Bentonite clay is intended to form one of the barriers in most repositories of spent nuclear fuel located in granite. One important function of the bentonite barrier is to retard transport of radionuclides in the event of waste canister failure. Bentonite has a high sorption capacity of cations and its main constituent is montmorillonite. In contact with groundwater of low ionic strength, montmorillonite colloids can be released from bentonite and thereby control transport of radionuclides sorbed onto the colloids. In colloid transport in bedrock fractures, size separation of clay colloids may occur due to physical and chemical interactions with the bedrock fracture surface. This may enhance or retard the overall transport of radionuclides, depending on the sorption capacities and stability of the differently sized clay colloids. The bentonite barrier will be exposed to γ-radiation from the spent nuclear fuel. Irradiation affects surface-related properties of bentonite. If an average sorption capacity value cannot be used for all colloid sizes or if sorption is affected by exposure to γ-irradiation, corrected sorption capacity values would give higher resolution in current reactive transport models. In order to study the size separation process, a protocol was developed and successfully applied to fractionate montmorillonite into different-sized colloid suspensions by means of sequential or direct centrifugation. The stability and sorption capacity were studied using these fractions. Both stability and sorption capacity were found to be similar for all colloid sizes. Bentonite exposed to γ-radiation sorbed less divalent cations with increasing radiation dose. The effect was not large enough to have any impact on diffusion. The presence of bentonite enhanced irradiation-induced corrosion of copper under anaerobic atmosphere. An average sorption capacity value for montmorillonite can be used for all colloid sizes in reactive transport models. The effect of γ-irradiation on sorption capacity is sufficiently large to require consideration in transport modelling. / Bentonite är planerad som en av barriärerna i de flesta slutförvar av använt kärnbränsle. Bentonite har en hög sorptionskapacitet för katjoner. Den huvudsakliga beståndsdelen av bentonit är montmorillonit. Montmorillonitkolloider kommer att frigöras från bentonitbufferten i kontakt med grundvatten av låg jonstyrka och på så vis styra transporten av sorberade radionuklider. Under den kolloidala transporten i bergsprickorna kan en separation med avseende på storlek uppstå genom interaktioner mellan kolloiderna och bergytan. Detta kan få till följd att den genomsnittliga transporten av radionuklider bromsas eller tilltar beroende på sorptionskapaciteten och stabiliteten av de olika kolloidstorlekarna. Bentonitbarriären kommer även att utsättas för γ-bestrålning från det använda kärnbränslet, vilket påverkar dess ytrelaterade egenskaper. Om inte ett medeltal för sorptionskapaciteten är giltigt för alla kolloidstorlekar eller om sorptionen påverkas av γ-bestrålning, behövs nya sorptionskapaciteter bestämmas och impliceras för noggrannare transportmodeller. En metod för att separera montmorillonitkolloider med avseende på storlek via direkt och stegvis centrifugering har utvecklats. Stabiliteten och sorptionskapaciteten för dessa fraktioner har studerats. Både stabilitet och sorptionskapacitet visade sig vara lika för alla kolloidstorlekar. Bestrålad bentonit sorberar mindre andel divalenta katjoner med ökad dos bestrålning. Effekten är dock inte stor nog för att slå igenom i diffusionsexperimenten. Förekomst av bentonit ökar även den strålningsinducerade korrosionen av koppar under anaeroba förhållanden. Ett medelvärde för sorptionskapaciteten kan användas för alla kolloidstorlekar i transportmodeller. Effekten av γ-bestrålning är dock stor nog för att implementeras i modellerna. / <p>QC 20150213</p>

Birch plywood has favorable mechanical properties that could be used in new types of connections for timber structures, and thus enable a substitution of the current system with steel plates. Such new connections could result in significant advantages in terms of environmental impact and economy as well as ease of prefabrication and mountability. However, there is a lack of data concerning some of the mechanical properties of birch plywood that would be necessary in order to perform a safe design. In particular, there is a lack of reliable data and understanding of the mechanical properties of birch plywood in directions other than along and perpendicular to the face grain. The aim of this thesis is to gain new knowledge about this anisotropy and to study the variation of the in-plane mechanical properties of birch plywood at different loading angles to the face grain, including effects of size and moisture changes. The goal is that this knowledge will serve as input for the design of birch plywood connections under various loading conditions in timber structures. Specifically, birch plywood specimens were laboratory tested in in-plane tension, compression, shear and bending. The results show that birch plywood possesses the highest tensile, compressive and bending strength and elastic modulus parallel to the face grain and the lowest ones at 45° to the face grain. The opposite findings were noticed for the shear strength and the shear modulus. Moreover, a size effect on the in-plane bending strength property was observed at 0° (parallel) and 90° (perpendicular) to the face grain but not at other angles, which is attributed to the different failure mechanisms. In addition, the increase of moisture leads to the decreased bending strength and elastic modulus in the hygroscopic range. Validated by the experimental work, both analytical and numerical models to predict the mechanical performance of birch plywood under different load conditions and various moisture contents are proposed. / Björkplywood har gynnsamma mekaniska egenskaper som skulle kunna användas i nya typer av knutpunkter (förband) för träkonstruktioner, och därmed möjliggöra en substituering av dagens system med stålplåtar. Sådana nya knutpunkter kan innebära avsevärda fördelar när det gäller miljöpåverkan och ekonomi samt en enkel prefabricering och monterbarhet. Det saknas dock data när det gäller vissa mekaniska egenskaper hos björkplywood som är nödvändiga för att kunna utföra en säker design. I synnerhet saknas tillförlitliga data och förståelse kring de mekaniska egenskaperna hos björkplywood i andra riktningar än längs och tvärs dess ytfanér. Syftet med denna avhandling är att ta fram ny kunskap om denna anisotropi och studera variationen av de mekaniska egenskaperna hos björkplywood i dess plan vid olika belastningsvinklar mot ytfanérets fiberriktning, inklusive effekter av storlek och fuktförändringar. Målet är att denna kunskap ska fungera som input för design av björkplywood-förband under olika belastningsförhållanden i träkonstruktioner. Specifikt testades prover av björkplywood i dess plan i drag, tryck, skjuvning och böjning. Resultaten visar att björkplywood har den högsta drag-, tryck- och böjhållfastheten och elasticitetsmodulen parallellt med ytfanérets fiberriktning och den lägsta vid 45° mot densamma. Det motsatta gäller för skjuvhållfasthet och -modul. Dessutom observerades en storlekseffekt avseende böjhållfastheten vid 0° (parallell) och 90° (vinkelrätt) mot ytfanérets fiberriktning men inte vid andra vinklar, vilket förklaras genom de olika brottmekanismerna. Dessutom leder ökningen av fukt till minskad böjhållfasthet och elasticitetsmodul i det hygroskopiska området. Validerat av det experimentella arbetet föreslås både analytiska och numeriska modeller för att förutsäga den mekaniska prestandan hos björkplywood under olika belastningsförhållanden och olika fuktkvoter. / <p>QC 20221117</p>

As a natural composite material, wood exhibits complex structural char-acteristics and diverse behavior under compression and tensile forces. Itsanisotropic nature results in mechanical properties that vary depending onthe load direction along its longitudinal, tangential, and radial grains. An im-portant property of anisotropic materials is the modulus of elasticity, whichrelates stress to strain and demonstrates directional variations.This study focuses on investigating the mechanical properties of pinewood,particularly stiffness, and deformation, in the longitudinal direction duringcompression, taking into account the effect of the sample size. The digitalimage correlation (DIC) method is utilized to measure deformation, an op-tical technique that involves tracking motion in DIC patterns. Wood, beinga renewable and natural composite resource, has been widely used as a con-struction material and for various other purposes for centuries. Its physicaland mechanical properties encompass a broad spectrum influenced by factorssuch as species, moisture content, density, and temperature.This research aims to analyze the size-dependent effects on deformation andstiffness in pine wood samples using the DIC method. Initially, three sam-ple sizes were compared, namely 10 × 10 × 10mm3, 20 × 20 × 20mm3, and25 × 25 × 100mm3 these were selected based on Afshar (2022) and Walley&amp; Rogers (2022). However, the sample size of 20 × 20 × 20mm3 producedinsufficient results due to equipment limitations to test them under sufficientload. Among the remaining sample groups, nine specimens from each groupwere tested and compared in terms of stiffness and deformation. The exper-imental results did not provide statistically significant data supporting thepresence of a noticeable size effect between the dimensions of the samples10 × 10 × 10mm3 and 25 × 25 × 100mm3. / Trä är ett förnybart och naturligt kompositmaterial och har i århundradenanvänts som byggmaterial och för olika ändamål. Dess fysikaliska och mekaniskaegenskaper omfattar ett brett spektrum som påverkas av faktorer som fuk-thalt, densitet och temperatur. Trä som ett naturligt kompositmaterial ochdess komplexa strukturella egenskaper visar varierande beteende vid tryckoch dragkrafter. Träets anisotropa natur gör att dess mekaniska egenskapervarierar beroende på belastningsriktning, längs dess längd, tangential ellerradial riktning. För anisotropa material är elasticitetsmodulen en viktig egen-skap som varierar längs de olika riktningarna. Vilket är ett samband mellanspänning och deformationen och visar riktningsvariationer.Den här studien syftar till att undersöka de mekaniska egenskaper hos furu.Den här studien undersöker storleks-effekt i materialet furus styvhet och de-formationen längs fiberriktning (längd) vid kompression med hjälp av DigitalImage Correlation (DIC). Metoden DIC är en optisk teknik som mäter de-formationen hos material med hjälp av spårningsmönster på materialet.För att se storleks effekten hos trä jämfördes initiellt tre provstorlekar, näm-ligen 10 × 10 × 10mm3, 20 × 20 × 20mm3, och 25 × 25 × 100mm3 dessa provs-torlekar valdes baserat på Afshar (2022) och Walley &amp; Rogers (2022). Dockproducerade provstorleken 20 × 20 × 20mm3 otillräckliga resultat på grundav begränsningar i utrustningen för att testa dem under tillräcklig belast-ning. Bland de återstående provgrupperna testades och jämfördes nio provfrån varje grupp när det gäller styvhet och deformation. De experimentellaresultaten gav inte statistiskt signifikanta data som stödjer förekomsten aven märkbar storlekseffekt mellan dimensionerna hos proven 10 × 10 × 10mm3och 25 × 25 × 100mm3.