BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-------------------------

NGUYỄN VIỆT HƯNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC VÁN ĐẾN CHẤT
LƯỢNG VÁN GHÉP KHỐI DẠNG GLULAM (GLUE
LAMINATED TIMBER)TỪ GỖ KEO LAI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-----------------------

Nguyễn Việt Hưng

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC VÁN ĐẾN CHẤT
LƯỢNG VÁN GHÉP KHỐI DẠNG GLULAM (GLUE LAMINATED
TIMBER)TỪ GỖ KEO LAI


được đưa vào xây dựng phòng hoà nhạc ở Besel thuộc Phần Lan. ở Châu âu,
glulam đã được sử dụng cách đây khoảng 100 năm, cùng với khả năng chống
ẩm của chất kết dính nó đã được đưa vào sử dụng rộng rãi hơn 50 năm trước.
Tại Việt Nam, loại ván này mới được tiến hành nghiên cứu sản xuất và
sử dụng, tuy nhiên lĩnh vực sử dụng loại ván này tại nước ta mới chỉ dừng lại
nghiên cứu sản xuất, nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều dày và chiều rộng
thanh cơ sở, chưa có đề tài tiến hành nghiên cứu về tỷ lệ kết cấu có ảnh hưởng


như thế nào đến cường độ của sản phẩm, đặc biệt là nghiên cứu về cấu trúc
giữa tỷ lệ kết cấu và tỷ lệ chiều rộng thanh/chiều dày thanh cơ sở ảnh hưởng
tới chất lượng của sản phẩm.
Cấu trúc ván glulam là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến chất
lượng của ván. Với những tỷ lệ kết cấu khác nhau, tỷ lệ chiều rộng
thanh/chiều dày thanh cơ sở khác nhau sẽ cho ta những kết quả về chất lượng
ván là khác nhau.
Do vậy cần phải có hướng nghiên cứu đánh giá sự biến đổi đó đến chất
lượng của ván như thế nào. Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến
hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của cấu trúc ván đến chất
lượng ván ghép khối dạng glulam (Glue Laminated Timber) từ gỗ keo lai”


Chương 1
TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về ván ghép khối dạng Glulam
1.1.1. Khái niệm ván ghép khối dạng Glulam
Glulam (Glue Laminated Timber) là cấu trúc được thiết kế bởi việc sắp
xếp nhiều lớp gỗ, các lớp gỗ dài này được nối dài lại với nhau bằng dạng
ngón. Các lớp này liên kết với nhau thành một cấu trúc vững chắc nhờ keo


dọc thớ

GL18

50

25

5,0

50

18500

GL17

42

21

3,7

35

16700

GL13

33


10000

GL8

19

10

3,7

24

8000

Glulam

CÊu tróc cña v¸n th-êng cã d¹ng sau:

(Mpa)


Về cấu trúc của ván hiện nay được chia làm 2 loại chính là loại
Horizontally Glulam và Vertically Glulam, hai loại này có cấu trúc như sau:

Loại Horizontally Glulam

Loại Vertically Glulam

Dạng nối ghép giữa các thanh cơ sở theo chiều dài có các dạng sau


1.1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng ván ghép khối trên thế giới
Trên thế giới, ván ghép khối dạng Glulam (Glue Laminated Timber)
được sử dụng nhiều trên thế giới và trong nhiều lĩnh vực như: Làm dầm trong
các công trình như các nhà máy, phân xưởng, trong các văn phòng, khách sạn,
Làm nhà thể thao, nhà thờ, làm nhà gia đình, trường học, làm cầu, làm cấu
trúc trong công viên, giàn hoa, làm bàn ghế.....

Gỗ ghép glulam được dùng làm đồ

Gỗ ghép glulam được dùng làm cầu vượt

mộc nội thất

qua đường

Gỗ ghép glulam được dùng làm dầm xây

Gỗ ghép glulam được dùng làm dầm cong

dựng công trình công cộng

xây dựng nhà


Gỗ ghép glulam được dùng làm cầu thang

Gỗ ghép glulam được dùng làm cầu

Hình 1.2. Một số lĩnh vực sử dụng ván Glue Laminated Timber

cứu về kích thước của dầm. Tuy nhiên, lĩnh vực nghiên cứu về cấu trúc sắp
xếp các thanh cơ sở chưa được đề cập một cách cụ thể về cấu trúc này....
- Falk, R.H., and Hernandez, R. 1995. The performance of gluedlaminated timber beams of European manufacture. Forest Products Journal.
45(7-8): 27-34. Nghiên cứu đã kết luận Glulam được sản xuất từ gỗ Vân xam
chia ra làm 2 lớp ứng lực của dầm. Một lớp có có cường độ cao đạt được độ
bền uốn tĩnh 37 Mpa, modul đàn hồi đạt 14000 Mpa. Một lớp có có cường độ
thấp hơn đạt độ bền uốn tĩnh 30 Mpa và modul đàn hồi đạt 12000 Mpa.
-

Falk, R.H., Solli, KJ., and Aasheim, E. 1992. The performance of

glued-laminated timber beams manufactured from machine stress graded
Norwegian spruce. Report 77, Norwegian institute of Wood Technology,
Oslo, Norway. Kết quả nghiên cứu kết luận gỗ Vân Sam Na Uy sản xuất


Glulam đạt được tiêu chuẩn CEN. Modul đàn hồi do uốn của dầm kết hợp của
3 cấu trúc LH35, LH40 và *LC38 vượt quá yêu cầu của tiêu chuẩn CEN. [15]
- John J. Janowiak, Harvey B. Manbeck, Roland H. Ernandez, Russell
C. Moody. Red Maple lumber resources Glued – Laminated timber beams.
Kết luận của nghiên cứu đã đưa rằng cây Phong đỏ sản xuất Glulam lớp lõi
đáp ứng hoặc lớn hơn mục tiêu thiết kế: độ bền uốn đạt 2400 psi và modul
đàn hồi đạt 1,8 x 106 psi. Nghiên cứu đã đưa ra được kết quả thử modul đàn
hồi theo chiều dọc và chiều ngang ván giữa lớp mặt và lớp lõi của một số cấu
trúc ván vượt quá mục tiêu chuẩn thiết kế đặt ra [17]
-

Freas, A.D., and Selbo, M.L. 1954. Fabrication an design of glued

laminated wood structural members, Techn. Bull. 1069, U.S. Department of

của ván loại GL13.
- Nguyễn Ngọc Trang (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày và
chiều rộng thanh ghép tới chất lượng ván ghép thanh dạng Glulam sản xuất từ
gỗ Keo tai tượng. Kết quả nghiên cứu của đề tài độ bền uốn tĩnh, modul đàn
hồi của ván biến đổi theo chiều dày và chiều rộng thanh ghép theo quy luật
phi tuyến bậc 2…..
Tuy nhiên, trong các công trình này, kết quả đạt được ở đây chỉ dừng
lại ở việc tạo ra ván ghép khối, phân tích sự ảnh hưởng của chiều dày và chiều
rộng thanh ghép đến chất lượng ván. Chưa có đề tài nào tiến hành nghiên cứu
về tỷ lệ kết cấu kết hợp với tỷ lệ chiều rộng thanh/chiều dày thanh cơ sở tới
chất lượng của sản phẩm ván Glulam.
Vì vậy, việc chúng tôi tiến hành nghiên cứu sự ảnh hưởng của cấu trúc
ván đến chất lượng sản phẩm (tỷ lệ kết cấu và tỷ lệ chiều rộng thanh/chiều
dày thanh cơ sở) là một nghiên cứu cần thiết, bổ xung vào việc sử dụng rộng
rãi và hiệu quả loại ván này trong thực tế.


1.2. Tổng quan về gỗ Keo lai
1.2.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng gỗ Keo Lai
+ Trong công nghiệp chế biến lâm sản và bột giấy
Cây Keo lai được liệt kê vào danh sách những loài cây rừng trồng chiến
lược. Với đặc điểm chung của của cây bố mẹ: Keo tai tượng và Keo lá tràm
có cường độ và khối lượng thể tích trung bình, tốc độ phát triển tương đối
nhanh, thân gỗ thẳng, gỗ tương đối sáng màu nên có thể làm nguyên liệu cho
công nghiệp chế biến lâm sản, nhất là trong công nghiệp sản xuất ván nhân
tạo. Cây keo lai là một trong các nguyên liệu chính để sản xuất ván dăm, ván
sợi, bột giấy, ván ghép thanh. Hiện nay các sản phẩm đồ mộc xuất khẩu sử
dụng nguyên liệu gỗ Keo lai đang được ưa chuộng trên thị trường.
+ Trong xây dựng và khai khoáng
Tuỳ theo độ tuổi và đường kính, gỗ Keo lai được sử dụng trong xây

ra có nhiều công trình đã nghiên cứu khả sử dụng của loại gỗ này trong các
lĩnh vực khác như:
- Nguyễn Quang Phú (2002), Nghiên cứu sử dụng gỗ Keo Lai để sản
xuất ván ghép thanh. Đề tài tốt nghiệp Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội
- Vũ Đình Thạnh (2002), Nghiên cứu sản xuất ván dăm từ gỗ Keo lai
với chất kết dính M48. Đề tài tốt nghiệp Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội
- Phan Duy Hưng (2004), Nghiên cứu khả năng sử dụng gỗ Keo lai
trong sản xuất ván LVL. Luận văn thạc sĩ trường ĐH Lâm nghiệp, Hà Nội.
Kết luận của đề tài: Gỗ Keo lai hoàn toàn có thể sử dụng làm nguyên liệu sản
xuất ván LVL có chất lượng đảm bảo tiêu chuẩn làm các chi tiết chịu lực. Khi
sử dụng phương pháp ép nhiệt nhiều công đoạn “step by step” để sản xuất ván
LVL (11 lớp, dày 30mm, khối lượng thể tích 0.65g/cm3, với chất kết dính P-


F) thì các thông số chế độ ép (nhiệt độ và thời gian ép) ảnh hưởng đáng kể
đến các tính chất của ván. Khi nhiệt độ và thời gian ép tăng lên thì tính chất
của ván giảm xuống. Chế độ ép nhiệt hợp lý (trong khoảng giá trị khảo sát) để
tạo ván LVL bằng phương pháp ép nhiệt nhiều công đoạn từ gỗ Keo lai và
chất kết dính P-F là : +Nhiệt độ ép: 130  3 0C; +Thời gian ép: 0.2 phút/mm
chiều dày sản phẩm. Các tính chất cần thiết đối với vật liệu chịu lực của ván
LVL đều tốt hơn so với gỗ Keo lai dùng làm nguyên liệu (môđun đàn hồi,
trương nở chiề dày, khả năng chống chịu môi trường).
- Nguyễn Năng Phong (2007), Nghiên cứu tạo ván ghép thanh (dạng
Glue Laminated Timber) từ gỗ Keo lai. Đề tài tốt nghiệp Đại học Lâm nghiệp,
Hà Nội. Kết quả của những công trình này cho thấy, gỗ keo lai có khả năng sử
dụng được trong các lĩnh vực này như: ván dăm, ván LVL, ván ghép gluelam
đạt được với GL13....
Việc chúng tôi tìm hiểu cấu trúc của ván ảnh hưởng tới chất lượng ván
ghép khối từ loại gỗ này góp phần vào việc nâng cao hiệu quả sử dụng cho
loại gỗ này.

Lớp lõi
Lớp mặt

Sản phẩm ván ghép khối Glulam 3 lớp, các lớp mặt và lớp lõi được tạo
thành tuân theo kết cấu và cấu trúc của ván ghép thanh dạng Finger Joint.
Trong luận văn, sử dụng các ván mặt và ván lõi là loại ván ghép thanh dạng
Finger Joint và tiến hành nghiên cứu sự thay đổi về lớp mặt ván theo tỷ lệ kết
cấu R và tỷ lệ chiều rộng thanh/chiều dày thanh cơ sở.
Ván lõi biến đổi theo sự thay đổi của tỷ lệ lớp mặt, kích thước thanh cơ
sở lớp lõi thay đổi tuân theo tỷ lệ w/t = 2,0.
1.3.2. Lịch sử nghiên cứu
Trên thế giới
Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về tỷ lệ kết cấu các sản
phẩm như: tỷ lệ kết cấu ván OSB, ván MDF, ván sàn công nghiệp….
- Carlos Amen-Chen, Ph.D. Student, and Felisa Chan, Post-Doctoral
Fellow, Dept. of Chemical Engineering, Bernard Riedl, Professor, Dept. of
Wood Science, and Christian Roy, Professor, Dept. of Chemical Engineering,


Univ. Laval, Ste-Foy, QC, Canada (2000), đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ
kết cấu đến tính chất vật lý, cơ học của ván OSB sử dụng keo P-F.[29]
- Heiko Thoemen, Christian Ruf, Department of Wood Science,
University of Hamburg, Leuschnerstrasse 91 21031 Hamburg, Germany
(2002), đã nghiên cứu xây dựng mô hình tỷ lệ kết cấu của ván nhân tạo và
khảo nghiệm cho ván MDF. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ kết cấu ảnh
hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm; tổng chiều dày các lớp mặt phải lớn hơn
1/5 chiều dày sản phẩm.
- Tiêu chuẩn JAS - SE - 7 (Japanese Agricultural Standards for
Engineering flooring): Ván sàn công nghiệp dạng composite lớp, chiều dày
các lớp phủ mặt không nhỏ 1/3 chiều dày sản phẩm.[28]

chất lượng và đưa ra tỷ lệ kết cấu hợp lý R = 26 – 34%.
+ Nguyễn Văn Đô (2007), đã nghiên cứu “Nghiên cứu tạo ván sàn
(dạng three layer flooring) từ nguyên liệu gỗ rừng trồng” tác giả kết luận ván
sàn dạng three layer flooring được tạo ra từ nguyên liệu gỗ Keo lá tràm và
Trám hồng đã đáp ứng được tiêu chuẩn ván sàn với các thông số như sau: Độ
ẩm sản phẩm 7,76%, khối lượng thể tích 0,62 g/cm3, trương nở chiều dày
5,94%, độ bền dán dính (chiều dài vết tách) 29,08 mm, độ võng do uốn theo
chiều dọc thớ ván lõi 7,00 mm, độ võng do uốn theo chiều ngang thớ ván lõi
17,22 mm.
+ Nguyễn Thị Thanh Hiền (2007), đã nghiên cứu “Ảnh hưởng của kết
cấu đến tính chất vật liệu composite dạng lớp từ tre và gỗ” tác giả kết luận
như sau: Tỷ lệ kết cấu giữa gỗ và tre có ảnh hưởng lớn đến tính chất vật lý và
cơ học vật liệu composite sản xuất từ luồng và gỗ Bồ đề. Khi tỷ lệ kết cấu R
tăng từ 20 – 60% thì khối lượng thể tích và độ ẩm của vật liệu giảm, độ bền
uốn tĩnh, modul đang hồi và khả năng dán dính của màng keo tăng. Kết quả
nghiên cứu đã xây dựng được các mô hình tương quan giữa tỷ lệ kết cấu với
các tính chất của vật liệu.


+ Trần Minh Tới (2008), đã nghiên cứu xác định tỷ lệ kết cấu của ván
sàn công nghiệp tre - gỗ, tác giả đưa ra kết luận: Bước đầu đánh giá được các
thông số chất lượng cũng như thông số công nghệ để tạo ra sản phẩm. Kết cấu
sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến độ cong vênh của sản phẩm. Đối với ba kết
cấu mà đề tài đưa ra thì kết cấu R2 = 23% (tre – gỗ keo lá tràm – giấy cân
bằng lực) đảm bảo được yêu cầu tốt nhất về tiêu chuẩn ván sàn.
+ Lê Văn An (2009), đã nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ kết cấu đến
chất lượng ván sàn gỗ công nghiệp sản xuất từ gỗ Bồ đề và gỗ Keo lá tràm.
Tác giả đã kết luận: Tỷ lệ kết cấu của sản phẩm có ảnh hưởng lớn đến các chỉ
tiêu chất lượng của ván sàn công nghiệp (dạng three layer flooring) như: Độ
cong vênh, độ võng do uốn, độ bong tách màng keo. Tỷ lệ kết cấu hợp lý của

Xét về cấu tạo thô đại, nguyên liệu dùng sản xuất ván mỏng thường sử
dụng các loại gỗ có giác lõi không phân biệt hoặc phân biệt không rõ, thớ gỗ
thẳng và mịn. Tuy nhiên với đặc điểm trên của gỗ Keo lai, nó hoàn toàn có
thể đáp ứng được làm nguyên liệu sản xuất ván ghép khối.
- Cấu tạo hiển vi:
Mạch gỗ có kích thước trung bình (0,1 – 0,2mm), số lượng ít, mạch gỗ
xếp phân tán, hình thức tụ hợp đơn và kép với số lượng 2-3lỗ/mm2. Trong
mạch gỗ không có thể bít.
Trên mặt cắt ngang: Tia gỗ nhỏ và khá rõ (

2
3

Hút nước sau 24 giờ ngâm nước
Hút ẩm sau 24 giờ
Độ co rút
+ Dọc thớ
+ Xuyên tâm
+ Tiếp tuyến
Độ dãn dài sau 30 ngày ngâm nước
+ Dọc thớ
+ Xuyên tâm
+ Tiếp tuyến
Giới hạn bền khi nén dọc (MC=12%)
Giới hạn bền khi nén cục bộ (MC=12%)
Giới hạn bền khi nén toàn bộ (MC=12%)
Giới hạn bền khi kéo dọc thớ (MC=12%)
Giới hạn bền khi kéo ngang thớ (MC=12%)
Giới hạn bền khi uốn tĩnh (MC=12%)
Mô đun đàn hồi khi uốn tĩnh
Giới hạn bền khi trượt dọc thớ xuyên tâm
(MC=12%)
Giới hạn bền khi trượt dọc thớ tiếp tuyến
(MC=12%)

4

5
6

12,07
7,289
126,8
3,764
75,6
7500

%
%
%
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa

13,25

MPa

12,3

MPa

g/cm3
%
%


Loại sản phẩm

1985

1993

Keo dán EPI

Chất đóng rắn
Isocyanate

Trạng thái

Lỏng

Lỏng

Màu sắc

Trắng

Hơi nâu

Độ nhớt

11000-22000 mPas

150-700 mPas

(Brookfield


350C

Sản phẩm có thể tạo màng Sản phẩm có thể tạo
ở bề mặt nếu thùng chứa màng ở bề mặt nếu thùng
không được đóng kín.

chứa không được đóng

Nếu sản phẩm bị đông kín.
cứng thì không thể làm Nếu sản phẩm bị đông


tan ra và sử dụng lại.

cứng thì không thể làm

Keo có thể bị phân lớp sau tan ra và sử dụng lại.
1-2 tháng bảo quản, sự
phân lớp này không làm
ảnh hưởng đến chất lượng
dán dính nếu khuấy đều
trước khi sử dụng
Formaldehyde tự do Đạt được chuẩn F****
Khối lượng thể tích

Khoảng 1200-1400 Kg/m3 Khoảng 1200 Kg/m3

Thông tin trong việc dán dính
Tính chất màng keo

8-12 kgf/cm2

Assembly Time, 300C

OAT: 5 phút

(Khi dán gỗ thông –thông, độ ẩm môi CAT: 10 phút
trường 65%, lượng keo tráng 180g/m2)
Tỷ lệ pha trộn (theo trọng lượng)

1985: 100 phần trọng lượng