A Study of Heat and Mass Transfer of Fiber-based Lightweight Composite Concrete

การศึกษาการถ่ายเทความร้อนและมวลของคอนกรีตมวลเบาที่มีเยื่อไม่เป็นองค์ประกอบหลัก

Name: Chanakan Asasutjarit

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. School of Energy and Materials. Energy Technology

Name: ชนากานต์ อาษาสุจริต

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะพลังงานและวัสดุ. สาขาวิชาเทคโนโลยีพลังงาน

keyword: Lightweight Composite Concrete

; คอนกรีตมวลเบา

Abstract: This Dissertation presents investigation conducted in Thailand on the development of coconut coir-based lightweight cement boards (CCB). The boards were made from coconut coir, cement and water and are intended to be used as building components for energy conservation. The investigations focused on various parameters, mainly, fiber length, coir pretreatment and mixture ratio that affect the properties of boards. The physical, mechanical and thermal properties of the specimens were determined after 28 days of hydration. Results of this study indicated that the best pretreatment of coir fibers was to boil and wash them as it can enhance some of the mechanical properties of coir fiber. The optimum fiber length was 1-6 ern and optimum cement: fiber: water mixture ratio by weight was 2 : 1 : 2. The produced CCBs satisfied most recommended mechanical standards. Investigation on thermal property of specimens revealed that coconut coir-based lightweight cement board has lower thermal conductivity than commercial flake board composite. That is extremely interesting because the use of CCB's as wall material will bring about energy savings in buildings. Field heat and moisture performance of our CCBs wall were compared to commercial wall boards. The study was conducted under Bangkok climatic conditions using two small houses. The dimensions of each were 1.5 m x 1.5 m x 2.1 m. Houses were built without any paint at both internal and external wall surfaces. The well-insulated roof was built with autoclave aerated concrete block without ceiling. The inclination of the roof was 30? to the horizontal plane. Tests were conducted with closed windows and doors. Experimental observation demonstrated that measured temperature profiles were comparable but humidity profiles were different among the two houses. The CCB wall had higher moisture level than the commercial wall. This difference is less important during normal weather condition. Whereas under high humid condition (rain), tests indicated good moisture prevention was observed at the commercial house. This is most probably due to the manufacturing process as our CCBs are laboratory manufactured. Regarding heat gain reduction into building, the two commercial and CCB wallsperformed quite similarly as indoor temperature was relatively comparable. Next a commercial research software (WUFI 2D) was used to calculate heat and moisture transfer through CCB and commercial boards. The materials were exposed to a climate condition similar to the one in Bangkok. Hygrothermal characteristics of the materials were measured in Laboratory. Simulations revealed that the weekly mean water content on the surface of CCB and commercial board were quite low and that of the commercial board was lower than the CCB. This is due to the lower diffusion resistance factor of commercial board compared to the CCB. The effect of moisture on the apparent thermal performance of composite was found to be high as water absorbed in the pore structure contributed to higher thermal conductivity than the air it replaced. However, the mean value of thermal conductivity in material is still rather low as the mean value of water content in material is low. The thermal conductivity of CCB is slightly higher than the commercial board. The results of simulation confirmed that the manufactured CCB composites satisfied the requirement of construction materials. Finally, based on results derived from this study, CCBs might have good potential to be commercialized as a sustainable energy saving construction material.

Abstract: งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการพัฒนาแผ่นซีเมนต์บอร์ดจากเส้นใยมะพร้าวมวลเบา (แผ่นซีซีบี) โดยทีการผลิตแผ่นซีซีบีจากมะพร้าว ซีเมนต์ และนำ โดยจะนำแผ่นมาใช้สำหรับเป็นวัสดุภายในอาคารเพื่อการประหยัดพลังงาน งานวิจัยนี้จะทำารศึกษาถึงปัจจัยที่มีผลกระทบต่อสมบัติของแผ่นซีซีบี ได้แก่ ความยาวเส้นใย การทรีตเมนต์เส้นใย และอัตราส่วนผสม โดยพิจารณาสมบัติทางกายภาพ ทางกล และทางความร้อนของแผ่นเมื่อมีการบ่ม ในอากาศ 28 วัน ผลการทดลองชี้ว่าทรีตเมนต์เส้นใยก่อนการผลิตด้วยการล้างและต้มส่งผลให้สมบัติทางกลของแผ่นดีขึ้น อนกจากนี้แผ่นที่ผลิตจากเส้นใยมะพร้าวที่มีความยาว 1 - 6 เซนติเมตร และอัตราส่วนผสมซีเมนต์ ต่อเส้นต่อนำ ที่ 2 : 1 : 2 เป็นสภาวะในกรผลิตที่เหมาะสมที่สุด เมื่อพิจารณาถึงสมบัติทางความร้อนของแผ่นซีซีบีพบว่าแผ่นซีซีบีมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าแผ่นที่ผลิตในเชิงพาณิชยืที่ขายในท้องตลาด แผ่นซีซีบีจึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจเป็นอย่างยิ่งในการนำมาใช้สำหรับ เป็นผนังนอาคารเพื่อการประหยัดพลังงาน งานวิจัยยังมุ่งเน้นถึงการศึกษาสมรรพนะทางความร้อนและความชื้นของแผ่นซีซีบี โดยนำแผ่นซีซีบีมาใช้เป็นผนังของบ้านขนาด 1.5 เมตร x 1.5 เมตร x 2.1 เมตร โดยบ้านหลังดังกล่าวไม่มีการใช้สารเคลือบผิวผนังรวมทั้ง ไม่ทาสีผนัง และใช้คอนกรีตซุปเปอร์บล็อกเป็นหลังคา แต่ไม่มีฝ้าเพดาน โดยหลังคาทำมุมเอียง 30 องศากับแนวระนาบ ทำารศึกษาภายใต้สภาวะปิด ปิดหน้าต่างและประตู จากการวิจัยพบว่าความชื้นของบ้านที่ใช้แผ่น ซีซีบีเป็นผนังมีค่าความชื้นสูงกว่า บ้านที่ใช้แผ่นเชิงพาณิชย์เป็นผนัง ซึ่งศึกษาภายใต้สภาวะอากาศ ณ กรุงเทพฯ ซึ่งมีฝนตก จากการทดลองพบว่าบ้านที่ใช้แผ่นเชิงพาณิชย์มีการป้องกันความชื้นดีกว่า เนื่องจากค่าความพรุน ของแผ่นมีควาสูงกว่าทำให้การระเหยดีกว่า และเมื่อเปรียบเทียบอุณหภูมิภายในบ้านระหว่างบ้านที่ใช้แผ่นเชิงพาณิชย์เป็นผนัง และบ้านที่ใช้แผ่นซีซีบีเป็นผนังแล้วพบว่าอุณหภูมิภายในบ้านไม่แตกต่างกันมากนัก ซึ่งยืนยัน ได้ว่าแผ่นซีซีบีเป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการใช้สำหรับเป็นวัสดุในอาคารเพื่อประหยัดพลังงาน รวมทั้งเป็นการสร้างค่าให้แก่วัสดุอีกทางหนึ่ง นอกจากนี้งานวิจัย ทำการศึกษาการถ่ายเทความร้อนและความชื้นโดยใช้โปรแกรม วูฟฟี่ สองมิติ (WUFI 2D) ภายใตสภาวะอากาศ ร กรุงเทพฯ โดยทำการวัดค่าสมบัติทางความร้อนและความชื้นของแผ่นซีซีบี และแผ่น เชิงพาณิชย์ จากการวิจัยพบว่าค่าเฉลี่ยรายสัปดาห์ของน้ำที่พื้นผิวของแผ่นซีซีบี และแผ่นที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ มีค่าต่ำ แต่แผ่นในเชิงพาณิชยืมีค่าเฉลี่ยดังกล่าวต่ำกว่าแผ่นซีซีบีเนื่องจากแผ่นซีซีบีมีค่าต้านทานการซึมผ่าน (Diffusion Resistance Factor, dry) ต่ำกว่าแผ่นในเชิงพาณิชย์ ส่งผลให้แผ่นเชิงพาณิชยืมีการป้องกันความชื้นได้ดีกว่าแผ่นซีซบี ค่าต้านทานการซึมผ่านมีผลต่อสมรรถนะทางความร้อนของแผ่น เนืองจากประมาณน้ำแพร่ ผ่านเข้าไปในโครงสร้างของแผ่นแทนที่อากาศ ทำให้ค่าการนำความร้อนสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม ค่าการนำความร้อนเฉลี่ยรายสัปดาห์ของแผ่นซีซีบีค่อนข้างต่ำ เช่นเดียวกับปริมาณน้ำเฉลี่ยรายสัปดาห์ ค่าการนำความร้อนของ แผ่นซีซีบีต่ำกว่าแผ่นเชิงพาณิชย์เล็กน้อย ผลจากการวิจัยสรุงได้ว่าแผ่นซีซีบีมีความเหมาะสมที่นำมาใช้สำหรับวัสดุในอาคาร

King Mongkut's University of Technology Thonburi

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Jongjit Hirunlabh

Role: Advisor

Name: Joseph Khedari

Role: Advisor

Name: จงจิตร์ หิรัญลาภ

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: โจเซฟ เคดารี

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2005

Modified: 2017-08-04

Issued: 2009-03-03

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9741843704

CallNumber: ET678

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Energy Technology

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	ET678.pdf	4.42 MB	193	2024-10-28 09:27:04
2	ET678ab.pdf	44.74 KB	57	2021-05-12 20:36:00
3	ET678aben.txt	4.08 KB	42	2020-07-19 14:03:49
4	ET678abth.txt	3.17 KB	23	2020-07-19 14:00:37

ใช้เวลา

0.042088 วินาที