Valorization of Waste Medium-Density Fiberboard in Multifunctional Lightweight Cement Mortar: Effects of Cement-Slurry and Paraffin Pretreatments on Mechanical, Thermal, and Acoustic Performance
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि अपशिष्ट मध्यम-घनत्व वाले फाइबरबोर्ड को सीमेंट मोर्टार में एक हल्के समुच्चय के रूप में प्रभावी ढंग से मूल्यवान बनाया जा सकता है, जहाँ पैराफिन प्रीट्रीटमेंट थर्मल और ध्वनिक प्रदर्शन को अनुकूलित करता है जबकि सीमेंट-स्लरी उपचार यांत्रिक शक्ति को बढ़ाता है, जो गैर-संरचनात्मक निर्माण सामग्रियों में एमडीएफ (MDF) कचरे को कम करने के लिए एक स्थायी समाधान प्रदान करता है।
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इमारतें भारी होती हैं, और वे अक्सर ठंडी भी होती हैं। उन्हें गर्म और शांत रखने के लिए, निर्माता पारंपरिक रूप से इन्सुलेशन की मोटी परतों या विशेष पैनलों पर भरोसा करते हैं, जबकि उनके संरचनात्मक दीवारें कंक्रीट जैसे घने, भारी पदार्थों से बनी होती हैं। यह एक दुविधा पैदा करता है: एक दीवार जो छत को थामने के लिए पर्याप्त मजबूत है, वह आमतौर पर इतनी घनी होती है कि गर्मी को बाहर निकलने या ध्वनि को यात्रा करने से नहीं रोक पाती। साथ ही, निर्माण उद्योग भारी मात्रा में कचरा उत्पन्न करता है, विशेष रूप से फर्नीचर और आंतरिक फिटिंग से। एक सामान्य उपोत्पाद मीडियम-डेंसिटी फाइबरबोर्ड (MDF) है, जो संकुचित लकड़ी के रेशों और गोंद से बना एक पदार्थ है। जब इस सामग्री को फेंका जाता है, तो इसकी मिश्रित प्रकृति के कारण इसे रीसायकल करना कठिन होता है, जिससे यह अक्सर लैंडफिल में चला जाता है या इसे जला दिया जाता है। शोधकर्ता अब यह सवाल कर रहे हैं कि क्या इस कचरे को एक उपयोगी निर्माण खंड (बिल्डिंग ब्लॉक) में बदला जा सकता है, जिससे एक निपटान समस्या को ऐसे समाधान में बदला जा सके जो कंक्रीट को हल्का, गर्म और शांत बना सके।
थाईलैंड के इंजीनियरों की एक टीम ने इस विचार का परीक्षण करने के लिए कुचले हुए अपशिष्ट फाइबरबोर्ड को सीमेंट मोर्टार में मिलाने का निर्णय लिया। उन्हें तुरंत एक बड़ी बाधा का सामना करना पड़ा: कच्चा लकड़ी का रेशा एक स्पंज की तरह काम करता है। उनके द्वारा उपयोग किए गए अनुपचारित (अनट्रीटेड) फाइबरबोर्ड ने 245 प्रतिशत की दर से पानी सोखा, जिसका अर्थ था कि यह अपने वजन से लगभग ढाई गुना अधिक पानी सोख लेगा। यदि इसे सीधे गीले सीमेंट में मिलाया जाता, तो लकड़ी उस पानी को चुरा लेती जिसकी आवश्यकता सीमेंट को सख्त होने के लिए होती, जिससे अंतिम उत्पाद कमजोर और भुरभुरा रह जाता। इस समस्या को हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने लकड़ी को मिश्रण में मिलाने से पहले उसे दो अलग-अलग तरीकों से उपचारित करने का प्रयास किया। सबसे पहले, उन्होंने लकड़ी के कणों पर तरल सीमेंट की एक पतली परत चढ़ाई, जिससे उन्हें अनिवार्य रूप से एक कठोर कवच मिल गया। दूसरा, उन्होंने लकड़ी को पिघले हुए पैराफिन वैक्स (मोम) में डुबोया ताकि एक वाटरप्रूफ अवरोध बनाया जा सके। इसके बाद उन्होंने दर्जनों परीक्षण बैच बनाए, जिसमें लकड़ी के इन उपचारित कणों को सीमेंट के वजन के 10% से 50% के स्तर तक मिलाया गया, ताकि यह देखा जा सके कि विभिन्न उपचारों ने मजबूती, वजन और गर्मी एवं ध्वनि को रोकने की क्षमता को कैसे प्रभावित किया।
परिणामों ने दिखाया कि लकड़ी के उपचार के तरीके ने अंतिम सामग्री को स्पष्ट रूप से अलग-अलग तरीकों से बदला। सीमेंट-लेपित लकड़ी के कण पारंपरिक निर्माण सामग्रियों की तरह व्यवहार करते थे। क्योंकि कठोर सीमेंट कवच ने कणों को चिकना और बेहतर तरीके से फिट होने योग्य बना दिया था, इसलिए परिणामी मोर्टार समूह में सबसे घना और मजबूत था। इसने दबाव के तहत अच्छा प्रदर्शन किया, हालांकि यह बिना लकड़ी वाले सादे कंक्रीट की तुलना में अभी भी कमजोर था। वैक्स-लेपित लकड़ी ने अलग तरह से व्यवहार किया। वैक्स ने सफलतापूर्वक लकड़ी को पानी सोखने से रोका, जिससे अवशोषण घटकर केवल 15 प्रतिशत रह गया, जो कच्चे माल की तुलना में एक बड़ा सुधार था। हालांकि, वैक्स ने कणों को गुच्छों में चिपका दिया, जिससे मिश्रण खुरदरा और कम एकसमान हो गया। इसके कारण यह तीनों में सबसे कमजोर मोर्टार बना, क्योंकि इन गुच्छों ने ऐसी जगहें बना दीं जहाँ आसानी से दरारें आ सकती थीं। अनुपचारित लकड़ी ने, हालांकि इसके साथ काम करना कठिन था, सबसे हल्का और छिद्रपूर्ण (पोरस) मिश्रण बनाया, और अपनी उच्च जल संवेदनशीलता के बावजूद, इसने सर्वोत्तम तापीय और ध्वनिक परिणाम प्राप्त किए।
जब शोधकर्ताओं ने यह परीक्षण किया कि ये नई सामग्रियां गर्मी और ध्वनि को कितनी अच्छी तरह संभालती हैं, तो इनके बीच के समझौते (ट्रेड-ऑफ) स्पष्ट हो गए। लक्ष्य एक ऐसी सामग्री खोजना था जो न केवल मजबूत हो, बल्कि कार्यात्मक भी हो। सबसे अधिक लकड़ी वाले मिश्रण, उपचार के बावजूद, मानक सीमेंट की तुलना में गर्मी को गुजरने से रोकने में काफी बेहतर थे। अनुपचारित लकड़ी ने, अपनी प्राकृतिक, खुली संरचना के साथ, सर्वोत्तम इन्सुलेशन प्रदान किया, जिससे सामग्री की ऊष्मा चालकता को 1.76 वॉट प्रति मीटर प्रति केल्विन के स्तर तक कम कर दिया गया। यह 2.33 वॉट के नियंत्रण मिश्रण (कंट्रोल मिक्सचर) से एक बड़ी गिरावट है, जिसका अर्थ है कि दीवार सर्दियों में गर्म और गर्मियों में ठंडी रहेगी। वही छिद्रपूर्ण संरचना जो गर्मी को रोकती है, ध्वनि को भी रोकती है। लकड़ी से भरे मोर्टार ने सादे कंक्रीट की तुलना में शोर को बहुत बेहतर तरीके से अवशोषित किया, जिसमें अनुपचारित मिश्रणों ने सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन किया। सीमेंट-लेपित लकड़ी, हालांकि मजबूत थी, ध्वनि को अवशोषित करने में कम प्रभावी थी क्योंकि कठोर कोटिंग ने उन सूक्ष्म वायु छिद्रों को सील कर दिया था जो आमतौर पर शोर को कम करने में मदद करते हैं।
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि अपशिष्ट फाइबरबोर्ड को वास्तव में निर्माण सामग्री के लिए एक मूल्यवान घटक में बदला जा सकता है, लेकिन इसके लिए भवन की जरूरतों के आधार पर उपचार का सावधानीपूर्वक चयन करना आवश्यक है। यदि लक्ष्य एक गैर-भार वहन करने वाली (नॉन-लोड बेयरिंग) दीवार बनाना है जो मजबूत और टिकाऊ हो, तो सीमेंट-लेपित लकड़ी मजबूती और हल्केपन का सबसे अच्छा संतुलन प्रदान करती है। यदि प्राथमिकता अधिकतम तापीय इन्सुलेशन और ध्वनि अवशोषण है, तो अनुपचारित या वैक्स-लेपित लकड़ी बेहतर प्रदर्शन करती है, बशर्ते कि उसके अनुप्रयोग के लिए उच्च संरचनात्मक मजबूती की आवश्यकता न हो। यह शोध चक्रीय निर्माण (सर्कुलर कंस्ट्रक्शन) के लिए एक व्यवहार्य मार्ग प्रदर्शित करता है, जहाँ एक ऐसी सामग्री जिसे लैंडफिल में जाने के लिए नियत किया गया था, उसे ऐसी दीवारें बनाने के लिए पुन: उपयोग किया जाता है जो हल्की, गर्म और शांत होती हैं, यह सिद्ध करते हुए कि एक उद्योग का कचरा दूसरे के लिए एक कार्यात्मक संपत्ति बन सकता है।
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