Заводський контроль міцності клейових з'єднань дерев'яних конструкцій та його ефективність
2006-10-31 15:08:48
У заводській практиці в даний час використовується система контролю міцності клейових з'єднань [1], заснована на проведених 1975-90 рр.. в ЦНДІБК ім. В.А. Кучеренко лабораторних і заводських випробуваннях. Нижче розглянута ефективність вироблених випробувань в умовах сучасного виробництва. Для оцінки міцності пластевих сполук дво-і тришарових клеєних конструкцій, що використовуються в основному у віконних і дверних блоках, в Росії застосовується методика ГОСТ 15613.1-84, в якій малий зразок застосовується при випробуванні клейових з'єднань на сколювання як в заводській, так і в лабораторній практиці . Для оцінки клеїв в країнах Європейського союзу стандартизований інший зразок – «нахлестка», випробовуваний при розтягуванні (EN 302 і EN 205). Для оцінки якості багатошарових конструкцій (більше трьох шарів) призначена методика випробувань на пошарове сколювання по ГОСТ 25884-83. Аналогічна методика стандартизована за кордоном (EN 392). Визначення міцності з'єднання металевих стрижнів, вклеюється в клеєну деревину, проводиться за методикою ЦНДІБК, що передбачає зсув (сколювання) з'єднань при додатку навантаження на стрижень зразка. Стійкість пластевих сполук багатошарових конструкцій оцінюється за методикою ГОСТ 27812-88, яка заснована на вимірюванні ступеня розшарування клейових швів при змінному зволоженні під вакуумом і тиском і подальшому висушуванні. Кілька змінена методика стандартизована за кордоном (EN 391). Використовуються також спрощені методики [1], в яких вимочування зразків проводиться без вакууму і тиску. Міцність поздовжніх зубчастих клейових з'єднань визначають шляхом випробування зразків при поперечному вигині по ГОСТ 15613.4-78. Аналогічна методика прийнята і за кордоном (EN 408 або 384). Багаторічний досвід (1975-90 рр.). Становлення і розвитку масового виробництва клеєних конструкцій в нашій країні підтвердив ефективність прийнятих методів і системи оцінки міцності клейових з'єднань. В даний час вивчені і вирішені основні питання формування початкової та експлуатаційної міцності клейових з'єднань. Відпрацьована технологія виготовлення конструкцій, використовується необхідне обладнання, конкретизовано вимоги до деревини, застосовуються високоякісні клеї і т. п. Це відноситься до стабільно працюючим підприємствам, де виконуються прийняті в нормативних документах вимоги. Виходячи з викладеного необхідно було визначити ефективність системи контролю якості в умовах сучасного налагодженого виробництва. У нормативних документах встановлені показники міцності клейових з'єднань, які повинні забезпечуватися при контрольних виробничих випробуваннях сполук. В залежності від типу конструкцій це: при сколюванні малих стандартних зразків – 5-6,6 МПа, пошаровому сколюванні – 6-8 МПа, вигині зубчастих з'єднань – 25-37,5 МПа, розшаровуванні – 3-5%, зрушенні сполук металевих стрижнів з деревиною – 6 МПа. Ці цифри виведені з припущення, що початкова міцність, оцінювана по завершенні процесу виготовлення конструкцій, повинна характеризувати переважне руйнування з'єднань по деревині, тобто міцність склеюваної деревини повинна бути не нижче міцності клейового з'єднання. Напружений стан випробовуваних зразків, як правило, не повністю відповідає реально виникає в конструкціях при їх наванта-ванні, ці кілька умовні показники досить добре характеризують якість склеювання. У випадку, коли якість (міцність клейових з'єднань) може бути недостатнім, руйнування при випробуваннях відбувається не по деревині, а по клейової прошарку (клейовому шву). Таке положення можливе при використанні невідповідних клеїв, поганий обробці поверхонь, що склеюються, неправильних режимах склеювання і т. п., тобто в умовах не повністю налагодженого виробництва. Тут доцільність та ефективність використання існуючих методів і засобів контролю не викликають сумніву. Слід зазначити, що основною метою заводських контрольних випробувань є виявлення неякісного склеювання, яке характеризується недостатньою порівняно з нормованою міцністю клейового з'єднання. При незадовільних результатах випробувань повинні прийматися негайних заходів щодо виправлення становища. Інакше кажучи, повинна забезпечуватися зворотній зв'язок. В тих же випадках, коли результати контрольних випробувань завжди позитивні, виникає питання про доцільність таких випробувань. Для оцінки ефективності випробувань були проаналізовані трирічні результати контрольних заводських випробувань клейових з'єднань на трьох підприємствах, де на наш погляд налагоджено і стабільно працює виробництво і здійснюється постійний контроль клейових з'єднань. Умовно вони позначені № № 1, 2, 3. Зупинимося спочатку на результатах вибіркових випробувань на пошарове сколювання як найбільш масовому вигляді випробувань. На малюнку представлені результати випробувань клеїв на основі карба-мідно-меламінових смол. Аналогічні результати були отримані при випробуванні клеїв на основі резорцинів смол. Видно, що міцність більшої частини випробуваних зразків вище нормованої. В тих же випадках, коли міцність з'єднань нижче, руйнування відбувалося по деревині, що характеризувало малу міцність склеюваної деревини. Отже, випробування та їхні результати не впливають на процес виробництва. Слід відзначити ще одну особливість випробувань на пошарове сколювання. Коли ця методика була розроблена і стандартизована, у промисловості використовувалися в основному так звані кольорові клеї, наприклад фенолорезорціно-ші. Під час випробувань при установці зразків можна було забезпечити додаток сколюють зусилля саме на зону клейового шва. Зараз же, коли в основному у виробництві використовуються так звані білі клеї на основі меламіну та ін, виділити зону клейового шва дуже важко. Тому не можна стверджувати, що випробовується клейове з'єднання, а не деревина. Аналогічні результати контрольних випробувань зубчастих з'єднань. Тут вони носять ще більш умовний характер, так як в реальних багатошарових конструкціях зубчасті з'єднання переклеєні пов'язаними шарами, а саме з'єднання більше сприймає зусилля розтягування, а не вигину. Часто відзначається, що найбільш об'єктивну інформацію дають випробування на розшарування, оскільки з'єднання піддаються змінному зволоженню і висушування. Але і тут показники вище нормованих. Якщо врахувати, що такі випробування проводяться не на підприємствах, а в сторонніх організаціях, і результати випробувань надходять з великим запізненням, результативність їх мала. Результати контролю міцності вклеювання металевих стрижнів в клеєну деревину, що визначаються шляхом випробування зразків на зрушення при стисненні, аналогічні. Слід ще раз підкреслити, що стабільно одержувані позитивні результати контрольних заводських випробувань характеризують початкову міцність з'єднань, яка в процесі експлуатації конструкцій може змінюватися. Важлива умовність контрольних випробувань, що носять суто вибірковий характер. З цього випливає, що існуюча система заводських контрольних випробувань дає важливу, але не достатню інформацію про експлуатаційної надійності клеєних конструкцій. Потрібно подальше вдосконалення загальної системи контролю якості, у тому числі міцності та стійкості клейових з'єднань. До вирішення цього питання прийняті зараз методи випробувань повинні бути збережені. Однак в умовах налагодженого, стабільно працюючого виробництва обсяги таких випробувань повинні бути скорочені і ув'язані з класами призначення конструкцій [2]. Необхідно вдосконалення самих методик випробувань, наприклад використання замість пошарового сколювання випробувань аналогічних зразків на вигин, коли в зоні максимального моменту буде гарантовано руйнування по найбільш слабкому місцю. Це ж відноситься і до випробувань на розшаровування. При застосовуваних методах випробувань зволоження і висушування відбувається рівномірно з торцевих поверхонь зразків. Звичайно, деякі зусилля клейові прошарку сприймають за таких впливах від нерівномірного будови деревини та напрямки річних шарів в суміжних шарах. В реальних же конструкціях, що відносяться до третьої категорії експлуатації, торці зазвичай ізолюються, а змінному нерівномірного зволоження і висушування піддаються бічні поверхні. В результаті цього утворюється нерівномірний поле напружень по перерізу конструкцій, яке і викликає розшарування клейових з'єднань. Причому при кожному наступному впливі збільшується глибина проникнення вологи в зону клейових швів. Виходячи з викладеного в якості заводського контролю доцільно ввести циклічне зволоження-висушування бічних поверхонь більших зразків при ізоляції торцевих поверхонь. Звичайно, такі випробування не можуть бути щоденними для контролю всієї продукції, але періодичний контроль, наприклад щомісячний, може дати більш об'єктивну інформацію про експлуатаційної надійності виготовлених конструкцій. На закінчення ще раз слід підкреслити, що випробування клейових з'єднань не дають повної інформації про якість виготовлених конструкцій, особливо в умовах стабільного налагодженого виробництва. Тільки поєднання добре відпрацьованого і ретельно виконуваного операційного контролю та вибіркових випробувань клейових з'єднань за вдосконаленою методикою можуть забезпечити випуск надійних в експлуатації конструкцій. Висновки 1. Розроблена ЦНДІБК ім. Кучеренко в 1975-90 рр.. і стандартизована система контролю міцності клейових з'єднань еффектівнапріорганізаціі виробництва і зміні параметрів технологічного процесу. В умовах підприємств, стабільно працюючих за налагодженою технології, ефективність її різко знижується. 2. Контрольні заводські випробування клейових з'єднань характеризуюттольконачальную міцність і стійкість з'єднань і не є гарантією експлуатаційної надійності клеєних конструкцій. 3. Слід почати подальшу разработкуусовершенствованной комплексної системи контролю якості виготовлених клеєних конструкцій, починаючи від методів випробування клею до правильного його вибору в конструкціях з різними умовами експлуатації, і закінчуючи методами випробувань самих конструкцій. 4. Поряд з удосконаленням заводських методів контролю клейових з'єднань слід розробити вдосконалену систему внутрішньозаводського та зовнішнього контролю якості виготовляються клеєних конструкцій. 5. Без систематичного вирішення зазначених вище завдань не можна гарантувати необхідну екс-плутаціонную надійність конструкцій.
ДЖЕРЕЛО: Будівельні матеріали