 4 0 . 5 1 6 B ” 1 1 8 3 6 0 1 . 1 3 0 1 1 1 8 3 6 0 1 . 1 3 0 1 0 9 . 1 7 3 0 . 0 0 0 C 2 5 5 4 0 . 8 2 5 1 2 5 5 4 0 . 8 2 5 2 . 3 5 6 0 . 1 3 7 A x B 2 9 2 2 1 . 1 6 9 1 2 9 2 2 1 . 1 6 9 2 . 6 9 5 0 . 1 1 3 A x C " 2 0 2 4 7 7 . 3 4 3 1 2 0 2 4 7 7 . 3 4 3 1 8 . 6 7 6 0 . 0 0 0 B x C 2 9 8 5 . 0 9 5 1 2 9 8 5 . 0 9 5 0 . 2 7 5 0 . 6 0 4 E r r o r 2 7 1 0 3 8 . 1 4 8 2 5 1 0 8 4 1 . 5 2 6 A : W o o d S p e c i e s ; B : A g i n g ( W D ) C o n d i t i o n s ; C : W o o d / C e m e n t R a t i o * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 1 6 0 T a b l e 6 . 1 1 R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e A f t e r F r e e z i n g - T h a w i n g : C 0 2 V e r s u s C o n - v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s S o u r c e S u m - o f - D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P S q u a r e s F l e x u r a l S t r e n g t h A " 8 2 . 7 8 6 1 8 2 . 7 8 6 3 5 0 . 3 2 2 0 . 0 0 0 B “ 3 . 9 1 3 1 3 . 9 1 3 1 6 . 5 5 8 0 . 0 0 0 C " 1 7 . 7 4 6 1 1 7 . 7 4 6 7 5 . 0 9 4 0 . 0 0 0 A x B 0 . 0 0 6 1 0 . 0 0 6 0 . 0 2 4 0 . 8 7 7 B x C " 5 . 0 1 7 1 5 . 0 1 7 2 1 . 2 2 8 0 . 0 0 0 A x C 0 . 1 2 6 1 0 . 1 2 6 0 . 5 3 4 0 . 4 7 2 E r r o r 5 . 9 0 8 2 5 0 . 2 3 6 F l e x u r a l T o u g h n e s s A " 4 8 8 9 7 8 . 9 1 1 l 4 8 8 9 7 8 . 9 1 1 4 5 6 . 0 9 8 0 . 0 0 0 B ” 6 2 1 6 5 4 . 8 7 1 1 6 2 1 6 5 4 . 8 7 1 5 7 9 . 8 5 3 0 . 0 0 0 C " 3 5 7 9 2 9 . 4 9 1 1 3 5 7 9 2 9 . 4 9 1 3 3 3 . 8 6 1 0 . 0 0 0 A x B " 2 0 8 5 2 8 . 8 2 0 l 2 0 8 5 2 8 . 8 2 0 1 9 4 . 5 0 7 0 . 0 0 0 B x C “ I 1 6 7 4 4 5 . 1 0 9 1 1 6 7 4 4 5 . 1 0 9 1 5 6 . 1 8 6 0 . 0 0 0 A x C 1 3 4 9 . 9 4 7 1 1 3 4 9 . 9 4 7 1 . 2 5 9 0 . 2 7 2 E r r o r 2 6 8 0 2 . 2 6 8 2 5 1 0 7 2 . 0 9 1 I n i t i a l S t i f fi i e s s A " 3 5 3 5 0 7 . 4 2 4 1 3 5 3 5 0 7 . 4 2 4 6 8 . 8 7 4 0 . 0 0 0 B " 7 5 0 9 8 1 . 1 9 3 1 7 5 0 9 8 1 . 1 9 3 1 4 6 . 3 1 4 0 . 0 0 0 C ” 8 1 0 0 6 . 8 4 8 1 8 1 0 0 6 . 8 4 8 1 5 . 7 8 3 0 . 0 0 1 A x B " 1 5 3 8 8 7 . 2 3 4 1 1 5 3 8 8 7 . 2 3 4 2 9 . 9 8 2 0 . 0 0 0 B x C ‘ 3 2 9 6 6 . 6 3 6 1 3 2 9 6 6 . 6 3 6 6 . 4 2 3 0 . 0 1 8 A x C " 1 0 5 7 3 7 . 3 3 4 l 1 0 5 7 3 7 . 3 3 4 2 0 . 6 0 1 0 . 0 0 0 E r r o r 1 2 8 3 1 6 . 4 3 4 2 5 5 1 3 2 . 6 5 7 A : C u r i n g C o n d i t i o n s ; B : A g i n g ( F T ) C o n d i t i o n s ; C : W o o d / C e m e n t R a t i o * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " z S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 1 6 1 A 1 5 1 5 g - O — A s p c n + S o u t h e m P i n e < 3 - O — A s p c n + S o u t h e r n P i n e . . E , a 1 0 1 ' 1 3 , 1 0 _ g a C m fi g ‘ % J g 5 - U ) 5 “ - 1 0 I E : u n a g e d a g e d 0 ' . . . ( a ) 0 . 2 8 . 0 . 3 5 A g m g C o n d 1 t 1 0 n W o o d / C e m e n t r a t 1 o A 1 5 a w o o d / c e m e n t r a t i o % - o — o . 2 s + 0 . 3 5 2 , 1 0 1 : é : - 5 . 3 3 " a o . . u n a g e d a g e d f t A g i n g C o n d i t i o n ( ) ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h 1 0 0 0 @ 1 0 0 0 . A O W + S o u t h e r n P i n e E w o o d / c e m e n t r a t i o a 8 0 0 - é s o o — O — 0 . 2 8 + 0 . 3 5 a 6 0 0 - . . . 6 0 0 ~ . 1 > g . ( . 3 . 4 0 0 L 3 4 0 0 ~ \ E 2 0 0 9 2 0 ° “ i 5 a 1 " 0 E 0 . 0 2 8 0 3 5 u n a g e d a g e d ' W o o d / C e m e n t r a t i o ' A g i n g C o n d i t i o n ( fi ) ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s F i g u r e 6 . 8 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 C u r e d B o a r d s ) a P M ( ” M ) a P h ‘ t g 0 n e r t S 3 ; q l a r u ( h t g Q n e r t h S n l a r x u e x l F e l F 1 6 2 1 0 0 0 8 0 0 E E \ 8 0 ° " \ 6 0 0 a 5 O _ o ; a . ‘ 2 “ a 2 0 0 : 3 2 0 0 E . 5 0 0 . . 0 2 8 0 3 5 u n a g e d a g e d ' W o o d / C e m e n t r a t i o ' A g i n g C o n d i t i o n ( 1 1 ) ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s F i g u r e 6 . 8 ( C o n t ’ d ) T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 C u r e d B o a r d s 1 0 . — O w o o d / c e m e n t r a t i o - - 0 — 0 . 2 8 + 0 . 3 5 2 _ 2 F 0 e d e d 0 u n a g 8 ( 8 3 ) C o n v e n C 0 2 A g i n g C o n d i t i o n t i o n a l C u r i n g C o n d i t i o n ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h F i g u r e 6 . 9 T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s 1 6 3 A 1 0 0 0 _ . . A 1 0 0 0 5 c u r i n g c o n d 1 t 1 0 n E w o o d / c e m e n t r a t i o ( I ) m a 6 0 0 - E b 6 0 0 . = 3 4 0 0 3 4 0 0 . 2 fl , 3 g 2 0 0 - g 2 0 0 - a 5 5 E 0 E 0 u n a g e d a g e d u n a g e d ’ a g e d A g i n g C o n d i t i o n ( f t ) A g i n g C o n d i t i o n ( 1 1 ) ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s 8 0 0 . . . 8 0 0 3 C W 8 c o n d i t i o n a w o o d / c e m e n t r a t i o a ‘ 0 ’ C ° " " ° m ‘ ° “ “ + C ° 2 1 a — o — o . 2 s + 0 . 3 5 \ 6 0 0 — \ 6 0 0 - E E . 8 ‘ 8 { E 4 0 0 g 4 0 0 ' 0 3 " ' 5 ' > 7 , , - 2 0 0 ' 3 2 0 0 : 9 I E . 5 . 5 O 0 u n a g e d a g e d u n a g e d a g e d A g i n g C o n d i t i o n ( fi ) A g i n g C o n d i t i o n ( fi ) 8 0 0 , E w o o d / c e m e n t r a t l o g 6 0 0 . - O — O . 2 8 + 0 . 3 5 E . 3 g 4 0 0 » a > 3 2 0 0 E O F — C o n v e n C 0 2 t i o n a l C u r i n g C o n d i t i o n ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s F i g u r e 6 . 9 ( C o n t ’ d ) T h e T r e n d s i n F l e x u r a l P e r f o r m a n c e : C 0 2 V e r s u s C o n v e n t i o n a l l y C u r e d B o a r d s 1 6 4 6 . 3 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e F i g u r e s 5 . 4 a n d 5 . 5 f o r u n p r e s s e d a n d p r e s s e d b o a r d s , r e s p e c t i v e l y , s h o w t h e fl e x - u r a l p e r f o r m a n c e o f u n a g e d p a n e l , c u r e d u n d e r t w o c o n t r o l c o n d i t i o n s a n d a l s o u n d e r C 0 2 e x p o s u r e . T a b l e 6 . 1 2 s h o w s t h e r e s u l t s o f s t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f v a r i a n c e o f t e s t d a t a w h e n c o n s i d e r i n g u n a g e d p a n e l s w h i c h h a v e b e e n c u r e d b y c o n v e n t i o n a l m e t h o d 1 a n d 2 ( c o n t r o l c o n d i t i o n ) a n d t h r o u g h C 0 2 e x p o s u r e . T a b l e s 6 . 1 3 a n d 6 . 1 4 p r e s e n t t h e r e s u l t s o f m u l t i p l e c o m p a r i s o n o f t e s t d a t a . T h e i m p r o v e d fl e x u r a l s t r e n g t h o f b o a r d s w i t h C 0 2 c u r i n g w a s o b s e r v e d t o b e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . C o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n s p r o d u c e d fl e x u r a l t o u g h n e s s e s w h i c h w e r e h i g h e r t h a n t h o s e o b t a i n e d t h r o u g h C 0 2 - c u r i n g . T h e i m p r o v e d s t i f f n e s s w i t h C 0 2 c u r i n g w a s s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi - d e n c e f o r u n p r e s s e d b o a r d s ; i n t h e c a s e o f p r e s s e d b o a r d s t h e s t i f f n e s s o b t a i n e d w i t h C 0 2 - c u r i n g w a s s t a t i s t i c a l l y c o m p a r a b l e t o t h a t p r o d u c t b y t h e . l o n g e r c u r i n g p e r i o d b u t , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , s u p e r i o r t o t h e s t i f f n e s s o f b o a r d s s u b j e c t e d t o a s i m i l a r a u t o - c l a v e c m i n g p e r i o d w i t h o u t C 0 2 - c u r i n g . ( 3 0 2 a n n _ _ _ _ 1 6 5 T a b l e 6 . 1 2 R e s u l t s o f t h e S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t D a t a : U n a g e d C a s e s S o u r c e S u m - o f - S q u a r e s D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P F l e x u r a l S t r e n g t h ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 3 3 . 3 5 6 2 1 6 . 6 7 8 3 5 2 . 3 9 5 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 4 2 6 9 0 . 0 4 7 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 7 1 2 3 5 3 . 9 6 0 2 3 5 6 1 7 6 . 9 8 0 6 . 9 6 6 0 . 0 1 5 E r r o r 4 6 0 1 6 4 . 1 3 8 9 5 1 1 2 9 . 3 4 9 I n i t i a l S t i f f n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 7 4 9 7 . 5 0 6 2 3 7 4 8 . 7 5 3 2 4 . 6 0 2 0 . 0 0 0 E r r o r 1 3 7 1 . 3 8 6 9 1 5 2 . 3 7 6 F l e x u r a l S t r e n g t h ( P r e s s e d ) C u r i n g " 1 0 . 6 7 2 2 5 . 3 3 6 4 8 . 8 1 3 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 9 8 4 9 0 . 1 0 9 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g " 1 7 5 0 8 4 4 1 3 2 2 8 7 5 4 2 2 . 0 6 6 2 3 . 7 6 6 0 . 0 0 0 E r r o r 3 3 1 5 1 2 . 0 4 0 9 3 6 8 3 4 . 6 7 1 I n i t i a l S t i f f n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g “ 3 0 5 9 . 4 4 7 2 1 5 2 9 . 7 2 3 7 . 6 7 6 0 . 0 1 1 E r r o r 1 7 9 3 . 5 3 4 9 1 9 9 . 2 8 2 * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " z S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e T a b l e 6 . 1 3 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d C a s e s ( U n p r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 4 * _ g _ _ * * * * - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e ” : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C l : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 1 6 6 T a b l e 6 . 1 4 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d C a s e s ( P r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 * I t - i t - - . . C 0 2 u : u _ n e _ a 1 : _ _ - : S t a t i s t i c a 1 1 y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e ” : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C 1 : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 6 . 3 . 2 . 1 R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s F i g u r e 6 . 1 0 p r e s e n t s t h e e f f e c t s o f r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s o n t h e fl e x u r a l l o a d - d e fl e c t i o n b e h a v i o r o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . T h e e f f e c t s o f r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s o n fl e x u r a l p e r f o r m a n c e a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 6 . 1 5 , a n d i n F i g u r e s 6 . 1 1 a n d 6 . 1 2 . T h e s e r e s u l t s s u g g e s t t h a t r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s c a u s e d a n i n c r e a s e i n t h e fl e x u r a l s t i f f n e s s a n d a d r o p i n t h e fl e x u r a l t o u g h n e s s o f c o m - p o s i t e s , w i t h o u t s i g n i fi c a n t l y a f f e c t i n g t h e i r fl e x u r a l s t r e n g t h . I n t h e c a s e o f u n p r e s s e d b o a r d s , a n a l y s i s o f v a r i a n c e o f fl e x u r e t e s t r e s u l t s ( T a b l e 6 . 1 6 ) s u g g e s t s t h a t r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s h a d s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t e f f e c t s , a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , o n fl e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s . I n t h e c a s e o f p r e s s e d b o a r d s ( T a b l e 6 . 1 7 ) , t h e e f f e c t s o f r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , o n l y f o r fl e x u r a l t o u g h n e s s . C 0 2 - c u r i n g l e d t o h i g h e r o r i g i n a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s v a l u e s b u t d i d n o t s e e m t o c h a n g e t h e g e n e r a l t r e n d s i n t h e e f f e c t s o f w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s . R e s u l t s o f t h e s t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e t e s t d a t a a r e s h o w n i n T a b l e s 6 . 1 8 a n d 6 . 1 9 . R e s u l t s o f t h e m u l t i p l e c o m p a r i s o n s o f t h e t e s t d a t a a r e s h o w n i n T a b l e s 6 . 1 6 , 6 . 1 7 a n d 6 . 2 0 t o 6 . 2 3 . T a b l e 6 . 2 0 w h i c h r e fl e c t s t h e o u t c o m e s o f s t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f u n p r e s s e d b o a r d s i n d i c a t e d t h a t , a f t e r a g i n g , t h e C 0 2 - c u r e d b o a r d s w e r e s t i l l s u p e r i o r t o c o n v e n t i o n a l l y c u r e d o n e s i n a l l a s p e c t s o f fl e x u r a l p e r f o r m a n c e ( s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s ) a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . I t i s i n t e r e s t i n g t o n o t i c e t h a t , a s s h o w n i n T a b l e 6 . 2 1 , a f t e r a g - ) a P M ( s s e r t S l a r u x e l F ) a P M ( s s e r t S l a r u x e l F 0 \ 1 6 7 i n g t h e d i f f e r e n c e s i n fl e x u r a l p e r f o r m a n c e u n d e r d i f f e r e n t c u r i n g c o n d i t i o n d i s a p p e a r . T a b l e 6 . 2 2 s u g g e s t t h a t C 0 2 - c u r i n g h e l p e d c o n t r o l t h e a g i n g e f f e c t s o n t h e t o u g h n e s s o f u n p r e s s e d b o a r d s . W i t h C 0 2 - c u r i n g , t h e i n c r e a s e i n s t i f f n e s s w i t h a g i n g w a s a l s o m o r e p r o n o u n c e d t h a n t h a t f o r t h e c o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n 2 . O t h e r w i s e , T a b l e s 6 . 2 2 a n d 6 . 2 3 i n d i c a t e s i m i l a r t r e n d s w e r e o b s e r v e d i n a g i n g e f f e c t s o n C 0 2 - c u r e d a n d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d c o m p o s i t e s . ( 3 ) ( b ) c o ’ c o z ( W D ) / C o n t r o l 2 C o n t r o l 2 ( W D ) C o n t r o l 1 / C o n t r o l 1 ( W D ) 5 1 0 1 5 D e f k c t i o n ( m m ) c 0 . ( W D ) C o n t r o l 2 , _ \ C o n t r o l 2 ( W D ) C o n t r o l 1 / C o n t r o l 1 ( W D ) 6 9 1 2 w D e f l e c t i o n ( m m ) F i g u r e 6 . 1 0 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r A fi e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s : ( a ) u n p r e s s e d ; ( b ) p r e s s e d ) a P M ( h t g n e r t S l a r u x e l F ' 5 ' ) m m - N ( s s e n f f i t S l a i t i n I ( a ) 2 0 1 6 8 ( b ) 4 0 0 0 3 0 0 0 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( N - m m ) ( C ) 8 0 0 4 0 0 2 0 0 . U n a g e d . A g e d ( A fi e r W - D ) C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 2 0 0 0 , 1 0 0 0 - [ U n a g e d ] K a m a . w m 1 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 6 0 0 - . U n a g e d I A g e d ( A f t e r W - D ) — [ C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 F i g u r e 6 . 1 1 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e A f t e r W e t t i n g - D r y i n g o f U n p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r - R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s ; ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s ) m m - N ( s s e n h g u o T l a r u x e l F 1 6 9 ( a ) 2 0 1 . U r g g e d i A g i e d ( A 3 1 3 : W ) “ F l e x u r a l S t r e n g t h ( M P a ) ' 5 ' C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 4 0 0 0 ( b ) 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 , C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 8 0 0 ( c ) I U n a g e d . A g e d ( A l t e r W - D ) 6 0 0 - 4 0 0 - 2 0 0 _ I n i t i a l S t i f f n e s s ( N - m m ) C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 F i g u r e 6 . 1 2 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e A fi e r W e t t i n g - D r y i n g o f P r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r - R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s ; ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s T a b l e 6 . 1 5 E f f e c t s o f R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e l l u - 1 7 0 l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s T y p e o f C o m p o s i t e _ A fi e r { N e t t i n g - D r y i n g _ 8 m m - M e a n ( S t . D e v . ) M e a n ( S t . D e v . ) M e a n ( S t ~ D e v . ) 1 - 1 - 6 6 . 9 6 8 5 4 . 1 4 8 3 0 6 . 8 0 9 6 . 4 9 1 4 8 4 . 6 6 5 3 7 8 . 1 8 5 6 . 6 2 1 5 2 9 . 3 0 1 3 0 0 . 1 6 2 9 . 8 9 1 2 9 9 . 9 1 2 2 . 8 . 1 . 1 3 3 U n p r e s s e d 6 . 7 1 8 ( 0 . 2 0 6 ) 1 2 6 7 . 1 8 3 ( 3 1 1 . 4 6 6 ) 3 1 6 . 5 7 3 ( 4 2 . 4 9 2 ) 1 - 1 - 8 7 . 1 9 1 9 5 7 . 3 4 5 2 9 6 . 7 2 6 7 . 9 2 1 5 9 6 . 3 0 9 2 6 8 . 1 4 3 7 . 2 1 1 6 6 2 . 0 0 5 2 2 0 . 7 7 7 9 . 2 8 1 2 5 2 . 1 1 9 2 2 2 . 5 2 2 C o n t r o l 7 . 3 2 5 ( 0 . 4 1 0 ) 1 7 6 7 . 1 9 2 ( 1 6 7 . 1 3 8 ) 2 5 6 . 2 9 6 ( 3 3 . 2 5 3 ) 1 - 1 - 4 1 0 . 9 9 1 4 4 0 . 3 5 7 1 1 3 . 2 9 7 1 2 . 0 1 1 4 3 7 . 7 1 2 3 9 5 . 0 6 6 1 1 . 8 8 1 3 8 0 . 5 5 2 2 0 0 . 6 5 2 1 2 . 4 2 1 . 4 9 2 . 5 2 2 1 2 2 . 9 2 2 P r e s s e d 1 1 . 8 2 5 ( 0 . 6 0 2 ) 1 4 1 5 . 2 6 5 ( 2 8 . 8 8 5 ) 2 2 7 . 1 6 2 ( 1 1 9 . 1 8 8 ) 1 - 1 - 8 1 3 . 4 0 1 7 0 7 . 3 8 9 1 6 5 . 2 8 9 1 0 . 0 4 1 0 5 7 . 4 9 7 3 2 2 . 7 1 2 1 2 . 8 8 1 5 3 2 . 9 9 3 2 6 3 . 6 6 2 1 2 . 1 2 1 2 2 1 . 2 1 4 2 9 9 . 5 2 8 1 2 . 2 6 0 ( 1 . 5 0 8 ) 1 4 2 2 . 0 3 8 ( 2 7 5 . 4 6 0 ) 2 3 8 . 0 6 5 ( 6 9 . 0 6 5 ) 1 - 1 - 6 9 . 2 2 2 4 9 4 . 9 7 0 4 5 9 . 1 3 5 9 . 9 0 2 7 2 3 . 6 7 2 5 2 1 . 5 3 3 U n p r e s s e d 9 . 8 4 2 5 3 6 . 7 4 8 4 3 9 . 7 3 2 2 . 1 2 2 2 1 1 8 2 . 5 2 5 2 2 1 . 5 1 2 C C , 9 . 6 8 8 ( 0 . 3 1 5 ) 2 5 1 3 . 9 8 1 ( 1 7 3 . 5 9 8 ) 4 5 4 . 4 9 3 ( 5 1 . 5 5 5 ) 1 - 1 - 4 1 1 . 0 0 9 5 1 . 1 5 1 2 5 8 . 1 2 8 1 3 . 2 1 1 4 7 1 . 1 5 9 2 8 9 . 6 3 8 P r e s s e d 1 3 . 8 3 1 4 9 3 . 7 6 8 2 6 6 . 6 3 7 1 2 . 1 1 1 5 5 9 . 9 1 8 2 1 1 . 2 5 9 1 2 . 7 0 3 ( 1 . 2 1 5 ) 1 3 6 1 . 6 7 4 ( 2 7 6 . 1 5 3 ) 2 7 2 . 9 4 0 ( 1 3 . 6 3 2 ) U n a g e d 1 - 1 — 6 7 . 6 6 1 7 6 7 . 6 3 8 1 2 2 . 3 2 7 7 . 6 0 1 9 8 4 . 1 1 2 1 4 1 . 6 2 8 7 . 5 8 1 8 2 4 . 3 1 2 1 3 1 . 2 1 9 1 . 9 8 1 1 2 2 . 5 5 8 1 2 2 . 2 1 9 U n p r e s s e d 7 . 6 3 ( 0 . 0 4 8 ) 1 8 2 4 . 6 5 5 ( 1 1 4 . 1 6 6 ) 1 3 1 . 0 9 7 ( 7 . 9 8 7 ) 1 - 1 - 8 8 . 9 2 2 6 2 2 . 4 3 1 1 7 7 . 1 7 0 8 . 3 9 2 1 0 0 . 2 8 0 1 3 2 . 7 9 2 8 . 4 2 2 5 2 2 . 5 2 1 1 4 9 . 2 1 5 8 . 2 9 2 2 1 2 . 2 1 9 1 2 2 . 2 2 3 C o n t r o l 8 . 5 2 3 ( 0 . 2 6 6 ) 2 3 6 4 . 6 1 2 ( 2 4 7 . 7 8 9 ) 1 4 9 . 6 0 1 ( 1 9 . 5 8 2 ) 1 - 1 - 4 1 1 . 4 9 2 9 9 5 . 9 5 3 1 8 4 . 2 0 4 1 2 . 3 9 2 8 7 7 . 6 2 5 1 4 0 . 0 9 4 1 1 . 5 5 2 8 5 5 . 5 7 9 1 5 0 . 6 6 2 1 2 . 2 2 2 2 2 8 . 2 1 2 1 1 1 2 . 5 2 2 P r e s s e d 1 1 . 9 4 ( 0 . 4 8 6 ) 2 9 2 8 . 1 0 0 ( 7 1 . 7 6 8 ) 1 6 1 . 3 4 8 ( 1 9 . 7 5 5 ) 1 - 1 - 8 1 2 . 6 1 2 6 1 6 . 0 2 1 1 7 2 . 8 4 3 1 3 . 1 2 2 1 2 2 . 3 7 4 2 0 0 . 1 5 7 1 2 . 8 8 2 2 4 3 . 2 1 5 2 0 0 . 2 2 1 1 2 . 1 1 2 9 3 . 5 9 2 1 . 8 2 . 2 1 5 1 2 . 9 3 ( 0 . 2 4 ) 2 4 0 4 . 0 4 3 ( 2 6 0 . 3 0 5 ) 1 8 9 . 1 0 9 ( 1 3 . 4 7 7 ) 1 - 1 - 6 1 1 . 7 2 2 2 8 1 . 7 9 2 1 9 1 . 3 1 3 1 1 . 6 1 1 6 6 0 . 0 8 0 1 9 4 . 8 3 1 U n p r e s s e d 1 1 . 6 4 1 7 2 1 . 5 1 4 1 8 7 . 2 1 5 1 . 1 . 1 . 4 1 8 2 3 . 5 9 2 1 & 2 1 9 C O , 1 1 . 5 2 8 ( 0 . 2 6 2 ) 1 8 7 4 . 4 8 2 ( 2 8 0 . 9 8 9 ) 1 9 0 . 8 9 4 ( 3 . 1 4 5 ) 1 - 1 - 4 1 4 . 2 4 2 7 5 . 2 7 4 2 0 4 . 4 2 0 1 4 . 4 2 1 8 6 3 . 8 8 7 1 9 2 . 2 0 6 P r e s s e d 1 4 . 3 2 1 8 6 9 . 2 1 3 1 9 9 . 2 1 4 1 2 . 2 2 1 2 2 2 . 1 2 2 2 1 3 2 . 5 1 2 1 4 . 2 4 3 ( 0 . 1 8 4 ) 1 9 8 2 . 7 0 2 ( 1 9 6 . 8 3 1 ) 1 9 9 . 0 8 8 ( 5 . 0 9 4 ) 1 7 1 T a b l e 6 . 1 6 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a ( U n p r e s s e d ) U n a g e d F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 c z c o 2 c 1 c z c o 2 c 1 C 2 c o 2 C 1 u u u A g e d C 2 1 * 1 * * * C 0 2 i t * * * 4 ! - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e ‘ : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " z S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C l : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 T a b l e 6 . 1 7 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a ( P r e s s e d ) U n a g e d F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - " ' - A g e d C 2 . - " ' - € 0 2 , n _ - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e ” : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C l : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 1 7 2 T a b l e 6 . 1 8 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a : A g e d C a s e s S o u r c e S u m - o f - S q u a r e s D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P F l e x u r a l S t r e n g t h ( U n p r e s s e d ) C u r i n g “ 1 9 . 6 9 5 2 9 . 8 4 8 9 5 . 4 1 7 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 9 2 9 9 0 . 1 0 3 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 3 1 4 9 6 1 0 7 5 1 2 1 5 7 4 8 0 5 3 7 6 3 0 . 4 6 4 0 . 0 0 0 E r r o r 4 6 5 2 4 7 . 5 7 9 9 5 1 6 9 4 . 1 7 5 I n i t i a l S t i f f n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 8 2 5 8 2 . 9 9 0 2 4 1 2 9 1 . 4 9 5 2 2 . 2 4 3 0 . 0 0 0 E r r o r 1 6 7 0 7 . 7 4 8 9 1 8 5 6 . 4 1 6 F l e x u r a l S t r e n g t h ( P r e s s e d ) C u r i n g 1 . 5 4 0 2 0 . 7 7 0 0 . 5 6 1 0 . 5 8 9 E r r o r 1 2 . 3 4 4 9 1 . 3 7 2 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g 7 2 9 6 . 2 1 6 2 3 6 4 8 . 1 0 8 0 . 0 7 1 0 . 9 3 2 E r r o r 4 6 3 7 0 3 . 0 3 1 9 5 1 5 2 2 . 5 5 9 I n i t i a l S t i f f n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g 4 5 7 4 . 4 3 1 2 2 2 8 7 . 2 1 5 0 . 3 5 7 0 . 7 0 9 E r r o r 5 7 6 9 5 . 5 8 ] 9 6 4 1 0 . 6 2 0 * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e ” : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e T a b l e 6 . 1 9 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a : U n a g e d / A g e d R a t i o S o u r c e S u m - o f — S q u a r e s D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P F l e x u r a l S t r e n g t h ( U n p r e s s e d ) C u r i n g “ 0 . 0 0 6 2 0 . 0 0 3 4 . 2 6 6 0 . 0 5 0 E r r o r 0 . 0 0 6 9 0 . 0 0 1 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 1 . 1 2 4 2 0 . 5 6 2 4 1 . 7 2 4 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 1 2 1 9 0 . 0 1 3 I n i t i a l S t i f f n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 0 . 0 7 4 2 0 . 0 3 7 1 7 . 0 4 0 0 . 0 0 1 E r r o r 0 . 0 2 0 9 0 . 0 0 2 F l e x u r a l S t r e n g t h ( P r e s s e d ) C u r i n g " 0 . 0 2 6 2 0 . 0 1 3 1 6 . 5 4 8 0 . 0 0 1 E r r o r 0 . 0 0 7 9 0 . 0 0 1 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g ” 0 . 7 9 0 2 0 . 3 9 5 2 0 . 9 9 2 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 1 6 9 9 0 . 0 1 9 I n i t i a l S t i f f n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g 0 . 0 1 6 2 0 . 0 0 8 2 . 1 0 5 0 . 1 7 8 E r r o r 0 . 0 3 3 9 0 . 0 0 4 * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " z S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e T a b l e 6 . 2 0 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( U n p r e s s e d ) 1 7 4 F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 - - " ' - - - C O ; a t u , u u _ n u _ T a b l e 6 . 2 1 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( P r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 - - - - - - C 0 2 - - - - - - - - - T a b l e 6 . 2 2 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( U n p r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 - - - - * 8 - C 0 2 0 _ _ u u _ _ a n : _ T a b l e 6 . 2 3 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( P r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f fi i e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 _ _ i t _ _ _ ( 3 0 2 u a _ u _ _ _ _ _ - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C 1 : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 1 7 5 6 . 3 . 2 . 2 R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s F i g u r e 6 . 1 3 p r e s e n t s t h e e f f e c t s o f r e p e a t e d f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s o n t h e fl e x - u r a l l o a d - d e fl e c t i o n b e h a v i o r o f c a r b o n a t e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . T h e e f f e c t s o f r e p e a t e d f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s o n fl e x u r a l p e r f o r m a n c e a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 6 . 2 4 , F i g u r e 6 . 1 4 a n d 6 . 1 5 . T h e e f f e c t s o f f r e e z e - t h a w c y c l e s o n fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e m i x e d , b u t f l e x u r a l s t i f f n e s s g e n e r a l l y i n c r e a s e d a n d t o u g h n e s s d e c r e a s e d a f t e r e x - p o s u r e t o r e p e a t e d fi e e z e - t h a w c y c l e s . I n t h e c a s e o f u n p r e s s e d b o a r d s , a n a l y s i s o f v a r i - a n c e o f t h e fl e x u r e t e s t d a t a ( T a b l e 6 . 2 5 ) i n d i c a t e s t h a t f r e e z e - t h a w c y c l e s g e n e r a l l y h a d s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t e f f e c t s , a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , o n fl e x u r a l s t r e n g t h , s t i f f n e s s a n d t o u g h n e s s . I n t h e c a s e o f p r e s s e d b o a r d s , e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e n o t s t a t i s - t i c a l l y s i g n i fi c a n t , b u t t h o s e o n s t i f f n e s s a n d t o u g h n e s s w e r e . R e s u l t s o f t h e s t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e t e s t d a t a a r e s h o w n o n T a b l e s 6 . 2 7 a n d 6 . 2 8 o u t c o m e s o f t h e m u l t i p l e c o m p a r i s o n s o f t h e t e s t d a t a a r e s h o w n i n T a b l e s 6 . 2 5 , 6 . 2 6 a n d 6 . 2 9 t o 6 . 3 2 . T a b l e 6 . 3 0 s u g g e s t t h a t p r e s s e d b o a r d s , a f t e r e x p o s u r e t o r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s , a l l p e r f o r m e d r a t h e r s i m i l a r l y i n fl e x u r e i r r e s p e c t i v e o f t h e c u r i n g c o n d i t i o n . T a - b l e 6 . 2 9 s u g g e s t s t h a t a g e d u n p r e s s e d b o a r d s s u b j e c t e d t o C 0 2 - c u r i n g p o s s e s s e d s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s c h a r a c t e r i s t i c s w h i c h , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , w e r e s u p e r i o r t o t h o s e o b t a i n e d w i t h t h e c o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n a t s i m i l a r a u t o c l a v e c u r i n g p e r i o d a n d c o m p a r a b l e t o t h o s e o b t a i n e d w i t h t h e o t h e r c o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n a t e l o n g a t e d a u t o - c l a v e c u r i n g p e r i o d . A s f a r a s t h e a g i n g e f f e c t s a r e c o n c e r n e d , T a b l e 6 . 3 1 a n d F i g u r e 6 . 1 4 s u g g e s t t h a t C 0 2 - c u r i n g c o n t r o l l e d t h e a d v e r s e a g i n g - e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l t o u g h n e s s o f u n p r e s s e d b o a r d s a n d p r o n o u n c e d t h e p o s i t i v e e f f e c t s o f a g i n g o n i n i t i a l s t i f f n e s s . F o r p r e s s e d b o a r d s , C 0 2 - c u r i n g d i d n o t r e n d e r i m p r o v e d c o n t r o l o v e r t h e a g i n g e f f e c t s o n t o u g h n e s s . 1 7 6 1 5 C O F T ’ ( ) c o z , 3 1 2 L / E C o n t r o l 2 ( F T ) m 9 _ ‘ 0 ' C o n t r o l 2 g X : 2 ° - \ . fi C o n t r o l 1 E ? 3 C o n t r o l 1 ( F T ) 0 I 1 l 0 5 1 0 1 5 2 0 D e f l e c t i o n ( m m ) ( a ) U n p r e s s e d 2 0 C o n t r o l 2 ( F T ) C O z ( F T ) C O 2 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 F l e x u r a l S t r e s s ( M P a ) ' 5 C o n t r o l 1 ( F T ) 0 J 1 I l 0 3 6 9 1 2 1 5 D e f l e c t i o n ( m m ) ( b ) P r e s s e d F i g u r e 6 . 1 3 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s ) m m - N ( s s e n f f i t S l a i t i n I 1 7 7 ( a ) 2 0 E U n a g e d ' A g e d ( A f t e r F - T fl g 1 5 - “ ' 3 . 1 : 1 0 1 § 3 s i : 0 . C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 4 0 0 0 ( b ) E I U n a g e d . A g e d ( A f t e r F - T ) ] é 2 ‘ 5 “ f — 3 . 1 5 u . C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 8 0 0 ( C ) . U n a g e d . A g e d ( A f t e r F - T ) ] 4 0 0 - 2 0 0 - C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 F i g u r e 6 . 1 4 E f f e c t s o f R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f U n - p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r - R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x - u r a l T o u g h n e s s ; ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s 1 7 8 ( a ) 2 0 I ’ l fi g e d I A g e d ( E F F - T ) l 1 3 ‘ . 7 , 7 , - 7 , , _ . E 1 5 , r : 1 0 i = 3 E a : 5 2 u . 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 ( b ) 4 0 0 0 E . ’ 5 1 1 7 1 3 1 1 8 6 7 1 3 0 ( A fi e r F - T ) ' 3 0 0 0 _ E . w 8 g 2 0 0 0 , 8 1 - 1 E 1 0 0 0 , 1 5 L L . 0 C o n t r o l ] C o n t r o l 2 ( c ) 8 0 0 I U n a g e d I A g e d ( A fi e r F - T ) E 6 0 0 _ a ‘ 8 E 4 0 0 , " e a : 3 2 0 0 _ . 5 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 F i g u r e 6 . 1 5 E f f e c t s o f R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f P r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r - R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x - u r a l T o u g h n e s s ; ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s T a b l e 6 . 2 4 E f f e c t s o f R e p e a t e d F r e e z e - T h a w o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e l l u l o s e 1 7 9 F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s — T y p e o f C o m p o s i t e A fi e r F r e e z e - T h a w _ m u m ~ M e a n ( S t . D e v . ) M e a n ( S t . D e v . ) M e a n ( S t . D e v . ) 1 - 1 - 6 4 . 3 8 5 1 8 . 4 9 9 1 2 2 . 5 2 6 4 . 6 6 5 8 9 . 9 7 0 1 2 9 . 5 3 2 4 . 9 2 6 4 2 . 6 3 1 1 5 9 . 6 3 8 5 . 3 1 3 2 2 . 2 1 6 1 5 5 . 1 3 2 U n p r e s s e d 4 . 6 9 3 ( 0 . 2 3 4 ) 5 8 6 . 0 0 4 ( 5 1 . 0 7 9 ) 1 3 9 . 1 0 7 ( 1 6 . 5 3 1 ) 1 - 1 - 8 9 . 7 3 1 7 6 2 . 1 3 3 3 4 2 . 2 4 1 8 . 4 5 1 3 1 5 . 6 7 7 4 1 3 . 9 5 2 8 . 3 1 1 4 3 4 . 7 2 1 3 3 1 . 9 4 6 3 . 3 4 1 . 6 2 3 % . 3 2 % . . 7 5 2 C o n t r o l 8 . 6 8 3 ( 0 . 5 0 1 ) 1 5 5 1 . 5 5 0 ( 2 1 1 . 2 0 9 ) 3 4 6 . 2 2 0 ( 4 9 . 1 7 7 ) 1 - 1 - 4 1 4 . 0 6 2 2 8 0 . 6 2 1 3 7 8 . 0 2 2 1 1 . 9 8 1 3 3 4 . 2 4 9 4 6 1 . 4 8 0 1 1 . 6 3 2 0 0 0 . 7 4 2 3 8 2 . 6 6 3 1 1 1 . 3 3 1 3 9 5 . 2 2 3 3 2 5 . 2 3 3 P r e s s e d 1 2 . 1 2 5 ( 1 . 3 7 7 ) 1 8 7 7 . 6 5 1 ( 3 9 7 . 1 2 4 ) 4 0 4 . 3 6 2 ( 3 8 . 7 7 1 ) 1 - 1 - 8 1 4 . 6 0 1 1 3 4 . 9 6 0 4 3 6 . 4 4 3 1 0 . 9 9 8 1 4 . 4 3 3 3 8 0 . 2 3 7 1 2 . 7 3 2 0 8 6 . 3 8 3 5 4 8 . 2 3 9 1 2 . 1 3 1 2 3 3 . 6 2 3 3 2 2 . 2 2 3 1 2 . 7 6 3 ( 1 . 4 7 4 ) 1 4 9 7 . 3 5 1 ( 6 1 9 . 9 0 6 ) 4 4 1 . 2 2 9 ( 7 5 . 0 4 3 ) 1 - 1 - 6 1 0 . 2 7 1 4 1 8 . 0 0 6 4 7 9 . 2 6 6 8 . 7 5 1 2 9 1 . 5 3 5 3 2 1 . 4 6 1 U n p r e s s e d 1 0 . 1 6 1 4 0 1 . 1 1 6 4 0 0 . 6 1 8 1 1 2 . 1 2 1 1 5 1 3 . 3 2 1 5 2 2 . 5 3 3 C O , 9 . 7 9 8 ( 0 . 7 0 6 ) 1 3 7 8 . 7 9 6 ( 5 8 . 6 2 9 ) 4 0 7 . 7 2 1 ( 6 6 . 0 4 5 ) 1 - 1 - 4 1 1 . 3 3 9 3 1 . 9 4 3 1 9 0 . 9 2 7 1 3 . 3 6 1 2 2 7 . 3 4 1 2 9 6 . 3 5 6 P r e s s e d 1 1 . 9 0 1 3 6 7 . 1 5 7 3 6 2 . 2 9 1 1 3 . 3 3 1 2 2 . 2 2 % 3 3 3 . 6 2 2 1 2 . 4 1 0 ( 0 . 9 5 5 ) 1 2 0 5 . 6 0 9 ( 1 9 1 . 1 6 6 ) 3 0 1 . 3 0 1 ( 7 9 . 3 2 7 ) U n a g e d 1 - 1 - 6 7 . 6 6 1 7 6 7 . 6 3 8 1 2 2 . 3 2 7 7 . 6 0 1 9 8 4 . 1 1 2 1 4 1 . 6 2 8 7 . 5 8 1 8 2 4 . 3 1 2 1 3 1 . 2 1 9 1 . 6 3 1 1 2 2 . 3 3 3 1 2 2 . 2 1 5 U n p r e s s e d 7 . 6 3 ( 0 . 0 4 8 ) 1 8 2 4 . 6 5 5 ( 1 1 4 . 1 6 6 ) 1 3 1 . 0 9 7 ( 7 . 9 8 7 ) 1 - 1 - 8 8 . 9 2 2 6 2 2 . 4 3 1 1 7 7 . 1 7 0 8 . 3 9 2 1 0 0 . 2 8 0 1 3 2 . 7 9 2 8 . 4 2 2 5 2 2 . 5 2 1 1 4 9 . 2 1 5 3 . 3 6 2 2 1 3 . 2 1 6 1 3 2 . 2 2 3 C o n t r o l 8 . 5 2 3 ( 0 . 2 6 6 ) 2 3 6 4 . 6 1 2 ( 2 4 7 . 7 8 9 ) 1 4 9 . 6 0 1 ( 1 9 . 5 8 2 ) 1 - 1 - 4 1 1 . 4 9 2 9 9 5 . 9 5 3 1 8 4 . 2 0 4 1 2 . 3 9 2 8 7 7 . 6 2 5 1 4 0 . 0 9 4 1 1 . 5 5 2 8 5 5 . 5 7 9 1 5 0 . 6 6 2 1 2 . 3 3 2 2 3 3 . 2 5 3 1 1 1 1 . 5 3 2 P r e s s e d 1 1 . 9 4 ( 0 . 4 8 6 ) 2 9 2 8 . 1 0 0 ( 7 1 . 7 6 8 ) 1 6 1 . 3 4 8 ( 1 9 . 7 5 5 ) 1 - 1 - 8 1 2 . 6 1 2 6 1 6 . 0 2 1 1 7 2 . 8 4 3 1 3 . 1 2 2 1 2 2 . 3 7 4 2 0 0 . 1 5 7 1 2 . 8 8 2 4 3 . 2 1 5 2 0 0 . 2 2 1 1 3 . 1 1 2 6 3 5 . 3 6 2 1 3 3 . 2 1 3 1 2 . 9 3 ( 0 . 2 4 ) 2 4 0 4 . 0 4 3 ( 2 6 0 . 3 0 5 ) 1 8 9 . 1 0 9 ( 1 3 . 4 7 7 ) 1 - 1 - 6 1 1 . 7 2 2 2 8 1 . 7 9 2 1 9 1 . 3 1 3 1 1 . 6 1 1 6 6 0 . 0 8 0 1 9 4 . 8 3 1 U n p r e s s e d 1 1 . 6 4 1 7 2 1 . 5 1 4 1 8 7 . 2 1 5 1 L 1 5 1 3 3 5 . 2 1 3 1 2 1 1 . 2 1 6 C O , 1 1 . 5 2 8 ( 0 . 2 6 2 ) 1 8 7 4 . 4 8 2 ( 2 8 0 . 9 8 9 ) 1 9 0 . 8 9 4 ( 3 . 1 4 5 ) 1 - 1 - 4 1 4 . 2 4 2 2 7 5 . 2 7 4 2 0 4 . 4 2 0 1 4 . 4 2 1 8 6 3 . 8 8 7 1 9 2 . 2 0 6 P r e s s e d 1 4 . 3 2 1 8 6 9 . 2 1 3 1 9 9 . 2 1 4 1 3 . 2 2 1 2 2 2 . 5 3 2 2 1 1 9 . 3 1 3 1 4 . 2 4 3 ( 0 . 1 8 4 ) 1 9 8 2 . 7 0 2 ( 1 9 6 . 8 3 1 ) 1 9 9 . 0 8 8 ( 5 . 0 9 4 ) T a b l e 6 . 2 5 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a ( U n p r e s s e d ) 1 8 0 U n a g e d F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 * t i * _ A g e d C 2 * i * 4 | * 4 ‘ C 0 2 * t * ' 1 ' I t - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e 1 ' : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C 1 : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 T a b l e 6 . 2 6 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a ( P r e s s e d ) U n a g e d F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C l _ n u A g e d C 2 - " ' ‘ 1 ' C 0 2 - " ‘ - - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i fi ‘ e r e n c e * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 1 ' : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C 1 : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 1 8 1 T a b l e 6 . 2 7 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a : A g e d C a s e s S o u r c e S u m - o f - S q u a r e s D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P F l e x u r a l S t r e n g t h ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 5 8 . 2 2 2 2 2 9 . 1 1 1 8 8 . 8 3 7 0 . 0 0 0 E r r o r 2 . 9 4 9 9 0 . 3 2 8 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 2 1 2 0 8 5 5 4 7 8 2 1 0 6 0 4 2 7 . 7 3 9 6 2 . 8 0 2 0 . 0 0 0 E r r o r 1 5 1 9 6 7 . 0 3 3 9 1 6 8 8 5 . 2 2 6 I n i t i a l S t i f f n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 1 5 8 4 4 2 . 0 7 5 2 7 9 2 2 1 . 0 3 8 3 3 . 6 9 4 0 . 0 0 0 E r r o r 2 1 1 6 0 . 9 5 7 9 2 3 5 1 . 2 1 7 F l e x u r a l S t r e n g t h ( P r e s s e d ) C u r i n g 0 . 8 1 6 2 0 . 4 0 8 0 . 2 4 6 0 . 7 8 7 E r r o r 1 4 . 9 4 6 9 1 . 6 6 1 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g 9 0 8 5 0 9 . 3 0 5 2 4 5 4 2 5 4 . 6 5 2 2 . 3 5 6 0 . 1 5 0 E r r o r 1 7 3 5 6 0 7 2 4 9 9 1 9 2 8 4 5 . 2 5 0 I n i t i a l S t i f f n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g “ 4 2 0 8 0 . 7 1 4 2 2 1 0 4 0 . 3 5 7 4 . 7 0 1 0 . 0 4 0 E r r o r 4 0 2 8 2 . 0 3 4 9 4 4 7 5 . 7 8 2 1 ' : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " z S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e T a b l e 6 . 2 8 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f T e s t D a t a : U n a g e d / A g e d R a t i o S o u r c e S u m - o f - S q u a r e s D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P F l e x u r a l S t r e n g t h ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 0 . 8 7 5 2 0 . 4 3 8 7 2 6 . 1 3 8 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 0 0 5 9 0 . 0 0 1 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g “ 7 . 4 9 8 2 3 . 7 4 9 1 0 3 . 3 6 2 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 3 2 6 9 0 . 0 3 6 I n i t i a l S t i f f n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 0 . 6 5 0 2 0 . 3 2 5 1 4 5 . 7 0 7 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 0 2 0 9 0 . 0 0 2 F l e x u r a l S t r e n g t h ( P r e s s e d ) C u r i n g " 0 . 0 5 9 2 0 . 0 3 0 3 8 . 8 5 8 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 0 0 7 9 0 . 0 0 1 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g 0 . 0 1 7 2 0 . 0 0 9 0 . 4 4 5 0 . 6 5 4 E r r o r 0 . 1 7 5 9 0 . 0 1 9 I n i t i a l S t i f f n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g " 0 . 1 6 7 2 0 . 0 8 3 6 9 . 7 0 5 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 0 1 1 9 0 . 0 0 1 * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e ” : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e T a b l e 6 . 2 9 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( U n p r e s s e d ) 1 8 3 F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 u _ n _ u _ C 0 2 u _ _ u , , u _ _ T a b l e 6 . 3 0 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( P r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 - - - - - - C 0 2 - - - - - - - * - T a b l e 6 . 3 1 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( U n p r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C l - - - C 2 a r e - n , u _ C 0 2 u u _ u - _ u _ - T a b l e 6 . 3 2 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( P r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 - - - - - - C 0 2 u u - - _ _ n u _ - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e 1 ‘ : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C l : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 1 8 4 6 . 3 . 2 . 3 I m m e r s i o n i n W a r m W a t e r F i g u r e 6 . 1 6 p r e s e n t s t h e e f f e c t s o f i m m e r s i o n i n w a r m w a t e r o n t h e fl e x u r a l l o a d - d e fl e c t i o n b e h a v i o r o f c a r b o n a t e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . T h e e f - f e c t s o f w a r m w a t e r i m m e r s i o n o n fl e x u r a l p e r f o r m a n c e a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 6 . 3 3 , a n d F i g u r e 6 . 1 7 a n d 6 . 1 8 . W a r m w a t e r i m m e r s i o n h a d g e n e r a l l y a d v e r s e e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s . A n a l y s i s o f v a r i a n c e o f t h e t e s t d a t a s u g g e s t s t h a t t h e w a r m w a t e r i m m e r s i o n e f f e c t s o n fl e x u r a l p e r f o r m a n c e w e r e g e n e r a l l y s t a t i s t i c a l l y s i g - n i fi c a n t f o r b o t h u n p r e s s e d a n d p r e s s e d b o a r d s a s s h o w n i n T a b l e 6 . 3 4 a n d 6 . 3 5 , r e s p e c - t i v e l y . T h e r e s u l t s o f a n a l y s i s o f v a r i a n c e w i t h e f f e c t s o f c u r i n g a r e s h o w n i n T a b l e s 6 . 3 6 a n d 6 . 3 7 . T h e r e s u l t s o f m u l t i p l e c o m p a r i s o n o f m e a n s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e s 6 . 3 4 , 6 . 3 5 a n d 6 . 3 8 t o 6 . 4 1 . T a b l e 6 . 3 6 a n d 6 . 3 8 t o g e t h e r w i t h F i g u r e 6 . 1 7 i n d i c a t e t h a t a f t e r a g i n g t h e u n - p r e s s e d C 0 2 - c u r e d b o a r d s , p e r f o r m e d b e t t e r t h a n b o a r d s s u b j e c t e d t o t h e c o n t r o l c u r i n g a t s i m i l a r a u t o c l a v e p e r i o d . E l o n g a t e d a u t o c l a v e c u r i n g ( w i t h o u t C 0 2 e x p o s u r e ) , h o w e v e r , g e n e r a l l y p r o d u c e d b e t t e r a g e d r e s u l t s . I n t h e c a s e o f p r e s s e d b o a r d s ( s e e F i g u r e 6 . 1 8 a n d T a b l e 6 . 3 6 a n d 6 . 3 9 ) , t h e a g e d C 0 2 - c u r e d b o a r d s p r e s e n t e d b e t t e r fl e x u r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s a n d c o m p a r a b l e f l e x u r a l t o u g h n e s s w h e n c o m p a r e d w i t h t h e a g e d b o a r d s s u b - j e c t e d t o c o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n s . T h e r e s u l t s o f s t a t i s t i c a l a n a l y s i s p r e s e n t e d i n T a b l e s 6 . 3 7 , 6 . 4 0 a n d 6 . 4 1 , t o g e t h e r w i t h t h e t e s t d a t a o f F i g u r e 6 . 1 7 a n d 6 . 1 8 s u g g e s t t h a t t h e i n fl u e n c e o f C 0 2 c u r i n g o n t h e c o n s e q u e n c e o f w a r m w a t e r i m m e r s i o n w e r e m i x e d . 1 8 5 1 5 c o 2 Q 1 2 - / C o n t r o l Z ( W W ) E , C o n t r o l 1 ( W W ) 3 9 — C o n t r 0 1 2 8 m E C o n t r o l l u . 3 - 0 0 5 1 0 1 5 2 0 D e f l e c t i o n ( m m ) ( a ) U n p r e s s e d 2 0 c o 2 / C o n t r 0 1 2 ’ 3 ‘ 1 5 k - C 0 2 ( W W ) g C o n t r 0 1 2 ( W W ) U ) E 1 0 C o n t r o l 1 ( W W ) 2 C o n t r o l l g 5 - u . o 1 1 1 0 3 6 9 1 2 1 5 D e f l e c t i o n ( m m ) ( b ) P r e s s e d F i g u r e 6 . 1 6 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r B e f o r e a n d A fi e r W a r m W a t e r I m m e r s i o n o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s 1 8 6 ( a ) 2 0 . U n a g e d . A g e d ( A fi E r i V V W fl F l e x u r a l S t r e n g t h ( M P a ) E S 5 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 4 0 0 0 ( b ) E . U n a g e d . A g e d ( A f t e r W - W ) ' E ' 3 0 0 0 _ E U ) 8 a 2 0 0 0 3 E " g 1 0 0 0 2 u . 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 8 0 0 ( C ) . U n a g e d ' A g e d ( A fi e r W - W ) E 6 0 0 - E 3 g 4 0 0 _ a E 2 0 0 - 5 L i “ . 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 F i g u r e 6 . 1 7 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e B e f o r e a n d A f t e r W a r m W a t e r I m m e r s i o n o f U n - p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r - R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x - u r a l T o u g h n e s s ; ( 0 ) I n i t i a l S t i f f n e s s 1 8 7 ( a ) 2 0 [ I T U — n a E c d . A g e d ( E H - 1 7 ) ] F l e x u r a l S t r e n g t h ( M P a ) ' 5 ' 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 ( b ) 4 0 0 0 E . U n a g e d . A g e d ( A fi e r W - W ) E ' 3 0 0 0 _ E U ) 8 a , 2 0 0 0 . 8 E - t g 1 0 0 0 - > 4 : 2 “ - 1 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 ( c ) 8 0 0 . U n a g e d . A g e d ( A f t e r W - W ) ] S 6 0 0 _ E 8 4 0 0 _ fl : 7 : : 2 2 0 0 - . 5 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 F i g u r e 6 . 1 8 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e B e f o r e a n d A f t e r W a r m - W a t e r o f P r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r - R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s ; ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s 1 8 8 T a b l e 6 . 3 3 E f f e c t s o f W a r m W a t e r I m m e r s i o n o n t h e F l e x u r a l P e r f o r m a n c e o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s _ T y p e o f C o m p o s i t e _ A f t e r W a r m W a t e r r m m - ' M e e n ( S t D e v . ) M e a n ( S t . D e v . ) M e a n ( s r . D e v . ) 1 - 1 - 6 2 . 8 6 5 2 3 . 9 2 0 9 0 . 4 4 7 3 . 1 6 6 6 6 . 8 2 2 9 9 . 0 3 6 3 . 9 7 6 9 0 . 3 1 0 9 3 . 6 3 1 3 . 6 2 6 3 3 . 3 3 2 1 9 3 . 5 5 3 U n p r e s s e d 3 . 4 0 3 ( 0 . 4 9 1 ) 6 3 3 . 6 5 1 ( 7 4 . 7 1 6 ) 9 7 . 1 4 1 ( 6 . 5 7 6 ) 1 - 1 - 8 6 . 9 0 1 3 1 0 . 6 4 9 1 2 9 . 0 3 1 7 . 0 8 1 0 9 6 . 3 1 5 1 9 1 . 1 6 8 6 . 7 7 1 2 9 8 . 6 4 6 1 9 0 . 9 3 5 6 . 3 1 1 3 9 9 . 1 1 1 1 2 5 . 3 1 5 C o n t r o l 6 . 8 1 5 ( 0 . 2 4 0 ) 1 2 5 1 . 5 8 0 ( 1 0 3 . 6 4 3 ) 1 7 6 . 6 2 7 ( 3 1 . 7 9 6 ) 1 . 1 4 5 . 8 2 1 1 6 4 . 4 1 1 1 1 8 . 7 7 9 6 . 7 4 6 6 1 . 2 0 8 7 8 . 7 4 2 6 . 6 3 1 0 4 2 . 7 8 2 1 1 5 . 5 8 3 6 . 5 3 1 1 2 1 . 6 3 2 1 9 1 . 3 5 3 P r e s s e d 6 . 4 0 5 ( 0 . 4 1 1 ) 1 0 1 4 . 7 6 0 ( 2 4 4 . 3 4 5 ) 1 0 5 . 1 6 3 ( 1 8 . 2 3 7 ) 1 - 1 - 8 6 . 8 6 1 1 5 5 . 3 9 4 1 5 5 . 9 7 5 8 . 5 0 1 0 8 5 . 2 4 7 1 1 3 . 3 7 1 7 . 8 9 1 1 8 4 . 4 4 8 1 5 2 . 6 4 8 3 . 1 5 1 9 2 3 . 1 3 3 1 5 3 . 5 5 3 7 . 8 5 ( 0 . 7 0 6 ) 1 1 3 1 . 9 6 8 ( 4 8 . 3 8 3 ) 1 4 2 . 6 3 6 ( 1 9 . 7 4 5 ) 1 - 1 - 6 5 . 7 5 1 0 7 5 . 9 7 6 1 4 3 . 3 4 2 5 . 0 7 5 5 5 . 5 3 2 1 4 7 . 1 6 9 U n p r e s s e d 5 . 6 4 1 0 0 0 . 6 4 9 1 4 4 . 8 5 3 3 . 3 3 1 1 1 9 . 1 8 9 1 5 9 . 6 3 2 c o 2 5 . 5 8 5 ( 0 . 3 5 7 ) 9 3 5 . 5 4 9 ( 2 5 7 . 4 3 5 ) 1 4 3 . 9 9 9 ( 2 . 7 4 1 ) 1 . 1 4 7 . 9 5 1 2 5 8 . 2 9 0 1 2 1 . 2 7 2 1 2 . 4 4 1 6 2 6 . 7 5 2 1 3 5 . 2 3 5 P r e s s e d 1 0 . 7 7 1 6 0 0 . 7 4 6 1 3 6 . 8 4 2 1 2 . 1 1 1 3 3 2 . 6 5 3 1 3 9 . 1 3 3 1 0 . 8 3 3 ( 2 . 0 5 6 ) 1 4 6 8 . 8 6 1 ( 1 7 6 . 0 0 8 ) 1 3 1 . 0 2 1 ( 6 . 9 9 4 ) U n a g e d 1 - 1 - 6 7 . 6 6 1 7 6 7 . 6 3 8 1 2 2 . 3 2 7 7 . 6 0 1 9 8 4 . 1 1 2 1 4 1 . 6 2 8 7 . 5 8 1 8 2 4 . 3 1 2 1 3 1 . 2 1 9 1 . 6 3 1 1 2 2 . 3 3 3 1 2 2 . 2 1 5 U n p r e s s e d 7 . 6 3 ( 0 . 0 4 8 ) 1 8 2 4 . 6 5 5 ( 1 1 4 . 1 6 6 ) 1 3 1 . 0 9 7 ( 7 . 9 8 7 ) 1 - 1 - 8 8 . 9 2 2 6 2 2 . 4 3 1 1 4 7 7 . 1 7 0 8 . 3 9 2 1 0 0 . 2 8 0 1 3 2 . 7 9 2 8 . 4 2 2 5 2 2 . 5 2 1 1 4 9 . 2 1 5 3 . 3 6 7 2 1 3 . 2 1 6 1 3 2 . 2 2 3 C o n t r o l 8 . 5 2 3 ( 0 . 2 6 6 ) 2 3 6 4 . 6 1 2 ( 2 4 7 . 7 8 9 ) 1 4 9 . 6 0 1 ( 1 9 . 5 8 2 ) 1 . 1 4 1 1 . 4 9 2 9 9 5 . 9 5 3 1 8 4 . 2 0 4 1 2 . 3 9 2 8 7 7 . 6 2 5 1 4 0 . 0 9 4 1 1 . 5 5 2 8 5 5 . 5 7 9 1 5 0 . 6 6 2 1 2 . 3 3 2 2 3 3 . 2 5 3 1 1 9 . 5 3 2 P r e s s e d 1 1 . 9 4 ( 0 . 4 8 6 ) 2 9 2 8 . 1 0 0 ( 7 1 . 7 6 8 ) 1 6 1 . 3 4 8 ( 1 9 . 7 5 5 ) 1 - 1 - 8 1 2 . 6 1 2 6 1 6 . 0 2 1 1 7 2 . 8 4 3 1 3 . 1 2 2 1 2 . 3 7 4 2 0 0 . 1 5 7 1 2 . 8 8 2 2 4 3 . 2 1 5 2 0 0 . 2 2 1 1 3 . 1 1 2 6 3 5 . 3 6 2 1 3 3 . 2 1 3 1 2 . 9 3 ( 0 . 2 4 ) 2 4 0 4 . 0 4 3 ( 2 6 0 . 3 0 5 ) 1 8 9 . 1 0 9 ( 1 3 . 4 7 7 ) 1 - 1 - 6 1 1 . 7 2 2 2 8 1 . 7 9 2 1 9 1 . 3 1 3 1 1 . 6 1 1 6 6 0 . 0 8 0 1 9 4 . 8 3 1 U n p r e s s e d 1 1 . 6 4 1 7 2 1 . 5 1 4 1 8 7 . 2 1 5 1 . 1 . 1 5 1 3 3 5 . 5 5 3 1 % ! 2 1 6 c o z 1 1 . 5 2 8 ( 0 . 2 6 2 ) 1 8 7 4 . 4 8 2 ( 2 8 0 . 9 8 9 ) 1 9 0 . 8 9 4 ( 3 . 1 4 5 ) 1 - 1 - 4 1 4 . 2 4 2 2 7 5 . 2 7 4 2 0 4 . 4 2 0 1 4 . 4 2 1 8 6 3 . 8 8 7 1 9 2 . 2 0 6 P r e s s e d 1 4 . 3 2 1 8 6 9 . 2 1 3 1 9 9 . 2 1 4 1 3 . 2 2 1 2 2 2 . 5 3 2 2 9 9 . 3 1 3 1 4 . 2 4 3 ( 0 . 1 8 4 ) 1 9 8 2 . 7 0 2 ( 1 9 6 . 8 3 1 ) 1 9 9 . 0 8 8 ( 5 . 0 9 4 ) T a b l e 6 . 3 4 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a ( U n p r e s s e d ) 1 8 9 U n a g e d F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 2 C 1 t i * i * A g e d C 2 a r e u _ C 0 2 4 4 u u - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e ‘ : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C l : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 T a b l e 6 . 3 5 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a ( P r e s s e d ) U n a g e d F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 i t * t i t A g e d C 2 " * * - C 0 2 * * u u - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e 1 ‘ : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C 1 : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 1 9 0 T a b l e 6 . 3 6 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a : A g e d C a s e s S o u r c e S u m — o f - S q u a r e s D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P F l e x u r a l S t r e n g t h ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 2 3 . 8 9 5 2 1 1 . 9 4 8 8 4 . 1 7 2 0 . 0 0 0 E r r o r 1 . 2 7 7 9 0 . 1 4 2 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 7 6 3 8 0 6 . 2 7 2 2 3 8 1 9 0 3 . 1 3 6 1 3 . 8 7 1 0 . 0 0 2 E r r o r 2 4 7 7 9 0 . 7 1 2 9 2 7 5 3 2 . 3 0 1 I n i t i a l S t i f f n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g * * 1 2 6 0 3 . 4 9 3 2 6 3 0 1 . 7 4 7 1 7 . 6 0 5 0 . 0 0 1 E r r o r 3 2 2 1 . 5 3 0 9 3 5 7 . 9 4 8 F l e x u r a l S t r e n g t h ( P r e s s e d ) C u r i n g ‘ 1 ' 4 0 . 7 8 1 2 2 0 . 3 9 1 1 2 . 4 9 6 0 . 0 0 3 E r r o r 1 4 . 6 8 6 9 1 . 6 3 2 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g " ' 4 4 5 1 7 7 . 7 3 5 2 2 2 2 5 8 8 . 8 6 7 7 . 1 9 0 0 . 0 1 4 E r r o r 2 7 8 6 3 3 . 0 7 5 9 3 0 9 5 9 . 2 3 1 I n i t i a l S t i f f n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g 1 ' 2 9 4 3 . 6 2 8 2 1 4 7 1 . 8 1 4 5 . 7 2 4 ‘ 0 . 0 2 5 E r r o r 2 3 1 4 . 0 5 7 9 2 5 7 . 1 1 7 I " z S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e “ z S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e T a b l e 6 . 3 7 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a : U n a g e d / A g e d R a t i o S o u r c e S u m - o f - S q u a r e s D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P F l e x u r a l S t r e n g t h ( U n p r e s s e d ) C u r i n g ‘ 1 ' 2 . 2 2 5 2 1 . 1 1 2 8 0 5 . 7 6 3 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 0 1 2 9 0 . 0 0 1 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g * * 2 . 3 4 3 2 1 . 1 7 2 2 1 . 5 4 6 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 4 8 9 9 0 . 0 5 4 I n i t i a l S t i f f n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g ‘ 1 ' 0 . 6 4 8 2 0 . 3 2 4 5 0 . 2 8 1 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 0 5 8 9 0 . 0 0 6 F l e x u r a l S t r e n g t h ( P r e s s e d ) C u r i n g 1 “ 0 . 6 1 5 2 0 . 3 0 7 1 2 7 . 8 9 4 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 0 2 2 9 0 . 0 0 2 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g * * 4 . 6 5 2 2 2 . 3 2 6 9 1 . 6 5 6 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 2 2 8 9 0 . 0 2 5 I n i t i a l S t i f f n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g 0 . 1 1 1 2 0 . 0 5 6 3 . 6 4 3 0 . 0 6 9 E r r o r 0 . 1 3 7 9 0 . 0 1 5 * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " z S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e T a b l e 6 . 3 8 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( U n p r e s s e d ) 1 9 2 F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 a r e _ u _ n - C 0 2 4 4 : u _ _ , _ 4 : _ _ T a b l e 6 . 3 9 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( P r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 - - - - e _ C 0 2 n e , e _ _ _ _ _ T a b l e 6 . 4 0 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( U n p r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 8 4 _ u _ n _ C 0 2 a n M _ u _ _ _ u : _ T a b l e 6 . 4 1 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( P r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 # t - * 4 | _ _ _ C 0 2 n u , u u _ _ _ , - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 1 " : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C 1 : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 1 9 3 6 . 3 . 2 . 4 R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n C y c l e s F i g u r e 6 . 1 9 p r e s e n t s t h e e f f e c t s o f r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g - c a r b o n a t i o n c y c l e s o n t h e fl e x u r a l l o a d - d e fl e c t i o n b e h a v i o r o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . T h e e f f e c t s o f r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g - c a r b o n a t i o n c y c l e s o n fl e x u r a l p e r f o r m a n c e a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 6 . 4 2 , a n d i n F i g u r e s 6 . 2 0 a n d 6 . 2 1 . T h e r e w a s a t e n d e n c y i n fl e x u r a l t o u g h n e s s a n d s t r e n g t h t o d r o p a n d i n fl e x u r a l s t i f f n e s s t o g e n e r a l l y i n c r e a s e a f t e r t h i s a c - c e l e r a t e d a g i n g p r o c e s s . A n a l y s i s o f v a r i a n c e o f t h e t e s t d a t a s u g g e s t s t h a t t h e s e a g i n g e f f e c t s w e r e g e n e r a l l y o f l i t t l e s t a t i s t i c a l s i g n i fi c a n c e i n u n p r e s s e d b o a r d s , b u t s i g n i fi c a n t i n p r e s s e d b o a r d s . S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g - c a r b o n a t i o n e f f e c t s a r e s h o w n i n T a b l e s 6 . 4 5 a n d 6 . 4 6 . T h e o u t c o m e s o f m u l t i p l e c o m p a r i s o n s o f t h e t e s t d a t a a r e s h o w n o n T a b l e s 6 . 4 3 , 6 . 4 4 , a n d 6 . 4 7 t o 6 . 5 0 . T a b l e 6 . 4 7 a n d F i g u r e 6 . 2 0 i n d i c a t e t h a t a g e d u n p r e s s e d C 0 2 - c u r e d b o a r d s h a d h i g h e r fl e x u r a l s t r e n g t h a n d c o m p a r a b l e fl e x u r a l t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s w h e n c o m p a r e d w i t h t h e a g e d c o n t r o l u n p r e s s e d b o a r d s , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . T a b l e 6 . 4 8 a n d F i g - u r e 6 . 2 1 i n d i c a t e t h a t a g e d p r e s s e d C 0 2 - c u r e d b o a r d s o f f e r e d c o m p a r a b l e fl e x u r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s v a l u e s , b u t l o w e r fl e x u r a l t o u g h n e s s , w h e n c o m p a r e d w i t h a g e d c o n t r o l p r e s s e d b o a r d s , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . F i g u r e 6 . 2 1 , a n d T a b l e 6 . 4 9 a n d 6 . 5 0 s h o w m i x e d i n fl u e n c e o f C 0 2 c u r i n g o n t h e a c c e l e r a t e d a g i n g e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l p e r - f o r m a n c e o f u n p r e s s e d a n d p r e s s e d b o a r d s . ’ ) a P M ( s s e r t S l a r u x e l F ) a P M ( s s e r t S l a r u x e l F / / . 8 \ \ \ 1 9 4 c o 2 ( W D C ) C o n t r o l 2 C o n t r o l 1 ( W D C ) C o n t r o l 1 D e f l e c t i o n ( m m ) ( a ) U n p r e s s e d 2 0 c o 2 ( W D C ) C O : C o n t r o l 2 C o n t r o l 2 ( W D C ) — M 1 A C o n t r o l 1 M / / 0 ‘ 5 C o n t r o l 1 ( W D C ) 0 1 . n 0 3 6 9 1 2 1 5 D e fl e c t i o n ( m m ) ( b ) P r e s s e d F i g u r e 6 . 1 9 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r A f t e r W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n C y c l e s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s 1 9 5 ( a ) 2 0 I U n a g e d [ A g e d ( A fi e r W - D - C ) j 7 3 ‘ . 7 . . . g 1 5 1 : 1 0 r 5 § 5 2 1 3 . . 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 ( b ) 4 0 0 0 a [ - U n a g e d I A g e d ( A fi e r W - D - C ) l E ' 3 0 0 0 - a m 3 a 2 0 0 0 . 3 I " g 1 0 0 0 . 1 5 1 . 1 . . 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 8 0 0 ( c ) . U n a g e d . A g e d ( A f t e r W - D - C ) l E 6 0 0 . E 3 g 4 0 0 _ 1 ’ 3 3 7 " : 2 0 0 . . 5 0 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 F i g u r e 6 . 2 0 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e B e f o r e a n d A f t e r W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n o f U n - p r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r - R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x - u r a l T o u g h n e s s ; ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s ) a P M ( h t g n e r t S l a r u x e l F ) m m - N ( s s e n h g u o T l a r u x e l F ( a ) ( b ) ( C ) F i g u r e 6 . 2 1 I n i t i a l S t i f f n e s s ( N - m m ) 2 0 1 9 6 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 - 8 0 0 4 0 0 2 0 0 - . - U n a g e d . A g e d ( A fi e r W D — C ) j C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C o n t r o l 1 E n a g e d - A g e d ( A fl e r W - D - C ) C o n t r o l 2 C o n t r o l 1 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e B e f o r e a n d A f t e r W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n o f P r e s s e d C e l l u l o s e F i b e r - R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x - u r a l T o u g h n e s s ; ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s E U n a g e d . A g e d ( A f t e r W - D - C ) C 0 2 C o n t r o l 2 T a b l e 6 . 4 2 1 E f f e c t s o f R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n C y c l e s o n t h e F l e x u r a l P e r - 1 9 7 f o r m a n c e o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s T y p e o f C o m p o s i t e _ A f t e r _ W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n W 1 2 1 ) M W M e a n ( S t D e v . ) M e a n ( S t . D e v . ) M e a n ( S t . D e v . ) 1 - 1 - 6 6 . 9 7 2 6 3 1 . 1 0 4 2 7 6 . 6 7 5 6 . 6 6 2 2 0 1 . 6 2 1 1 5 2 . 4 0 1 6 . 8 3 2 0 0 1 . 3 1 2 2 5 3 . 9 3 7 6 . 2 2 2 1 9 2 1 3 3 2 2 1 . 5 2 5 U n p r e s s e d 6 . 8 4 5 ( 0 . 1 3 6 ) 2 2 3 4 . 2 0 6 ( 2 7 6 . 9 4 8 ) 2 4 3 . 6 3 5 ( 6 2 . 7 5 6 ) 1 - 1 - 8 8 7 ? 1 5 8 4 . 3 9 2 1 4 5 . 8 4 6 6 . 9 0 1 5 2 4 . 7 4 7 1 8 8 . 0 6 9 8 . 4 5 1 5 3 9 . 0 2 1 1 5 9 . 0 5 4 1 . 2 2 1 3 2 2 1 8 3 1 3 3 . 3 6 3 C o n t r o l 8 . 0 1 8 ( 0 . 8 0 5 ) 1 5 1 0 . 0 4 1 ( 8 2 . 6 9 8 ) 1 6 9 . 1 3 4 ( 2 0 . 0 9 0 ) 1 - 1 - 4 7 . 7 2 1 8 7 9 . 8 3 1 2 5 1 . 9 7 7 1 0 . 1 1 1 6 2 1 . 5 6 6 1 5 1 . 6 0 4 1 0 . 5 4 1 5 2 9 . 0 4 4 2 3 8 . 6 7 3 1 9 . 5 6 1 3 2 2 . 3 2 5 2 3 3 . 1 5 2 P r e s s e d 9 . 7 0 8 ( 1 . 3 3 8 ) 1 6 4 0 . 0 8 4 ( 1 6 5 . 6 2 3 ) 2 2 0 . 2 4 9 ( 4 6 . 1 8 9 ) 1 - 1 - 8 1 1 . 9 7 1 6 2 2 . 3 7 5 1 5 5 . 6 4 1 1 1 . 7 5 1 5 7 8 . 8 7 3 1 5 7 . 8 3 1 1 1 . 9 7 1 6 0 2 . 8 3 4 1 4 3 . 8 4 5 1 9 . 1 3 1 6 3 9 . 6 3 1 3 9 . 7 5 6 1 1 . 6 0 5 ( 0 . 5 9 2 ) 1 6 0 8 . 6 8 0 ( 2 3 . 0 3 9 ) 1 5 2 . 0 1 6 ( 6 . 2 0 0 ) 1 - 1 - 6 8 . 0 4 2 4 3 3 . 9 9 4 1 8 3 . 3 0 1 8 . 8 6 1 1 3 8 . 5 4 5 1 5 0 . 9 7 5 U n p r e s s e d 8 . 3 5 1 0 7 4 . 7 5 3 1 4 8 . 7 8 2 3 . 2 3 1 2 2 2 . 1 5 3 1 3 9 . 1 5 6 c o 2 8 . 3 7 ( 0 . 3 5 1 ) 1 4 8 5 . 0 0 9 ( 6 3 9 . 2 4 1 ) 1 6 5 . 9 5 1 ( 1 8 . 6 1 0 ) 1 - 1 - 4 1 1 . 3 3 1 2 6 6 . 5 6 0 1 6 9 . 3 0 6 1 0 . 6 1 1 1 2 4 . 8 9 5 2 4 2 . 0 7 7 P r e s s e d 1 1 . 7 5 1 1 8 3 . 6 3 8 2 0 0 . 8 4 6 1 1 . 9 2 1 1 9 2 . 6 3 3 2 1 3 . 1 5 9 1 1 . 1 9 5 ( 0 . 4 7 6 ) 1 1 7 1 . 1 8 3 ( 7 1 . 1 3 9 ) 2 0 7 . 7 4 2 ( 3 0 . 6 8 5 ) U n a g e d 1 - 1 - 6 7 . 6 6 1 7 6 7 . 6 3 8 1 2 2 . 3 2 7 7 . 6 0 1 9 8 4 . 1 1 2 1 4 1 . 6 2 8 7 . 5 8 1 8 2 4 . 3 1 2 1 3 1 . 2 1 9 1 . 6 3 1 1 2 2 . 3 3 3 1 2 2 . 2 1 5 U n p r e s s e d 7 . 6 3 ( 0 . 0 4 8 ) 1 8 2 4 . 6 5 5 ( 1 1 4 . 1 6 6 ) 1 3 1 . 0 9 7 ( 7 . 9 8 7 ) 1 - 1 - 8 8 . 9 2 2 6 2 2 . 4 3 1 T 7 7 7 7 0 8 . 3 9 2 1 0 0 . 2 8 0 1 3 2 . 7 9 2 8 . 4 2 2 5 2 2 . 5 2 1 1 4 9 . 2 1 5 3 . 3 6 2 2 1 3 . 2 1 6 1 3 2 . 2 2 3 C o n t r o l 8 . 5 2 3 ( 0 . 2 6 6 ) 2 3 6 4 . 6 1 2 ( 2 4 7 . 7 8 9 ) 1 4 9 . 6 0 1 ( 1 9 . 5 8 2 ) 1 . 1 - 4 1 1 . 4 9 2 9 9 5 . 9 5 3 1 8 4 . 2 0 4 1 2 . 3 9 2 8 7 7 . 6 2 5 1 4 0 . 0 9 4 1 1 . 5 5 2 8 5 5 . 5 7 9 1 5 0 . 6 6 2 1 2 . 3 3 2 2 3 3 . 2 5 3 1 1 9 . 5 3 2 P r e s s e d 1 1 . 9 4 ( 0 . 4 8 6 ) 2 9 2 8 . 1 0 0 ( 7 1 . 7 6 8 ) 1 6 1 . 3 4 8 ( 1 9 . 7 5 5 ) ' 1 - 1 - 8 1 2 . 6 1 2 6 1 6 . 0 2 1 1 7 2 . 8 4 3 1 3 . 1 2 2 1 2 2 . 3 7 4 2 0 0 . 1 5 7 1 2 . 8 8 2 2 4 3 . 2 1 5 2 0 0 . 2 2 1 1 3 . 1 . 1 2 6 3 . 3 6 2 1 3 3 . 2 1 5 1 2 . 9 3 ( 0 . 2 4 ) 2 4 0 4 . 0 4 3 ( 2 6 0 . 3 0 5 ) 1 8 9 . 1 0 9 ( 1 3 . 4 7 7 ) 1 - 1 - 6 1 1 . 7 2 2 2 8 1 . 7 9 2 1 9 1 . 3 1 3 1 1 . 6 1 1 6 6 0 . 0 8 0 1 9 4 . 8 3 1 U n p r e s s e d 1 1 . 6 4 1 7 2 1 . 5 1 4 1 8 7 . 2 1 5 1 1 . 1 5 1 . 3 3 5 . 5 5 3 1 2 1 . 2 1 6 C 0 2 1 1 . 5 2 8 ( 0 . 2 6 2 ) 1 8 7 4 . 4 8 2 ( 2 8 0 . 9 8 9 ) 1 9 0 . 8 9 4 ( 3 . 1 4 5 ) 1 - 1 - 4 1 4 . 2 4 2 2 7 5 . 2 7 4 2 0 4 . 4 2 0 1 4 . 4 2 1 8 6 3 . 8 8 7 1 9 2 . 2 0 6 P r e s s e d 1 4 . 3 2 1 8 6 9 . 2 1 3 1 9 9 . 2 1 4 1 3 . 2 2 1 2 2 2 . 5 3 2 2 9 9 . 3 1 3 1 4 . 2 4 3 ( 0 . 1 8 4 ) 1 9 8 2 . 7 0 2 ( 1 9 6 . 8 3 1 ) 1 9 9 . 0 8 8 ( 5 . 0 9 4 ) 1 9 8 T a b l e 6 . 4 3 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a ( U n p r e s s e d ) U n a g e d F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C l _ _ * * A g e d C 2 - - - C 0 2 n _ _ - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e 1 ' : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C l : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 T a b l e 6 . 4 4 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f T e s t D a t a ( P r e s s e d ) U n a g e d F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 , C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 * * i t fi t A g e d C 2 - * * - C 0 ; a r e n _ - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C 1 : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 1 9 9 T a b l e 6 . 4 5 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f t h e T e s t D a t a : A g e d C a s e s S o u r c e S u m - o f - S q u a r e s D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P F l e x u r a l S t r e n g t h ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 5 . 1 0 0 2 2 . 5 5 0 9 . 6 8 7 0 . 0 0 6 E r r o r 2 . 3 6 9 9 0 . 2 6 3 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g “ 1 4 4 8 4 4 7 7 7 7 2 7 2 4 2 2 3 . 8 8 8 4 . 4 1 4 0 . 0 4 6 E r r o r 1 4 7 6 5 0 3 0 7 5 9 1 6 4 0 5 5 . 8 9 7 I n i t i a l S t i f f n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 1 5 4 6 1 . 1 6 6 2 7 7 3 0 . 5 8 3 4 . 9 4 7 | 0 . 0 3 6 E r r o r 1 4 0 6 5 . 1 8 9 9 1 5 6 2 . 7 9 9 I F l e x u r a l S t r e n g t h ( P r e s s e d ) C u r i n g " 7 . 9 7 5 2 3 . 9 8 8 5 . 0 5 2 0 . 0 3 4 E r r o r 7 . 1 0 4 9 0 . 7 8 9 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g " 5 4 9 6 7 7 . 5 8 3 2 2 7 4 8 3 8 . 7 9 1 2 4 . 9 6 8 1 0 . 0 0 0 E r r o r 9 9 0 6 7 . 8 6 3 9 1 1 0 0 7 . 5 4 0 l I n i t i a l S t i f f n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g “ 1 0 5 5 6 . 8 5 ] 2 5 2 7 8 . 4 2 5 5 . 0 8 6 0 . 0 3 3 E r r o r 9 3 4 0 . 2 9 9 9 1 0 3 7 . 8 1 1 1 ' : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 2 0 0 T a b l e 6 . 4 6 R e s u l t s o f t h e A n a l y s i s o f V a r i a n c e o f t h e T e s t D a t a : U n a g e d / A g e d R a t i o S o u r c e S u m - o f - S q u a r e s D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P F l e x u r a l S t r e n g t h ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 0 . 2 2 8 2 0 . 1 1 4 1 6 4 . 0 5 2 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 0 0 6 9 0 . 0 0 1 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g “ * 1 . 1 3 9 2 0 . 5 7 0 2 5 . 9 0 6 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 1 9 8 9 0 . 0 2 2 I n i t i a l S t i f f n e s s ( U n p r e s s e d ) ~ C u r i n g " 0 . 7 5 5 2 0 . 3 7 7 7 6 . 2 0 5 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 0 4 5 9 0 . 0 0 5 F l e x u r a l S t r e n g t h ( P r e s s e d ) C u r i n g " 0 . 0 5 3 2 0 . 0 2 7 2 3 . 4 9 1 I 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 0 1 0 9 0 . 0 0 1 I F l e x u r a l T o u g h n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g “ 0 . 1 6 8 2 0 . 0 8 4 4 . 4 7 3 0 . 0 4 5 E r r o r 0 . 1 6 9 9 0 . 0 1 9 I n i t i a l S t i f f n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g “ 0 . 5 3 3 2 0 . 2 6 6 4 8 . 7 8 6 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 0 4 9 9 0 . 0 0 5 . 1 ' : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 2 0 1 T a b l e 6 . 4 7 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( U n p r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C l - - - C 2 * - - - - - C 0 2 1 ” " - - - - - - - - T a b l e 6 . 4 8 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : A g e d C a s e s ( P r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i fi n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 * - - - * - C 0 2 - _ , _ a n n _ _ _ _ T a b l e 6 . 4 9 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( U n p r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 4 , u _ 4 : 4 : , C 0 2 4 2 4 : u _ u 4 : _ a n n _ T a b l e 6 . 5 0 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f T e s t R e s u l t s : U n a g e d / A g e d R a t i o ( P r e s s e d ) F l e x u r a l S t r e n g t h F l e x u r a l T o u g h n e s s I n i t i a l S t i f f n e s s C 1 C 2 C 0 2 C 1 C 2 C 0 ; C 1 C 2 C 0 2 C 1 - - - C 2 a n _ 4 , u _ C 0 2 - H - - - - n u _ - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e I " : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e " : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e C 1 : C o n t r o l 1 ; C 2 : C o n t r o l 2 2 0 2 6 . 3 . 2 . 2 M o i s t u r e S e n s i t i v i t y W a t e r h a s a d r a m a t i c e f f e c t o n t h e e l a s t i c m o d u l u s a n d fl e x u r a l s t r e n g t h o f c e l l u - l o s e fi b e r i r r e s p e c t i v e o f w h e t h e r t h e fi b e r s a r e b l e a c h e d o r n o t . T h e u n c o l l a p s e d , l i g n i - fi e d c e l l u l o s e fi b e r s r e t a i n t h e i r s t r e n g t h b e t t e r t h a n d e l i g n i fi e d fi b e r s w h e n e x p o s e d t o m o i s t u r e . I n t h i s s e c t i o n , m o i s t u r e s e n s i t i v i t y o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m - p o s i t e w e r e i n v e s t i g a t e d . T h e fl e x u r a l l o a d - d e fl e c t i o n b e h a v i o r o f c a r b o n a t e d a n d n o n - c a r b o n a t e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e a t d i f f e r e n t m o i s t u r e c o n d i t i o n s a r e s h o w n i n F i g u r e s 6 . 2 2 a n d 6 . 2 3 . T h e fl e x u r a l t e s t r e s u l t s a r e s h o w n o n F i g u r e s 6 . 2 4 a n d 6 . 2 5 , a n d i n T a b l e s 6 . 5 1 t o 6 . 5 3 . T h e i n c r e a s e i n m o i s t u r e c o n t e n t fi ' o m a i r - d r i e d t o s a t u r a t e d c o n d i t i o n h a d a d - v e r s e e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s o f b o t h c o n v e n t i o n a l a n d c a r b o n a t e d c o m p o s i t e s . D u c t i l i t y a n d t o u g h n e s s c h a r a c t e r i s t i c s , h o w e v e r , i m p r o v e d u p o n s a t u r a t i o n . T h e fl e x u r a l t o u g h n e s s v a l u e s d i d n o t s h o w t h i s t r e n d b e c a u s e t h e y p a r t l y r e fl e a t t h e l o s s i n fl e x u r a l s t r e n g t h . O v e n d r y i n g p r o d u c e d a d v e r s e e f f e c t s o n fl e x u r a l p e r f o r m a n c e ; t h i s c o u l d b e p a r t l y a t t r i b u t e d t o t h e a d v e r s e e f f e c t s o f d r y h e a t ( 4 8 h o u r s i n o v e n a t 1 0 2 ° C ) o n c e l l u l o s e fi b e r s . S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f v a r i a n c e o f t e s t d a t a i s p r e s e n t e d i n T a b l e 6 . 5 4 . T h e o u t c o m e s o f m u l t i p l e c o m p a r i s o n o f t h e r e s u l t s a r e s h o w n i n T a b l e 6 . 5 5 t o 6 . 6 0 . T h e s e t a b l e s g e n e r a l l y c o n fi r m t h e s t a t i s t i c a l s i g n i fi c a n c e o f m o i s t u r e e f f e c t s o n t h e fl e x - u r a l p e r f o r m a n c e o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . 2 0 3 ( a ) 1 5 c o , , 3 1 2 - / g C o n t r 0 1 2 9 - / g C o n t r o l l m E 6 ' 5 E 3 - o l l L l 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 D e fl e c t i o n ( m m ) 1 5 ( b ) a 1 2 _ c o z E C o n t r 0 1 2 E 9 ‘ m C o n t r o l l g 6 - > 4 fi 3 o . . . 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 D e fl e c t i o n ( m m ) 1 5 ( 0 ) Q 1 2 . E C 0 2 3 9 _ C o n t r 0 1 2 1 % C o n t r o l l g 6 - 6 E : 3 - o . . . . 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 D e f l e c t i o n ( m m ) F i g u r e 6 . 2 2 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r i n V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( U n p r e s s e d ) : ( a ) A i r - D r i e d ; ( b ) O v e n - D r i e d ; ( c ) S a t u r a t e d 2 0 4 ( a ) 1 5 C 0 2 1 ? 1 2 - E C o n t r o l l g 9 ” C o n t r 0 1 2 m i ; 6 . 5 E : 3 o . 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 D ' s p b c e m e n t ( m m ) 1 5 0 ’ ) C O , ’ 8 1 2 _ C o n t r 0 1 2 E 9 _ C o n t r o l l m g 6 - 5 ' 1 3 : 3 o . . . . 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 D i s p l a c e m e n t ( m m ) 1 5 ( 0 ) C 0 2 g : 1 2 / / C o n t r 0 1 2 E C o n t r o l 1 m E 6 / E 3 0 1 1 7 1 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 D e fl e c t i o n ( m m ) F i g u r e 6 . 2 3 T y p i c a l F l e x u r a l L o a d - D e fl e c t i o n B e h a v i o r i n V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( P r e s s e d ) : ( a ) A i r - D r i e d ; ( b ) O v e n - D r i e d ; ( c ) S a t u r a t e d 2 0 5 ( a ) 2 0 I A i r I O v e n I S a t u r a t e d F l e x u r a l S t r e n g t h ( M P a ) C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 T y p e o f C o m p o s i t e ( U n p r e s s e d ) ( b ) A 4 0 0 0 g I A i r I O v e n I S a t u r a t e d E m 8 § 1 - 1 E x 2 1 . 1 . . C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 T y p e o f C o m p o s i t e ( U n p r e s s e d ) 5 0 0 ( c ) ’ 5 ‘ I A i r I O v e n I S a t u r a t e d E . 8 E r 7 1 1 5 I E . 5 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 T y p e o f C o m p o s i t e ( U n p r e s s e d ) F i g u r e 6 . 2 4 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e i n V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( U n p r e s s e d ) : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s ; ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s 2 0 6 ( a ) 2 0 g I A i r I O v e n . 8 8 1 q u i n 8 m E > 4 2 1 . 1 . . C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 T y p e o f C o m p o s i t e ( P r e s s e d ) ( b ) g e E . I n 8 5 ° { - 1 5 1 . 1 . . C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C O 2 T y p e o f C o m p o s i t e ( P r e s s e d ) ( 0 ) 5 0 0 a I A i r I 0 v e n I S a t u r a t e d E E 8 1 5 a E ' 5 C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 T y p e o f C o m p o s i t e ( P r e s s e d ) F i g u r e 6 . 2 5 F l e x u r a l P e r f o r m a n c e i n V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( P r e s s e d ) : ( a ) F l e x u r a l S t r e n g t h ; ( b ) F l e x u r a l T o u g h n e s s ; ( c ) I n i t i a l S t i f f n e s s 2 0 7 T a b l e 6 . 5 1 E f f e c t s o f M o i s t u r e C o n d i t i o n o n t h e F l e x u r a l S t r e n g t h ( M P a ) T y p e o f C o m p o s i t e M o i s t u r e C o n d i t i o n A i r - D r i e d O v e n - D r i e d S a t u r a t e d C a r b o n a t e d - 1 - 1 - 6 1 1 . 7 2 1 1 . 6 7 5 . 4 7 U n p r e s s e d 1 1 . 6 1 1 1 . 5 9 5 . 1 0 l 1 . 6 4 1 1 . 8 8 5 . 5 5 1 1 . 1 4 1 0 . 9 8 5 . 0 0 M e a n 1 1 . 5 2 8 1 1 . 5 3 5 . 2 8 ( S t . D e v . ) ( 0 . 2 6 2 ) ( 0 . 3 8 7 ) ( 0 . 2 7 1 ) C a r b o n a t e d - 1 - 1 - 4 1 4 . 2 4 1 4 . 3 6 9 . 5 8 P r e s s e d 1 4 . 4 2 1 5 . 0 2 1 0 . 5 3 1 4 . 3 2 1 5 . 0 0 1 0 . 8 9 1 3 . 9 9 1 4 . 2 8 1 0 . 6 4 M e a n 1 4 . 2 4 3 1 4 . 6 6 5 1 0 . 4 1 0 ( S t . D e v . ) ( 0 . 1 8 4 ) ( 0 . 4 0 0 ) ( 0 . 5 6 3 ) 1 - 1 - 6 7 . 6 6 5 . 7 7 3 . 2 0 7 . 6 0 7 . 4 0 4 . 4 4 7 . 5 8 5 . 9 9 3 . 2 8 7 . 6 8 6 . 5 4 3 . 6 2 C o n t r o l - M e a n 7 . 6 3 0 6 . 4 2 5 3 . 6 3 5 U n p r e s s e d ( S t . D e v ) ( 0 . 0 4 8 ) ( 0 . 7 2 6 ) ( 0 . 5 6 7 ) 1 - 1 - 8 8 . 9 2 9 . 3 4 4 . 2 3 8 . 3 9 9 . 5 1 5 . 5 0 8 . 4 2 9 . 6 9 4 . 8 6 8 . 3 6 9 . 1 1 5 . 2 4 M e a n 8 . 5 2 3 9 . 4 1 3 4 . 9 5 8 ( S t . D e v . ) ( 0 . 2 6 6 ) ( 0 . 2 4 7 ) ( 0 . 5 5 2 ) 1 - 1 - 4 1 1 . 4 9 1 4 . 4 5 5 . 8 3 1 2 . 3 9 1 3 . 8 1 4 . 7 8 1 1 . 5 5 1 3 . 9 4 4 . 9 3 1 2 . 3 3 1 4 . 1 6 5 . 5 4 C o n t r o l - M e a n 1 1 . 9 4 0 1 4 . 0 9 5 . 2 7 0 P r e s s e d ( S t . D e v . ) ( 0 . 4 8 6 ) ( 0 . 2 8 0 ) ( 0 . 4 9 7 ) 1 - 1 - 8 1 2 . 6 1 1 2 . 6 3 9 . 0 7 1 3 . 1 2 1 4 . 7 3 9 . 8 3 1 2 . 8 8 1 4 . 8 8 1 0 . 7 5 1 3 . 1 1 1 4 . 5 9 9 . 1 3 M e a n 1 2 . 9 3 1 4 . 2 0 8 9 . 6 9 5 ( S t . D e v . ) ( 0 . 2 4 0 ) ( 1 . 0 5 8 ) ( 0 . 7 8 3 ) 2 0 8 T a b l e 6 . 5 2 E f f e c t s o f M o i s t u r e C o n d i t i o n o n t h e F l e x u r a l T o u g h n e s s ( N - m m ) T y p e o f C o m p o s i t e M o i s t u r e C o n d i t i o n A i r - D r i e d O v e n - D r i e d S a t u r a t e d C a r b o n a t e d - 1 - 1 - 6 2 2 8 1 . 7 9 2 5 8 9 . 6 6 2 2 6 5 3 . 0 9 0 U n p r e s s e d 1 6 6 0 . 0 8 0 5 2 8 . 6 2 3 1 6 9 9 . 1 4 3 1 7 2 1 . 5 1 4 6 0 2 . 3 4 2 1 5 5 4 . 3 3 4 1 8 3 4 . 5 4 3 5 2 0 . 9 3 2 1 8 8 5 . 5 9 9 M e a n 1 8 7 4 . 4 8 2 5 6 0 . 3 9 0 1 9 4 8 . 0 4 2 ( S t . D e v . ) ( 2 8 0 . 9 8 9 ) ( 4 1 . 5 6 5 ) ( 4 8 9 . 2 0 0 ) C a r b o n a t e d - 1 - 1 - 4 2 2 7 5 . 2 7 4 6 4 4 . 0 3 5 2 2 8 2 . 8 7 5 P r e s s e d 1 8 6 3 . 8 8 7 5 0 4 . 4 3 4 2 2 9 3 . 4 1 7 1 8 6 9 . 2 1 3 5 0 0 . 5 5 6 2 3 3 9 . 1 7 5 1 9 2 2 . 4 3 2 6 0 5 . 7 8 6 2 3 0 1 . 0 9 5 M e a n 1 9 8 2 . 7 0 2 5 6 3 . 7 0 3 2 3 0 4 . 1 4 1 ( S t . D e v ) ( 1 9 6 . 8 3 1 ) ( 7 2 . 3 9 8 ) ( 2 4 . 5 2 1 ) 1 - 1 - 6 1 7 6 7 . 6 3 8 5 8 6 . 6 4 0 1 5 9 6 . 0 0 2 1 9 8 4 . 1 1 2 8 9 1 . 6 5 0 2 1 7 3 . 0 1 5 1 8 2 4 . 3 1 2 7 7 9 . 9 9 4 1 3 4 9 . 2 1 6 1 7 2 2 . 5 5 8 7 0 0 . 6 5 2 1 6 7 4 . 6 3 8 C o n t r o l - M e a n 1 8 2 4 . 6 5 5 7 3 9 . 7 3 4 1 6 9 8 . 2 1 8 U n p r e s s e d ( S t . D e v . ) ( 1 1 4 . 1 6 6 ) ( 1 2 8 . 6 6 6 ) ( 3 4 5 . 5 6 2 1 - 1 - 8 2 6 2 2 . 4 3 1 8 1 5 . 0 0 4 1 9 5 6 . 2 2 7 2 1 0 0 . 2 8 0 8 0 6 . 4 4 8 2 3 4 5 . 0 0 3 2 5 2 2 . 5 2 1 9 2 6 . 5 4 3 2 0 0 4 . 3 2 1 2 2 1 3 . 2 1 6 7 9 9 . 5 4 2 2 2 1 7 . 4 3 8 M e a n 2 3 6 4 . 6 1 2 8 3 6 . 8 8 4 2 1 3 0 . 7 4 7 ( S t . D e v . ) ( 2 4 7 . 7 8 4 9 ) ( 6 0 . 1 0 6 ) ( 1 8 2 . 4 4 8 l - 1 - 4 2 9 9 5 . 9 5 3 4 3 3 . 5 8 1 1 9 5 4 . 9 0 8 2 8 7 7 . 6 2 5 6 1 0 . 1 0 0 1 8 5 3 . 1 1 5 2 8 5 5 . 5 7 9 6 3 4 . 5 9 0 1 9 2 1 . 5 4 8 2 9 3 8 . 2 4 3 5 4 9 . 6 5 7 1 8 4 5 . 1 1 3 C o n t r o l - M e a n 2 9 2 8 . 1 0 0 5 5 6 . 9 8 2 1 8 9 3 . 6 7 1 P r e s s e d ( S t . D e v . ) ( 7 1 . 7 6 8 ) @ 9 6 7 7 ) ( 5 3 . 3 2 2 1 - 1 - 8 2 6 1 6 . 0 2 1 3 6 0 . 7 2 9 2 7 6 3 . 8 4 9 2 1 2 2 . 3 7 4 4 7 6 . 5 1 5 2 9 3 6 . 1 9 3 2 2 4 3 . 2 1 5 3 8 0 . 8 7 3 3 2 2 4 . 1 3 4 2 6 3 4 . 5 6 2 4 5 0 . 4 4 2 2 8 8 4 . 9 9 4 M e a n 2 4 0 4 . 0 4 3 4 1 7 . 1 4 0 2 9 5 2 . 2 9 3 ( S t . D e v . ) ( 2 6 0 . 3 0 5 ) ( 5 5 . 1 7 2 ) ( 1 9 5 . 1 0 4 ) 2 0 9 T a b l e 6 . 5 3 E f f e c t s o f M o i s t u r e C o n d i t i o n o n t h e I n i t i a l S t i f f n e s s ( N / m m ) T y p e o f C o m p o s i t e M o i s t u r e C o n d i t i o n A i r - D r i e d O v e n - D r i e d S a t u r a t e d C a r b o n a t e d - 1 - 1 - 6 1 9 1 . 3 1 3 2 6 1 . 4 5 1 1 9 5 . 6 3 2 U n p r e s s e d 1 9 4 . 8 3 1 2 0 4 . 5 7 1 1 5 1 . 1 4 2 1 8 7 . 2 1 5 2 0 9 . 8 6 9 1 7 7 . 4 3 2 1 9 0 . 2 1 6 2 8 4 . 6 7 5 1 8 3 . 2 2 9 M e a n 1 9 0 . 8 9 4 2 4 0 . 1 4 2 1 7 6 . 8 5 9 ( S t . D e v . ) ( 3 . 1 4 5 ) ( 3 9 . 2 3 9 ) ( 1 8 . 7 5 0 ) C a r b o n a t e d - 1 - 1 - 4 2 0 4 . 4 2 0 1 3 2 . 8 8 1 1 0 9 . 7 6 0 P r e s s e d 1 9 2 . 2 0 6 1 1 8 . 8 4 3 1 0 2 . 4 8 8 1 9 9 . 2 1 4 1 2 8 . 7 7 8 9 3 . 4 8 8 2 0 0 . 5 1 3 1 6 9 . 0 5 2 1 0 0 . 5 6 5 M e a n 1 9 9 . 0 9 9 1 3 7 . 3 8 9 1 0 1 . 5 7 5 ( S t . D e v . ) ( 5 . 0 9 4 ) ( 2 1 . 9 1 6 ) ( 6 . 6 8 9 ) 1 - 1 - 6 1 2 2 . 3 2 7 1 5 7 . 5 4 2 1 0 5 . 4 0 0 1 4 1 . 6 2 8 1 7 7 . 8 6 7 1 0 8 . 4 1 6 1 3 1 . 2 1 9 1 5 9 . 5 3 2 9 6 . 9 1 5 1 2 9 . 2 1 4 1 6 0 . 6 4 8 1 0 0 . 5 3 2 C o n t r o l - M e a n 1 6 1 . 3 4 8 1 6 3 . 8 9 7 1 0 2 . 8 1 6 U n p r e s s e d ( S t . D e v . ) ( 1 9 . 7 5 5 ) ( 9 . 4 0 1 ) ( 5 . 1 0 1 ) 1 - 1 - 8 1 7 7 . 1 7 0 2 0 7 . 6 5 4 1 5 9 . 5 2 6 1 3 2 . 7 9 2 2 0 0 . 5 4 6 1 4 2 . 9 2 6 1 4 9 . 2 1 5 1 8 8 . 5 5 2 1 5 0 . 3 3 8 1 3 9 . 2 2 8 2 0 3 . 7 4 6 1 5 2 . 3 2 2 M e a n 1 4 9 . 6 0 1 2 0 0 . 1 2 5 1 5 1 . 2 7 8 ( S t . D e v . ) ( 1 9 . 5 8 2 ) ( 8 . 2 4 4 ) ( 6 . 8 2 5 ) 1 - 1 - 4 1 8 4 . 2 0 4 3 8 5 . 9 5 6 1 3 2 . 8 8 5 1 4 0 . 0 9 4 4 4 4 . 6 1 4 1 0 2 . 3 5 8 1 5 0 . 6 6 2 3 5 6 . 6 6 8 1 2 2 . 4 5 0 1 7 0 . 4 3 2 4 0 0 . 6 2 1 1 1 9 . 2 5 1 C o n t r o l - M e a n 1 6 1 . 3 4 8 3 9 6 . 9 6 5 1 1 9 . 2 3 6 P r e s s e d ( S t . D e v . ) ( 1 9 . 7 5 5 ) £ 6 6 4 6 ) ( 1 2 . 6 7 0 ) 1 - 1 - 8 1 7 2 . 8 4 3 1 1 2 . 3 4 6 1 1 9 . 0 6 2 2 0 0 . 1 5 7 1 3 6 . 9 2 6 1 2 1 . 5 4 9 2 0 0 . 2 2 1 1 3 0 . 6 6 4 1 3 4 . 7 6 7 1 8 3 . 2 1 5 1 2 9 . 6 0 5 1 2 8 . 5 5 2 M e a n 1 8 9 . 1 0 9 1 2 7 . 3 8 5 1 2 5 . 9 8 3 ( S t . D e v . ) ( 1 3 . 4 7 7 ) ( 1 0 . 5 3 4 ) ( 7 . 1 0 2 ) 2 1 0 T a b l e 6 . 5 4 R e s u l t s o f A n a l y s i s o f V a r i a n c e R e g a r d i n g M o i s t u r e S e n s i t i v i t y S o u r c e S u m - o f - S q u a r e s D F M e a n - S q u a r e F - R a t i o P F l e x u r a l S t r e n g t h ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 1 0 4 . 1 2 5 2 5 2 . 0 6 3 5 3 5 . 6 9 9 0 . 0 0 0 E r r o r 0 . 8 7 5 9 0 . 0 9 7 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 4 8 7 7 1 0 3 2 5 5 2 2 4 3 8 5 5 1 6 2 7 2 2 . 8 6 2 0 . 0 0 0 E r r o r 9 5 9 9 9 5 . 3 9 5 9 1 0 6 6 6 6 . 1 5 5 I n i t i a l S t i f f n e s s ( U n p r e s s e d ) C u r i n g " 8 8 3 6 . 0 3 8 2 4 4 1 8 . 0 1 9 6 . 9 7 2 0 . 0 1 5 E r r o r 5 7 0 3 . 3 7 7 9 6 3 3 . 7 0 9 F l e x u r a l S t r e n g t h ( P r e s s e d ) C u r i n g ” 4 3 . 9 6 2 2 2 1 . 9 8 1 1 2 6 . 2 1 7 0 . 0 0 0 E r r o r 1 . 5 6 7 9 1 . 1 7 4 F l e x u r a l T o u g h n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g " 6 8 6 1 3 3 8 7 2 6 2 3 4 3 0 6 6 9 3 6 3 2 3 0 . 8 3 8 0 . 0 0 0 E r r o r 1 3 3 7 5 6 . 0 7 9 9 1 4 8 6 1 . 7 8 7 I n i t i a l S t i f f n e s s ( P r e s s e d ) C u r i n g ‘ " ' 1 9 4 6 4 . 3 1 1 2 9 7 3 2 . 1 5 5 5 2 . 9 8 6 0 . 0 0 0 E r r o r 1 6 5 3 . 0 5 7 9 1 8 3 . 6 7 3 * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e * * : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 2 1 1 T a b l e 6 . 5 5 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f t h e F l e x u r a l S t r e n g t h T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e u n d e r V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( U n p r e s s e d ) C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 A i r O v e n S a t u r a t e d A i r O v e n S a t u r a t e d A i r O v e n S a t u r a t e d A i r - C o n t r o l O v e n * * - 1 S a t u r a t e d u u _ A i r - C o n t r o l O v e n - - 2 S a t u r a t e d n u _ A i r - C 0 2 O v e n - - S a t u r a t e d u u _ T a b l e 6 . 5 6 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f t h e F l e x u r a l T o u g h n e s s T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i - b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e u n d e r V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( U n p r e s s e d ) C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 A i r O v e n S a t u r a t e d A i r O v e n S a t u r a t e d A i r O v e n S a t u r a t e d A i r - C o n t r o l O v e n " ” " - 1 S a t u r a t e d - fl - A i r - C o n t r o l O v e n 1 ' " - 2 S a t u r a t e d - * ‘ 1 ' - A i r - C 0 2 O v e n * * - S a t u r a t e d - H - - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e ‘ : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e “ : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 2 1 2 T a b l e 6 . 5 7 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f t h e I n i t i a l S t i f f n e s s T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e u n d e r V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( U n p r e s s e d ) C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 A i r O v e n S a t u r a t e d A i r O v e n S a t u r a t e d A i r O v e n S a t u r a t e d A i r - C o n t r o l O v e n - - 1 S a t u r a t e d - u - A i r - C o n t r o l O v e n * 1 “ - 2 S a t u r a t e d _ n _ A i r - C O 2 O v e n H - S a t u r a t e d - n _ T a b l e 6 . 5 8 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f t h e F l e x u r a l S t r e n g t h T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e u n d e r V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( P r e s s e d ) C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 A i r O v e n S a t u r a t e d A i r O v e n S a t u r a t e d A i r O v e n S a t u r a t e d A i r - C o n t r o l O v e n " - - 1 S a t u r a t e d * * ' N ' - A i r - C o n t r o l O v e n - - 2 S a t u r a t e d 9 * u - A i r - C O 2 O v e n - - S a t u r a t e d 1 1 * " I - - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e 5 : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e ” : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 2 1 3 T a b l e 6 . 5 9 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f t h e F l e x u r a l T o u g h n e s s T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i - b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e u n d e r V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( P r e s s e d ) C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 A i r O v e n S a t u r a t e d A i r O v e n S a t u r a t e d A i r O v e n S a t u r a t e d A i r - C o n t r o l O v e n 1 " - 1 S M n u _ A i r - C o n t r o l O v e n * * - 2 S a t u r a t e d 1 » M - A i r - C O 2 O v e n * * - S a t u r a t e d - H - T a b l e 6 . 6 0 S t a t i s t i c a l A n a l y s i s o f t h e I n i t i a l S t i f f n e s s T e s t R e s u l t s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e u n d e r V a r i o u s M o i s t u r e C o n d i t i o n s ( P r e s s e d ) C o n t r o l 1 C o n t r o l 2 C 0 2 A i r O v e n S a t u r a t e d A i r O v e n S a t u r a t e d A i r O v e n S a t u r a t e d A i r . . C o n t r o l O v e n * * - 1 S a t u r a t e d e u _ A i r - C o n t r o l O v e n * " ‘ - 2 S a t u r a t e d ' 1 " - - A i r - C 0 2 O v e n * * - S a t u r a t e d n - - - : S t a t i s t i c a l l y i n s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e ‘ : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 1 " : S t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e 2 1 4 6 . 4 D I M E N S I O N A L S T A B I L I T Y O F C E L L U L O S E F I B E R R E I N F O R C E D C E - M E N T U N D E R R E P E A T E D W E T T I N G - D R Y I N G - C A R B O N A T I O N D i m e n s i o n a l s t a b i l i t y o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s i s a k e y p r a c t i c a l i s s u e . T h i s s e c t i o n c o m p a r e s t h e e f f e c t s o f m o i s t u r e a n d a g i n g ( a f t e r w e t t i n g - d r y i n g - c a r b o n a t i o n ) o n t h e d i m e n s i o n s o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . T h e m o i s t u r e m o v e m e n t s w e r e m e a s u r e d a s r e l a t i v e h u m i d i t y i n c r e a s e d f r o m 3 0 % t o 9 0 % . I n t h e c a s e o f a g i n g e f f e c t s , t h e d i m e n s i o n s p r i o r t o a n d a f t e r a g i n g w e r e b o t h m e a s u r e d i n l a b o r a t o r y a i r a t 5 5 % r e l a t i v e h u m i d i t y . T a b l e 6 . 6 1 a n d F i g u r e 6 . 2 6 s u m m a - r i z e t h e t e s t r e s u l t s . I r r e s p e c t i v e o f t h e c u r i n g p r o c e s s , t h e a g i n g c o n d i t i o n o f a c c e l e r a t e d w e t t i n g - d r y i n g - c a r b o n a t i o n p r o d u c e d r e l a t i v e l y l a r g e s h r i n k a g e m o v e m e n t s i n t h e b o a r d s . T a b l e 6 . 6 1 D i m e n s i o n a l S t a b i l i t y T e s t R e s u l t s L e n g t h ( % ) T h i c k n e s s ( % ) M a s s ( % ) C u r i n g M o i s t u r e A g i n g M o i s t u r e A g i n g M o i s t u r e A g i n g C o n d i g n ( W - D - C ) ( W - D - C ) ( W - D - C ) U n p r e s s e d C o n t r o l 0 . 0 5 8 0 . 3 8 8 0 . 5 7 9 0 . 6 6 5 . 3 7 1 5 3 . 8 5 7 ( 1 - 1 - 8 ) C 0 2 0 . 0 3 2 5 0 . 2 9 8 0 . 5 9 2 0 . 6 2 4 . 9 1 0 5 2 . 1 0 1 ( 1 - 1 - 6 ) . P r e s s e d C o n t r o l 0 . 0 6 2 0 . 3 7 3 0 . 3 0 6 0 . 3 9 8 4 . 9 9 1 . 3 8 9 ( 1 - 1 - 8 ) C 0 2 0 . 0 3 5 0 . 3 4 1 0 . 3 0 4 0 . 3 8 7 4 . 0 2 2 1 . 0 9 9 ( 1 - 1 - 4 ) ) % ( h t g n e L ) % ( h t g n e L T h i c k n e s s ( % ) M a s s ( % ) 0 . 5 0 . 4 - 0 . 3 — 0 . 2 - 0 . 1 L I C o n t r o l I C 0 2 M o i s t u r e U n p r e s s e d A g i n g 0 . 8 0 . 6 ~ 0 . 4 ~ 0 . 2 » I C o n t r o l I C 0 2 M o i s t u r e U n p r e s s e d A g i n g I C o n t r o l I C 0 2 M o i s t u r e U n p r e s s e d A g i n g T h i c k n e s s ( % ) M a s s ( % ) 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 . 1 0 . 8 0 . 6 - 0 . 4 0 . 2 I C o n t r o l I C 0 2 . 1 M o i s t u r e A g i n g P r e s s e d I C o n t r o l I C 0 2 M o i s t u r e P r e s s e d A g i n g I C o n t r o l I C 0 2 M o i s t u r e A g i n g P r e s s e d F i g u r e 6 . 2 6 D i m e n s i o n a l S t a b i l i t y 2 1 6 6 . 5 S U M M A R Y A N D D I S C U S S I O N I n t h i s c h a p t e r , t h e l o n g - t e r m d u r a b i l i t y o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s w a s a s s e s s e d . T h e s p e c i m e n s w e r e s u b j e c t e d t o r e p e a t e d c y c l e s o f fi e e z i n g a n d t h a w i n g , w e t t i n g a n d d r y i n g , w a r m w a t e r i m m e r s i o n , a n d w e t t i n g - d r y i n g - c a r b o n a t i o n . I n t h e c a s e o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s , m o i s t u r e s e n s i t i v i t y w a s a l s o i n v e s t i g a t e d . A f t e r a g i n g , t h e s p e c i m e n s w e r e t e s t e d f o r fl e x u r a l p e r f o r m a n c e . 6 . 5 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s I n g e n e r a l , r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s l e d t o i n c r e a s e d s t i f f n e s s a n d r e d u c e d t o u g h n e s s v a l u e s . T h e e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e m i x e d . I n t h e c a s e o f C 0 2 - c u r e d b o a r d s , w o o d s p e c i e s ( a s p e n v e r s u s s o u t h e r n p i n e ) a n d w o o d - c e m e n t r a t i o s h a d s t a t i s t i - c a l l y s i g n i fi c a n t i n t e r a c t i o n s w i t h t h e a g i n g e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l s t r e n g t h o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d . F r o m a p r a c t i c a l p o i n t o f v i e w , h o w e v e r , t h e e f f e c t s a n d i n t e r a c - t i o n s o f w o o d s p e c i e s , w o o d - c e m e n t r a t i o a n d a g i n g i n r e g a r d t o t h e fl e x u r a l s t r e n g t h o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d w e r e r e l a t i v e l y s m a l l . I n t h e c a s e o f t o u g h n e s s , a g i n g h a d a d e fi n i t e a d v e r s e e f f e c t . W o o d - c e m e n t r a t i o h a d a r e l a t i v e l y s m a l l b u t s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi - c a n t e f f e c t o n t h e s t i f f n e s s o f c a r b o n a t e d b o a r d s . A g i n g l e d t o s i g n i fi c a n t g a i n s i n s t i f f - n e s s . T h e i n t e r a c t i o n o f a g i n g w i t h w o o d s p e c i e s i n r e l a t i o n t o t o u g h n e s s , w h i l e s t a t i s t i - c a l l y s i g n i fi c a n t , s e e m s t o b e r a t h e r s m a l l f r o m a p r a c t i c a l p o i n t o f v i e w . S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e fl e x u r a l s t r e n g t h t e s t r e s u l t s s u g g e s t e d t h a t c u r i n g c o n d i t i o n s ( C 0 2 v s . c o n v e n t i o n a l ) a n d w o o d - c e m e n t r a t i o ( 0 . 2 8 v s . 0 . 3 5 ) h a d s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t i n t e r a c - t i o n s w i t h t h e a g i n g e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h . T h e t r e n d s i n t h e e f f e c t o f v a r i o u s f a c - t o r s o n fl e x u r a l s t r e n g t h s u g g e s t t h a t , C 0 2 c u r i n g n o t o n l y e n h a n c e d t h e i n i t i a l fl e x u r a l s t r e n g t h o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d , b u t a l s o i m p r o v e d t h e r e s i s t a n c e t o a g i n g e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l s t r e n g t h . T h e e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n o f w o o d - c e m e n t r a t i o a n d a g i n g i n r e g a r d t o fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e r e l a t i v e l y s m a l l . I n t h e c a s e o f fl e x u r a l t o u g h n e s s , t h e e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n s o f c u r i n g c o n d i t i o n a n d a g i n g w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t . F l e x - u r a l t o u g h n e s s w a s h i g h e r w i t h C 0 2 c u r i n g ; a g i n g c a u s e d e m b r i t t l e m e n t i n b o t h C 0 2 a n d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d b o a r d s , b u t fl e x u r a l t o u g h n e s s a f t e r a g i n g r e m a i n e d h i g h e r i n C O ; 2 1 7 c u r e d b o a r d s . T h e a d v e r s e e f f e c t s o f a g i n g o n t o u g h n e s s w e r e m o r e p r o n o u n c e d a t t h e h i g h e r w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 3 5 . I n t h e c a s e o f i n i t i a l s t i f f n e s s , a g i n g l e d t o s i g n i fi c a n t g a i n s i n s t i f f n e s s ; t h e i n t e r a c t i o n o f a g i n g w i t h c u r i n g c o n d i t i o n i n r e l a t i o n t o s t i f f n e s s w a s s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t ; t h e C 0 2 - c u r e d b o a r d s s h o w e d m o r e g a i n i n s t i f f n e s s u p o n a g i n g t h a n c o n v e n t i o n a l l y c u r e d b o a r d s . R e p e a t e d F r e a i n g - T h a w i n g C y c l e s I n g e n e r a l , r e p e a t e d f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s l e d t o i n c r e a s e d s t i f f n e s s a n d r e d u c e d t o u g h n e s s o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d . T h e e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e m i x e d b u t g e n e r a l l y n e g a t i v e . S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e fl e x u r a l s t r e n g t h t e s t r e s u l t s s u g g e s t e d t h a t t h e e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n s o f v a r i o u s v a r i a b l e s , a l t h o u g h s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t , a r e r e l a t i v e l y s m a l l a n d o f l i t t l e p r a c t i c a l s i g n i fi c a n c e . F l e x u r a l s t r e n g t h t e n d s t o b e r a t h e r s t a b l e u n d e r r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s . F l e x u r a l t o u g h n e s s s e r i o u s l y d r o p s w i t h a g i n g u n d e r f r e e z e - t h a w e f f e c t s . T h i s a d v e r s e e f f e c t o f r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s w a s m o r e p r o n o u n c e d a t t h e h i g h e r w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 3 5 . R e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s p r o - d u c e d s u b s t a n t i a l l y i n c r e a s e d s t i f f n e s s v a l u e s . S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e fl e x u r a l s t r e n g t h t e s t r e s u l t s c o n fi r m s t h a t fl e x u r a l s t r e n g t h w a s r a t h e r s t a b l e u n d e r r e p e a t e d fi e e z e - t h a w c y c l e s . C 0 2 - c u r i n g p r o d u c e d s t a t i s t i c a l l y i m p r o v e d fl e x u r a l s t r e n g t h s b e f o r e a n d a f t e r t h e a p p l i c a t i o n o f f r e e z e - t h a w c y c l e s . I n t h e c a s e o f t o u g h n e s s , t h e r e w a s a s t r o n g i n t e r a c t i o n o f c u r i n g a n d w o o d - c e m e n t r a t i o w i t h a g i n g . T h e f r e e z e - t h a w e f f e c t s o n t o u g h n e s s w e r e m o r e p r o n o u n c e d a t t h e h i g h e r w o o d - c e m e n t r a t i o a n d i n t h e c a s e o f C 0 2 - c u r e d b o a r d s . T h e r e p e a t e d fi ' e e z e - t h a w c y c l e s s u b s t a n t i a l l y i n c r e a s e d t h e s t i f f n e s s o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d ; t h e e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n s o f c u r i n g c o n d i t i o n s a n d w o o d - c e m e n t r a t i o w i t h a g i n g w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t . T h e i n c r e a s e i n t h e s t i f f n e s s o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d w a s m o r e p r o n o u n c e d w h e n t h e b o a r d s w e r e s u b j e c t e d t o C 0 2 - c u r i n g . 6 . 5 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e T h e i m p r o v e m e n t i n fl e x u r a l s t r e n g t h o f b o a r d s w i t h C 0 2 c u r i n g w a s o b s e r v e d t o b e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . C o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n s p r o - d u c e d fl e x u r a l t o u g h n e s s e s w h i c h w e r e h i g h e r t h a n t h o s e o b t a i n e d t h r o u g h C 0 2 c u r i n g . 2 1 8 T h e i m p r o v e d s t i f f n e s s w i t h C 0 2 c u r i n g w a s s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t 9 9 % l e v e l o f c o n - fi d e n c e f o r u n p r e s s e d b o a r d s ; i n t h e c a s e o f p r e s s e d b o a r d s t h e s t i f f n e s s o b t a i n e d w i t h C 0 2 - c u r i n g w a s s t a t i s t i c a l l y c o m p a r a b l e t o t h a t p r o d u c e d b y t h e l o n g e r c u r i n g p e r i o d b u t , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , s u p e r i o r t o t h e s t i f f n e s s o f b o a r d s s u b j e c t e d t o a s i m i l a r a u t o - c l a v e c u r i n g p e r i o d w i t h o u t C 0 2 - c u r i n g . R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s R e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s c a u s e d a n i n c r e a s e i n t h e fl e x u r a l s t i f f n e s s a n d a d r o p i n t h e fl e x u r a l t o u g h n e s s o f c o m p o s i t e s , w i t h o u t s i g n i fi c a n t l y a f f e c t i n g t h e i r fl e x u r a l s t r e n g t h . I n t h e c a s e o f u n p r e s s e d b o a r d s , a n a l y s i s o f v a r i a n c e o f fl e x u r e t e s t r e s u l t s s u g - g e s t s t h a t r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s h a d s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t e f f e c t s , a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , o n fl e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s . I n t h e c a s e o f p r e s s e d b o a r d s , t h e e f f e c t s o f r e p e a t e d w e t t i n g — d r y i n g c y c l e s w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , o n l y f o r fl e x u r a l t o u g h n e s s . C 0 2 - c u r i n g l e d t o h i g h e r o r i g i n a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s v a l u e s b u t d i d n o t s e e m t o c h a n g e t h e g e n e r a l t r e n d s i n t h e e f f e c t s o f w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s . A f t e r a g i n g , t h e C 0 2 - c u r e d b o a r d s w e r e s t i l l s u p e r i o r t o c o n v e n t i o n a l l y c u r e d o n e s i n a l l a s p e c t s o f fl e x u r a l p e r f o r m a n c e ( s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s ) a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . C 0 2 - c u r i n g h e l p e d c o n t r o l t h e a g i n g e f f e c t s o n t h e t o u g h n e s s o f u n p r e s s e d b o a r d s . W i t h C 0 2 - c u r i n g , t h e i n c r e a s e i n s t i m i e s s w i t h a g i n g w a s a l s o m o r e p r o n o u n c e d t h a n t h a t f o r t h e c o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n s . O t h e r w i s e , s i m i l a r t r e n d s w e r e o b s e r v e d i n a g i n g e f f e c t s o n C 0 2 - c u r e d a n d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d c o m p o s i t e s . R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s T h e e f f e c t s o f f r e e z e - t h a w c y c l e s o n fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e m i x e d , b u t fl e x u r a l s t i f f n e s s g e n e r a l l y i n c r e a s e d a n d t o u g h n e s s d e c r e a s e d a f t e r e x p o s u r e t o r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s . I n t h e c a s e o f u n p r e s s e d b o a r d s , a n a l y s i s o f v a r i a n c e o f t h e fl e x u r e t e s t d a t a i n d i c a t e s t h a t f r e e z e - t h a w c y c l e s g e n e r a l l y h a d s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t e f f e c t s , a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , o n fl e x u r a l s t r e n g t h , s t i f f n e s s a n d t o u g h n e s s . I n t h e c a s e o f p r e s s e d 2 1 9 b o a r d s , e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e n o t s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t , b u t t h o s e o n s t i f f n e s s a n d t o u g h n e s s w e r e . T h e p r e s s e d b o a r d s , a f t e r e x p o s u r e t o r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s , a l l p e r f o r m e d r a t h e r s i m i l a r l y i n f l e x u r e i r r e s p e c t i v e o f t h e c u r i n g c o n d i t i o n . T h e a g e d u n p r e s s e d b o a r d s s u b j e c t e d t o C 0 2 c u r i n g p o s s e s s e d s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s c h a r a c t e r i s t i c s w h i c h , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , w e r e s u p e r i o r t o t h o s e o b t a i n e d w i t h c o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n a t s i m i l a r a u t o c l a v e c u r i n g p e r i o d a n d c o m p a r a b l e t o t h o s e o b t a i n e d w i t h t h e o t h e r c o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n a t e l o n g a t e d a u t o c l a v e c u r i n g p e r i o d . A s f a r a s t h e a g i n g e f f e c t s a r e c o n c e r n e d , t h e C 0 2 - c u r i n g c o n t r o l l e d t h e a d v e r s e a g i n g e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l t o u g h n e s s o f u n p r e s s e d b o a r d s a n d p r o n o u n c e d t h e p o s i t i v e e f f e c t s o f a g i n g o n i n i t i a l s t i f f n e s s . F o r p r e s s e d b o a r d s , C 0 2 c u r i n g d i d n o t r e n d e r i m p r o v e d c o n t r o l o v e r t h e a g i n g e f f e c t s o n t o u g h n e s s . I m m e r s i o n i n W a r m W a t e r W a r m w a t e r i m m e r s i o n h a d g e n e r a l l y a d v e r s e e f f e c t s o n f l e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h - n e s s a n d s t i f f n e s s . A n a l y s i s o f v a r i a n c e o f t h e t e s t d a t a s u g g e s t , t h a t t h e w a r m w a t e r i m - m e r s i o n e f f e c t s o n f l e x u r a l p e r f o r m a n c e w e r e g e n e r a l l y s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t f o r b o t h u n p r e s s e d a n d p r e s s e d b o a r d s . A f t e r a g i n g , t h e u n p r e s s e d C 0 2 - c u r e d b o a r d s p e r f o r m e d b e t t e r t h a n b o a r d s s u b - j e c t e d t o t h e c o n t r o l c u r i n g a t a s i m i l a r a u t o c l a v e p e r i o d . E l o n g a t e d a u t o c l a v e c u r i n g ( w i t h o u t C O ; e x p o s u r e ) , h o w e v e r , g e n e r a l l y p r o d u c e d b e t t e r a g e d r e s u l t s . I n t h e c a s e o f p r e s s e d b o a r d s , t h e a g e d C 0 2 c u r e d b o a r d s p r e s e n t e d b e t t e r fl e x u r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s a n d c o m p a r a b l e fl e x u r a l t o u g h n e s s v a l u e s w h e n c o m p a r e d w i t h t h e a g e d b o a r d s s u b j e c t e d t o c o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n s . I n g e n e r a l , t h e i n fl u e n c e o f C O ; c u r i n g o n t h e c o n s e q u e n c e o f w a r m w a t e r i m m e r s i o n w e r e m i x e d . R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n C y c l e s T h e r e w a s a t e n d e n c y i n fl e x u r a l t o u g h n e s s a n d s t r e n g t h t o d r o p a n d i n fl e x u r a l s t i f f n e s s t o g e n e r a l l y i n c r e a s e a f t e r t h i s a c c e l e r a t e d a g i n g p r o c e s s . A n a l y s i s o f v a r i a n c e 2 2 0 o f t h e t e s t d a t a s u g g e s t s t h a t t h e s e a g i n g e f f e c t s w e r e g e n e r a l l y o f l i t t l e s t a t i s t i c a l s i g n i fi - c a n c e i n u n p r e s s e d b o a r d s , b u t s i g n i fi c a n t i n p r e s s e d b o a r d s . A g e d u n p r e s s e d C 0 2 c u r e d b o a r d s h a d h i g h e r fl e x u r a l s t r e n g t h a n d c o m p a r a b l e fl e x u r a l t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s w h e n c o m p a r e d w i t h t h e a g e d c o n t r o l u n p r e s s e d b o a r d s , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . T h e a g e d p r e s s e d C 0 2 - c u r e d b o a r d s o f f e r e d c o m p a r a b l e fl e x u r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s v a l u e s , b u t l o w e r f l e x u r a l t o u g h n e s s , w h e n c o m p a r e d w i t h a g e d c o n t r o l p r e s s e d b o a r d s , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . T h e r e w a s a m i x e d i n fl u e n c e o f C O ; c u r i n g o n t h e a c c e l e r a t e d a g i n g e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o f u n p r e s s e d a n d p r e s s e d b o a r d s . M o i s t u r e S e n s i t i v i t y T h e i n c r e a s e i n m o i s t u r e c o n t e n t fi o m a i r - d r i e d t o s a t u r a t e d c o n d i t i o n h a d a d - v e r s e e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s o f b o t h c o n v e n t i o n a l a n d c a r b o n a t e d c o m p o s i t e s . D u c t i l i t y a n d t o u g h n e s s c h a r a c t e r i s t i c s , h o w e v e r , i m p r o v e d u p o n s a t u r a t i o n . T h e m e a s u r e d fl e x u r a l t o u g h n e s s v a l u e s d i d n o t s h o w t h i s t r e n d b e c a u s e t h e y p a r t l y r e - fl e c t t h e l o s s i n fl e x u r a l s t r e n g t h . O v e n d r y i n g p r o d u c e d a d v e r s e e f f e c t s o n fl e x u r a l p e r - f o r m a n c e ; t h i s c o u l d b e p a r t l y a t t r i b u t e d t o t h e a d v e r s e e f f e c t s o f d r y h e a t ( 4 8 h o u r s i n o v e n a t 1 0 2 ° C ) o n c e l l u l o s e fi b e r s . A n a l y s i s o f v a r i a n c e a n d m u l t i p l e c o m p a r i s o n o f t h e r e s u l t s g e n e r a l l y c o n fi r m t h e s t a t i s t i c a l s i g n i fi c a n c e o f m o i s t u r e e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . D i m e n s i o n a l S t a b i l i t y I r r e s p e c t i v e o f t h e c u r i n g p r o c e s s , t h e a g i n g c o n d i t i o n o f a c c e l e r a t e d w e t t i n g - d r y i n g - c a r b o n a t i o n p r o d u c e d r e l a t i v e l y l a r g e s h r i n k a g e m o v e m e n t s i n t h e b o a r d s . C H A P T E R 7 M I C R O S T R U C T U R E O F W O O D - C E M E N T C O M P O S I T E S 7 . 1 I N T R O D U C T I O N T h e m i c r o s t r u c t u r e o f p a s t e s m a d e fi o m P o r t l a n d a n d o t h e r h y d r a u l i c c e m e n t s e v o l v e s g r a d u a l l y w i t h t i m e a s t h e h y d r a t i o n p r o c e e d s . I n t h e r e c e n t y e a r s a t t e n t i o n h a s b e e n p a i d t o t h e e v o l u t i o n o f m i c r o s t r u c t u r e d u r i n g t h e h y d r a t i o n o f P o r t l a n d c e m e n t i n o r d e r t o e x p l a i n t h e m e c h a n i s m s o f s u c h h y d r a t i o n a n d t h e e f f e c t s i t m i g h t h a v e o n t h e d e v e l o p m e n t o f p r o p e r t i e s s u c h a s s e t t i n g a n d h a r d e n i n g , p e r m e a b i l i t y a n d s t r e n g t h . W h e n w o o d fi b e r s o r p a r t i c l e s a r e a d d e d t o t h e p a s t e , i t i s a s s u m e d t h a t t h e h y d r a - t i o n s e q u e n c e s f o r c e m e n t a r e n o t a l t e r e d i n a n y m a j o r w a y b u t t h e m i c r o s t r u c t u r a l d e v e l - o p m e n t o f t h e c o m p o s i t e i s a f f e c t e d . I n t h i s c h a p t e r , t h e i m p o r t a n t m i c r o s t r u c t u r a l f e a - t u r e s o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e , t h e i r c h a n g e s i n d i f f e r e n t e n v i r o n m e n t s , a n d t h e e f f e c t s t h e s e c h a n g e s m a y h a v e o n t h e p r o p e r t i e s o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s a r e i n v e s t i g a t e d . T h e e n v i r o n m e n t a l s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e ( E S E M ) , x - r a y d i f f r a c t i o n ( X R D ) , t h e r m o g r a v i m e t r i c a n a l y s i s ( T G A ) a n d m e r c u r y i n t r u s i o n p o r o s i m e t r y w e r e u s e d t o i n - v e s t i g a t e m i c r o s t r u c t u r a l f e a t u r e s . A r e g u l a r c a m e r a w i t h m a g n i fi c a t i o n l e n s w a s a l s o u s e d t o i n v e s t i g a t e fi ‘ a c t u r e s u r f a c e s . 7 . 2 T E S T P R O C E D U R E S T h e m i c r o s t r u c t u r a l t e s t p r o c e d u r e s a r e b r i e fl y d e s c r i b e d i n t h i s s e c t i o n . 7 . 2 . 1 X - R a y D i f f r a c t i o n ( X R D ) X - r a y p o w d e r d i f f r a c t i o n ( X R D ) i s t h e e s t a b l i s h e d a n d r e l a t i v e l y i n e x p e n s i v e m e t h o d o f i d e n t i f y i n g a n d q u a n t i f y i n g c e m e n t m i n e r a l o g y . E a c h c r y s t a l l i n e c o m p o u n d h a s i t s o w n c h a r a c t e r i s t i c “ fi n g e r p r i n t ” o f p e a k p o s i t i o n s a n d i n t e n s i t i e s . I f a c r y s t a l l i n e m i n e r a l i s e x p o s e d t o X - r a y s o f a p a r t i c u l a r w a v e l e n g t h , t h e l a y e r s o f a t o m s d i f f r a c t t h e r a y s a n d p r o d u c e a p a t t e r n o f p e a k s w h i c h i s c h a r a c t e r i s t i c o f t h e m i n e r a l [ 1 1 2 ] . T h e h o r i z o n t a l s c a l e o f a t y p i c a l X R D p a t t e r n g i v e s t h e c r y s t a l l a t t i c e s p a c i n g , a n d t h e v e r t i c a l 2 2 1 2 2 2 s c a l e g i v e s t h e i n t e n s i t y o f t h e d i f f r a c t e d r a y . W h e n t h e s p e c i m e n b e i n g X - r a y e d c o n t a i n s m o r e t h a n o n e m i n e r a l , t h e i n t e n s i t y o f c h a r a c t e r i s t i c p e a k s f r o m t h e i n d i v i d u a l m i n e r a l s a r e p r o p o r t i o n a l t o t h e i r a m o u n t . 7 . 2 . 2 E n v i r o n m e n t a l S c a n n i n g E l e c t r o n M i c r o s c o p e ( E S E M ) E S E M i s u s e d t o t h e e x a m i n e t h e s u r f a c e s o f s p e c i m e n s . I t a l l o w s t h e i n t r o d u c - t i o n o f a g a s e o u s e n v i r o n m e n t i n t h e s p e c i m e n c h a m b e r [ 1 0 7 ] w h i c h f a c i l i t a t e s o b s e r v a - t i o n s i n w e t o r d r y c o n d i t i o n s T h e a b i l i t y t o o b s e r v e s a m p l e s , p a r t i c u l a r l y n o n - c o n d u c t o r s , w i t h o u t t h e n e e d f o r c o n d u c t i v e c o a t i n g i s t h e k e y a d v a n t a g e o f E S E M o v e r S E M u s e d . T h e E S E M w a s u s e d t o e x a m i n e c o m p o s i t e f r a c t u r e s u r f a c e s . 7 . 2 . 3 T h e r m o g r a v i m e t r i c A n a l y s i s ( T G A ) T h e n n o g r a v i m e t r i c i s a t e c h n i q u e i n w h i c h t h e m a s s o f a s u b s t a n c e i s m o n i t o r e d a s a f u n c t i o n o f t e m p e r a t u r e o v e r t i m e a s t h e s a m p l e i s s u b j e c t e d t o a c o n t r o l l e d t e m p e r a - t u r e h i s t o r y [ 1 0 8 ] . T h i s r e l a t i o n s h i p w a s u s e d i n t h i s i n v e s t i g a t i o n t o d e t e r m i n e t h e q u a n t i t i e s o f c a l c i u m h y d r o x i d e a n d c a l c i u m c a r b o n a t e i n t h e a g e d a n d u n a g e d c o m p o s - i t e s ; t h e s e q u a n t i t i e s w e r e e x p e c t e d t o c o r r e l a t e t o t h e a g i n g e f f e c t s o n w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s . T h e m o g r a v i m e t r i c a n a l y s i s w a s u s e d t o d e t e r m i n e c o m p o s i t i o n a l c h a n g e s ( i n C a ( O H ) 2 a n d C a C 0 3 ) i n t h e c o m p o s i t e u n d e r v a r i o u s a g i n g c o n d i t i o n s . T h e T G A c u r v e s s h o w e d a d i s t i n c t w e i g h t l o s s i n t h e t e m p e r a t u r e r a n g e t y p i c a l t o C a ( O H ) 2 a n d C a C O 3 , a n d t h e c o n t e n t s o f t h e s e t w o c o m p o n e n t s c o u l d t h u s b e c a l c u l a t e d . H o w e v e r , w o o d d e - c o m p o s e s a t t h e s a m e t e m p e r a t u r e r a n g e a s C a ( O H ) 2 , a n d t h u s a n a d j u s t m e n t h a d t o b e m a d e i n t h e c a l c u l a t i o n o f C a ( O H ) 2 c o n t e n t . T h i s w a s d o n e b y t a k i n g i n t o a c c o u n t t h e c o n t e n t o f t h e c e l l u l o s e ( w o o d p a r t i c l e ) a n d i t s w e i g h t l o s s i n t h i s t e m p e r a t u r e r a n g e . A t y p i c a l w e i g h t l o s s p a t t e r n i n c e m e n t - b a s e d c o m p o s i t e s r e fl e c t s t h e i n i t i a l d e h y d r a t i o n w h i c h o c c u r s o v e r t h e 1 0 5 ° C t o 4 4 0 ° C ( 2 2 1 ° F t o 8 2 4 ° F ) t e m p e r a t u r e r a n g e , f o l l o w e d b y d e h y d r o x y l a t i o n a f f e c t i n g c a l c i u m h y d r o x i d e i n t h e r a n g e 4 4 0 ° C t o 5 8 0 ° C ( 8 2 4 ° F t o 1 0 7 6 ° F ) , w i t h c a l c i u m c a r b o n a t e d i s s o c i a t i o n o c c u r r i n g i n t h e r e g i o n 5 8 0 ° C t o 1 0 0 0 ° C ( 1 0 7 6 ° F t o 1 8 3 2 ° F ) . T h e a m o u n t s o f c a l c i u m h y d r o x i d e a n d c a l c i u m c a r b o n a t e c a n t h u s 2 2 3 b e c o m p u t e d b a s e d o n w e i g h t c h a n g e s a s s o c i a t e d w i t h t h e s e t e m p e r a t u r e c h a n g e s . F r e e c a l c i u m h y d r o x i d e c a n b e c a l c u l a t e d a s f o l l o w [ 1 1 0 ] : F r e e c a l c i u m h y d r o x i d e = 4 . 1 1 x ( d e ) + 1 . 6 8 x ( d e ) - W x L w w h e r e , d e : % w e i g h t l o s s w i t h i n 4 4 0 ° C t o 5 8 0 ° C ( 8 2 4 ° F t o 1 0 7 6 ° F ) d e : % w e i g h t l e s s w i t h i n 5 8 0 ° C t o 1 0 0 0 ° C ( 1 0 7 6 ° F t o 1 8 3 2 ° F ) W : W e i g h t f r a c t i o n o f w o o d i n c o m p o s i t e L w : % w e i g h t l o s s o f w o o d w i t h i n 4 4 0 ° C t o 5 8 0 ° C ( 8 2 4 ° F t o 1 0 7 6 ° F ) T h e C a C O 3 c o n t e n t c a n b e c a l c u l a t e d a s f o l l o w : C a C O 3 = w e i g h t l o s s f r o m 5 8 0 ° C t o 1 0 0 0 ° C ( 1 0 7 6 ° F t o 1 8 3 2 ° F ) 7 . 2 . 4 M e r c u r y I n t r u s i o n P o r o s i m e t r y I n t h i s m e t h o d m e r c u r y i s f o r c e d i n t o t h e p o r e s o f t h e c o m p o s i t e m a t e r i a l b y m e a n s o f p r e s s u r e . W h e n m e r c u r y e n t e r s t h e p o r e , t h e f o r c e a c t i n g u p o n t h e p o r e i s c a u s e d b y t h e p r e s s u r e a p p l i e d t o t h e c r o s s s e c t i o n o f t h e p o r e . T h i s f o r c e i s c o u n t e r a c t e d b y a f o r c e w h i c h i s c a u s e d b y t h e s u r f a c e t e n s i o n o f t h e p e n e t r a t i n g m e r c u r y a p p l i e d t o t h e c i r c l e o f t h e p o r e . I n e q u i l i b r i u m , t h e s e f o r c e s a r e e q u a l . T h e a m o u n t o f m e r c u r y p e n e t r a t e d i n t o p o r e s g i v e s t h e p o r e v o l u m e d i r e c t l y , a s a fi m c t i o n o f t h e p r e s s u r e a c t i n g u p o n t h e p o r e s . O n t h e o t h e r h a n d , t h e p r e s s u r e i s i n v e r s e l y p r o p o r t i o n a l t o t h e p o r e r a - d i u s . T h i s i n v e r s e r e l a t i o n s h i p i s e x p r e s s e d b y t h e W a s h a n e q u a t i o n [ 1 1 1 ] : 4 0 c o s t ) P w h i c h i s a c a p i l l a r y l a w g o v e r n i n g l i q u i d p e n e t r a t i o n i n t o p o r e s , w h e r e D i s p o r e d i a m e - D : t e r , p i s p r e s s u r e , a i s s u r f a c e t e n s i o n , a n d 0 i s t h e c o n t a c t a n g l e . T h e v a l u e s u s e d w e r e o = 4 8 5 d y n e s c m ' 1 a n d 0 = 1 3 0 ° . M e r c u r y p o r o s i m e t r y g i v e s a b e t t e r a p p r e c i a t i o n o f t h e l a r g e r c a p i l l a r y p o r e s y s - t e m , w h i c h h a s a n i m p o r t a n t i n fl u e n c e o n p e r m e a b i l i t y a n d s h r i n k a g e a t h i g h h u m i d i t i e s [ 4 0 ] . T h i s r e s u l t c a n b e u s e d t o o b t a i n t h e s p e c i fi c s u r f a c e o f a m a t e r i a l . 2 2 4 7 . 3 T E S T R E S U L T S 7 . 3 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d T h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f n o n - a g e d C 0 2 - c u r e d c o m p o s i t e s w e r e s u p e r i o r t o t h o s e o f c o n v e n t i o n a l l y c u r e d c o m p o s i t e s . A f t e r r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g , fl e x u r a l s t r e n g t h i n c r e a s e d b u t a f t e r r e p e a t e d f r e e z i n g - t h a w i n g i t d e c r e a s e d . T h i s s e c t i o n r e v i e w s t h e a g i n g e f f e c t s o n t h e m i c r o s t r u c t u r e o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d w h i c h c o u l d d e - s c r i b e t h e c o r r e s p o n d i n g e f f e c t s o n m a t e r i a l p r o p e r t i e s . A l l c o m p o s i t e s s u b j e c t e d t o c o n - t r o l c u r i n g c o n d i t i o n s w h i c h w e r e i n v e s t i g a t e d i n t h i s t a s k w e r e m a d e w i t h s o u t h e r n p i n e w o o d p a r t i c l e s . 7 . 3 . 1 . 1 X - R a y D i f f r a c t i o n U n a g e d C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d F i g u r e 7 . 1 s h o w s t h e x - r a y p a t t e r n s o f u n a g e d c o m p o s i t e s a f t e r 2 8 d a y s o f c u r i n g . C 0 2 - c u r e d c o m p o s i t e s i n t h e u n a g e d c o n d i t i o n h a d h i g h e r C a C O 3 c o n t e n t s a n d l o w e r C a ( O H ) 2 c o n t e n t s t h a n c o n v e n t i o n a l l y c u r e d c o m p o s i t e s . C o m p o s i t e w i t h d i f f e r e n t w o o d - c e m e n t r a t i o s p e r f o r m e d s i m i l a r l y . T h e c o n v e r s i o n o f C a ( O H ) 2 t o C a C O 3 d u r i n g C 0 2 - c u r i n g i l l u s t r a t e s t h e i n c r e a s e i n C a C O 3 c o n t e n t o f C 0 2 c u r e d c o m p o s i t e s . E f f e c t s o f R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s A f t e r r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s ( F i g u r e 7 . 2 ) , c o n v e n t i o n a l l y c u r e d s p e c i m e n s e x h i b i t e d a n i n c r e a s e i n C a C O 3 c o n t e n t a n d a d r o p i n C a ( O H ) 2 c o n t e n t , w h i c h c o u l d b e a t t r i b u t e d t o c a r b o n a t i o n i n t h e a t m o s p h e r e d u r i n g t h e a g i n g p r o c e s s . T h e x - r a y p a t t e r n s f o r C 0 2 c u r e d c o m p o s i t e s w e r e r a t h e r c o m p a r a b l e b e f o r e a n d a f t e r t h e a p p l i c a t i o n o f r e - p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s . T h e r e w a s a g e n e r a l d r o p i n C a ( O H ) 2 c o n t e n t a l l c o m p o s - i t e s u p o n a g i n g . E f f e c t s o f R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s F i g u r e 7 . 3 s h o w s t h e x - r a y p a t t e r n s a f t e r r e p e a t e d f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s . C o m - p a r i s o n o f F i g u r e s 7 . 1 a n d 7 . 3 i n d i c a t e s t h a t r e p e a t e d f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s a l s o p r o - 2 2 5 m o t e d t h e c a r b o n a t i o n o f c o n v e n t i o n a l l y c u r e d s p e c i m e n s . C 0 2 - c u r e d s p e c i m e n s d i d n o t g o t h r o u g h a s m u c h m i n e r a l c h a n g e s a s s o c i a t e d w i t h c a r b o n a t i o n . A g i n g l e d t o r e d u c e d C a ( O H ) 2 c o n t e n t i n a l l c o m p o s i t e s . C a o o , C a ( 0 H ) z C 0 2 - A s p e n C o n t r o l 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - T h e t a ( ( 9 ) ( a ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 C a 0 0 , a x o n ) , C 0 2 - A s p e n A A h l C O z - S . P . “ A A W 1 0 1 5 2 0 2 5 s o 3 5 4 o 4 5 s o 5 5 6 0 2 - T b e t a ( ® ) C P S ( b ) W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 F i g u r e 7 . 1 X - R a y P a t t e r n s f o r U n a g e d S p e c i m e n s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d A f t e r 2 8 - D a y s o f C u r i n g F i 2 2 6 C a C O , C a ( 0 H ) 2 O O , - A s p e n - W D m a . ‘ U ( D z - S . P . - W D C o n t r o l - W D I H . l 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - T h e t a ( 9 ) ( a ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 C 8 0 0 : C a ( 0 H ) 2 C o g - A s p e n - W D m a . U c o , - s . P . - W D ! C o n t r o l - W D ‘ 1 H I I h 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - T h e t a ( 9 ) ( b ) W o o d / C e m e n F O J S F i g u r e 7 . 2 X - R a y P a t t e r n s A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s f o r C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d 2 2 7 C a O O J C 8 ( O H ) 2 0 0 , - A s p e n - F I ‘ “ I “ I U ) 9 . . O C o n t r o l - F T A A — L L J . I r ' A h . L w I O 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - T h e t a ( 9 ) ( a ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 C a m , 0 0 , - A s p e n - F I ‘ C a ( O H ) 1 ( I ) . J L ’ J L A I - “ 1 1 , , n . fl 0 . U 0 0 , - s . p . - r - ' r l l l l C o n t r o l - F T A L l . A M . A A . . _ J L A 4 . h 4 ‘ 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 — T h e t a ( 9 ) ( b ) W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 F i g u r e 7 . 3 X - R a y P a t t e r n s A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s f o r C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d 2 2 8 7 . 3 . 1 . 2 T h e r m o g r a v i m e t r i c A n a l y s i s ( T G A ) T h e r a t e o f h e a t i n g w a s u s e d 2 0 ° C ( 6 8 ° F ) p e r m i n u t e s a n d t h e w e i g h t l o s s w i t h t e m p e r a t u r e w a s r e c o r d e d . T y p i c a l t r e n d s i n w e i g h t l o s s o f d i f f e r e n t w o o d s p e c i e s a r e s h o w n i n F i g u r e 7 . 4 . F r o m t h e s e w e i g h t l o s s c u r v e s o n e m a y e s t i m a t e a n a p p r o x i m a t e l i g n i n c o n t e n t o f a r o u n d 2 5 % ( l i g n i n d e c o m p o s e s a t 4 5 0 ° C , 8 6 0 ° F ) i n s o u t h e r n p i n e a n d a s p e n ( a l m o s t i d e n t i c a l i n t h e t w o s p e c i e s ) . T y p i c a l w e i g h t l o s s c u r v e s o f c e m e n t b o n d e d p a r t i c l e b o a r d a f t e r 2 8 - d a y s o f c u r i n g a r e p r e s e n t e d i n F i g u r e 7 . 5 ; t h e C a C O 3 a n d C a ( O H ) 2 c o n t e n t s m a y b e c a l c u l a t e d fi o m t h e s e c u r v e s . T h e w e i g h t l o s s c u r v e s o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d a f t e r . r e p e a t e d w e t t i n g d r y i n g a n d f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s a r e s h o w n i n F i g u r e s 7 . 6 a n d 7 . 7 . T h e a m o u n t o f f r e e C a ( O H ) 2 a n d C a C O 3 f o r u n a g e d a n d v a r i o u s a g e d p a r t i c l e b o a r d s d e r i v e d f r o m t h e T G A t e s t r e s u l t s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 7 . 1 . T h e r e s u l t s s u g g e s t t h a t c o n t r o l b o a r d , w h e n c o m p a r e d w i t h c a r b o n a t e d b o a r d s , s h o w m o r e c h a n g e s i n c a l c i u m c a r b o n a t e c o n t e n t u p o n a g i n g . T h e c a r b o n a t e d b o a r d s , o n t h e o t h e r h a n d , h a v e a h i g h c a l c i u m c a r b o n a t e c o n t e n t p r i o r t o a g i n g , w h i c h i s s u b j e c t t o l e s s c h a n g e w i t h a g i n g . T h e a d d i t i v e o f l i m e t o t h e c a r b o n a t e d m i x e s l e d t o i n c r e a s e d C a ( O H ) 2 c o n t e n t o f u n a g e d c a r b o n a t e d b o a r d s . I n t h e c o n t r o l b o a r d s , t h e g r a d u a l r e l e a s e o f l i m e a s s o c i a t e d w i t h t h e h y d r a t i o n o f c e m e n t s e e m s t o i n c r e a s e C a ( O H ) 2 c o n t e n t u p o n a g i n g - 2 2 9 T a b l e 7 . 1 T h e n n o g r a v i m e t r i c C o m p o s i t i o n a l A n a l y s i s C o n t r o l I C a r b o n a t e d W o o d / C e m e n t R a t i o 0 . 2 8 0 . 3 5 0 . 2 8 0 . 3 5 W o o d S p e c i e s W o o d S p e c i e s S . P “ S . P . * S . P . * A s p e n S . P . * A s p e n U n a g e d C a ( O H ) 2 5 . 1 0 4 6 . 5 1 2 1 2 . 6 3 1 1 3 . 1 2 8 6 . 3 8 3 7 . 9 2 5 C a C O 3 4 . 3 7 2 5 . 3 3 4 7 . 6 4 6 8 . 5 6 0 7 . 2 7 3 9 . 1 1 6 A f t e r C a ( O H ) 2 1 2 . 2 3 8 7 . 9 0 5 1 3 . 5 7 1 1 2 . 1 9 1 7 . 0 8 1 3 . 2 6 5 W - D C a C O 3 7 . 7 8 9 6 . 3 5 4 9 . 0 5 0 8 . 4 9 9 8 . 1 8 0 7 . 7 7 1 A f t e r C a ( O H ) 2 1 0 . 9 8 0 1 2 . 0 3 3 1 3 . 9 6 4 9 . 9 9 0 1 5 . 1 0 4 8 . 3 3 6 F - T C a C O 3 7 . 0 8 7 7 . 6 1 7 8 . 3 6 9 7 . 7 4 9 1 1 . 2 9 0 8 . 9 5 7 * : S o u t h e r n P i n e 1 0 0 — — S o u t h e r n P i n e 8 0 - — A s p e n $ 6 0 — E » g 4 0 — 2 0 ~ \ 0 r 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 T e m p e r a t u r e ( ° C ) F i g u r e 7 . 4 T h e n n o g r a v i m e r t i c A n a l y s i s o f S o u t h e r n P i n e a n d A s p e n O 2 3 0 1 0 0 V O 0 W e i g h t ( % ) 0 0 7 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 T e m p e r a t u r e ( ° C ) ( a ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 1 0 0 A 9 0 - a t : E 0 3 s o _ - — C ° " " ° ' — c o z - s . P . — — - C 0 2 - A s p e n 7 0 . ' 1 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 T e m p e r a t u r e ( ° C ) ( b ) W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 F i g l n - e 7 . 5 T h e r m o g e a v i m e t r i c A n a l y s i s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d A f t e r 2 8 D a y s o f C u r i n g 2 3 1 1 0 0 A 9 0 _ é E b O 3 s o _ _ _ C o n t r o l ( W D ) — C 0 2 - s . P . ( W D ) — C 0 2 - A 8 P c n ( W D ) 7 0 1 I o 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 T e m p e r a t u r e ( ° C ) ( a ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 1 0 0 A 9 0 b . 3 , i n 0 3 g o _ — C o n t r o l — C 0 2 - s . P . ( W - D ) — C 0 2 - A s p e n ( W - D ) 7 0 o 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 T e m p e r a t u r e ( ° C ) ( b ) W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 F i g u r e 7 . 6 T h e r m o g e a v i m e t r i c A n a l y s i s o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s 2 3 2 1 0 0 A 9 0 — é E » 0 3 s o _ — — C o n t r o l ( F T ) — C 0 2 - s . P . ( F T ) — C 0 2 - A S P e n ( P T ) 7 0 ‘ 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 T e m p e r a t u r e ( ° C ) ( a ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 g E a Q 3 — C 0 2 - A s p e n ( P T ) 7 0 ‘ 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 T e m p e r a t u r e ( ° C ) ( b ) W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 F i g u r e 7 . 7 T h e r m o g e a v i m e t r i c A n a l y s i s o f C e m e n t — B o n d e d P a r t i c l e b o a r d A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a u d n g C y c l e s 7 3 2 3 3 7 . 3 . 1 . 3 M e r c u r y I n t r u s i o n P o r o s i m e t r y F i g u r e 7 . 8 s h o w s t h e p o r e s i z e d i s t r i b u t i o n s o f s o u t h e r n p i n e a n d a s p e n s p e c i e s . A s p e n s e e m s t o h a v e a h i g h e r p o r e v o l u m e t h a n s o u t h e r n p i n e . T h i s i s i n d i c a t i v e o f a n e a s i e r p e n e t r a t i o n o f g a s e s i n t o a s p e n , w h i c h c o u l d i l l u s t r a t e t h e h i g h e r C a C O 3 c o n t e n t o f c a r b o n a t e d b o a r d s m a d e w i t h a s p e n . H o w e v e r , o n e s h o u l d n o t i c e t h a t g a s p e n e t r a t i o n a l s o d e p e n d s o n f a c t o r s s u c h a s t h e w o o d s p e c i fi c g r a v i t y c o u l d t h u s t h e p r e s s u r e n e e d e d t o p r o d u c e c e r t a i n c o m p o s i t e s p e c i fi c g r a v i t y , a n d t h e fl a t p l a c e m e n t o f w o o d p a r t i c l e s w h i c h s u b j e c t s t h e f r o m b y t o a t r a n s v e r s e e n t r y o f C 0 2 d u r i n g c a r b o n a t i o n . T h e c e m e n t - b o n d e d m a t r i x i s a n o t h e r o b v i o u s f a c t o r c o n t r o l l i n g g a s p e n e t r a t i o n . F i g u r e s 7 . 9 t h r o u g h F i g u r e 7 . 1 1 s h o w t h e p o r e s i z e d i s t r i b u t i o n c u r v e s ( i n l o g a r i t h m i c s c a l e ) a f t e r 2 8 d a y s o f c u r i n g , a n d a f t e r d i f f e r e n t a g i n g p r o c e s s e s . F i g u r e s 7 . 9 t o 7 . 1 1 i n d i c a t e t h a t t h e g e n e r a l d i s t r i b u t i o n c u r v e s s h i f t e d t o t h e l e f t ( t o w a r d s l o w e r - d i a m e t e r p o r e s ) i n t h e c a s e o f C 0 2 - c u r e d b o a r d s ; t h a t i s , t h e p o r e s t r u c t u r e b e c a m e i n c r e a s i n g fi n e r w h e n u s i n g C 0 2 - c u r i n g . T h i s i s e x p e c t e d b e c a u s e C a C O 3 p a r t i c l e s p r o d u c e d d u r i n g c a r b o n a t i o n t e n d t o fi l l s o m e c a p i l l a r y p o r e s . A g i n g a l s o p r o d u c e s fi n e r p o r e s , w h i c h c o u l d a g a i n b e i l l u s t r a t e d b y c a r - b o n a t i o n d u r i n g a g i n g w i t h a t m o s p h e r e . T a b l e 7 . 2 s u m m a r i z e s t h e m e a s u r e m e n t s o n t o t a l c a p i l l a r y p o r e v o l u m e o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d . U n a g e d c a r b o n a t e d b o a r d s p o s - s e s s e d a s m a l l e r t o t a l p o r e v o l u m e , w h i c h c o u l d r e s u l t f r o m t h e fi l l i n g o f p o r e s w i t h C a C O 3 . A f t e r a g i n g , h o w e v e r , c o n t r o l ( u n c a r b o a n t e d ) b o a r d s s h o w a l a r g e r e d u c t i o n i n t o t a l p o r e v o l u m e a n d t h i s a g e d c a r b o n a t e d a n d u n c a r b o n a t e d b o a r d s h a v e m o r e c o m p a - r a b l e t o t a l c a p i l l a r y p o r o s i t i e s . 2 3 4 1 . 5 3 3 3 1 . 2 _ + 4 5 1 ) “ g — A — S o u t h e r n P i n e E 0 . 9 - 2 O a . o 0 . 6 - O Z ‘ 5 ' 3 ‘ E 0 . 3 — E D o 0 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( u m ) F i g u r e 7 . 8 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f S o u t h e r n P i n e a n d A s p e n S p e c i e s T a b l e 7 . 2 C o m p a r i s o n o f P o r e V o l u m e s o f U n a g e d a n d A g e d C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e - b o a r d s W o o d C o n t r o l I C 0 2 - C u r i n g S p e c i e s W o o d / C e m e n t R a t i o 0 . 2 8 0 . 3 5 0 . 2 3 I 0 . 3 5 W o o d S p e c i e s W o o d S p e c i e s s . P . ‘ I A s p e n s . P . ’ r s . P . r s . P . ‘ j A s p e n I s . P . ‘ I A s p e n U n a g e d T o t a l I n t r u s i o n V o l u m e 0 . 7 3 2 7 0 . 9 7 1 3 0 . 4 0 3 5 0 . 3 5 3 4 0 . 2 6 7 9 0 . 2 7 3 0 0 . 3 1 5 3 0 . 2 9 0 4 ( w e ) I I A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s T o t a l I n t r u s i o n V o l u m e 0 . 2 1 4 8 0 . 3 3 7 1 ’ 0 . 1 3 0 2 0 . 2 6 4 7 1 1 0 . 1 7 0 3 0 . 2 8 9 2 ( w e ) I I A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s T o t a l I n t r u s i o n V o l u m e 0 . 2 2 6 0 0 . 1 9 7 0 0 . 2 4 0 5 0 . 2 9 0 3 ’ 0 2 9 5 4 0 2 7 1 2 ( c c / s ) I I * : s o u t h e r n p i n e 2 3 5 0 . 5 - 0 — C o n t r o l A + S o u t h e r n P i n e - € 0 2 $ 0 . 4 _ _ o o o 0 M n ) ” 0 o . . + A S P C D ' C 0 2 — 5 0 . 3 — ' > A ~ \ \ \ \ £ A A A - A — A \ \ \ \ \ \ A A A - A A - A ‘ 2 o ? o 0 . 2 . . 2 E S E 0 . 1 — U 0 , , . , . 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( p m ) ( a ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 0 . 5 - < > — C o n t r o l 3 3 + S o u t h e r n P i n e - 0 0 2 E 0 . 4 . + A s p e n - C O Z v E ' 8 0 - 3 ~ : i é l o i ' I o I o I é e I - t . : - : ; - : . 3 : ‘ : : : £ : . : ¢ . é . \ > 5 % g 0 . 2 — E 3 S 0 . 1 _ U 0 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 l 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( u m ) ( b ) W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 F i g u r e 7 . 9 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f U n a g e d C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d A f t e r 2 8 D a y s o f C u r i n g 2 3 6 0 . 5 - < > — C o n t r o l ’ 6 3 + S o u t h e m P i n e - C 0 2 3 0 ' 4 ' — o — - A s p e n - c o z ' 5 ’ ' 3 0 . 3 - > a E n ‘ 0 2 P 0 ' 7 . 2 . 9 ‘ 3 ' 3 g 0 . 1 » U 0 . . . 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( m m ) ( a ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 0 . 5 - 0 — C o n t r o l A + S o u t h e r n P i n e - € 0 2 § ° 0 - 4 ~ 6 — a — A s p e n - c 0 2 E ' 3 0 . 3 P A > u 5 o 0 . 2 - . 5 e 6 3 ' 5 g 0 . 1 _ O 0 . 1 l . . . 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( u r n ) ( b ) W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 F i g u r e 7 . 1 0 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d A f t e r W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s 2 3 7 0 . 5 A - < > — C o n t r o l § ° 0 . 4 . + S o u t h e r n P i n e - € 0 2 ~ 0 1 + A s p e n - C O Z E 0 . 3 - - > a t . g e 0 0 . 2 “ ’ O Z ‘ 5 ' 3 g 0 . 1 _ o o A 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 l 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( u r n ) ( a ) W o o d / C e m e n t = 0 . 2 8 0 . 5 — < > - C o n t r o l ’ e ‘ o 0 4 + S o u t h e m P i n e - 0 0 2 3 ' “ + A s p e n - c o z E " " 0 . 3 . o e > k 2 o f o 0 . 2 " c l : E 5 g 0 . 1 . U 0 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( u r n ) ( b ) W o o d / C e m e n t = 0 . 3 5 F i g u r e 7 . 1 1 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d A f t e r F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s 2 3 8 7 . 3 . 1 . 4 F r a c t u r e S u r f a c e a n d I n t e r f a c e S o f t w o o d ( s o u t h e r n p i n e ) a n d h a r d w o o d ( a s p e n ) h a v e q u i t e d i f f e r e n t c e l l u l a r s t r u c t u r e s w h e n v i e w e d u n d e r a m i c r o s c o p e . T y p i c a l l y , s o f t w o o d s h a v e a c o m p a r a t i v e l y s i m p l e s t r u c t u r e a n d a r e m o r e u n i f o r m i n a p p e a r a n c e t h a n h a r d w o o d s . T h e y a r e m a d e u p o f a f e w c e l l t y p e s w i t h t h e l o n g p o i n t e d fi b r o u s c e l l s t e r m e d t r a c h e i d s p r o v i d i n g b o t h t h e s t r u c t u r a l s u p p o r t a n d t h e c o n d u c t i n g p a t h w a y s i n w o o d s . H a r d w o o d , o n t h e o t h e r h a n d , c o m p r i s e s e v e r a l d i f f e r e n t c e l l t y p e s w i t h h i g h l y s p e c i a l i z e d c o n d u c t i n g c e l l s o f r e l a t i v e l y l a r g e d i a m e t e r s t e r m e d v e s s e l s ( o r p o r e s ) . F i g u r e s 7 . 1 2 s h o w s t h e c r o s s - s e c t i o n o f s o u t h e r n p i n e a n d a s p e n u s e d i n t h i s r e - s e a r c h . A s p e n ( F i g u r e s 7 . 1 2 b a n d 7 . 1 2 d ) h a s l a r g e v e s s e l s w i t h i n t h e i r c e l l s t r u c t u r e . S o u t h e r n p i n e ( F i g u r e s 7 . 1 2 a a n d 7 . 1 2 c ) h a s a m o r e u n i f o r m s t r u c t u r e . T h i s m a y i l l u s - t r a t e t h e e a s e o f p e n e t r a t i o n o f g a s i n t o a s p e n s p e c i e s w h e n c o m p a r e d s o u t h e r n p i n e s p e - c i e s , a n d a l s o c o r r e l a t e s w i t h t h e d e n s i t y o f w o o d s p e c i e s ( a s p e n i s l i g h t e r t h a n s o u t h e r n p i n e ) . I n m a k i n g b o a r d s o f s a m e d e n s i t y , h o w e v e r , a s p e n b o a r d n e e d s m o r e v o l u m e o f p a r t i c l e s , w h i c h l e a d s t o o h i g h e r p r e s s u r e i n t h e p r e s s f o r p r o d u c i n g a t a r g e t b o a r d d e n - s i t y . I n s p i t e o f t h i s , t h e m o r e p o r o u s n a t u r e o f a s p e n m a y s t i l l f a c i l i t a t e t h e d i f f u s i o n o f C 0 2 i n t o t h e b o a r d , m a y l e a d t o m o r e p r o n o u n c e d p e t r i fi c a t i o n o f w o o d p a r t i c l e s . A n - o t h e r o b s e r v a t i o n i n F i g u r e 7 . 1 3 i s t h a t t h e p r o c e s s o f s i z e r e d u c t i o n ( u s i n g a h a m m e r - m i l l ) l e a v e s w o o d p a r t i c l e s w i t h a r o u g h s u r f a c e . F i g u r e s 7 . 1 4 t h r o u g h 7 . 1 6 s h o w f r a c - t u r e s u r f a c e s o f u n a g e d a n d a g e d c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d ( T h e p i c t u r e s w e r e t a k e n u s i n g a r e g u l a r c a m e r a w i t h m a g n i fi c a t i o n l e n s e ) . C o n t r o l u n a g e d b o a r d s ( w i t h o u t C 0 2 c u r i n g ) t a i l e d m a i n l y p u l l i n g o u t t h e w o o d fi b e r s . I n C 0 2 c u r e d b o a r d s , h o w e v e r , a c o m b i n a t i o n o f w o o d fi b e r f r a c t u r e a n d p u l l - o u t o c c u r r e n c e . T h i s i s i n d i c a t i v e o f s t r o n g e r fi b e r - t o - m a t r i x b o n d i n g i n C 0 2 c u r e d b o a r d s . A c c e l e r a t e d a g i n g ( w e t t i n g - d r y i n g ) c y c l e s l e d t o i n c u r r e d fi b e r f r a c t u r e i n b o t h c o n t r o l a n d C 0 2 c u r e d b o a r d s : T h i s i s i n d i c a t i v e o f i m p r o v e d b o n d i n g a f t e r e x p o s u r e t o r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s . F r e e z i n g - T h a w i n g c y c l e s s e e m s t o a l s o i m p r o v e b o n d i n g b u t t h e m a t r i x s e e m s t o h a v e r e c e i v e d s o m e d a m - a g e a f t e r t h i s a c c e l e r a t e d a g i n g p r o c e s s . ( a ) ( b ) F i g u r e 7 . 1 2 C r o s s - S e c t i o n o f S o u t h e r n P i n e a n d A s p e n : ( a ) S o u t h e r n P i n e ( 1 2 0 x ) ; ( b ) A s p e n ( 1 2 0 x ) ; ( c ) S o u t h e r n P i n e ( 2 5 0 x ) ; ( d ) A s p e n ( 2 5 0 x ) F i g ( 1 2 2 4 0 ( C ) ( d ) F i g u r e 7 . 1 2 ( C o n t ’ d ) C r o s s - S e c t i o n o f S o u t h e r n P i n e a n d A s p e n : ( a ) S o u t h e r n P i n e ( 1 2 0 x ) ; ( b ) A s p e n ( 1 2 0 x ) ; ( c ) S o u t h e r n P i n e ( 2 5 0 x ) ; ( d ) A s p e n ( 2 5 0 x ) ( a ) ( b ) 2 4 1 F i g u r e 7 . 1 3 S u r f a c e o f P a r t i c l e s : ( a ) S o u t h e r n P i n e ; ( b ) A s p e n 2 4 2 ( a ) ( b ) F i g u r e 7 . 1 4 U n a g e d C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d ; ( a ) C o n t r o l ; ( b ) C 0 2 - c u r e d w i t h s o u t h e r n p i n e u s e d ; ( c ) C 0 2 - c u r e d w i t h a s p e n u s e d 2 4 3 ( C ) F i g u r e 7 . 1 4 ( C o n t ’ d ) U n a g e d C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d ; ( a ) C o n t r o l ; ( b ) C 0 2 - c u r e d w i t h s o u t h e r n p i n e u s e d ; ( c ) C 0 2 - c u r e d w i t h a s p e n u s e d ( a ) F i g u r e 7 . 1 5 A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g o n C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d ; ( a ) C o n — t r o l ; ( b ) C 0 2 - c u r e d w i t h s o u t h e r n p i n e u s e d ; ( c ) C 0 2 - c u r e d w i t h a s p e n u s e d 2 4 4 ( b ) F i g u r e 7 . 1 5 ( C o n t ’ d ) A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g o n C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d ; ( a ) C o n t r o l ; ( b ) C 0 2 - c u r e d w i t h s o u t h e r n p i n e u s e d ; ( c ) C 0 2 - c u r e d w i t h a s p e n u s e d 2 4 5 ( b ) F i g u r e 7 . 1 6 A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g o n C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d ; ( a ) C o n t r o l ; ( b ) C 0 2 - c u r e d w i t h s o u t h e r n p i n e u s e d ; ( c ) C 0 2 - c u r e d w i t h a s p e n u s e d 2 4 6 ( C ) F i g u r e 7 . 1 6 ( C o n t ’ d ) A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g o n C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e - b o a r d ; ( a ) C o n t r o l ; ( b ) C 0 2 - c u r e d w i t h s o u t h e r n p i n e u s e d ; ( c ) C 0 2 - c u r e d w i t h a s p e n u s e d 2 4 7 7 . 3 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e C 0 2 c u r i n g o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t w a s s h o w n t o e n h a n c e p r o d u c t i v - i t y a n d e n g i n e e r i n g p r o p e r t i e s ( i n c l u d i n g d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y ) o f t h e e n d p r o d u c t . M i - c r o s t r u c t u r a l s t u d i e s o f t h i s s e c t i o n i n t e n d t o i d e n t i f y t h e b a s i c m e c h a n i s m s w h i c h i l l u s - t r a t e t h e s e e f f e c t s o f t h e C 0 2 c u r i n g p r o c e s s . T h i s s e c t i o n c o m p a r e s t h e C 0 2 c u r e d b o a r d s v e r s u s c o n v e n t i o n a l l y c u r e d o n e s w i t h o n l y l o n g e r a u t o c l a v e c u r i n g p e r i o d ( 8 h o u r s ) . 7 . 3 . 2 . 1 X - R a y D i f f r a c t i o n ( X R D ) F i g u r e 7 . 1 7 t h r o u g h 7 . 2 1 s h o w t h e x - r a y p a t t e r n s o f u n a g e d a n d a g e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s s u b j e c t e d t o C 0 2 a n d c o n v e n t i o n a l c u r i n g p r o c e s s e s . T h e C 0 2 c u r i n g p r o c e s s a d o p t e d i n t h i s s t u d y c a u s e d l i t t l e i n c r e a s e i n C a C O 3 c o n t e n t o f c u r e d b o a r d s . A g i n g p r o c e s s g e n e r a l l y i n c r e a s e d t h e C a C O 3 c o n t e n t i n b o t h C 0 2 a n d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d b o a r d s . A u t o c l a v e d p r o d u c t s h a v e d o n o t c o n t a i n s i g n i fi c a n t a m o u n t s o f C a ( O I - I ) 2 . B 9 S P C 2 4 8 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - u e t a ( o ) ( a ) U n p r e s s e d C 8 0 0 3 C a m “ ) : G ” W C P S { a 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - T l n t a ( ( 9 ) ( b ) P r e s s e d F i g u r e 7 . 1 7 X - R a y P a t t e r n s f o r U n a g e d S p e c i m e n s o f C e l l u l o s e F i b e r R i n f o r c e d C e m e n t 2 4 9 C P S . 8 s U C o n t r o l - W D l 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - T l B t a ( O ) ( a ) U n p r e s s e d C a C O , C O z - W D G P C P S C o n t r o l - W D A 1 " A T A m l 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - T l n t a ( 6 ) ( b ) P r e s s e d F i g u r e 7 . 1 8 X - R a y P a t t e n s A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t 2 5 0 C 8 0 0 3 C P S . ' . 8 : 1 f a C o n t r o l - F T I 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - T l ' e t a ( 6 ) ) ( a ) U n p r e s s e d C 0 2 - F T A n 1 I ‘ C P S C o n t r o l - [ ’ 1 ' A M A ” W m A “ A . A A . . a . . . “ J 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - T h e t a ( O ) ( b ) P r e s S e d F i g u r e 7 . 1 9 X - R a y P a t t e n s A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t 2 5 1 m 8 O O , , W W Q I C o n t r o l - W W 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - T h e t a ( O ) ( a ) U n p r e s s e d Q z q , C a r d } , w 0 0 , - w w l h I 1 a . s V } ? U € 0 1 1 “ ? ? w a A 4 W 7 ” J 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - T h e t a ( 6 ' ) ) ( b ) P r e s s e d F i g u r e 7 . 2 0 X — R a y P a t t e n s A f t e r W a r m W a t e r I m m e r s i o n f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t 2 5 2 Q z m C o c o , A . U o o , , w o c G P C o n t r o l — W D C ! 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 2 - T h e t a ( O ) ( a ) U n p r e s s e d m a . U C o n t r o l - W D C I 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 O 2 - T l n t a ( 9 ) ( b ) P r e s s e d F i g u r e 7 . 2 1 X - R a y P a t t e n s A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n C y c l e s f o r o n C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t 2 5 3 7 . 3 . 2 . 2 T h e r m o g r a v i m e t r i c A n a l y s i s ( T G A ) T a b l e 7 . 3 s h o w s t h e a m o u n t s o f C a ( O H ) 2 a n d C a C O 3 i n u n a g e d a n d a g e d b o a r d s o b t a i n e d t h r o u g h t h e r m o g r a v i m e t r i c a n a l y s i s . D u e t o c e l l u l o s e d e c o m p o s i t i o n s a t t h e s a m e t e m p e r a t u r e r a n g e o f t h e C a ( O H ) 2 , a d j u s t m e n t s h a d t o b e m a d e i n t h e c a l c u l a t i o n o f t h e C a ( O H ) 2 c o n t e n t . T h i s w a s d o n e b y t a k i n g i n t o a c c o u n t t h e c o n t e n t c e l l u l o s e fi b e r s a n d t h e i r w e i g h t l o s s i n t h i s t e m p e r a t u r e r a n g e . F i g u r e 7 . 2 2 s h o w s K r a f t p u l p t h e r m o - g r a v e m e t r i c c u r v e s . F i g u r e 7 . 2 3 s h o w s t y p i c a l c u r v e s f o r u n a g e d a n d a g e d c o m p o s i t e s . T h e f o l l o w i n g c o n c l u s i o n s d e r i v e d f r o m t h e T G A a n a l y s i s . W h i l e t h e r e s u l t s i n r e l a t i o n t o C a C O 3 c o n t e n t a r e i n g e n e r a l a g r e e m e n t w i t h t h e fi n d i n g s o f x - r a y d i f f r a c t i o n , t h e r e - d u c e d C a C O 3 c o n t e n t a f t e r f r e e z e - t h a w c y c l e s d e t e c t e d i n T G A t e s t s b u t n o t i n x - r a y d i f - fi ' a c t i o n . T h e C a C O 3 c o n t e n t s e e m s t o g e n e r a l l y c o r r e l a t e w i t h t h e s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t a s f a r a s t h e e f f e c t s o f C 0 2 c u r i n g a n d a g i n g a r e c o n - c e r n e d . T a b l e 7 . 3 T h e n n o g r a v i m e t r i c T e s t R e s u l t s C o n t r o l C 0 2 - c u r e d U P P U P P U n a g e d C a ( O H ) 2 7 . 0 9 9 . 3 1 1 0 . 6 5 7 . 1 9 C a C O ; 3 . 7 2 3 . 8 2 6 . 1 8 5 . 0 7 A f t e r C a ( O H ) 2 1 1 . 0 7 1 0 . 3 7 8 . 8 2 9 . 1 1 W e t t i n g - D r y i n g C a C O 3 7 . 0 4 7 . 3 7 6 8 . 5 3 8 . 8 4 A f t e r C a ( O H ) 2 1 3 . 3 9 1 0 . 5 4 1 1 . 0 4 1 1 . 0 7 F r e e z i n g - T h a w i n g C a C O 3 4 . 4 1 4 . 0 6 7 . 3 2 7 . 6 9 A f t e r C a ( O H ) 2 1 6 . 3 4 1 3 . 4 4 1 5 . 0 8 1 2 . 5 6 W a r m W a t e r C a C O 3 6 . 2 0 4 . 4 5 8 . 2 4 8 . 1 3 A f t e r C a ( O H ) 2 1 3 . 3 9 1 1 . 3 1 1 5 . 7 5 1 1 . 5 2 W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n C a C O 3 9 . 4 2 . 8 . 7 1 9 . 5 3 9 . 3 1 U P : U n p r e s s e d ; P : P r e s s e d 2 5 4 l 0 0 8 0 ~ : : s o ~ E b o > - 3 4 0 2 0 P K 0 I 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 l 0 0 0 T e m p e r a t u r e ( % ) F i g u r e 7 . 2 2 T y p i c a l W e i g h t L o s s C u r v e f o r C e l l u l o s e ( K r a f t ) F i b e r 1 0 0 — — C o n v e n t i o n a l ( U n a g e d ) - — C 0 2 ( U n a g e d ) — C o n v e n t i o n a l - A g e d ( W W ) — C 0 2 - A g e d ( W W ) A 9 0 - a " , i n i ’ 8 0 — 7 O 1 I _ L 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 T e m p e r a t u r e ( % ) F i g u r e 7 . 2 3 T y p i c a l W e i g h t L o s s C u r v e s f o r C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t 2 5 5 7 . 3 . 2 . 3 M e r c u r y I n t r u s i o n P o r o s i m e t r y T a b l e s 7 . 4 a n d 7 . 5 p r e s e n t t e s t r e s u l t s f o r c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m - p o s i t e s e x a m i n e d b y m e r c u r y i n t r u s i o n p o r o s i m e t r y . F i g u r e s 7 . 2 4 t h r o u g h 7 . 2 8 S h o w t y p i c a l p o r e s i z e d i s t r i b u t i o n c u r v e s f o r u n a g e d a n d a g e d c o m p o s i t e s . C 0 2 c u r i n g s e e m s t o h a v e r e d u c e d t h e p o r o s i t y o f c e m e n t c o m p o s i t e s . U n d e r a g i n g e f f e c t s , t h e p o r o s i t y o f c o n t r o l b o a r d s t e n d s t o r e d u c e a n d a p p r o a c h t h a t C 0 2 c u r e d b o a r d s . I n u n p r e s s d b o a r d s , h o w e v e r , p o r o s i t y m a y i n c r e a s e u n d e r a g i n g e f f e c t s i n b o t h c o n t r o l a n d C 0 2 c u r e d b o a r d s . T a b l e 7 . 4 C o m p a r i s o n o f P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f U n a g e d a n d A g e d S p e c i m e n s o f C e l - l u l o s e F i b e r R i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e ( U n p r e s s e d ) U n a g e d A g e d E q u i l i b r i u m W — D “ F — T ‘ W - W “ W - D - C * C ” C O , C ” C O , C “ C O , C " C O , C “ I C O , T o m I n t r u s i o n V o l u m e 0 . 3 0 6 0 0 . 1 8 9 6 0 . 2 1 % 0 . 2 4 3 1 0 2 5 6 4 0 2 5 3 7 0 . 3 1 2 9 0 . 3 3 7 1 0 . 4 1 3 5 0 . 3 1 8 0 ( c c / 8 ) T a b l e 7 . 5 C o m p a r i s o n o f P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f U n a g e d a n d A g e d S p e c i m e n s o f C e l - l u l o s e F i b e r R i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e ( P r e s s e d ) U n a g e d A g e d E q u i l i b r i u m W - D ’ a r t w - w * w o o C " C O 2 C " C O 2 C " C 0 2 C " C O 2 C " C O 2 T o m [ a m n i o n V o l u m e 0 . 2 2 1 3 0 . 1 7 3 4 0 . 2 6 7 9 0 . 1 5 4 3 0 . 1 5 6 0 0 . 2 1 2 7 0 . 1 7 4 0 0 . 1 7 2 9 0 . 2 3 3 7 0 . 2 2 6 0 ( 9 9 1 : ) ‘ W - D : W e t t i n g - D r y i n g ; F - T : F r e e z i n g - T h a w i n g : W - W : W a r m W a t e r I m m e r s i o n ; W - D - C : W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n " C o n t r o l 2 5 6 0 . 5 g - O — C o n t r o l v 0 - 4 7 * + C 0 2 “ 5 ’ ' 5 > 0 . 3 « ~ 2 o p “ 0 2 . “ > ’ ' “ : 3 ' 3 g 0 . 1 . . O . " o . O l J 1 . W i l h n ‘ ) ‘ . . . . . - . 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 l 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( p m ) ( a ) U n p r e s s e d 0 . 5 3 0 + 0 0 a n 3 + 0 0 2 V 0 . 4 i ' 5 ‘ > 0 . 3 » 2 o a . 0 2 . 3 4 - _ 8 ' a g 0 . 1 U 0 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( u r n ) ( b ) P r e s s e d F i g u r e 7 . 2 4 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n o f E q u i l i b r i u m C o n d i t i o n o n C e l l u l o s e F i b e r R e i n - f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e ) g / c c ( e m u l o V e r o P e v i t a l u m m u C ) g / c c ( e m u l o V e r o P e v i t a l u m m u C ° . 0 . 2 5 7 P u : - O — C o n t r o l 0 , 4 _ + C 0 2 . ° N 0 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 l 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( u m ) ( a ) U n p r e s s e d . 9 u : — 0 — C o n t r o l + C 0 2 . 0 4 : . . o . c N w l l 0 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 l 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( u m ) ( b ) P r e s s e d F i g u r e 7 . 2 5 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g o n C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e ) g / c o c . h T ( e m u l o o . w V e r o P 6 l e . N v i t a l u ° m . m u C 5 9 . o . w f T o . N ° 2 5 8 9 v i - 0 - C o n t r o l + C 0 2 O L l 1 4 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( u m ) ( a ) U n p r e s s e d 9 m - 0 — C o n t r o l + C 0 2 C u m m u l a t i v e P o r e V o l u m e ( c c / g ) . 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( p m ) ( b ) P r e s s e d F i g u r e 7 . 2 6 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n A f t e r R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g o n C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e 2 5 9 0 . 5 ’ 5 3 — O — C o n t r o l B , 0 . 4 _ + C o z i ' 5 > 0 . 3 — 8 O 0 . . . 9 ; 0 . 2 ~ 8 ' 3 g 0 . 1 — O 0 I l L 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( p m ) ( a ) U n p r e s s e d 0 . 5 Q , - O — C o n t r o l 3 0 . 4 + C 0 2 ‘ 3 ’ ' 8 > 0 3 8 a . 3 0 . 2 8 ' 3 E 0 1 0 0 Q 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 l 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( u r n ) ( b ) P r e s s e d F i g u r e 7 . 2 7 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n I m m e r s e d W a r m W a t e r o n C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e 2 6 0 0 . 5 ’ 8 3 3 0 . 4 . ‘ 3 ’ ' 5 _ > 0 . 3 a , O A . . g 0 . 2 _ 8 ' 3 E 0 1 0 0 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 l 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( p m ) ( a ) U n p r e s s e d 0 . 5 3 " - O — C o n t r o l é 0 - 4 * + C 0 2 i ' 3 > 0 . 3 l 2 o 9 . . . g 0 . 2 . 8 ' 3 g 0 . 1 _ U 0 0 . 0 0 1 0 . 0 1 0 . 1 l 1 0 1 0 0 1 0 0 0 P o r e D i a m e t e r ( u r n ) ( b ) P r e s s e d F i g u r e 7 . 2 8 P o r e S i z e D i s t r i b u t i o n A f t e r R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n o n C e l - l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e 2 6 1 7 . 3 . 2 . 4 F r a c t u r e S u r f a c e a n d I n t e r f a c e F i g u r e 7 . 2 9 p r o v i d e s s o m e i n d i c a t i o n f o r w o o d p e t r i fi c a t i o n i n u n a g e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s s u b j e c t e d t o C 0 2 c u r i n g . C e l l u l o s e fi b e r s p u l l i n g o u t o f C 0 2 c u r e d b o a r d s w e r e p a r t l y c o v e r e d w i t h c e m e n t r e a c t i o n p r o d u c t s ( s e e F i g u r e 7 . 3 0 ) . F i g u r e 7 . 3 1 c o m p a r e s t h e fi a c t u r e s u r f a c e s o f C 0 2 a n d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d c o m p o s i t e s . C 0 2 c u r i n g s e e m s t o h a v e r e d u c e d m i c r o c r a c k i n g i n a u t o c l a v e . A g i n g p r o c e s s e d , m a y b e e x c e p t f o r w a r m w a t e r i m m e r s i o n , s e e m e d t o i n c r e a s e t h e p o s s i b i l i t y o f fi b e r r u p t u r e a t t h e f r a c t u r e s u r f a c e s ( s e e F i g u r e 7 . 3 2 t h r o u g h 7 . 3 5 ) . T h i s m a y i n d i c a t e a n i n c r e a s e i n b o n d s t r e n g t h w i t h a g i n g . W h e n c o m p a r e w i t h s a t u r a t e d b o a r d s ( F i g u r e 7 . 3 6 ) o r a i r - d r i e d b o a r d s ( F i g u r e 7 . 3 1 ) , o v e n - d r i e d b o a r d s ( F i g u r e 7 . 3 7 ) s h o w a g r e a t e r d o m i n a n c e o f fi b e r r u p t u r e a t fi ' a c t u r e s u r f a c e s . 2 6 2 F i g u r e 7 . 2 9 P e t r i fi e d F i b e r s i n C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e m e n t C o m p o s - i t e s , F i g u r e 7 . 3 0 K r a f t F i b e r i n C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s 2 6 3 ( a ) ( b ) F i g u r e 7 . 3 1 U n a g e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s : ( a ) U n p r e s s e d a n d C 0 2 C u r e d ; ( b ) P r e s s e d a n d C 0 2 C u r e d ; ( c ) U n p r e s s e d a n d C o n v e n t i o n a l l y C u r e d ; ( d ) P r e s s e d a n d C o n v e n t i o n a l l y C u r e d ( C ) ( d ) _ ‘ 1 F i g u r e 7 . 3 1 ( C o n t ’ d ) U n a g e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t : ( a ) U n p r e s s e d a n d C 0 2 C u r e d ; ( b ) P r e s s e d a n d C 0 2 C u r e d ; ( c ) U n p r e s s e d a n d C o n v e n t i o n a l l y C u r e d ; ( d ) P r e s s e d a n d C o n v e n t i o n a l l y C u r e d ( a ) ( b ) 7 . 3 2 A fi e r W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s o f C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t : ( a ) U n p r e s s e d ; ( b ) P r e s s e d 2 6 6 ( a ) ( b ) F i g u r e 7 . 3 3 A f t e r F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s f o r C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t : ( a ) U n p r e s s e d ; ( b ) P r e s s e d 2 6 7 C e m e n t : ( a ) U n p r e s s e d ; ( b ) P r e s s e d 2 6 8 ( a ) ( b ) F i g u r e 7 . 3 5 A f t e r W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n C y c l e s o f C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t : ( a ) U n p r e s s e d ; ( b ) P r e s s e d ( a ) ( b ) F i g u r e 7 . 3 6 S a t u r a t e d C o n d i t i o n s o f C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t : ( a ) U n p r e s s e d ; ( b ) P r e s s e d ( b ) F i g u r e 7 . 3 7 O v e n - D r i e d C o n d i t i o n o f C 0 2 C u r e d C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t : ( a ) U n p r e s s e d ; ( b ) P r e s s e d 2 7 1 7 . 4 S U M M A R Y A N D C O N C L U S I O N S M i c r o s t r u c t u r a l c h a r a c t e r i s t i c s o f u n a g e d a n d a g e d w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s w e r e I i n v e s t i g a t e d . T h e E S E M , T G A , X - r a y d i f f r a c t i o n a n d m e r c u r y i n t r u s i o n t e c h n i q u e s a s w e l l a s a r e g u l a r c a m e r a w e r e u s e d i n t h i s s t u d y . 7 . 4 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d X - R a y D i f f r a c t i o n o T h e C 0 2 - c u r e d c o m p o s i t e s g e n e r a l l y h a v e h i g h e r C a C O 3 a n d l o w e r C a ( O H ) 2 c o n t e n t s w h e n c o m p a r e d w i t h t h e c o n v e n t i o n a l l y c u r e d b o a r d s . H i g h e r C a C O 3 c o n t e n t s u s u - a l l y c o r r e l a t e w i t h h i g h e r fl e x u r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s a n d l o w e r t o u g h n e s s v a l u e s . 9 A g i n g e f f e c t s l e d t o i n c r e a s e d C a C O 3 a n d d e c r e a s e d C a ( O H ) 2 c o n t e n t s . T h i s i s a c - c o m p a n i e d b y i n c r e a s i n g C a C O 3 d e c r e a s i n g C a ( O H ) 2 . T h e r m o g r a v i m e t r i c A n a l y s i s 0 T h e r m o g r a v i m e t r i c a n a l y s i s a l s o s h o w e d h i g h e r C a C O 3 c o n t e n t s i n C 0 2 - c u r e d c o m - p o s i t e s . 0 A g i n g e f f e c t s a l s o l e d t o i n c r e a s e d C a C O 3 a n d r e d u c e d C a ( O H ) 2 c o n t e n t s . M e r c u r y I n t r u s i o n P o r o s i m e t r y 9 C 0 2 c u r i n g r e d u c e d t h e c a p i l l a r y p o r e v o l u m e o n b o t h u n a g e d a n d a g e d b o a r d s . 0 A g i n g e f f e c t s g e n e r a l l y r e d u c e t h e p o r e v o l u m e i n t h e c a s e o f r e p e a t e d w e t t i n g c y c l e s , b u t h a d r e l a t i v e l y s m a l l e f f e c t s i n t h e c a s e o f f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s . F r a c t u r e S u r f a c e s a n d I n t e r f a c e 0 C o m p a r e d w i t h s o u t h e r n p i n e , a s p e n h a d a l o w e r s p e c i fi c g r a v i t y a n d o f f e r e d a m o r e p o r o u s s t r u c t u r e f o r g a s p e n e t r a t i o n . - I n u n a g e d a n d a g e d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d b o a r d s , t h e d o m i n a n t m o d e o f f a i l u r e w a s p a r t i c l e p u l l - o u t , a n d t h e m a t r i x a r o u n d t h e p a r t i c l e s w a s r a t h e r w e e k . I n u n a g e d C 0 2 - c u r e d b o a r d s , a c o m b i n a t i o n o f p a r t i c l e fi a c t u r e , p e e l i n g a n d p u l l - o u t w a s o b - 2 7 2 s e r v e d . A f t e r a c c e l e r a t e d a g i n g , w h i l e t h e d o m i n a n t f a i l u r e m o d e s w e r e t h e s a m e a s u n a g e d b o a r d s , t h e d a m a g e t o fi b e r - m a t r i x i n t e r f a c e s w a s r e d u c e d , a n d t h e s t r u c t u r e w a s d e n s i fi e d u n d e r a g i n g e f f e c t s . 7 . 4 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s X - R a y D i f f r a c t i o n 0 C 0 2 c u r i n g c a u s e d a s l i g h t i n c r e a s e i n C a C O 3 c o n t e n t . A g i n g e f f e c t s g e n e r a l l y i n - c r e a s e d C a C O 3 c o n t e n t i n b o t h C 0 2 a n d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d b o a r d s . T h e r m o g r a v i m e t r i c A n a l y s i s ( T G A ) 0 T h e T G A r e s u l t s g e n e r a l l y c o n fi r m e d t h e r e s u l t s o f x - r a y d i f f r a c t i o n . T h e i n c r e a s e i n C a C O 3 c o n t e n t u n d e r fi e e z e - t h a w e f f e c t w a s , h o w e v e r , n o t c o n fi r m e d . M e r c u r y I n t r u s i o n P o r o s i m e t r y 0 C 0 2 c u r i n g r e d u c e d t h e c a p i l l a r y p o r o s i t y o f c o m p o s i t e s . A f t e r a g i n g e f f e c t s , t h e p o - r o s i t y o f C 0 2 a n d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d c o m p o s i t e s s e e m e d t o c o n v e r g e . F r a c t u r e S u r f a c e s 0 C 0 2 c u r i n g l e d t o r e d u c e d m i c r o c r a c k i n g i n t h e a u t o c l a v e . A g i n g s e e m e d t o s t r e n g t h e n t h e i n t e r f a c e a n d p r o v i d e f o r m o r e d o m i n a n c e o f fi b e r r u p t u r e o n f r a c t u r e s u r f a c e . R e d u c e d m o i s t u r e c o n t e n t s o f t h e c o m p o s i t e a l s o i n c r e a s e d t h e t e n d e n c y t o - w a r d s fi b e r f r a c t u r e . C H A P T E R 8 S U M M A R Y A N D C O N C L U S I O N S A n e x p e r i m e n t a l s t u d y w a s c o n d u c t e d t o a s s e s s t h e m e c h a n i s m s o f c a r b o n a t i o n i n a c c e l e r a t e d m a n u f a c t u r i n g o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s f o r a c h i e v i n g b a l a n c e d i m p r o v e - m e n t s i n d i v e r s e a s p e c t s o f m a t e r i a l p r o p e r t i e s . T h e o b j e c t i v e s o f t h i s r e s e a r c h w e r e r e a c h e d t h r o u g h t h e p e r f o r m a n c e o f t h e f o l - l o w i n g t a s k s : 9 M a n u f a c t u r i n g a n d e a r l y a g e c h a r a c t e r i z a t i o n o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s s u b j e c t e d t o c a r b o n a t i o n c u r i n g 0 I n v e s t i g a t i o n o f o p t i m u m m a n u f a c t u r i n g c o n d i t i o n s , a n d c o m p r e h e n s i v e a s s e s s m e n t o f m e c h a n i c a l a n d p h y s i c a l p r o p e r t i e s 0 I n v e s t i g a t i o n o f t h e e f f e c t s o f l o n g - t e r m w e a t h e r i n g 0 I n v e s t i g a t i o n o f t h e m i c r o s t r u c t u r a l c h a r a c t e r i s t i c s o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s A c o m p r e h e n s i v e s e t o f r e p l i c a t e d e x p e r i m e n t a l d a t a w e r e g e n e r a t e d i n t h i s s t u d y a n d a n a l y z e d s t a t i s t i c a l l y u s i n g t h e a n a l y s i s o f v a r i a n c e , c o m p a r i s o n s o f m e a n s , m u l t i p l e c o m p a r i s o n a n d r e s p o n s e s u r f a c e a n a l y s i s t e c h n i q u e s i n o r d e r t o d e r i v e s t a t i s t i c a l l y r e l i - a b l e c o n c l u s i o n s . A s u m m a r y o f t h e a c t i v i t i e s i n d i f f e r e n t p h a s e s o f t h e p r o j e c t t o g e t h e r w i t h t h e c o r r e s p o n d i n g c o n c l u s i o n s a r e g i v e n b e l o w . 8 . 1 M A N U F A C T U R I N G A N D E A R L Y A G E C H A R A C T E R I S T I C S U N D E R C A R B O N A T I O N E F F E C T S A n e x p e r i m e n t a l s t u d y w a s c o n d u c t e d t o a s s e s s t h e e f f e c t s o f t h e C 0 2 c u r i n g p r o c e s s v a r i a b l e s o n w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s . 2 7 3 2 7 4 8 . 1 . 1 C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d H y d r a t i o n C h a r a c t e r i s t i c s o f C e m e n t i n t h e P r e s e n c e o f W o o d A v a r i e t y o f w o o d s p e c i e s w e r e s e l e c t e d a n d c h a r a c t e r i z e d b a s e d o n t h e i r i n t e r a c - t i o n w i t h c e m e n t . T h e w o o d s p e c i e s w e r e : s o u t h e r n p i n e , r e d o a k , m a p l e , a n d a s p e n . T h e t e s t r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t : o T h e p r e s e n c e o f w o o d c a u s e s d e l a y s i n t h e d e v e l o p m e n t o f t h e h e a t o f h y d r a - t i o n a n d r e d u c e s t h e p e a k t e m p e r a t u r e 0 H a r d w o o d s a r e g e n e r a l l y m o r e i n h i b i t o r y t h a n s o f t w o o d s C O , C u r i n g P r o c e s s A l t e r n a t i v e s e q u e n c e s o f a p p l y i n g C 0 2 a n d v a c u u m o n f a c e s o f t h e b o a r d w e r e i n v e s t i g a t e d a n d t h e p r e f e r r e d s e q u e n c e w a s s e l e c t e d . T h e j u d g m e n t w a s b a s e d o n t h e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e i m m e d i a t e l y a f t e r C O ; c u r i n g . E f f e c t s o f C O ; C o n c e n t r a t i o n A l o w e r C 0 2 c o n c e n t r a t i o n ( 2 5 % ) y i e l d e d i m m e d i a t e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s w h i c h w e r e g e n e r a l l y c o m p a r a b l e t o t h o s e o b t a i n e d a t 1 0 0 % C 0 2 c o n c e n - t r a t i o n . I n i t i a l s t i f f n e s s w a s a c t u a l l y h i g h e r a t t h e l o w e r C 0 2 c o n c e n t r a t i o n . E f f e c t s o f M i x C o m p o s i t i o n A f a c t o r i a l d e s i g n o f e x p e r i m e n t s w a s c o n d u c t e d t o i n v e s t i g a t e t h e e f f e c t s o f w o o d - c e m e n t r a t i o ( 0 . 2 8 v s . 0 . 3 5 ) , C 0 2 c o n c e n t r a t i o n ( 2 5 % v s . 1 0 0 % ) , a n d w o o d s p e c i e s ( s o f t w o o d v s . H a r d w o o d ) o n t h e i m m e d i a t e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e . T h e r e s u l t s s u g g e s t e d t h a t t h e p r e f e r r e d c o n d i t i o n i n v o l v e d t h e u s e o f a w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 2 8 a n d 2 5 % C O ; c o n c e n t r a t i o n . 8 . 1 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s A n e x p e r i m e n t a l s t u d y w a s c o n d u c t e d t o a s s e s s t h e e f f e c t s o f C 0 2 c u r i n g o n t h e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o f a u t o c l a v e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . T h e 2 7 5 p r o c e s s i n g p a r a m e t e r s i n v e s t i g a t e d w e r e t h e o v e n t e m p e r a t u r e a n d a u t o c l a v e d d u r a t i o n f o r p r e s s e d b o a r d ; a n d t h e o v e n t e m p e r a t u r e , o v e n d u r a t i o n , C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n , a n d a u t o c l a v e d u r a t i o n f o r u n p r e s s e d b o a r d s . T h e t e s t r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t : o I n p r e s s e d b o a r d s , a l l v a r i a b l e s ( o v e n t e m p e r a t u r e a n d a u t o c l a v e d u r a t i o n ) w e r e s t a - t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t t h e 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . C 0 2 c u r i n g i n s o m e c o n d i t i o n s y i e l d e d b e t t e r r e s u l t s t h a n c o n v e n t i o n a l c u r i n g p r o c e s s e v e n a t h a l f t h e a u t o c l a v e d u - r a t i o n . o I n t h e c a s e o f u n p r e s s e d b o a r d s , o v e n d u r a t i o n h a d s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t e f f e c t s a t t h e 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e o n fl e x u r a l s t r e n g t h . I n t h e c a s e o f t o u g h n e s s , o v e n t e m - p e r a t u r e , o v e n d u r a t i o n , o v e n d u r a t i o n - C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n i n t e r a c t i o n , a n d C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n - a u t o c l a v e d u r a t i o n i n t e r a c t i o n w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t t h e 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . I n t h e c a s e o f s t i f f n e s s , o v e n d u r a t i o n , o v e n d u r a t i o n - C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n i n t e r a c t i o n , a n d C 0 2 c h a m b e r d u r a t i o n - a u t o c l a v e d u r a t i o n i n t e r a c - t i o n w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t t h e 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . 9 I n b o t h p r e s s e d a n d u n p r e s s e d c a s e s , a n o v e n t e m p e r a t u r e o f 5 0 ° C w a s c h o s e n a s t h e p r e f e r r e d o n e . T h e r e s u l t s y i e l d e d p r e f e r r e d p r o c e s s i n g c o n d i t i o n s o f p r e s s e d b o a r d . F o r u n p r e s s e d b o a r d s , t h e o v e n d u r a t i o n , C 0 2 - c u r i n g d u r a t i o n a n d a u t o c l a v e d u r a t i o n a r e t o b e o p t i m i z e d . 8 . 2 O P T I M I Z A T I O N A N D A S S E S S M E N T O F M E C H A N I C A L A N D P H Y S I C A L P R O P E R T I E S T h e r e s u l t s p r e s e n t e d i n t h i s c h a p t e r p r o v i d e d m o r e i n s i g h t i n t o t h e o p t i m u m p r o c e s s i n g c o n d i t i o n s o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s s u b j e c t e d t o C 0 2 - c u r i n g . A m o r e c o m p r e h e n s i v e v i e w w a s a l s o p r o v i d e d r e g a r d i n g t h e e f f e c t s o f C 0 2 - c u r i n g o n v a r i o u s a s p e c t s o f c o m p o s i t e b o a r d p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s . 8 . 2 . 1 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e C 0 2 - c u r i n g h e l p s r e d u c e t h e m a n u f a c t u r i n g t i m e a n d c o s t o f p r e s s e d a n d u n - p r e s s e d c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s , a n d y i e l d s i m p r o v e m e n t s i n fl e x - 2 7 6 u r a l s t r e n g t h , s t i f f n e s s , d i m e n s i o n a l s t a b i l i t y a n d w a t e r a b s o r p t i o n o f t h e c o m p o s i t e . F l e x u r a l t o u g h n e s s t e n d s t o b e s o m e w h a t r e d u c e d w i t h C 0 2 - c u r i n g . H o w e v e r , t h e e x - p e c t e d i m p r o v e m e n t s i n r e s i s t a n c e t o a g i n g ( c a r b o n a t i o n ) e f f e c t s y i e l d i m p r o v e m e n t s e v e n i n t o u g h n e s s a f t e r a g i n g . 8 . 2 . 2 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d C 0 2 - c u r i n g a t 2 5 % C O ; c o n c e n t r a t i o n s e e m e d t o b e m o r e e f f e c t i v e a t t h e l o w e r w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 2 5 . A t t h e h i g h e r w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 3 5 , h o w e v e r , t h e c o m - b i n a t i o n o f C 0 2 - c u r i n g a n d c o n v e n t i o n a l h y d r a t i o n y i e l d e d b e t t e r 2 8 d a y fl e x u r a l p e r - f o r m a n c e . I n a l l c a s e s , t h e i m m e d i a t e a n d 2 8 - d a y fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o f C 0 2 - c u r e d b o a r d s w e r e c l e a r l y s u p e r i o r t o t h o s e o f c o n v e n t i o n a l b o a r d s p r o c e s s e d w i t h o u t C 0 2 - c u r i n g . A s p e n y i e l d e d b e t t e r r e s u l t s t h a n s o u t h e r n p i n e w h e n s u b j e c t e d t o C 0 2 c u r i n g . T h e i n t e r n a l b o n d s t r e n g t h o f C 0 2 - c u r e d b o a r d s , p a r t i c u l a r l y a t w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 2 8 w h e r e C 0 2 - c u r i n g w a s m o r e e f f e c t i v e , w a s s u b s t a n t i a l l y g r e a t e r t h a n t h e i n t e r n a l b o n d s t r e n g t h v a l u e s o b t a i n e d t h r o u g h c o n v e n t i o n a l p r o c e s s i n g w i t h o u t C 0 2 c u r i n g . A s f a r a s m o i s t u r e m o v e m e n t s a r e c o n c e r n e d , C 0 2 - c u r i n g g e n e r a l l y e n h a n c e d t h e d i m e n - s i o n a l s t a b i l i t y o f t h e b o a r d , o r d i d n o t m a r k e d l y i n fl u e n c e i t . 8 . 3 D U R A B I L I T Y C H A R A C T E R I S T I C S O F C A R B O N A T E D W O O D - C E M E N T C O M P O S I T E S I n t h i s p h a s e , t h e l o n g - t e r m d u r a b i l i t y o f w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s w a s a s s e s s e d . T h e s p e c i m e n s w e r e s u b j e c t e d t o r e p e a t e d c y c l e s o f f r e e z i n g a n d t h a w i n g , w e t t i n g a n d d r y i n g , w a r m w a t e r i m m e r s i o n , a n d w e t t i n g - d r y i n g - c a r b o n a t i o n . I n t h e c a s e o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s , m o i s t u r e s e n s i t i v i t y w a s a l s o i n v e s t i g a t e d . A f t e r a g i n g , t h e s p e c i m e n s w e r e t e s t e d f o r fl e x u r a l p e r f o r m a n c e . 8 . 3 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s I n g e n e r a l , r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s l e d t o i n c r e a s e d s t i f f n e s s a n d r e d u c e d t o u g h n e s s v a l u e s . T h e e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e m i x e d . I n t h e c a s e o f C 0 2 - c u r e d 2 7 7 b o a r d s , w o o d s p e c i e s ( a s p e n v e r s u s s o u t h e r n p i n e ) a n d w o o d - c e m e n t r a t i o s h a d s t a t i s t i - c a l l y s i g n i fi c a n t i n t e r a c t i o n s w i t h t h e a g i n g e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l s t r e n g t h o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d . F r o m a p r a c t i c a l p o i n t o f v i e w , h o w e v e r , t h e e f f e c t s a n d i n t e r a c - t i o n s o f w o o d s p e c i e s , w o o d - c e m e n t r a t i o a n d a g i n g i n r e g a r d t o t h e fl e x u r a l s t r e n g t h o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d w e r e r e l a t i v e l y s m a l l . I n t h e c a s e o f t o u g h n e s s , a g i n g h a d a d e fi n i t e a d v e r s e e f f e c t . W o o d - c e m e n t r a t i o h a d a r e l a t i v e l y s m a l l b u t s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi - c a n t e f f e c t o n t h e s t i f f n e s s o f c a r b o n a t e d b o a r d s . A g i n g l e d t o s i g n i fi c a n t g a i n s i n s t i f f - n e s s . T h e i n t e r a c t i o n o f a g i n g w i t h w o o d s p e c i e s i n r e l a t i o n t o t o u g h n e s s , w h i l e s t a t i s t i - c a l l y s i g n i fi c a n t , s e e m s t o b e r a t h e r s m a l l f r o m a p r a c t i c a l p o i n t o f v i e w . S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e fl e x u r a l s t r e n g t h t e s t r e s u l t s s u g g e s t e d t h a t c u r i n g c o n d i t i o n ( C 0 2 v s . c o n - v e n t i o n a l ) a n d w o o d - c e m e n t r a t i o ( 0 . 2 8 v s . 0 . 3 5 ) h a d s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t i n t e r a c t i o n s w i t h t h e a g i n g e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h . T h e t r e n d s i n t h e e f f e c t o f v a r i o u s f a c t o r s o n fl e x u r a l s t r e n g t h s u g g e s t t h a t C 0 2 c u r i n g n o t o n l y e n h a n c e d t h e i n i t i a l fl e x u r a l s t r e n g t h o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d , b u t a l s o i m p r o v e d t h e r e s i s t a n c e t o a g i n g e f f e c t s o n fl e x - u r a l s t r e n g t h . T h e e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n o f w o o d - c e m e n t r a t i o a n d a g i n g i n r e g a r d t o fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e r e l a t i v e l y s m a l l . I n t h e c a s e o f fl e x u r a l t o u g h n e s s , t h e e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n s o f c u r i n g c o n d i t i o n a n d a g i n g w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t . F l e x u r a l t o u g h - n e s s w a s h i g h e r w i t h C 0 2 c u r i n g ; a g i n g c a u s e d e m b r i t t l e m e n t i n b o t h C 0 2 a n d c o n v e n - t i o n a l l y c u r e d b o a r d s , b u t fl e x u r a l t o u g h n e s s a f t e r a g i n g r e m a i n e d h i g h e r i n C 0 2 c u r e d b o a r d s . T h e a d v e r s e e f f e c t s o f a g i n g o n t o u g h n e s s w e r e m o r e p r o n o u n c e d a t t h e h i g h e r w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 3 5 . I n t h e c a s e o f i n i t i a l s t i f f n e s s , a g i n g l e d t o s i g n i fi c a n t g a i n s i n s t i f f n e s s ; t h e i n t e r a c t i o n o f a g i n g w i t h c u r i n g c o n d i t i o n i n r e l a t i o n t o s t i f f n e s s w a s s t a t i s - t i c a l l y s i g n i fi c a n t ; t h e C 0 2 - c u r e d b o a r d s s h o w e d m o r e g a i n i n s t i f f n e s s u p o n a g i n g t h a n c o n v e n t i o n a l l y c u r e d b o a r d s . R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s I n g e n e r a l , r e p e a t e d fi ‘ e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s l e d t o i n c r e a s e d s t i f f n e s s a n d r e d u c e d t o u g h n e s s o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d . T h e e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e m i x e d b u t g e n e r a l l y n e g a t i v e . S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e fl e x u r a l s t r e n g t h t e s t r e s u l t s s u g g e s t e d t h a t t h e e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n s o f v a r i o u s v a r i a b l e s , a l t h o u g h s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t , a r e 2 7 8 r e l a t i v e l y s m a l l a n d o f l i t t l e p r a c t i c a l s i g n i fi c a n c e . F l e x u r a l s t r e n g t h t e n d s t o b e r a t h e r s t a b l e u n d e r r e p e a t e d fi e e z e - t h a w c y c l e s . F l e x u r a l t o u g h n e s s s e r i o u s l y d r o p s w i t h a g i n g u n d e r f r e e z e - t h a w e f f e c t s . T h i s a d v e r s e e f f e c t o f r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s w a s m o r e p r o n o u n c e d a t t h e h i g h e r w o o d - c e m e n t r a t i o o f 0 . 3 5 . R e p e a t e d fi e e z e - t h a w c y c l e s p r o - d u c e d s u b s t a n t i a l l y i n c r e a s e d s t i f f n e s s v a l u e s . S t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e fl e x u r a l s t r e n g t h t e s t r e s u l t s c o n fi r m e d t h a t fl e x u r a l s t r e n g t h w a s r a t h e r s t a b l e u n d e r r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s . C 0 2 - c u r i n g p r o d u c e d s t a t i s t i c a l l y i m p r o v e d fl e x u r a l s t r e n g t h s b e f o r e a n d a f t e r t h e a p p l i c a t i o n o f f r e e z e - t h a w c y c l e s . I n t h e e a s e o f t o u g h n e s s , t h e r e w a s a s t r o n g i n t e r a c t i o n o f c u r i n g a n d w o o d - c e m e n t r a t i o w i t h a g i n g . T h e fi e e z e - t h a w e f f e c t s o n t o u g h n e s s w e r e m o r e p r o n o u n c e d a t t h e h i g h e r w o o d - c e m e n t r a t i o a n d i n t h e c a s e o f C 0 2 - c u r e d b o a r d s . T h e r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s s u b s t a n t i a l l y i n c r e a s e d t h e s t i f f n e s s o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d ; t h e e f f e c t s a n d i n t e r a c t i o n s o f c u r i n g c o n d i t i o n s a n d w o o d - c e m e n t r a t i o w i t h a g i n g w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t . T h e i n c r e a s e i n t h e s t i f f n e s s o f c e m e n t - b o n d e d p a r t i c l e b o a r d w a s m o r e p r o n o u n c e d w h e n t h e b o a r d s w e r e s u b j e c t e d t o C 0 2 - c u r i n g . 8 . 3 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s T h e i m p r o v e m e n t i n fl e x u r a l s t r e n g t h o f b o a r d s w i t h C 0 2 c u r i n g w a s o b s e r v e d t o b e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t t h e 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . C o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n s p r o - d u c e d fl e x u r a l t o u g h n e s s e s w h i c h w e r e h i g h e r t h a n t h o s e o b t a i n e d t h r o u g h C 0 2 c u r i n g . T h e i m p r o v e d s t i f f n e s s w i t h C 0 2 c u r i n g w a s s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t a t t h e 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e f o r u n p r e s s e d b o a r d s ; i n t h e c a s e o f p r e s s e d b o a r d s t h e s t i f f n e s s o b t a i n e d w i t h C 0 2 - c u r i n g w a s s t a t i s t i c a l l y c o m p a r a b l e t o t h a t p r o d u c e d b y t h e l o n g e r c u r i n g p e r i o d b u t , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , s u p e r i o r t o t h e s t i f f n e s s o f b o a r d s s u b j e c t e d t o a s i m i l a r a u t o - c l a v e c u r i n g p e r i o d w i t h o u t C 0 2 - c u r i n g . R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g C y c l e s R e p e a t e d w e t t i n g e d r y i n g c y c l e s c a u s e d a n i n c r e a s e i n t h e fl e x u r a l s t i f f n e s s a n d a d r o p i n t h e fl e x u r a l t o u g h n e s s o f c o m p o s i t e s , w i t h o u t s i g n i fi c a n t l y a f f e c t i n g t h e i r fl e x u r a l s t r e n g t h . I n t h e e a s e o f u n p r e s s e d b o a r d s , a n a l y s i s o f v a r i a n c e o f fl e x u r e t e s t r e s u l t s s u g - g e s t s t h a t r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s h a d s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t e f f e c t s , a t 9 9 % l e v e l 2 7 9 o f c o n fi d e n c e , o n fl e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s . I n t h e c a s e o f p r e s s e d b o a r d s , t h e e f f e c t s o f r e p e a t e d w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s w e r e s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t , a t t h e 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , o n l y f o r fl e x u r a l t o u g h n e s s . C 0 2 — c u r i n g l e d t o h i g h e r o r i g i n a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s v a l u e s b u t d i d n o t s e e m t o c h a n g e t h e g e n e r a l t r e n d s i n t h e e f f e c t s o f w e t t i n g - d r y i n g c y c l e s . A f t e r a g i n g , t h e C 0 2 - c u r e d b o a r d s w e r e s t i l l s u p e r i o r t o c o n v e n t i o n a l l y c u r e d o n e s i n a l l a s p e c t s o f fl e x u r a l p e r f o r m a n c e ( s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s ) a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . C 0 2 - c u r i n g h e l p e d c o n t r o l t h e a g i n g e f f e c t s o n t h e t o u g h n e s s o f u n p r e s s e d b o a r d s . W i t h C 0 2 - c u r i n g , t h e i n c r e a s e i n s t i f fi r e s s w i t h a g i n g w a s a l s o m o r e p r o n o u n c e d t h a n t h a t f o r t h e c o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n s . O t h e r w i s e , s i m i l a r t r e n d s w e r e o b s e r v e d i n a g i n g e f f e c t s o n C 0 2 - c u r e d a n d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d c o m p o s i t e s . R e p e a t e d F r e e z i n g - T h a w i n g C y c l e s T h e e f f e c t s o f f r e e z e - t h a w c y c l e s o n fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e m i x e d , b u t fl e x u r a l s t i f f n e s s g e n e r a l l y i n c r e a s e d a n d t o u g h n e s s d e c r e a s e d a f t e r e x p o s u r e t o r e p e a t e d f r e e z e - t h a w c y c l e s . I n t h e c a s e o f u n p r e s s e d b o a r d s , a n a l y s i s o f v a r i a n c e o f t h e fl e x u r e t e s t d a t a i n d i c a t e s t h a t fi e e z e - t h a w c y c l e s g e n e r a l l y h a d s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t e f f e c t s , a t 9 9 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , o n fl e x u r a l s t r e n g t h , s t i f f n e s s a n d t o u g h n e s s . I n t h e c a s e o f p r e s s e d b o a r d s , e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h w e r e n o t s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t , b u t t h o s e o n s t i f f n e s s a n d t o u g h n e s s w e r e . T h e p r e s s e d b o a r d s , a f t e r e x p o s u r e t o r e p e a t e d fi ' e e z e - t h a w c y c l e s , a l l p e r f o r m e d r a t h e r s i m i l a r l y i n fl e x u r e i r r e s p e c t i v e o f t h e c u r i n g c o n d i t i o n . T h e a g e d u n p r e s s e d b o a r d s s u b j e c t e d t o C 0 2 c u r i n g p o s s e s s e d s t r e n g t h , t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s c h a r a c t e r i s t i c s w h i c h , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e , w e r e s u p e r i o r t o t h o s e o b t a i n e d w i t h c o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n a t s i m i l a r a u t o c l a v e c u r i n g p e r i o d a n d c o m p a r a b l e t o t h o s e o b t a i n e d w i t h t h e o t h e r c o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n a t e l o n g a t e d a u t o c l a v e c u r i n g p e r i o d . A s f a r a s t h e a g i n g e fi ' e c t s a r e c o n c e r n e d , t h e C 0 2 - c u r i n g c o n t r o l l e d t h e a d v e r s e a g i n g - e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l t o u g h n e s s o f u n p r e s s e d b o a r d s a n d p r o n o u n c e d t h e p o s i t i v e e f f e c t s o f a g i n g o n i n i t i a l s t i f f n e s s . F o r p r e s s e d b o a r d s , C 0 2 c u r i n g d i d n o t r e n d e r i m p r o v e d c o n t r o l o v e r t h e a g i n g e f f e c t s o n t o u g h n e s s . 2 8 0 I m m e r s i o n i n W a r m W a t e r W a r m w a t e r i m m e r s i o n h a d g e n e r a l l y a d v e r s e e f f e c t s o n fl e x u r a l s t r e n g t h , t o u g h - n e s s a n d s t i f f n e s s . A n a l y s i s o f v a r i a n c e o f t h e t e s t d a t a s u g g e s t , t h a t t h e w a r m w a t e r i m - m e r s i o n e f f e c t s o n fl e x u r a l p e r f o r m a n c e w e r e g e n e r a l l y s t a t i s t i c a l l y s i g n i fi c a n t f o r b o t h u n p r e s s e d a n d p r e s s e d b o a r d s . A f t e r a g i n g , t h e u n p r e s s e d C 0 2 — c u r e d b o a r d s p e r f o r m e d b e t t e r t h a n b o a r d s s u b - j e c t e d t o t h e c o n t r o l c u r i n g a t a s i m i l a r a u t o c l a v e p e r i o d . E l o n g a t e d a u t o c l a v e c u r i n g ( w i t h o u t C 0 2 e x p o s u r e ) , h o w e v e r , g e n e r a l l y p r o d u c e d b e t t e r a g e d r e s u l t s . I n t h e c a s e o f p r e s s e d b o a r d s , t h e a g e d C 0 2 c u r e d b o a r d s p r e s e n t e d b e t t e r fl e x u r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s a n d c o m p a r a b l e fl e x u r a l t o u g h n e s s v a l u e s w h e n c o m p a r e d w i t h t h e a g e d b o a r d s s u b j e c t e d t o c o n t r o l c u r i n g c o n d i t i o n s . I n g e n e r a l , t h e i n fl u e n c e o f C 0 2 c u r i n g o n t h e c o n s e q u e n c e s o f w a r m w a t e r i m m e r s i o n w e r e m i x e d . R e p e a t e d W e t t i n g - D r y i n g - C a r b o n a t i o n C y c l e s T h e r e w a s a t e n d e n c y i n fl e x u r a l t o u g h n e s s a n d s t r e n g t h t o d r o p a n d i n fl e x u r a l s t i f f n e s s t o g e n e r a l l y i n c r e a s e a f t e r t h i s a c c e l e r a t e d a g i n g p r o c e s s . A n a l y s i s o f v a r i a n c e o f t h e t e s t d a t a s u g g e s t s t h a t t h e s e a g i n g e f f e c t s w e r e g e n e r a l l y o f l i t t l e s t a t i s t i c a l s i g n i fi - c a n c e i n u n p r e s s e d b o a r d s , b u t s i g n i fi c a n t i n p r e s s e d b o a r d s . A g e d u n p r e s s e d C 0 2 c u r e d b o a r d s h a d h i g h e r fl e x u r a l s t r e n g t h a n d c o m p a r a b l e fl e x u r a l t o u g h n e s s a n d s t i f f n e s s w h e n c o m p a r e d w i t h t h e a g e d c o n t r o l u n p r e s s e d b o a r d s , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . T h e a g e d p r e s s e d C O z - c u r e d b o a r d s o f f e r e d c o m p a r a b l e fl e x u r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s v a l u e s , b u t l o w e r fl e x u r a l t o u g h n e s s , w h e n c o m p a r e d w i t h a g e d c o n t r o l p r e s s e d b o a r d s , a t 9 5 % l e v e l o f c o n fi d e n c e . T h e r e w a s a m i x e d i n fl u e n c e o f C 0 2 c u r i n g o n t h e a c c e l e r a t e d a g i n g e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o f u n p r e s s e d a n d p r e s s e d b o a r d s . M o i s t u r e S e n s i t i v i t y T h e i n c r e a s e i n m o i s t u r e c o n t e n t f r o m a i r - d r i e d t o s a t u r a t e d c o n d i t i o n h a d a d - v e r s e e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s o f b o t h c o n v e n t i o n a l a n d c a r b o n a t e d c o m p o s i t e s . D u c t i l i t y a n d t o u g h n e s s c h a r a c t e r i s t i c s , h o w e v e r , i m p r o v e d u p o n s a t u r a t i o n . 2 8 1 T h e m e a s u r e d fl e x u r a l t o u g h n e s s v a l u e s d i d n o t s h o w t h i s t r e n d b e c a u s e t h e y p a r t l y r e - fl e c t t h e l o s s i n fl e x u r a l s t r e n g t h . O v e n d r y i n g p r o d u c e d a d v e r s e e f f e c t s o n fl e x u r a l p e r - f o r m a n c e ; t h i s c o u l d b e p a r t l y a t t r i b u t e d t o t h e a d v e r s e e f f e c t s o f d r y h e a t ( 4 8 h o u r s i n o v e n a t 1 0 2 ° C ) o n c e l l u l o s e fi b e r s . A n a l y s i s o f v a r i a n c e a n d m u l t i p l e c o m p a r i s o n o f t h e r e s u l t s g e n e r a l l y c o n fi r m e d t h e s t a t i s t i c a l s i g n i fi c a n c e o f m o i s t u r e e f f e c t s o n t h e fl e x u r a l p e r f o r m a n c e o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . D i m e n s i o n a l S t a b i l i t y I r r e s p e c t i v e o f t h e c u r i n g p r o c e s s , t h e a g i n g c o n d i t i o n o f a c c e l e r a t e d w e t t i n g - d r y i n g - c a r b o n a t i o n p r o d u c e d r e l a t i v e l y l a r g e s h r i n k a g e o f b o a r d s . 8 . 4 M I C R O S T R U C T U R E O F W O O D - C E M E N T C O M P O S I T E S M i c r o s t r u c t u r a l c h a r a c t e r i s t i c s o f u n a g e d a n d a g e d w o o d - c e m e n t c o m p o s i t e s w e r e i n v e s t i g a t e d . T h e E S E M , T G A , X - r a y d i f f r a c t i o n a n d m e r c u r y i n t r u s i o n t e c h n i q u e s a s w e l l a s a r e g u l a r c a m e r a w e r e u s e d i n t h i s s t u d y . 8 . 4 . 1 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d X - R a y D i f f r a c t i o n 0 T h e C 0 2 - c u r e d c o m p o s i t e s g e n e r a l l y h a v e h i g h e r C a C O 3 a n d l o w e r C a ( O H ) 2 c o n t e n t s w h e n c o m p a r e d w i t h t h e c o n v e n t i o n a l l y c u r e d b o a r d s . H i g h e r C a C O 3 c o n t e n t s u s u - a l l y c o r r e l a t e w i t h h i g h e r fl e x u r a l s t r e n g t h a n d s t i f f n e s s a n d l o w e r t o u g h n e s s v a l u e s . 0 A g i n g e f f e c t s l e d t o i n c r e a s e d C a C O 3 a n d d e c r e a s e d C a ( O H ) 2 c o n t e n t s . T h i s i s a c - c o m p a n i e d b y i n c r e a s i n g C a C O 3 d e c r e a s i n g C a ( O H ) 2 . T h e r m o g r a v i m e t r i c A n a l y s i s 0 T h e r m o g r a v i m e t r i c a n a l y s i s a l s o s h o w e d h i g h e r C a C O 3 c o n t e n t s i n C 0 2 - c u r e d c o m - p o s i t e s . 0 A g i n g e f f e c t s a l s o l e d t o i n c r e a s e d C a C O 3 a n d r e d u c e d C a ( O H ) 2 c o n t e n t s . 2 8 2 M e r c u r y I n t r u s i o n P o r o s i m e t r y 0 C 0 2 c u r i n g r e d u c e d t h e c a p i l l a r y p o r e v o l u m e o n b o t h u n a g e d a n d a g e d b o a r d s . 9 A g i n g e f f e c t s g e n e r a l l y r e d u c e t h e p o r e v o l u m e i n t h e c a s e o f r e p e a t e d w e t t i n g c y c l e s , b u t h a d r e l a t i v e l y s m a l l e f f e c t s i n t h e c a s e o f f r e e z i n g - t h a w i n g c y c l e s . F r a c t u r e S u r f a c e s a n d I n t e r f a c e 0 C o m p a r e d w i t h s o u t h e r n p i n e , a s p e n h a d a l o w e r s p e c i fi c g r a v i t y a n d o f f e r e d a m o r e p o r o u s s t r u c t u r e f o r g a s p e n e t r a t i o n . o I n u n a g e d a n d a g e d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d b o a r d s , t h e d o m i n a n t m o d e o f f a i l u r e w a s p a r t i c l e p u l l - o u t , a n d t h e m a t r i x a r o u n d t h e p a r t i c l e s w a s r a t h e r w e e k . I n u n a g e d C 0 2 - c u r e d b o a r d s , a c o m b i n a t i o n o f p a r t i c l e f r a c t u r e , p e e l i n g a n d p u l l - o u t w a s o b - s e r v e d . A f t e r a c c e l e r a t e d a g i n g , w h i l e t h e d o m i n a n t f a i l u r e m o d e s w e r e t h e s a m e a s u n a g e d b o a r d s , t h e d a m a g e t o fi b e r - m a t r i x i n t e r f a c e s w a s r e d u c e d , a n d t h e s t r u c t u r e w a s d e n s i fi e d u n d e r a g i n g e f f e c t s . 8 . 4 . 2 C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s X - R a y D i f f r a c t i o n 0 C 0 2 c u r i n g c a u s e d a s l i g h t i n c r e a s e i n C a C O 3 c o n t e n t . A g i n g e f f e c t s g e n e r a l l y i n - c r e a s e d C a C O 3 c o n t e n t i n b o t h C 0 2 a n d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d b o a r d s . T h e r m o g r a v i m e t r i c A n a l y s i s ( T G A ) o T h e T G A r e s u l t s g e n e r a l l y c o n fi r m e d t h e r e s u l t s o f x - r a y d i f f r a c t i o n . T h e i n c r e a s e i n C a C O 3 c o n t e n t u n d e r f r e e z e - t h a w e f f e c t w a s , h o w e v e r , n o t c o n fi r m e d . M e r c u r y I n t r u s i o n P o r o s i m e t r y 0 C 0 2 c u r i n g r e d u c e d t h e c a p i l l a r y p o r o s i t y o f c o m p o s i t e s . A f t e r a g i n g e f f e c t s , t h e p o - r o s i t y o f C 0 2 a n d c o n v e n t i o n a l l y c u r e d c o m p o s i t e s s e e m e d t o c o n v e r g e . 2 8 3 F r a c t u r e S u r f a c e s - C 0 2 c u r i n g l e d t o r e d u c e d m i c r o c r a c k i n g i n t h e a u t o c l a v e . A g i n g s e e m e d t o s t r e n g t h e n t h e i n t e r f a c e a n d p r o v i d e f o r m o r e d o m i n a n c e o f fi b e r r u p t u r e o n f r a c t u r e s u r f a c e . R e d u c e d m o i s t u r e c o n t e n t s o f t h e c o m p o s i t e a l s o i n c r e a s e d t h e t e n d e n c y t o - w a r d s fi b e r f r a c t u r e . A P P E N D I C E S 1 5 ” “ I 1 “ : : 1 5 " . " 7 ; “ 2 ' “ ‘ A P P E N D I X A A F R A M E W O R K T O M O D E L R E S T R A I N E D S H R I N K A G E C R A C K I N G O F C E L L U L O S E F I B E R R E I N F O R C E D C E M E N T C O M P O S I T E S A . 1 I N T R O D U C T I O N R e s t r a i n e d s h r i n k a g e c r a c k i n g i s a k e y i s s u e i n p r a c t i c a l u s e o f c e l l u l o s e fi b e r r e - i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s a n d o t h e r b u i l d i n g p a n e l s . M a n y p a r a m e t e r s g o v e r n t h e p e r f o r m a n c e o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s u b j e c t e d t o r e s t r a i n e d s h r i n k a g e . T h e s e p a r a m e t e r s i n c l u d e s h r i n k a g e , c r e e p , m o i s t u r e e f f e c t o n fi b e r s a n d i n t e r f a c e s , d r y i n g s t a t e , fi b e r p u l l - o u t a n d b r i d g i n g e f f e c t s , b u l k m a t r i x a n d b o n d s t r e n g t h d e v e l o p m e n t o v e r t i m e , t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e e n v i r o n m e n t , e t c . A . 2 B A C K G R O U N D T h e e x t e n t o f s h r i n k a g e i n c e m e n t - b a s e d m a t e r i a l s d e p e n d s o n m a n y f a c t o r s , i n - c l u d i n g t h e p r o p e r t i e s o f t h e m a t e r i a l , a n d t h e t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e e n v i r o n m e n t . T e n s i l e s t r e s s e s d e v e l o p i f t h e c o n c r e t e i s c o n s t r a i n e d f r o m s h r i n k a g e , a n d c a n l e a d t o c r a c k i n g . I n F i g u r e 1 . 1 s c h e m a t i c a l l y s h o w s a n i n s t a l l a t i o n o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e . S i n c e t h e p a r t s a r e r i g i d l y c o n n e c t e d , h i g h t e n s i l e s t r e s s m a y b u i l d u p , a n d c r a c k i n g m a y o c c u r u n d e r r e s t r a i n e d s h r i n k a g e e f f e c t s . 0 . J — n a i l 1 ‘ 4 ‘ 3 I f F ! . ' - 3 ; I ' ' . ' { a 1 ' . _ 1 ' _ v 1 : . : B o a r d 1 : t " ; ‘ 3 : : B o a r d : 2 . ~ 4 f . a ; r ‘ s . - f ’ fl fl u p , ‘ 3 . . ‘ b _ " v - . . . F i g u r e A . 1 T y p i c a l C o n s t r u c t i o n P a t t e r n o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m - p o s i t e s 2 8 4 2 8 5 K r a f t fi b e r s a r e v e r y s e n s i t i v e t o c h a n g e s i n m o i s t u r e c o n t e n t , w h i c h a f f e c t b o t h t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e fi b e r a n d i t s d i m e n s i o n s . U p o n w e t t i n g , t h e fi b e r l o s e s s t i f f n e s s a n d g a i n s d u c t i l i t y . T h e s w e l l i n g a n d s h r i n k a g e o f t h e fi b e r s d u r i n g w e t t i n g a n d d r y i n g , w i t h s t r a i n s g r e a t e r t h a n t h o s e o f t h e m a t r i x , m a y l e a d t o c h a n g e s i n t h e c o n t a c t p r e s s u r e a c r o s s t h e i n t e r f a c e , t h u s c a u s i n g v a r i a t i o n s i n t h e a c t u a l b o n d . T h e m o d e o f f a i l u r e i n v o l v e s m o r e fi b e r p u l l - o u t i n w e t c o m p o s i t e s . T h e f a i l u r e i n d r y c o m p o s i t e s i s d o m i n a t e d b y fi b e r f r a c t u r e w i t h o n l y a s m a l l e x t e n t o f p u l l - o u t . T h e c h a n g e i n m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n d fi ' a c t u r e m o d e w i t h v a r i a t i o n i n m o i s t u r e c o n t e n t c a n b e e x p l a i n e d i n t e r m s o f c h a n g e s i n fi b e r p r o p e r t i e s a n d t h e fi b e r - m a t r i x b o n d . F i b e r f a i l - u r e i n w e t c o n d i t i o n i s a c c o m p a n i e d b y a r e d u c t i o n i n c r o s s - s e c t i o n a l a r e a , a n d t w i s t i n g a n d u n r a v e l i n g o f t h e fi b e r s a l l o f w h i c h a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e d u c t i l e b e h a v i o r o f t h e w e t fi b e r s . I n t h e d r y c o m p o s i t e , t h e r e i s n o s i g n i fi c a n t r e d u c t i o n i n t h e c r o s s s e c t i o n a l a r e a o f t h e b r o k e n fi b e r , a n d t h e o u t e r l a y e r o f t h e fi b e r s a r e s t r i p p e d a w a y r a t h e r t h a n d e b o n d e d a t t h e i n t e r f a c e , i n d i c t i n g a s t r o n g b o n d . T h e s t r o n g b o n d i n t h e d r y s t a t e m a y b e t h e r e s u l t o f h y d r o g e n b r i d g e s [ 9 8 ] . A . 3 M O D E L G E N E R A T I O N I n t h i s s e c t i o n , a f r a m e w o r k f o r m o d e l i n g t h e p r o g r e s s i v e c r a c k i n g m e c h a n i s m s o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s i s p r e s e n t e d . A . 3 . l B e f o r e C r a c k D e v e l o p m e n t I f t h e s t r e s s d u e t o i m p o s e d s h r i n k a g e s t r a i n i s l e s s t h a n t h e t e n s i l e s t r e n g t h o f t h e e l e m e n t , t h e n t h e e l e m e n t r e m a i n s u n c r a c k e d . T h e r e w i l l b e r e l a x a t i o n o f s t r e s s , d u e t o c r e e p , d u r i n g t h e t i m e - s t e p . I f { 6 " } i s t h e r a t e o f t h e r e l a x a t i o n o f s t r e s s , t h e n t h e c o n s t i - t u t i v e l a w w i l l h a v e t h e f o l l o w i n g f o r m : { 6 } = [ D ] { é } + { 9 “ } ( A . 1 ) { é } = [ D " ] [ { < ' r } - { c ‘ r “ } l ( A . 2 ) w h e r e D : m a t e r i a l s t i f f n e s s m a t r i x , a n d t h e d o t r e p r e s e n t s a d i f f e r e n t i a l 2 8 6 A . 3 . 2 A f t e r C r a c k i n g W h e n t h e s t r e s s r e a c h e s t h e v a l u e o f t h e t e n s i l e s t r e n g t h , a c o h e s i v e c r a c k i s a s - s u m e d . T h e c r a c k i n t h e m a t r i x s t a r t s d e v e l o p i n g , b u t s t i l l h a s t h e a b i l i t y t o t r a n s f e r t h e l o a d , t h o u g h i n a d e s c e n d i n g m a n n e r ( t h e a m o u n t o f t h e t r a n s f e r r e d l o a d d e c r e a s e s a s t h e c r a c k w i d t h s ) . F o r t h e c a s e w h e r e f e w e l e m e n t s r e a c h t h e t e n s i l e s t r e n g t h a t t h e s a m e t i m e , a s h a p p e n s , f o r e x a m p l e , i n t h e c a s e o f a l i n e a r r e s t r a i n e d S p e c i m e n s u b j e c t e d t o d r y i n g , a s p e c i a l s t r a i n l o c a l i z a t i o n m e c h a n i s m s i s i n t r o d u c e d i n t h e m o d e l . I t i s a s s u m e d t h a t d u e t o s o m e i m p e r f e c t i o n s i n t h e m a t e r i a l ’ s s t r u c t u r e , o n l y o n e e l e m e n t i n c u r s c r a c k i n g a t o n e p e a k s t r e s s . T h i s e l e m e n t i s c h o s e n t o b e i n t h e c e n t e r b e t w e e n t h e r e - s t r a i n i n g p o i n t s . T h e r e s p o n s e o f t h e e l e m e n t b e t w e e n t h e p e a k s t r e s s a n d t h e b e g i n n i n g o f a m a t r i x t r a c t i o n - f r e e c r a c k i s i n t h i s s t a g e , t h a t i s , a c r a c k i n c o m p o s i t e i s a s s u m e d t o r e s i s t t e n s i l e s t r e s s e s . H o w e v e r , t h e s e c o h e s i v e s t r e s s e s d e c r e a s e w i t h a n i n c r e a s e i n c r a c k w i d t h . F o r s i m p l i c i t y , a l i n e a r r e l a t i o n s h i p b e t w e e n d e c r e a s i n g s t r e s s e s a n d i n c r e a s - i n g c r a c k w i d t h m a y b e a s s u m e d . T h i s m e a n s t h a t a c r a c k w o u l d b e t r a c t i o n - f r e e w h e n i t s w i d t h e x c e e d s a c e r t a i n v a l u e ( D c , . I f t h e e l e m e n t s u b j e c t e d t o r e s t r a i n e d s h r i n k a g e w e r e u n r e i n f o r c e d , t h e n t h e m a t e r i a l o u t s i d e t h e f r a c t u r e z o n e w o u l d i n c u r u n l o a d i n g . F o r a c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d e l e m e n t i n t h e fi ' a c t u r e z o n e , i n c r e a s i n g t h e c r a c k w i d t h m a y p r o v i d e a d d i t i o n a l r e s i s t a n c e d u e t o fi b e r s b r i d g i n g a t t h e c r a c k . T h e r e s i s t a n c e p r o v i d e d b y fi b e r s c o n s i s t s o f t w o p a r t s : i n t e r f a c i a l - t r a n s f e r i n t h e e m b e d d e d fi b e r s a n d t h e s t r e s s e s i n t h e e x p o s e d fi b e r s . T h e r e p r e s e n t a t i o n o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c o m p o s i t e a t t h i s s t a g e c o n s i s t s o f t w o s u b e l e m e n t s ; s u b e l e m e n t ( 1 r e p r e s e n t s t h e u n c r a c k e d p a r t o f t h e e l e m e n t , a n d s u b e l e - m e n t c r r e p r e s e n t s t h e f r a c t u r e z o n e . A f t e r c r a c k i n g , t h e t o t a l s t r a i n r a t e i s d e s c r i b e d b e - t w e e n t h e c r a c k z o n e { é ° ' } a n d t h e u n c r a c k e d z o n e { r i z ‘ I } , t h u s : { é } = { é " } + { é “ } ( A 3 ) T h e s t r e s s r a t e f o r t h e w h o l e e l e m e n t { 6 ' } i s e q u a l t o t h e s t r e s s r a t e i n s u b e l e m e n t , d , a n d t o s t r e s s r a t e i n s u b e l e m e n t c r . { é } = { é ‘ } a { 6 ° ' } 2 8 7 T h e s t r e s s - s t r a i n l a w f o r t h e w h o l e e l e m e n t c o n s i d e r i n g s u b e l e m e n t d a n d c r , t h e n ; A 8 ” = [ % + % ( f ( c o ) — : D £ - ) " ] A o - % A O R ( A . 4 ) C l ’ 0 1 ' - 1 i _ f _ , _ , . . i . A o — [ E + L ( f ( ( o ) c o ) ] ( A 8 + E A 0 ‘ ) ( A 5 ) 0 1 ’ w h e r e , E = u n l o a d i n g m o d u l u s L = l e n g t h o f t h e e l e m e n t f , = t e n s i l e s t r e n g t h o f t h e m a t r i x m a t e r i a l A e “ = i m p o s e d s h r i n k a g e s t r a i n A . 3 . 3 C r a c k D e v e l o p e m e n t I n t h i s s t a g e t h e c r a c k w i d t h e x c e e d s i t s c r i t i c a l v a l u e ( 0 " . T h e r e i s n o m o r e c o - h e s i v e s t r e s s t r a n s f e r t h r o u g h t h e m a t r i x . T h e d e f o r m a t i o n i n t h e f r a c t u r e z o n e r e s u l t s f r o m t h e d e f o r m a t i o n i n t h e fi b e r s c r o s s i n g t h e c r a c k , a n d t h e d e f o r m a t i o n i n t h e b o n d b e t w e e n fi b e r s a n d m a t r i x . T h e m a t e r i a l o u t s i d e t h e f r a c t u r e z o n e b e h a v e s i n a w a y s i m i l a r t o t h a t d u r i n g c r a c k i n g . T h e w h o l e e l e m e n t i s n o w c o m p o s e d o f t h r e e s u b e l e m e n t s c o n n e c t e d i n s e r i e s . S u b e l e m e n t d , w h i c h r e p r e s e n t s t h a t p a r t o f t h e m a t e r i a l w h i c h i s o u t s i d e o f t h e c r a c k z o n e , a n d s u b e l e m e n t b w h i c h r e p r e s e n t s t h e i n t e r f a c i a l d e f o r m a t i o n i n t h e c r a c k z o n e a r e i d e n t i c a l t o t h e c o r r e s p o n d i n g e l e m e n t s a f t e r c r a c k i n g . S u b e l e m e n t f r e p r e s e n t s t h e e l a s - t i c d e f o r m a t i o n o f t h a t p a r t o f t h e fi b e r s w h i c h r e s i s t c r a c k o p e n i n g . T h e t o t a l s t r a i n r a t e i s d i s t r i b u t e d i n s u b e l e m e n t d ( A s : i ) , b ( A s ? ) a n d f ( A a { ) A s , = A e f ' + A s : + A s , ’ T h e s t r e s s - s t r a i n l a w i s g i v e n b y A r r i = ( - l - + l — l — + 9 ) — ‘ — i i " ( A e f ‘ + - 1 — A o , “ ) ( A . 6 ) D L f ( 0 3 i ) L A f 1 3 f D 2 8 8 w h e r e B i s t h e y o u n g ’ s m o d u l u s o f t h e c e l l u l o s e fi b e r , A f i s t h e e f f e c t i v e a r e a o f t h e fi - b e r s c r o s s i n g t h e c r a c k a n d A i s t h e c r o s s - s e c t i o n a r e a o f t h e e l e m e n t . A . 4 M O D E L C O M P O N E N T S A . 4 . 1 S h r i n k a g e S h r i n k a g e c a n b e d e fi n e d a s a t i m e - d e p e n d e n t v o l u m e d e c r e a s e o f c o n c r e t e d u e t o d e c r e a s i n g m o i s t u r e c o n t e n t d u r i n g d r y i n g . A c c o r d i n g t o S a r j a [ 5 9 ] , t h e s h r i n k a g e o f w o o d fi b e r c o n c r e t e c a n b e d e s c r i b e d b y t h e f o l l o w i n g f u n c t i o n s o f h u m i d i t y a n d d e n s i t y : 2 4 0 0 2 0 0 w h e r e , a d , i s t h e s h r i n k a g e s t r a i n x 1 0 ' 3 p i s t h e d e n s i t y o f c o n c r e t e d r i e d a t R H 4 0 % R H i s t h e r e l a t i v e h u m i d i t y ( % ) 2 2 , , = 1 2 ( 2 8 ° ° ‘ p ) ( M ) x 1 0 ’ 3 ( A . 7 ) A . 4 . 2 C r e e p C r e e p c a n g e n e r a l l y b e d e fi n e d a s a t i m e - d e p e n d e n t d e f o r m a t i o n o f a m a t e r i a l s u b j e c t e d t o s u s t a i n e d s t r e s s . I f , a s i t f o r e x a m p l e h a p p e n s i n t h e c a s e o f r e s t r a i n e d s h r i n k a g e , t h e d e f o r m a t i o n o f a s p e c i m e n i s k e p t c o n s t a n t , t h e n c r e e p r e d u c e s t h e s t r e s s . W h e n a s t r u c t u r e o r a s p e c i m e n i s s u b j e c t e d t o r e s t r a i n e d s h r i n k a g e , t e n s i l e s t r e s s e s a r e p r o d u c e d , w h i c h c a n b e p a r t l y r e l i e v e d b y c r e e p d e f o r m a t i o n s . I t h a s b e e n e x p e r i m e n t a l l y o b s e r v e d t h a t t h e s u m o f d e f o r m a t i o n s c a u s e d b y p u r e s h r i n k a g e ( n o n - l o a d e d d r y i n g s p e c i m e n ) a n d p u r e c r e e p ( l o a d e d b u t n o n - d r y i n g s p e c i m e n u n d e r c o n s t a n t e n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s ) i s a l w a y s l o w e r t h a n t h e d e f o r m a t i o n c a u s e d b y s i m u l t a n e o u s a p p l i c a t i o n o f l o a d a n d d r y i n g . T h i s p h e n o m e n o n w a s fi r s t o b s e r v e d i n c o n c r e t e s p e c i m e n s b y P i c k e t t [ 1 1 4 ] . T h e s a m e e f f e c t , b u t i n t e n s i o n , w a s o b s e r v e d b y D o m o n e [ 1 1 5 ] . T h e s e o b s e r v a t i o n s l e d t o t h e c o n c l u s i o n t h a t t h e d r y i n g p r o c e s s s i g n i fi - c a n t l y i n fl u e n c e s t h e c r e e p o f a l o a d e d s p e c i m e n . T h i s m e a n s t h a t c r e e p a n d s h r i n k a g e i n t e r a c t i n d e t e r m i n i n g t h e c r e e p o f a l o a d e d s p e c i m e n . C r e e p o f a s p e c i m e n i n h y g r a l 2 8 9 e q u i l i b r i u m w i t h t h e a m b i e n t m e d i u m ( n o d r y i n g , n o s w e l l i n g ) i s c a l l e d b a s i c c r e e p . C r e e p o f a l o a d e d a n d s i m u l t a n e o u s l y d r y i n g s p e c i m e n i s c a l l e d t o t a l c r e e p . T h e d i f f e r - e n c e b e t w e e n t o t a l c r e e p a n d b a s i c c r e e p i s c a l l e d d r y i n g c r e e p d _ r 0 8 c c — 8 c c - 8 c c w h e r e 8 2 " : t o t a l c r e e p s t r a i n 2 c = b a s i c c r e e p s t r a i n f c = d r y i n g c r e e p s t r a i n T h e p h e n o m e n o n o f c r e e p i s a l s o o b s e r v e d i n t e n s i o n . T e n s i l e c r e e p o c c u r s a t a r e l a t i v e h i g h s t r e s s l e v e l ( c l o s e t o t h e t e n s i l e s t r e n g t h o f c o n c r e t e ) w h e r e t h e b e h a v i o r i s n o l o n g e r l i n e a r . A c c o r d i n g t o s o m e t e s t s , c r e e p i n t e n s i o n i s s u p p o s e d t o b e e q u a l t o c r e e p i n c o m p r e s s i o n u n d e r s t r e s s e s o f e q u a l m a g n i t u d e . O t h e r r e s u l t s s h o w t h a t c r e e p i n t e n s i o n i s i n i t i a l l y h i g h e r , b u t t h e r a t e o f c r e e p d e c r e a s e s a f t e r s o m e t i m e , a n d fi n a l l y t h e l o n g - t e r m c r e e p i n t e n s i o n i s l o w e r t h a n i n c o m p r e s s i o n . I t i s a l s o i m p o r t a n t t o r e l a t e c r e e p i n t e n s i o n t o c r e e p i n c o m p r e s s i o n a s a f u n c t i o n o f t h e s t r e s s / s t r e n g t h r a t i o . G e n - e r a l l y , m i c r o c r a c k i n g i n t e n s i o n i s m o r e s i g n i fi c a n t a n d c o n t r i b u t e s m o r e t o c r e e p t h a n i n c o m p r e s s i o n . T h e c r e e p f u n c t i o n u s e d h e r e w a s a s f o l l o w s : ( D = - 1 1 : : - [ 1 + ( [ 1 ] ( A 8 ) w h e r e , E = e l a s t i c m o d u l u s 1 ] ) = c r e e p c o e f fi c i e n t T h e c r e e p c o e f fi c i e n t o f w o o d fi b e r c o m p o s i t e i n c r e a s e s w i t h d e c r e a s i n g d e n s i t y . T h e b a s i c c r e e p c o e f f i c i e n t c a n b e f o l l o w e d a s f o l l o w [ 5 6 ] : ( 1 : 3 2 . 9 9 p w h e r e , p i s t h e d e n s i t y d r i e d a t 4 0 % R H ( k g / c m 3 ) 2 9 0 A . 4 . 3 E f f e c t o f C y c l i c L o a d i n g A f t e r e a c h n e w c r a c k f o r m a t i o n i n a d r y i n g s p e c i m e n u n d e r r e s t r a i n e d c o n d i t i o n s , t h e m a t e r i a l o u t s i d e t h e f r a c t u r e z o n e i s u n l o a d e d t o s o m e e x t e n t . T h e n , w h e n t h e t e n s i l e s t r e s s i n t h e f r a c t u r e z o n e i s t r a n s f e r r e d f r o m t h e m a t r i x t o t h e fi b e r s , t h e t e n s i l e s t r e s s i n c r e a s e s a g a i n u n t i l i t r e a c h e s t h e v a l u e o f t h e t e n s i l e s t r e n g t h . A n e w c r a c k i s t h e n f o r m e d a n d t h e m a t e r i a l o u t s i d e t h e n e w f r a c t u r e z o n e i s a g a i n p a r t l y u n l o a d e d . T h a t m e a n s t h a t t h e m a t e r i a l i s s u b j e c t e d t o a c y c l i c l o a d . F i g u r e 1 . 2 s h o w s t h e c y c l i c t e n s i l e s t r e s s - s t r a i n b e h a v i o r o f c o n c r e t e . T h e p e a k v a l u e o f t h e s t r e s s d e c r e a s e s w i t h e a c h c y c l e . T e s t r e s u l t s a r e e x p r e s s e d a s s t r e s s v e r s u s d i s p l a c e m e n t r e l a t i o n s h i p s . T h e d i s p l a c e m e n t i s t h e t o t a l d e f o r m a t i o n o f t h e m e a s u r e d z o n e w h i c h u s u a l l y c o n s i s t s o f h i g h d e f o r m a t i o n i n t h e a r e a c l o s e s t t o t h e n o t c h w h e r e t h e l e v e l o f m i c r o d a m a g e i s h i g h a n d m u c h l o w e r d e f o r m a t i o n s i n t h e f u r t h e r n e i g h b o r h o o d o f t h e n o t c h . T h e s h a p e o f t h e d e s c e n d i n g p a r t o f o — a c u r v e c a n b e a n a l o g o u s t o t h a t o f t h e m o n o t o n i c o — 0 ) c u r v e s . P a s t i n v e s t i g a - t i o n s [ 1 1 6 ] i n d i c a t e t h a t t h e r e i s n o s i g n i fi c a n t d i f f e r e n c e i n p o s t - p e a k b e h a v i o r b e t w e e n c o n c r e t e , m o r t a r a n d p a s t e . B a s e d o n t h e o b t a i n e d e x p e r i m e n t a l r e s u l t s , t h e o - c 0 r e l a - t i o n s h i p w a s a d o p t e d w a s a s f o l l o w : a = f ; e x p ( - k w " ) ( A . 9 ) w h e r e w i s t h e c r a c k w i d t h , a n d k a n d A . a r e m a t e r i a l c o n s t a n t s , a s s u m e d , a c c o r d i n g t o r e f e r e n c e 1 1 6 , t o b e : k = 0 . 0 7 1 , A = l . 0 1 . T h e f o l l o w i n g a s s u m p t i o n w a s a l s o m a d e t h e m i c r o d a m a g e d e n s i t y i n c r e a s e s b y 1 0 % i n o n e c y c l e a n d t h u s t h e s t r e n g t h o f t h e m a t e r i a l d e c r e a s e s b y 1 0 % . p m “ 0 1 0 2 0 s o 4 0 5 0 N 4 5 0 0 P a - P I A ' . E 6 . 3 - 8 ' 6 “ M 4 3 2 4 0 0 6 3 3 0 0 4 2 g 2 0 0 ' . 1 1 1 0 0 0 1 e 0 0 0 0 1 2 0 0 I ” 2 4 0 0 W 6 : h x 1 0 " F i g u r e A . 2 R e s p o n s e o f C o n c r e t e S u b j e c t e d t o U n i a x i a l C y c l i c L o a d i n g [ 1 1 6 ] 2 9 1 A . 4 . 4 B o n d B e h a v i o r M o d e l i n g o f t h e b o n d b e t w e e n fi b e r s p a s s i n g a c r o s s a c r a c k a n d m a t r i x i s e s s e n - t i a l f o r t h e m o d e l i n g o f r e s t r a i n e d s h r i n k a g e b e h a v i o r s w h e n w e n e e d t o e s t a b l i s h a c o n - s t i t u t i v e l a w f o r t h e m a t e r i a l c o n s i s t i n g o f a m a t r i x a n d r a n d o m l y d i s t r i b u t e d fi b e r s . A c - c o r d i n g t o J a h l e n i u s [ 1 1 7 ] , t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n fi b e r p u l l - o u t f o r c e P a n d c r a c k w i d t h w i n a o n e fi b e r m o d e l w a s : 2 2 p = n o £ [ 1 - [ _ w _ ] . 9 4 1 ) + 1 . 6 1 ] - ( . 4 1 0 ) 2 w . w , 2 w w a s s u m i n g t h a t w > w s = 1 , w h e r e d i s t h e d i a m e t e r o f t h e fi b e r , I i s t h e l e n g t h o f t h e fi b e r . 1 , i s t h e i n t e r f a c i a l S h e a r s t r e n g t h , 1 8 i s t h e fi i c t i o n a l s h e a r s t r e n g t h , K ’ i s t h e a n c h o r a g e f o r c e o f t h e e n d o f t h e fi b e r , a n d t o r = — ‘ V 0 ) , i s t h e c r a c k w i d t h w h e n a l l t h e fi b e r s s t a r t s l i d i n g . 1 , 8 2 0 ) , : d - E , 2 i f o r + K ’ . < _ 1 1 , ! ( 0 s = d - E f ( a + K ' ) i f o r + K ’ > l W i t h t h e a s s u m p t i o n o f t h r e e - d i m e n s i o n d i s t r i b u t i o n o f fi b e r s , t h e n u m b e r o f fi - b e r s p e r u n i t a r e a o f c r o s s - s e c t i o n t h r o u g h c o m p o s i t e i s t h e n [ 1 1 8 ] 1 4 - 2 1 : 7 r d 2 A . 5 O v e r a l l A p p r o a c h t o M o d e l i n g F i g u r e A . 3 p r e s e n t s t h e o v e r a l l a p p r o a c h f o r t h e m o d e l i n g o f t h e r e s t r a i n e d s h r i n k a g e b e h a v i o r o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t . 2 9 2 S t a r t E s t i m a t e T i m e - S t e p > ‘ V E s t i m a t e F r e e S h r i n k a g e l V > . . _ . _ l E s t i m a t e T i m e - D e p e n d e n t P r o p e r t i e s y e s C o n p n t c r e s t r a i n i n g f o r c e s ‘ — c o n s i d c r i a g f i b e r p u l l - o a t l C o l p a t e r e s t r a i a l a g f o r c e s c o n s i d e r i n g a n f i b e r p u l l - o a t C o r a p a t c T e n s i l e s t r e s s e s y e s c w c r a c k e x i s t s " L C o m p u t e R e l a x a t i o n t A l l C a l c u l a t i o n F i g u r e A . 3 F l o w C h a r t f o r R e s t r a i n e d S h r i n k a g e M o d e l i n g A . 5 . 1 P r o p e r t i e s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s T h e f o l l o w i n g d a t a o n b a s i c p r o p e r t i e s o f c e l l u l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m - p o s i t e c a n b e u s e d f o r m o d e l i n g p r o p e r t i e s . 2 9 3 0 M a t r i x 1 3 m = 1 2 G P a f t = 2 . 8 M P a e m = 0 . 0 0 0 1 [ m / m ] B p k = 0 . 1 0 ) = 4 0 C I ’ 0 F i b e r ( C e l l u l o s e ) D r y W e t E f ( G P a ) 4 0 4 f f ( M P a ) 7 0 0 7 0 0 V f ( % ) 8 8 8 ( m m ) 4 4 d ( m ) 0 . 0 4 0 , 0 4 0 B o n d ' r v ( M P a ) = 2 , ‘ 0 ( M P a ) = 0 . 5 A 6 S U M M A R Y A fi ' a m e w o r k i s p r e s e n t e d f o r m o d e l i n g t h e r e s t r a i n e d s h r i n k a g e b e h a v i o r o f c e l l u - l o s e fi b e r r e i n f o r c e d c e m e n t c o m p o s i t e s . A P P E N D I X B S T A N D A R D S P E C I F I C A T I O N S T h e f o l l o w i n g s t a n d a r d s p e c i fi c a t i o n s w e r e u s e d i n t h i s s t u d y : 1 . I S O 8 3 3 5 B S 5 6 6 9 . B S 4 6 2 4 A S T M C 1 1 8 5 . A S T M D 1 0 3 7 C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d s - B o a r d s o f P o r t l a n d o r E q u i v a l e n t C e m e n t R e i n f o r c e d w i t h F i b r o u s W o o d P a r t i c l e s ( I n t e r n a t i o n a l O r g a n i z a t i o n f o r S t a n d a r d i z a t i o n ) P a r t i c l e b o a r d ( B r i t i s h S t a n d a r d I n s t i t u t i o n ) M e t h o d s o f T e s t f o r A s b e s t o s - C e m e n t B u i l d i n g P r o d u c t s ( B r i t i s h S t a n d a r d I n s t i t u t i o n ) S t a n d a r d T e s t M e t h o d s f o r S a m p l i n g a n d T e s t i n g N o n - A s b e s t o s F i b e r - C e m e n t F l a t S h e e t , R o o fi n g , a n d S i d i n g S h i n g l e s , a n d C l a p b o a r d s ( A m e r i c a n S o c i e t y o f T e s t i n g a n d M a t e r i a l s ) S t a n d a r d T e s t M e t h o d s o f E v a l u a t i n g t h e P r o p e r t i e s o f W o o d - B a s e F i b e r a n d P a r t i c l e P a n e l M a t e r i a l s ( A m e r i c a n S o c i e t y o f T e s t i n g a n d M a t e r i a l s ) 2 9 4 L I S T O F R E F E R E N C E S 1 0 . B I B L I O G R A P H Y D i n w o o d i e , J . M . , “ W o o d - C e m e n t P a r t i c l e b o a r d s - A T e c h n i c a l A s s e s s m e n t , ” ' B u i l d i n g R e s e a r c h E s t a b l i s h m e n t I n f o r m a t i o n P a p e r , U n i t e d K i n g d o m , A p r i l 1 9 8 3 . H o l d e m e s s , 8 . , “ M a r k e t i n g a n d A p p l i c a t i o n O p p o r t u n i t i e s f o r C e m e n t - B o n d e d P a r - t i c l e b o a r d s : L e s s o n f r o m G r e a t B r i t a i n a n d N o r t h A m e r i c a s , ” I n o r g a n i c B o n d e d W o o d a n d F i b e r C o m p o s i t e M a t e r i a l s , E d i t e d b y A . A . M o s l e m i , F o r e s t P r o d u c t s R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 9 2 , p p . 1 3 6 - 1 4 2 . W h i t e , M . S . , “ M a r k e t i n g W o o d - C e m e n t R o o fi n g P r o d u c t s i n t h e U n i t e d S t a t e s , ” I n o r g a n i c B o n d e d W o o d a n d F i b e r C o m p o s i t e M a t e r i a l s , E d i t e d b y A . A . M o s l e m i , F o r e s t P r o d u c t s R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 9 2 , p p . 1 2 7 - 1 2 8 . S i m a t u p a n g , M . H . , “ P r o p e r t i e s a n d D u r a b i l i t y o f R a p i d l y C u r i n g C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d s , M a n u f a c t u r e d b y A d d i t i o n o f C a r b o n a t i o n , ” p r o c e e d i n g 2 n d I n t e r - n a t i o n a l S y m p o s i u m o n V e g e t a b l e P l a n t s a n d T h e i r F i b e r s a s B u i l d i n g M a t e r i a l s , 1 7 - 2 0 S e p t e m b e r 1 9 9 0 , S a l v a t o r , B a h i a , B r a z i l , 1 9 9 0 , p p . 2 3 9 - 2 4 7 . M o s l e m i , A . A . , G a r c i a , J . F , a n d H o f s t r a n d , A . D . , “ E f f e c t o f V a r i o u s T r e a t m e n t s a n d A d d i t i v e s o n W o o d - P o r t l a n d C e m e n t - W a t e r S y s t e m s , ” W o o d a n d F i b e r S c i - e n c e , V o l . 1 5 , N o . 2 , p p . 1 6 4 - 1 7 6 . B i e r l i c h , K . G . , “ M a n u f a c t u r e o f P o r t l a n d C e m e n t P r o d u c t s , ” U S P a t e n t N o . 3 4 6 8 9 9 3 , S e p t e m b e r 1 9 6 9 H s u , W . E . , “ B l a s t F u r n a c e S l a g F l a k e b o a r d , ” I n o r g a n i c B o n d e d W o o d a n d F i b e r C o m p o s i t e M a t e r i a l s , E d i t e d b y A . A . M o s l e r r r i , F o r e s t P r o d u c t s R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 9 3 , p p . 4 8 - 5 0 . C o u t t s , R . S . P . , “ S t i c k s a n d S t o n e s , ” F o r e s t P r o d u c t s N e w s l e t t e r , C S I R O D i v i s i o n o f C h e m i c a l a n d W o o d T e c h n o l o g y ( A u s t r a l i a ) , V o l . 2 , N o . 1 , J a n u a r y , 1 9 8 6 , p p . 1 - 4 . A n o n , “ N e w - A W o o d - F i b e r C e m e n t B u i l d i n g B o a r ” C S I R O I n d u s t r i a l R e s e a r c h N e w s 1 4 6 , A u s t r a l i a , M a y , l 9 8 1 , p p . 1 - 4 . E t e r l i n e , “ H i g h P e r f o r m a n c e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t P a n e l s , ” E t e m e t I n c . , B l a n - d o n , P e n n s y l v a n i a . 2 9 5 1 1 . 1 2 . 1 3 . 1 4 . 1 5 . 1 6 . 1 7 . 1 8 . 1 9 . 2 0 . 2 1 . 2 2 . 2 3 . 2 9 6 H a r d i fl e x , “ F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t S h e e t s , ” J a m e s H a r d i e B u i l d i n g P r o d u c t s , J a m e s H a r d i e , I n c . M i s s i o n V i e j o , C a l i f o r n i a . F o r d o s , Z . , “ N a t u r a l o r M o d i fi e d C e l l u l o s e F i b r e s a s R e i n f o r c e m e n t i n C e m e n t C o m p o s i t e s , ” N a t u r a l F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t a n d C o n c r e t e , E d i t e d b y R . N . S w a m y , B l a c k i e a n d S o n L t d , 1 9 8 8 , p p . 1 7 3 - 2 0 7 . J o h n , G . H a y g r e e n a n d J i r n L . B o w y e r , “ A n I n t r o d u c t i o n F o r e s t P r o d u c t s a n d W o o d S c i e n c e , ” S e c o n d E d i t i o n , I o w a S t a t e U n i v e r s i t y , A m e s , I o w a , 1 9 8 9 , p p . 5 0 0 . H . A . C o r e , W . A . C o t e , a n d A . C . D a y , “ W o o d - S t r u c t u r e a n d I d e n t i fi c a t i o n , ” S y r a - c u s e U n i v e r s i t y P r e s s , S y r a c u s e , N e w Y o r k , 1 9 7 6 , p p . 1 6 8 . . C o u t t s , R . S . P . , “ W o o d F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s , ” N a t u r a l F i b e r R e i n - f o r c e d C e m e n t a n d C o n c r e t e , E d i t e d b y R . N . S w a m y , B l a c k i e a n d S o n s L t d . , 1 9 8 8 , p p . 1 - 6 2 . R o m a n M a l i n o w s k i , “ M e t h o d o f C a s t i n g C o n c r e t e , ” U S P a t e n t N o . 4 3 6 2 6 7 9 , D e - c e m b e r 7 , 1 9 8 2 . S i m a t u p a n g , M . H . a n d H a b i g h o r s t , C . , “ T h e C a r b o n D i o x i d e P r o c e s s t o E n h a n c e C e m e n t H y d r a t i o n i n M a n u f a c t u r i n g o f C e m e n t - B o n d e d C o m p o s i t e s - C o m p a r i s o n w i t h C o m m o n P r o d u c t i o n M e t h o d , ” I n o r g a n i c B o n d e d W o o d a n d F i b e r C o m p o s i t e M a t e r i a l s , E d i t e d b y A . A . F o r e s t P r o d u c t s R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 9 3 , p p . 1 1 4 - 1 2 0 . W e a t h e r w a x , R C . a n d T a r k o v , H . , “ E f f e c t s o f W o o d o n t h e S e t t i n g o f P o r t l a n d C e m e n t , ” F o r e s t P r o d u c t J o u r n a l , 1 4 ( 1 2 ) , 1 9 6 4 , p p . 5 6 7 - 5 7 0 . S a n d e r r n a n , W . R . , K o h l e r , R . , “ K u r z e E i g n u n g S p r u f u r g V o n H o l z e m F u r Z e m e n t G e b u n d e n e W e r k s t o f f e ( S h o r t A p t i t u d e T e s t o f C e m e n t B o u n d W o o d M a t e r i a l s ) , ” H o l z f o r s c h u n g , 1 9 6 4 , 1 8 ( 1 2 ) . p p . 5 3 - 5 9 . M c I n t o s h , D . C . , “ T e n s i l e a n d B e n d i n g S t r e n g t h s o f L o b l o l l y P i n e K r a f t F i b e r s C o o k e d t o D i f f e r e n t Y i e l d , ” T a p p i 4 6 , 1 9 6 3 , p p . 2 7 3 - 2 7 7 . B e c k , S . R . , “ A n O v e r v i e w o f W o o d G a s i fi c a t i o n ” , I n : T e c h n o l o g y a n d E c o n o m i c s o f W o o d R e s i d u e G a s i fi c a t i o n , E d i t e d b y R o g e r s , K . E . , P r o c e e d i n g s , 1 0 t h T e x a s I n d u s t r i a l W o o d S e m i n a r ; M a r c h 1 3 , 1 9 7 9 , L u fl d n , T X : T e x a s F o r e s t S e r v i c e , T e x a s F o r e s t P r o d u c t s L a b o r a t o r y , p p . 2 0 - 3 7 . S h a fi z a d e h , F . a n d C h i n , P . S . , “ T h e r m a l d e t e r i o r a t i o n o f w o o d , ” I n E d i t e d b y G o l d s t e i n , I . S . , W o o d T e c h n o l o g y : C h e m i c a l A s p e c t s , W a s h i n g t o n , D C ; A m e r i c a n C h e m i c a l S o c i e t y ; 1 9 7 7 , p p . 5 7 - 8 1 . C a m p e r t , H . , “ F a s e r p l a t t e n , L e i p z i g , ” V E B F a c h b u c h u e r l a g , 1 9 6 7 , p p . 4 5 3 . 2 4 . 2 5 . 2 6 . 2 7 . 2 8 . 2 9 . 3 0 . 3 1 . 3 2 . 3 3 . 3 4 . 3 5 . 3 6 . 2 9 7 M o s l e m i , A . A . , “ I n o r g a n i c a l l y B o n d e d W o o d C o m p o s i t e s , ” C h e m t e c h , A u g u s t , 1 9 8 8 , p p . 5 0 4 - 5 1 0 . E l m e n d o r f , A . , “ M e t h o d o f M a k i n g a N o n - P o r o u s B o a r d C o m p o s e d o f S t r a n d s o f W o o d a n d P o r t l a n d C e m e n t , ” U S P a t e n t N o . 3 2 7 1 4 9 2 , 1 9 6 6 . M i l l e r , D P , 1 9 8 7 , “ W o o d - C e m e n t C o m p o s i t e s : I n t e r a c t i o n s o f W o o d C o m p o n e n t s w i t h P o r t l a n d C e m e n t , ” D o c t o r a l D i s s e r t a t i o n , U n i v e r s i t y o f I d a h o . 1 9 8 7 . H a c h i m i , M . H . , “ I m p o r t a n t C o n s i d e r a t i o n i n W o o d - C e m e n t C o m p a t i b i l i t y , ” D o c - t o r a l D i s s e r t a t i o n , U n i v e r s i t y o f I d a h o , 1 9 8 8 . B i b l i s , E . J . a n d L o , C . F . , “ S u g a r s a n d o t h e r W o o d E x t r a c t i v e s ; E f f e c t s o n t h e S e t - t i n g o f S o d i u m P i n e - C e m e n t M i x t u r e s , ” F o r e s t P r o d u c t s J o u r n a l , 1 8 ( 8 ) , 1 9 6 8 , p p . 2 8 - 3 4 . S i m a t u p a n g , M . H . a n d G e i m e r , R . C . , “ I n o r g a n i c B i n d e r f o r W o o d C o m p o s i t e s : F e a s i b i l i t y a n d L i m i t a t i o n s , ” W o o d A d h e s i v e s 1 9 9 0 , E d i t e d b y A H . C o n n e r s e t a l . , F o r e s t P r o d u c t s R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 9 1 , p p . 1 6 7 - 1 7 6 . O k a m u r a , T . , H . I r i f t m e , H . Y o s h i d a , “ A l u m i n u m H y d r o x i d e - B a s e d B u i l d i n g M a - t e r i a l s a n d M e t h o d f o r M a n u f a c t u r i n g S a m e , ” K o g y o , K . K . , G r e a t B r i t a i n P a t t e r n 2 0 8 3 0 8 8 . , 1 9 8 2 S e k i s u i c h e m i c a l C o . , “ W o o d C h i p C e m e n t P r o d u c t s , ” J a p a n e s e P a t e n t 5 6 / 1 4 0 0 5 9 , C A 9 6 ( 1 0 ) 7 3 7 4 0 . , 1 9 8 1 . G a l e r , R E . a n d R C . W e b , “ N o n - E x p a n s i v e , R a p i d S e t t i n g C e m e n t , ” U S P a t e n t 4 4 8 8 9 0 9 . , 1 9 8 4 B e r g e r , R . C . , Y o u n g , J . F . , a n d L e u n g , U . , “ A c c e l e r a t e o f H y d r a t i o n o f C a l c i u m S i l i c a t e b y C a r b o n D i o x i d e T r e a t m e n t , ” N a t u r e P h y s i c a l S c i e n c e , V o l . 2 4 0 , N o . 9 1 , 1 9 7 2 , p p . 1 6 - 1 8 . C o u t t s , R . S . P . a n d C a m p b e l l , M . D . , “ C o u p l i n g A g e n t s i n W o o d F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s , ” C o m p o s i t e s , V o l . 1 0 , 1 9 7 7 , p p . 2 2 8 - 2 3 2 . C a m p b e l l , M D . a n d C o u t t s , R . S . P . , “ W o o d F i b e r - R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s , ” J o u r n a l o f M a t e r i a l S c i e n c e , V o l . 1 5 , 1 9 8 0 , p p . 1 9 6 2 - 1 9 7 0 . C o o k , D . J . , “ C o n c r e t e a n d C e m e n t C o m p o s i t e s R e i n f o r c e d w i t h N a t u r a l F i b r e s , ” C o n c r e t e I n t e r n a t i o n a l 1 9 8 0 : P r o c e e d i n g S y m p o s i u m o n F i b r o u s C o n c r e t e i n L o n - d o n , C o n s t r u c t i o n P r e s s , N e w Y o r k , N Y , 1 9 8 0 , p p . 9 9 - 1 1 4 . 3 7 . 3 8 . 3 9 . 4 0 . 4 1 . 4 2 . 4 3 . 4 4 . 4 5 . 4 6 . 4 7 . 4 8 . 2 9 8 K r e n c h e l , H . a n d J a n s e n , H . W . , “ O r g a n i c R e i n f o r c i n g F i b r e s f o r C e m e n t a n d C o n - c r e t e , ” C o n c r e t e I n t e r n a t i o n a l 1 9 8 0 : P r o c e e d i n g S y m p o s i u m o n F i b r o u s C o n c r e t e i n L o n d o n , C o n s t r u c t i o n P r e s s , N e w Y o r k . 1 9 8 0 . H a r p e r , S . , “ D e v e l o p i n g A s b e s t o s - F r e e C a l c i u m S i l i c a t e B u i l d i n g B o a r d s , ” C o m - p o s i t e s , 1 3 ( 2 ) , 1 9 8 0 , p p . 1 2 3 - 1 2 8 . W e l l s , R . A . , “ F u t u r e D e v e l o p m e n t i n F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t , M o r t a r , a n d C o n - c r e t e , ” C o m p o s i t e s , 1 3 ( 2 ) , 1 9 8 2 , p p . 1 6 9 - 1 7 2 . M i n d e s s , S . a n d Y o u n g , J . F . , “ C o n c r e t e , ” P r i n t i c e - H a l l , I n c . , E n g l e w o o d C l i f f s , I n c . , N J . , 1 9 8 1 , p p . 6 7 1 . H a c h i m i , M ’ H a m e d a n d C a m p b e l l , A l t o n , G . , “ W o o d - C e m e n t C h e m i c a l R e l a t i o n - s h i p s , ” F i b e r a n d P a r t i c l e B o a r d s B o n d e d w i t h I n o r g a n i c B i n d e r s , F o r e s t P r o d u c t s R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 8 9 , p p . 4 3 - 4 7 . K u r o k i , Y . , N a g a t o m i , W . , a n d Y a m a d a , J . , “ M a n u f a c t u r e o f L i g h t - W e i g h t C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d i n J a p a n , ” I n o r g a n i c B o n d e d W o o d a n d F i b e r C o m p o s i t e M a t e r i a l s , E d i t e d b y A . A . M o s l e m i , F o r e s t P r o d u c t s R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 9 3 , p p . 1 3 6 - 1 4 2 . L a h t i n e n , P e n t t i K . , “ E x p e r i e n c e s w i t h C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d M a n u f a c t u r - i n g w h e n U s i n g a S h o r t - C y c l e P r e s s L i n e , ” I n o r g a n i c B o n d e d W o o d a n d F i b e r C o m p o s i t e M a t e r i a l s , E d i t e d b y A . A . M o s l e m i , 1 9 9 1 p p . 3 2 - 3 4 . G e i m e r , R o b e r t L . , S u o z a , M a r i o R . , M o s l e m i , A . A . , a n d S i m a t u p a n g , M . H . , “ C a r b o n D i o x i d e A p p l i c a t i o n f o r R a p i d P r o d u c t i o n o f C e m e n t P a r t i c l e b o a r d , ” I n o r - g a r r i c - B o n d e d W o o d a n d F i b e r C o m p o s i t e M a t e r i a l s , E d i t e d b y A . A . M o s l e m i , F o r - e s t P r o d u c t s R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 9 3 , p p . 3 1 - 4 1 . S a n d e r m a n , W . , “ C h e m i s c h e H o l z v e r w e r t u n g , ” M u e n c h e n , B L V V e r l a g s g e - s e l l s c h a f t . M o o r e h e a d , N R . a n d D a v i s , M . , “ M e t h o d o f P r o d u c i n g a B u i l d i n g E l e m e n t s , ” B r i t a i n P a t e n t N o . 2 0 2 7 0 , 8 5 B , 1 9 7 9 . M a s a t a k e , U . a n d K a w a g u c h i , T . , “ M a n u f a c t u r e o f W o o d - B a s e d B o a r d s b y C a r - b o n a t i o n , ” J a p a n e s e P a t e n t N o . 6 3 1 5 5 1 7 4 A 2 , C a / 0 9 ( 6 ) : 4 2 6 7 5 . 1 9 8 6 . S i m a t u p a n g , M . H . , L a n g e , H . , K a s i r n , A . , a n d S e d d i n g , N . , “ I n fl u e n c e o f W o o d S p e c i e s o n t h e S e t t i n g o f C e m e n t a n d G y p s u m , ” I n o r g a n i c B o n d e d W o o d a n d F i b e r C o m p o s i t e M a t e r i a l s , E d i t e d b y A . A . M o s l e m i , F o r e s t P r o d u c t s R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 9 2 , p p . 3 3 - 4 2 . 4 9 . 5 0 . 5 1 . 5 2 . 5 3 . 5 4 . 5 5 . 5 6 . 5 7 . 5 8 . 5 9 . 6 0 . 2 9 9 C o x , H . L . , “ T h e E l a s t i c i t y a n d S t r e n g t h o f P a p e r a n d o t h e r F i b r o u s M a t e r i a l s , ” B r i t i s h J o u r n a l o f A p p l i e d P h y s i c s , 3 , 1 9 5 2 , p p . 7 2 - 7 9 . A n d o n i a n , R . , M a i , Y . W . , a n d C o t t e r e l l , 3 . , “ S t r e n g t h a n d F r a c t u r e P r o p e r t i e s o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s , ” T h e I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f C e - m e n t C o m p o s i t e s . V o l . 1 , N o . 3 , 1 9 7 9 , p p . 1 5 1 - 1 5 8 . B a l u c h , H . , Z i r a b a , Y . N . , a n d A z o d , A . K . , “ F r a c t u r e C h a r a c t e r i s t i c s o f S i s a l F i b r e R e i n f o r c e d C o n c r e t e , ” T h e I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f C e m e n t C o m p o s i t e s a n d L i g h t - w e i g h t C o n c r e t e , V o l . 9 , N o . 3 , 1 9 8 7 , p p . 1 5 7 - 1 6 8 . M i n d e s s , S . , a n d B e n t u r , A . , “ T e c h n i c a l N o t e s : t h e F r a c t u r e o f W o o d F i b r e R e i n - f o r c e d C e m e n t ” , T h e I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f C e m e n t C o m p o s i t e s a n d L i g h t w e i g h t C o n c r e t e , V o l . 1 4 , N o . 4 , 1 9 8 2 , p p . 2 4 5 - 2 4 9 . M o r r i s s e y , F . E . , C o u t t s , R S , a n d G r o s s m a n , P . U . A . , “ B o n d b e t w e e n C e l l u l o s e F i - b e r s a n d C e m e n t ” , T h e I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f C e m e n t C o m p o s i t e a n d L i g h t w e i g h t C o n c r e t e , V o l . 7 , 1 9 8 5 , p p . 7 3 - 8 0 . D i n w o o d i e , J . M . a n d P a x t o n , B . H . , “ A T e c h n i c a l A s s e s s m e n t o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d , ” F i b e r a n d P a r t i c l e b o a r d s B o n d e d w i t h I n o r g a n i c B i n d e r s , E d i t e d b y A . A . M o s l e r r r i , F o r e s t P r o d u c t R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 8 8 , p p . 1 1 5 - 1 2 4 . S o r f a , P . , “ P r o p e r t i e s o f W o o d - C e m e n t C o m p o s i t e s , ” J o u r n a l o f A p p l i e d P o l y m e r S c i e n c e : A p p l i e d P o l y m e r S y m p o s i u m 4 0 , 1 9 8 4 , p p . 2 0 9 - 2 1 6 . L e e , A n d y W . C . , “ P h y s i c a l a n d M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f C e m e n t B o n d e d S o u t h e r n P i n e E x c e l s i o r B o a r d , ” F o r e s t P r o d u c t J o u r n a l , 3 4 ( 4 ) , 1 9 8 4 , p p . 3 0 - 3 4 . L e e , A n d y W . C . , “ E f f e c t o f C e m e n t / W o o d R a t i o o n B e n d i n g P r o p e r t i e s o f C e m e n t - B o n d e d S o u t h e r n P i n e E x c e l s i o r B o a r d , ” W o o d a n d F i b e r S c i e n c e , 1 7 ( 3 ) , 1 9 8 5 , p p . 3 6 1 - 3 6 4 . L e e , A n d y W . C . a n d H o n g , Z . , “ C o m p r e s s i v e S t r e n g t h o f C y l i n d r i c a l S a m p l e s a s a n I n d i c a t o r o f W o o d - C e m e n t C o m p a t i b i l i t y , ” F o r e s t P r o d u c t J o u r n a l , V o l . 3 6 , N o . 1 1 / 1 2 , 1 9 8 6 . S a r j a , A . , “ W o o d F i b r e R e i n f o r c e d C o n c r e t e , ” N a t u r a l F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t a n d C o n c r e t e , E d i t e d b y R . N . S w a m y , B l a c k i e a n d S o n s P u b l i c a t i o n , 1 9 8 8 , p p . 6 3 - 9 1 . D a s G u p t a , N . C . , P a r a m a s i v a m , P . , a n d L e e , S . L . , “ M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f C o i r R e i n f o r c e d C e m e n t P a s t e C o m p o s i t e s , ” I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f H o u s i n g S c i e n c e a n d i t s A p p l i c a t i o n s , 2 , 1 9 7 8 , p p . 3 9 1 - 4 0 6 . 6 1 . 6 2 . 6 3 . 6 4 . 6 5 . 6 6 . 6 7 . 6 8 . 6 9 . 7 0 . 7 1 . 7 2 . 7 3 . 3 0 0 S w i f t , D . G . a n d S m i t h , R . L , “ T h e F l e x u r a l S t r e n g t h o f C e m e n t - B a s e d C o m p o s i t e s u s i n g L o w M o d u l u s ( S i s a l ) F i b e r s , ” C o m p o s i t e s , 1 0 , 1 9 7 9 , p p . - 1 4 5 - 1 4 8 . M a i , Y . W . a n d H a k e e m , M . 1 . , “ S l o w C r a c k G r o w t h i n B l e a c h e d C e l l u l o s e F i b r e C e m e n t s , ” J o u r n a l o f M a t e r i a l s S c i e n c e L e t t e r s , 3 , 1 9 8 4 , p p . 1 2 7 - 1 3 0 . H u g h e s , D C . a n d H a n n a n t , D . J . , “ R e i n f o r c e m e n t o f G r i f fi t h F l a w s i n C e l l u l o s e R e i n f o r c e d ' C e m e n t C o m p o s i t e s , ” J o u r n a l o f M a t e r i a l s S c i e n c e L e t t e r s , 4 , 1 9 8 5 , p p . 1 0 1 - 1 0 2 . C o u t t s , R . S . R , “ W o o d F i b e r s i n I n o r g a n i c M a t r i c e s , ” C h e m i s t r y i n A u s t r a l i a , V o l . 5 0 , N o . 5 , M a y , 1 9 8 3 , p p . 1 4 3 - 1 4 8 . B l a n k e n h o m , P . R . , L a b o s k y , P . , c h o l a , M . , a n d S t o v e r , L . R . , “ T h e u s e o f E a s t e r n H a r d w o o d s i n t h e U n i t e d S t a t e s f o r t h e P r o d u c t i o n o f C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e - b o a r d , ” I n o r g a n i c B o n d e d W o o d a n d F i b e r C o m p o s i t e M a t e r i a l s , E d i t e d b y A . A . M o s l e m i , F o r e s t P r o d u c t R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 9 1 , p p . 2 8 - 3 1 . C o u t t s , R S . P . “ A i r - C u r e d W o o d P u l p F i b e r - C e m e n t M a t r i c e s , ” C o m p o s i t e s , V o l . 1 8 , N o . 4 , 1 9 8 7 , p p . 3 2 5 - 3 2 8 . C o u t t s , R . S . P . a n d W a r d e n , P . G . , “ A i r C u r e d W o o d P u l p F i b r e C e m e n t C o m p o s - i t e s , ” J o u r n a l o f M a t e r i a l S c i e n c e , 4 , 1 9 8 5 , p p . 1 1 7 - 1 1 9 . C o u t t s , R . S . P . , “ A u t o c l a v e d B e a t e n W o o d F i b r e - R e i n o f r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s , ” C o m p o s i t e s , 1 5 , 1 9 8 4 , p p . 1 3 9 - 1 4 4 . C o u t t s , R . S . P . , “ F l a x F i b e r s a s a R e i n f o r c e m e n t i n C e m e n t M o r t a r s , ” I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f C e m e n t C o m p o s i t e a n d L i g h t w e i g h t C o n c r e t e , 5 , 1 9 8 3 , p p . 2 5 7 - 2 6 2 . C o u t t s , R . S . P . , “ E u c a l y p u s W o o d F i b r e - R e i n f o r c e d C e m e n t , ” J o u r n a l o f M a t e r i a l S c i e n c e a n d L e t t e r s , 6 , 1 9 8 7 , p p . 9 5 5 - 9 5 7 . B u g r i n a l , M . G . , G . A . B u z h e v i c h , V . R . G a r a s h i n , A . Z . K o k e t k i n a , a n d A . S . S h e - h e r b a k o v , “ E f f e c t o f C a r b o h y d r a t e s o n H y d r a t i o n a n d H a r d e n i n g P r o c e s s e s o f C e - m e n t , ” S b . R u b . M o s k L e s o t k h I n s t . N o . 3 0 , 1 9 6 8 , A s C i t e d i n C h e m A b s t r . 7 1 : 1 2 8 2 1 8 k . S a n d e r m a n , W . , “ R e s e a r c h R e s u l t s o f a W o o d - C e m e n t S y s t e m , ” T r a n s l a t i o n fi ' o m C h e m i e u n d C h e m i s c h e T e c h n o ] . M i n e r a l g e b u n d e n e r H o l z w e r k s t a f f , I n t e r n a t i o n a l e A r b e i t s t a g u n g , 1 9 6 9 , p p . 5 - 2 1 , A s c i t e d i n F o r e s t A b s t r a c t 3 1 : 5 5 5 9 . B e n t u r , A . , “ D u r a b i l i t y o f C a r b o n a t e d G l a s s F i b r e R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s , ” D u r a b i l i t y o f B u i l d i n g M a t e r i a l , 1 , 1 9 8 3 , p p . 3 1 3 - 3 2 6 . 7 4 . 7 5 . 7 6 . 7 7 . 7 8 . 7 9 . 8 0 . 8 1 . 8 2 . 8 3 . 8 4 . 8 5 . 8 6 . 8 7 . 3 0 1 M o s l e m i , A . A . , a n d L i r n , Y . T . , “ C o m p a t i b i l i t y o f S o u t h e r n H a r d w o o d s w i t h P o r t - l a n d C e m e n t , ” F o r e s t P r o d u c t s J o u r n a l , 3 4 ( 7 / 8 ) , 1 9 8 4 , p p . 2 2 - 2 6 . G e i m e r , R o b e r t L . , “ S t e a m I n j e c t i o n P r e s s i n g , ” P r o c e e d i n g o f t h e 1 6 t h W a s h i n g t o n S t a t e U n i v e r s i t y I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m o n P a r t i c l e b o a r d , 1 9 8 2 , p p . 1 1 5 - 1 3 4 . G e i m e r , R o b e r t L . , “ M e t h o d o f P r e s s i n g R e c o n s t i t u t e d L i g n o c e l l u l o s i c M a t e r i a l s , ” U S P a t e n t N o . 4 3 9 3 0 1 9 , J u l y 1 2 , 1 9 8 3 . I n t e r n a t i o n a l S t a n d a r d , I S O 8 3 3 5 : C e m e n t - B o n d e d P a r t i c l e b o a r d s - B o a r d s o f P o r t - l a n d o r E q u i v a l e n t C e m e n t R e i n f o r c e d w i t h F i b r o u s W o o d P a r t i c l e s , I n t e r n a t i o n a l O r g a n i z a t i o n f o r S t a n d a r d i z a t i o n . F o o d a n d A g r i c u l t u r e O r g a n i z a t i o n o f t h e U n i t e d N a t i o n s ( F A 0 ) , 1 9 8 5 , W o r l d F o r - e s t R e s o u r c e s , 1 9 8 0 . H a y g r e e n , J o h n G . a n d B o w y e r , J i m L . , “ F o r e s t P r o d u c t s a n d W o o d S c i e n c e - A n I n t r o d u c t i o n , ” S e c o n d e d i t i o n , I o w a S t a t e U n i v e r s i t y P r e s s , 1 9 8 9 , p p . 5 0 0 . H . A . C o r e , W . A . C o t e , a n d A . C . D a y , “ W o o d : S t r u c t u r e a n d I d e n t i fi c a t i o n , ” S y r a - c u s e U n i v e r s i t y P r e s s , 1 9 7 6 , p p . 1 6 8 . F i s c h e r , K . , “ M o d e r n F l a k i n g a n d P a r t i c l e R e d u c t i o n , ” P r o c e e d i n g o f W a s h i n g t o n S t a t e U n i v e r s i t y P a r t i c l e b o a r d S y m p o s i u m , 6 , 1 9 7 2 , p p . 1 9 5 - 2 1 3 . S u c h s l a n d , O t t o a n d W o o d s o n , G e o r g e E . , “ F i b e r b o a r d M a n u f a c t u r i n g P r a c t i c e s i n t h e U n i t e d S t a t e s , ” F o r e s t P r o d u c t s R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 9 1 , p p . 2 6 3 . P a p e r G r a d e w o o d p u l p H P - l 1 , P r o c t o r a n d G a m b l e C e l l u l o s e , M e m p h i s , T e n n e s - s e e N A L C L E A R 9 7 0 8 P U L V F l o c c u l e n t , N a l c o C h e m i c a l C o m p a n y , N a p e r v i l l e , I l l i - n o i s . L a n g e , H . , S i m a t u p a n g , M . H . , a n d N e u b a u e r , A . , “ I n fl u e n c e o f L a t e n t H y d r a u l i c B i n d e r s o n t h e P r o p e r t i e s o f W o o d - C e m e n t C o m p o s i t e , ” E d i t e d b y A . A . M o s l e m i , 1 9 8 9 , p p . 4 8 - 5 2 . B a s h e e r , P . A . M . , M o n t g o m e r y , F . R . , a n d L o n g , A . E . , “ F a c t o r i a l E x p e r i m e n t a l D e - s i g n f o r C o n c r e t e D u r a b i l i t y R e s e a r c h , ” P r o c e e d i n g I n s t i t u t e C i v i l E n g i n e e r s - S t r u c t u r e s a n d B u i l d i n g s , 1 0 4 , N o v . 1 9 9 4 , p p . 4 4 9 - 4 6 2 . S h a r m a n , W . R . a n d V a u t i e r , B . P . , “ A c c e l e r a t e d D u r a b i l i t y T e s t i n g o f A u t o c l a v e d W o o d - F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t S h e e t C o m p o s i t e s , ” D u r a b i l i t y o f B u i l d i n g M a t e - r i a l s , 3 , 1 9 8 6 , p p . 2 5 5 - 2 7 5 . 8 8 . 8 9 . 9 0 . 9 1 . 9 2 . 9 3 . 9 4 . 9 5 . 9 6 . 9 7 . 9 8 . 9 9 . 3 0 2 B e n t u r , A . a n d A k e r s , S . A . S . , “ T h e M i c r o s t r u c t u r e a n d A g i n g o f C e l l u l o s e F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s C u r e d i n a N o r m a l E n v i r o n m e n t , ” I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f C e m e n t C o m p o s i t e a n d L i g h t w e i g h t C o n c r e t e , 1 1 ( 2 ) , 1 9 8 9 , p p . 9 9 - 1 0 9 . A k e r s , S . A . S . a n d S t u d i n k a , J . B . , “ A g e i n g B e h a v i o r o f C e l l u l o s e F i b r e C e m e n t C o m p o s i t e s i n N a t u r a l W e a t h e r i n g a n d A c c e l e r a t e d T e s t s , ” I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f C e m e n t C o m p o s i t e s a n d L i g h t w e i g h t C o n c r e t e , 1 1 ( 2 ) , 1 9 8 9 , p p . 9 3 - 9 7 . K l e m n , W . A . a n d B e r g e r , R . L . , “ A c c e l e r a t e d C u r i n g o f C e m e n t i t i o u s S y s t e m s b y C a r b o n D i o x i d e , P a r t 1 . P o r t l a n d C e m e n t , ” C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h , 2 ( 5 ) , 1 9 7 2 , p p . 5 6 7 - 5 7 6 . D i n w o o d i e J . M . a n d P a x t o n , B . H . , “ T h e L o n g - T e n n P e r f o r m a n c e o f C e m e n t - B o n d e d W o o d P a r t i c l e b o a r d , ” I n o r g a n i c B o n d e d W o o d a n d F i b e r C o m p o s i t e M a t e - r i a l s , E d i t e d b y A . A . M o s l e m i , F o r e s t P r o d u c t R e s e a r c h S o c i e t y , 1 9 9 1 , p p . 4 5 - 5 4 . S i m a t u p a n g , M . H . , S e d d i g , N . , H a b i g h o r s t , C . , a n d G e i m e r , R . L . , “ T e c h n o l o g i e s f o r R a p i d P r o d u c t i o n o f M i n e r a l - B o n d e d W o o d C o m p o s i t e B o a r d s , ” I n o r g a n i c B o n d e d W o o d a n d F i b e r C o m p o s i t e M a t e r i a l s , E d i t e d b y A . A . M o s l e m i , F o r e s t P r o d u c t R e - s e a r c h S o c i e t y , 1 9 9 1 , p p . 1 8 - 2 7 . B r o w n , P a u l W e n c i l a n d C l i f t o n , J a m e s R . , “ M e c h a n i s m s o f D e t e r i o r a t i o n i n C e - m e n t - B a s e d M a t e r i a l s a n d i n L i m e M o r t a r , ” D u r a b i l i t y o f B u i l d i n g M a t e r i a l s , E l - s e v i e r S c i e n c e P u b l i s h e r s , M a y 1 9 8 8 , p p . 4 0 9 - 4 2 0 . B S 5 6 6 9 , “ B r i t i s h S t a n d a r d : P a r t i c l e b o a r d , ” B r i t i s h S t a n d a r d I n s t i t u t i o n , 1 9 8 9 . A S T M : D 1 0 3 7 - 8 9 , “ S t a n d a r d T e s t M e t h o d s o f E v a l u a t i n g t h e P r o p e r t i e s o f W o o d - b a s e F i b e r a n d P a r t i c l e P a n e l M a t e r i a l s , ” A m e r i c a n S o c i e t y o f T e s t i n g a n d M a t e r i - a l s . A S T M : C 1 1 8 5 - 9 2 , “ S t a n d a r d T e s t M e t h o d s f o r S a m p l i n g a n d T e s t i n g N o n - A s b e s t o s F i b e r - C e m e n t F l a t S h e e t , R o o fi n g , a n d S i d i n g S h i n g l e s , a n d C l a p b o a r ” . ' B S 4 6 2 4 , “ M e t h o d s o f T e s t f o r A s b e s t o s - C e m e n t B u i l d i n g P r o d u c t s , ” B r i t i s h S t a n - d a r d I n s t i t u t i o n , 1 9 8 1 . B e n t u r , A . a n d M i n d e s s , S . , “ F i b r e R e i n f o r c e d C e m e n t i t i o u s C o m p o s i t e s , ” E l s e v i e r A p p l i e d S c i e n c e , p p 4 4 9 . G o o d b r a k e , C . J . , Y o u n g , J . F . , a n d B e r g e r , R . L . , “ R e a c t i o n o f H y d r a u l i c C a l c i u m S i l i c a t e d w i t h C a r b o n D i o x i d e a n d W a t e r , ” J o u r n a l o f t h e A m e r i c a n C e r a m i c S o c i - e t y , V o l . 6 2 , N o . 9 - 1 0 , S e p t - O c t . 1 9 7 9 , p p . 4 8 8 - 4 9 1 . 1 0 0 . 1 0 1 . 1 0 2 . 1 0 3 . 1 0 4 . 1 0 5 . 1 0 6 . 1 0 7 . 1 0 8 . 1 0 9 . 1 1 0 . 1 1 1 . 3 0 3 S t a l e y , R . W . , “ M e t h o d o f C u r i n g C e m e n t - T y p e C o l d M o l d i n g C o m p o s i t e s , ” U S P a t e n t N o . 2 4 9 6 8 9 5 , F e b r u a r y 7 , 1 9 5 0 . Y o u n g , J . F . , B e r g e r , R . L . , a n d B r e e s e , J . , “ A c c e l e r a t e d C u r i n g o f C o m p a c t e d C a l - c i u m S i l i c a t e M o r t a r s o n E x p o s u r e t o C 0 2 , ” J o u r n a l o f t h e A m e r i c a n C e r a m i c S o - c i e t y , S e p t e m b e r , 1 9 7 4 , p p . 3 9 4 - 3 9 7 . N e v i l l e , A . M . , “ P r o p e r t i e s o f C o n c r e t e , ” T h i r d E d i t i o n , L o n g m a n S c i e n t i fi c & T e c h n i c a l , 1 9 8 1 , p p . 7 7 9 . G r a m , H . E . , “ D u r a b i l i t y S t u d i e s o f N a t u r a l O r g a n i c F i b r e s i n C o n c r e t e , M o r t a r o r C e m e n t , ” 3 r d I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m o n D e v e l o p m e n t s i n F i b r e R e i n f o r c e d C e - m e n t a n d C o n c r e t e , R I L E M S y m p o s i u m F i b e r R e i n f o r c e d C o n c r e t e , J u l y 1 9 8 6 . G r a m , H . E . , “ D u r a b i l i t y o f N a t u r a l F i b r e s i n C o n c r e t e , ” C B I F o 1 . 8 3 , C B I S - 1 0 0 4 4 , S w e d i s h C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h , S t o c k h o l m , S w e d e n , 1 9 8 3 , p p . 2 5 5 . L a w s , V . , “ O n t h e M i x t u r e R u l e f o r S t r e n g t h o f F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t s , ” J o u r n a l o f M a t e r i a l S c i e n c e L e t t e r s , 2 , 1 9 8 3 , p p . 5 2 7 - 5 3 1 , D r a c k , E . R . , “ A n I n t r o d u c t i o n t o P r o c e s s V i s u a l i z a t i o n C a p a b i l i t i e s a n d C o n s i d e r a - t i o n s i n t h e E n v i r o n m e n t a l S c a n n i n g E l e c t r o n M i c r o s c o p e ( E S E M ) , ” M i c r o s c o p y R e s e a r c h a n d T e c h n i q u e , 2 5 , 1 9 9 3 , p p . 4 8 7 - 4 9 2 . D a n i l a t o s , G . D . , “ I n t r o d u c t i o n t o t h e E S E M I n s t r u m e n t s , ” M i c r o s c o p y R e s e a r c h a n d t e c h n i q u e , 2 5 , 1 9 9 3 , p p . 3 5 4 - 3 6 1 . E a r n e s t , C . M . , “ T h e M o d e r n T h e r m o g r a v i m e t r i c A p p r o a c h t o t h e C o m p o s i t i o n a l A n a l y s i s o f M a t e r i a l s , ” C o m p o s i t i o n a l A n a l y s i s b y T h e r m o g r a v i m e t r i c , A S T M S T P 9 9 7 , E d i t e d b y E a r n e s t , C . M . , A m e r i c a n S o c i e t y o f T e s t i n g a n d M a t e r i a l s , 1 9 8 8 , p p . 1 - 1 8 . B e c k e r , R . A n d L a k s , J . , “ C r a c k i n g R e s i s t a n c e o f A s b e s t o s - C e m e n t P a n e l s S u b - j e c t e d t o D r y i n g , ” D u r a b i l i t y o f B u i l d i n g M a t e r i a l s , N o . 3 , 1 9 8 5 , p p . 3 5 - 4 9 . B h a t t y , J a v e d I , 1 . R e i d , K . J . , D e l l i r n o r e , D . , G a m l e n , G . A . C . , M a n g a b h a i , R . J . , R o g e r s , D R , a n d S h a h , T a h i r H . , “ T h e D e r i v a t i o n o f K i n e t i c P a r a m e t e r s i n A n a l y - s i s o f P o r t l a n d C e m e n t f o r P o r t l a n d i t e a n d C a r b o n a t e b y T h e n n o g r a v i m e t r i c , ” A S T M S T T 9 9 7 , 1 9 8 8 , p p . 2 0 4 - 2 1 5 . P i r i e , B . J . , G l a s s e r , F . P . , S c h m i t t - H e n c o , C . , a n d A k e r s , S . A . S . , “ D u r a b i l i t y S t u d i e s a n d C h a r a c t e r i z a t i o n o f t h e M a t r i x a n d F i b e r - C e m e n t I n t e r f a c e o f A s b e s t o s - F r e e F i - b r e C e m e n t P r o d u c t s , ” C e m e n t & C o n c r e t e C o m p o s i t e s , 1 2 , 1 9 9 0 , p p . 2 3 3 - 2 4 4 . 1 1 2 . 1 1 3 . 1 1 4 . 1 1 5 . 1 1 6 . 1 1 7 . 1 1 8 . 3 0 4 M e h t a , P K . a n d M o n t e i r o , P . J . M . , “ C o n c r e t e - S t r u c t u r e , P r o p e r t i e s , a n d M a t e r i a l s , ” 2 n d E d i t i o n , P r i n t i c e - H a l l , I n c . , 1 9 9 3 , p p . 5 4 8 . B a l a g u r u , R N . a n d S h a h , S . P . , “ F i b e r R e i n f o r c e d C e m e n t C o m p o s i t e s , ” M c G r a w - H i l l , I n c . , 1 9 9 2 , p p . 5 3 0 . P i c k e t t , G . , “ T h e E f f e c t s o f C h a n g e i n M o i s t u r e C o n t e n t o n t h e C r e e p o f C o n c r e t e u n d e r a S u s t a i n e d L o a d , ” A C I J o u r n a l , V o l . 3 8 , N o . 4 , 1 9 4 2 , p p . 3 3 3 - 3 5 5 . D o m o n e , P . L . , “ U n i a x i a l T e n s i l e C r e e p a n d F a i l u r e o f C o n c r e t e , ” M a g a z i n e o f C o n c r e t e R e s e a r c h , V o l . 2 6 , N o . 8 8 , S e p t . 1 9 7 4 , p p . 1 4 4 - 1 5 2 . G o p a l n r a t n a m , V . S . a n d S h a h , S . P . , “ S o f t e n i n g R e s p o n s e o f P l a i n C o n c r e t e i n D i - r e c t T e n s i o n , ” , A C 1 J o u r n a l , V o l . 8 2 , N o . 3 , M a y - J u n e 1 9 8 5 , p p . 3 1 0 - 3 2 3 . J a h l e n i u s , A . , “ F i b e r C o n c r e t e a s S t r u c t u r a l M a t e r i a l s , ” P u b l i c a t i o n 1 / 8 3 , D e p a r t - m e n t o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g , R o y a l I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , S t o c k h o l m , S w e d e n , 1 9 8 3 . H a n n a n t , D . J . , “ F i b r e C e m e n t s a n d F i b r e C o n c r e t e s , ” J o h n W i l e y & S o n s , 1 9 7 8 , p p . 2 1 9 . T R T U N I V . L I B R R R I E S M I C H I G A N S E l l i | | i l l l l l i l l l l l l l l l l l l l l i l i l i i i i l l l i l l l i l l i l i i l l l 3 1 2 9 3 0 1 4 0 0 0 5 8 6