НАУЧНО ТЕХНИЧЕСКИЙ...

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ

«Исследование многослойного клееного из шпона материала

Ультралам с обоснованием положений стандарта организации

(СТО) «Деревянные конструкции. Многослойный клееный из

шпона материал Ultralam (Ультралам). Общие технические

требования».

(Договор между ООО «СТОД» и ООО «ЭЛСТ-СТРОЙ» № 06/09 от

19.10.2009 г. Этапы 2, 3, 4, 6 и 8 Календарного плана Приложения 1 к

договору)

Генеральный директор

ООО «ЭЛСТ-СТРОЙ»

проф. Ковальчук Л.М.

Москва, 2010

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ

ООО« ЭЛСТ СТРОЙ»

- 2 -

ИСПОЛНИТЕЛИ РАБОТЫ:

ООО «СТОД» ООО «ЭЛСТ-СТРОЙ»

Токарева Т.В. – гл. технолог завода

«Талион Терра»

Ковальчук Л.М. – д.т.н.,

руководитель работы

Залюбовская Ю.В. – зав. лаб. СКК

завода «Талион Терра»

Ломакин А.Д. – к.т.н.,

ответственный

исполнитель

Пьянов А.Н. – научный сотрудник

Солоницын Д.С. – научный

сотрудник

- 3 -

Раздел 1

Прочность и стойкость Ультралам

при эксплуатационных воздействиях.

- 4 -

СОДЕРЖАНИЕ:

1. ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………….

5

2. ПРОЧНОСТЬ УЛЬТРАЛАМ В ПРОЦЕССЕ ЕГО

ИЗГОТОВЛЕНИЯ……………………………………………………..

6

3. ПРОЧНОСТЬ БАЛОК ИЗ УЛЬТРАЛАМ ПРИ ДЕЙСТВИИ

ПОСТОЯННЫХ И ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗОК……………….…...

17

3.1. Методика проведения испытаний……………………….…… 19

3.1.1. Общие положения…………………………………………....... 19

3.1.2. Модельные балки для проведения испытаний……………..... 19

3.1.3. Установка и схема проведения испытаний………………..…. 19

3.1.4. Расчетная и контрольная нагрузка, расчетный прогиб……... 21

3.1.5. Режимы нагружений и контролируемые параметры……..…. 21

3.2. Результаты испытаний и их анализ. Определение стойкости

материала Ультралам к циклическим силовым

нагрузкам……………………………………………….……….

22

3.3. Сравнительный анализ прочностных и деформативных

характеристик материала Ультралам и древесины

различных сортов ………………………………………….…..

32

3.4. Выводы………………………………………………………….

41

4. ПРОЧНОСТЬ УЛЬТРАЛАМ ПРИ ТЕМПЕРАТУРНО-

ВЛАЖНОСТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ……………………………….

42

4.1. Выбор образцов для проведения испытаний…………….…... 43

4.2. Оценка водостойкости клеевых соединений Ультралам.…... 47

4.3.

Оценка стойкости клеевых соединений при циклических

температурно-влажностных воздействиях……………….…..

53

4.4 Выводы………………………………………………………….

56

5. ДЕФОРМАТИВНОСТЬ УЛЬТРАЛАМ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ

УВЛАЖНЕНИИ……………………………………………………......

57

6. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 1...………………………...…......................

65

- 5 -

1. ВВЕДЕНИЕ

Ультралам по своей структуре является материалом фанерного типа.

Опыт эксплуатации фанерных конструкций [1, 2, 3] показывает, что они

весьма чувствительны к эксплуатационным воздействиям. Особенно

неблагоприятным является увлажнение, в т.ч. со стороны торцов – из-за

возникновения неравномерных внутренних напряжений происходит

расслаивание материала. Увлажнение плоскостей вызывает коробление

материала, что является причиной снижения эксплуатационной надежности

конструкций.

Влияние эксплуатационных воздействий на прочность и долговечность

деревянных, в т.ч. фанерных конструкций, достаточно хорошо изучено.

Разработаны и обоснованы различные методы и средства обеспечения

эксплуатационной надежности клееных конструкций [4, 5]. Что касается

многослойного клееного из шпона материала типа LVL, разновидностью

которого является изготавливаемый на заводе в г. Торжок Ультралам, то его

эксплуатационные характеристики до последнего времени были практически

не изучены. В том числе меры по обеспечению надежности при

неблагоприятных эксплуатационных воздействиях. Поэтому работы по

указанному договору, результаты которых изложены в отчете, проводятся,

практически, впервые в отечественной практике. Неизвестны также

аналогичные зарубежные работы.

Следует особо отметить, что предусмотренные договором

комплексные исследования явились обоснованием для составления впервые в

нашей стране нормативного документа – Стандарта организации – СТО

36554501-021-2010 «Деревянные конструкции. Многослойный клееный из

шпона материал Ultralam (Ультралам). Общие технические требования» [6].

- 6 -

2. ПРОЧНОСТЬ УЛЬТРАЛАМ В ПРОЦЕССЕ

ЕГО ПРОИЗВОДСТВА

Достаточно полная информация о качестве выпускаемой продукции

может быть получена при анализе результатов проводившихся в течение

длительного времени на заводе «Талион Терра» испытаний по определению

пределов прочности при основных видах напряженного состояния. Ниже

приведен анализ результатов контрольных заводских испытаний материала 2

типов (Ультралам R, Ультралам X) за 2009 г.

Следует отметить, что основной целью заводских контрольных

испытаний является выявление некачественной продукции, которая

характеризуется недостаточной, по сравнению с нормируемой, прочностью

материала. При неудовлетворительных результатах испытаний выявляются и

устраняются причины отмеченного, приостанавливается отгрузка продукции.

Т.е. таким образом, обеспечивается "обратная" связь.

При выполнении исследований по этапу 1 Календарного плана

«Обосновать расчетные характеристики материала» были установлены [7]

следующие требования к прочности изготавливаемого на заводе материала

(табл. 2.1).

Таблица 2.1

Напряженное состояние Временное сопротивление, МПа, для типов Ультралам

Rs R X I

изг

иб

вдоль волокон по

кромке 64

55

54

48

46

40

50

32

вдоль волокон по

пласти 81

52

66

50

55

38

59

36

сжат

ие

вдоль волокон 57

56

50

40

41

34

48

36

поперек волокон 2,9

6,8

9

7

18

8

9

6

перпендикулярно

плоскости листов

шпона 1,4

8,3

4

3

3,4

2,4

4

3

рас

тя

жен

и

е вдоль волокон 49

42

44

36

40

24

40

30

скал

ыван

ие

по

клее

во

му

шву

вдоль волокон 2,6

4

2,6

4

2,6

4

2,6

4

поперек волокон 5,2

2

5,2

2

5,2

2

5,2

2

- 7 -

Контрольные испытания по определению прочности изготавливаемого

на заводе материала выполняются по методике EN 408:2003 [8]. Ее

особенности изложены ниже. Образцы, используемые для испытаний,

представлены на рис. 2.1. Влажность образцов соответствует 8-10%.

Рис. 2.1. Размеры образцов, принятые для испытания материала при:

а – растяжении; б, в – сжатии; г – скалывании; д, е – изгибе;

δ – толщина плит, используемых для изготовления образцов.

При определении предела прочности образцов при изгибе вдоль

волокон по пласти и по кромке контрольный образец устанавливают

симметрично в изгибающем устройстве на двух опорах пролетом равным 18-

кратной высоте (испытания по кромке) или 30-кратной толщине (испытания

по пласти) образца (рис. 2.2). Нагрузка на образец прикладывается

поступательным движением так, чтобы максимальная нагрузка достигалась

за 300±120с. Результаты испытаний обрабатываются автоматически в

соответствии со специализированной программой.

- 8 -

Рис. 2.2. Испытание при изгибе образцов.

Нагрузка увеличивается с постоянной скоростью движения

нагружающего устройства, не превышающей 0,003h мм/с (h – высота

образца).

При проведении испытаний по определению предела прочности при

растяжении вдоль волокон контрольный образец устанавливают между

зажимами разрывной машины, что с максимальной эффективностью

обеспечивает растяжение без изгиба (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Испытание при растяжении образцов.

Длина образца между захватами испытательной машины должна быть

не менее 1000 мм. Нагружение происходит равномерно до разрушения

образца.

- 9 -

Для определения предела прочности при сжатии вдоль и поперек

волокон, а также перпендикулярно плоскости слоев шпона к образцу

прилагается осевая нагрузка с помощью сферически зафиксированных

головок, которые обеспечивают сжатие образца без изгиба. После

приложения начальной нагрузки проверяют нагрузочные головки для того,

чтобы предотвратить угловое смещение (рис. 2.4). Нагрузка прилагается с

постоянной скоростью так, чтобы максимальная нагрузка достигалась за

300±120 с.

Рис. 2.4. Испытание при сжатии образцов.

Общее количество испытаний, результаты которых были

проанализированы, составило: 2 841 образцов при испытании на изгиб, 1 140

– при испытании на растяжение и 1 029 – при испытании на сжатие. Это

позволило оценить фактический уровень прочности материала и установить

минимальный уровень прочности по данным кратковременных испытаний.

Остановимся вначале на результатах испытаний на изгиб с

нагружением по пласти и кромке, как наиболее массовом виде испытаний.

Испытания при изгибе по пласти показали, что при объеме

совокупности, равной 1242 результата для Ультралам R, преимущественно

показатели прочности имеют значения в диапазоне от 48 до 80 МПа. Для

Ультралам X с объемом совокупности из 199 результатов наиболее часто

- 10 -

встречаются показатели прочности, имеющие значения 38 – 66 МПа.

Практически все значения соответствуют нормируемым показателям

прочности. Лишь 4% результатов контрольных испытаний Ультралам R не

удовлетворяют этим требованиям (рис. 2.5).

Примерно аналогичная картина наблюдается при анализе результатов

испытаний по определению предела прочности при изгибе по кромке. Из

1202 результатов испытаний Ультралам R чаще всего встречаются

показатели прочности, имеющие значение 48 – 60 МПа. Из 198 результатов

испытаний Ультралам X чаще всего (20%) встречаются показатели

прочности, имеющие значение 44 МПа. А оставшаяся часть показателей

прочности находится в пределах от 34 до 60 МПа (рис. 2.6). Следует

отметить, что около 4% показателей прочности Ультралам R и 7%

показателей прочности Ультралам X оказались ниже нормативных значений.

Анализ результатов испытаний при растяжении вдоль волокон

показывают, что при объеме совокупности равной 942 результата для

Ультралам R больше половины всех результатов составляют показатели

прочности, имеющие значения 38, 40, 42 и 44 МПа. Показатели прочности,

неудовлетворяющие нормативным требованиям, составляют менее 4% от

общего количества контрольных испытаний. Для Ультралам X с объемом

совокупности равной 198 результатам наибольшая часть показатели

прочности (80%) имеют значения в диапазоне 28 – 42 МПа (рис. 2.7).

Результаты испытаний по определению предела прочности при

сжатии вдоль волокон показывают, что при объеме совокупности равной 430

результата для Ультралам R показатели прочности укладываются в интервал

от 36 до 64 МПа, причем половина из них имеет значение показателей

прочности равные 48, 50и 54 МПа, и лишь 5% результатов испытаний имеют

значения ниже нормируемых показателей. Для Ультралам X с объемом

совокупности равной 81 результат наиболее часто (75% от всего количества

результатов) встречаются показатели прочности, имеющие значения 38 – 46

МПа (рис. 2.8).

- 11 -

Рис. 2.5. Показатели прочности образцов при изгибе по пласти.

0

2

4

6

8

10

12

38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92

Предел прочности, МПа

Часто

та,

%

Ultralam R

Ultralam X

Минимальное

значение

прочности для

Ультралам X


значение


Ультралам R

- 12 -

Рис. 2.6. Показатели прочности образцов при изгибе по кромке.

0

5

10

15

20

25

34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72


Часто

та,

%

Ultralam R

Ultralam X


значение




значение



- 13 -

Рис. 2.7. Показатели прочности образцов при растяжении вдоль волокон.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 65


Часто

та,

%

Ultralam R

Ultralam X


значение




значение



- 14 -

Рис. 2.8. Показатели прочности образцов при сжатии вдоль волокон.

0

5

10

15

20

25

34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64


Часто

та,

%

Ultralam R

Ultralam X


значение




значение



- 15 -

Примерно аналогичная картина наблюдается при анализе результатов

испытаний по определению предела прочности при сжатии перпендикулярно

плоскости слоев шпона. При объеме совокупности равной 434 результатам

для Ультралам R показатели прочности, имеющие значения равные 3, 3,5 и 4

МПа составляют более ¾ всех результатов испытаний. Из 84 результатов

контрольных испытаний Ультралам X 75% показателей прочности имеют

значения, равные 4, 4,5 и 5 МПа (рис. 2.9). Стоит отметить, что около 15%

результатов испытаний Ультралам X оказались ниже нормативных значений.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что показатели

прочности Ультралам R и Ультралам X при различных видах напряженного

состояния на протяжении всего срока (годичного) проведения контрольных

заводских испытаний в целом по совокупности соответствуют, а в некоторых

случаях значительно превышают показатели прочности материала,

введенные в нормативный документ СТО 36554501-021-2010 [6].

- 16 -

Рис. 2.9. Показатели прочности при сжатии перпендикулярно плоскости слоев шпона.

0

5

10

15

20

25

30

35

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6


Часто

та,

%

Ultralam R

Ultralam X


значение




значение



- 17 -

3. ПРОЧНОСТЬ БАЛОК ИЗ УЛЬТРАЛАМ ПРИ ДЕЙСТВИИ

ПОСТОЯННЫХ И ПЕРЕМЕННЫХ НАГРУЗОК

Как известно, изменение прочности клееных материалов при

длительной эксплуатации может происходить вследствие различных причин.

Их можно разделить на две большие группы, химические и физические. К

первой группе относится старение полимеров, образующих клеевой шов,

вызванное химической деструкцией при действии температуры

(термоокисление), воды (гидролиз) и т.п.; ко второй – физическая усталость

соединений, вызываемая действием напряжений различного происхождения

(от действия внешней нагрузки, усадочных и т.п.) [9]. В данном разделе

рассматривается вторая группа причин изменения прочности.

В соответствии с пунктом 4 Календарного плана были проведены

испытания по определению стойкости материала Ультралам к циклическим

силовым нагрузкам. Был проведен сравнительный анализ прочности и

жесткости модельных балок и образцов из Ультралам, цельнодеревянных

балок и модельных балок из клееной древесины. Для проведения

сравнительного анализа использовались результаты контрольных испытаний

модельных балок при определении стойкости к циклическим силовым

нагрузкам, результаты контрольных испытаний образцов из Ультралам типа

R проводимые на заводе, а также наработанный массив данных по ранее

проведенным испытаниям в лаборатории деревянных конструкций ЦНИИСК

им. В.А. Кучеренко цельнодеревянных балок и балок из клееной древесины.

- 18 -

Цель работы:

1. Сравнительный анализ прочности и жесткости спаренных

модельных балок и балок из Ультралам, балок из клееной

древесины и цельнодеревянных балок.

2. Определение стойкости материала Ультралам к циклическим

силовым нагрузкам.

Для решения поставленной задачи выполнены следующие работы:

1. Проведены испытания на изгиб контрольных балок из Ультралам

(общее количество балок – 5 шт.).

2. Проведены испытания на изгиб с циклическим приложением

нагрузки на балки из Ультралам (общее количество балок – 5 шт.).

3. Проведен сравнительный анализ полученных результатов испытаний

с ранее проведенными испытаниями цельнодеревянных балок и балок из

клееной древесины.

- 19 -

3.1. Методика проведения испытаний

3.1.1. Общие положения

Для исключения выхода из плоскости модельных балок во время

проведения испытаний балки испытывались спаренными, соединения балок

осуществлялось при помощи саморезов Ø3, l=120 мм. Испытания

проводились на изгиб по кромке и включали в себя несколько этапов.

Первым этапом являлось испытание контрольных балок до разрушения,

общее количество контрольных балок – 5 шт. Второй этап (5 балок) включал

в себя 10 циклов нагружения балок до 70% от величины предполагаемой

разрушающей нагрузки с последующим нагружением до разрушения.

3.1.2. Модельные балки для проведения испытаний

Испытания проводились на спаренных модельных балках общим

размером 126х160х2160 мм (bxhxl), пролет – 2020 мм. Для изготовления

балок использовался Ультралам типа R. Общий вид балок до проведения

испытаний показан на рис. 3.1.

3.1.3. Установка и схема проведения испытаний

Испытания проводились в пятидесяти тонном механическом прессе. Балки

устанавливались на две опоры из металлического проката: шарнирно

неподвижную и шарнирно подвижную. Сосредоточенная нагрузка на балки

передавалась в двух точках через металлическую траверсу. Выбранная схема

проведения испытаний, имитирующая равномерно распределенную нагрузку,

является наиболее не выгодной для данного типа конструкций. Данные по

изменению деформаций снимались с помощью индикаторов часового типа,

установленных в середине пролета.

Схема нагружения модельных балок показана на рис. 3.2, общий вид

испытательной установки показан на рис. 3.3.

- 20 -

Рис. 3.1. Общий вид модельных балок из Ультралам до проведения испытаний.

Р Р

Саморез

l=100 мм

Рис. 3.2. Схема нагружения модельных балок.

Рис. 3.3. Общий вид испытательной установки.

- 21 -

3.1.4. Расчетная и контрольная нагрузка, расчетный прогиб

Расчет несущей способности балок выполнен в соответствии с

требованиями СТО 36554501-002-2006 [11], СНиП II-25-80 [12], СТО

36554501-021-2010 [6].

Исходные данные:

Материал балок – Ультралам R;

сечение 126х160 мм, пролет - 2020 мм;

расчетное сопротивление на изгиб (по кромке) Rи=26,5 МПа;

модуль упругости вдоль волокон Е= 14000 МПа.

Определение расчетной и разрушающей нагрузки:

322

6,5376

166,12

6см

hbW

мкгRWM и 64,14242656,537 ; 75,01РM

кгРкгМ

Р расч 3800190075,0

64,1424

75,01

Расчетная нагрузка Ррасч=3800кг

Контрольная нагрузка Рконтр=7600 кг

Определение расчетного прогиба балок для нагрузок 7600 и 5200 кгс

ммEhb

lPf 3,21

127701,166,124

2027600

4 3

3

3

3

7600

ммEhb

lPf 6,14

127701,166,124

2025200

4 3

3

3

3

5200

3.1.5. Режимы нагружений и контролируемые показатели

Нагружение модельных балок производилось ступенями. Величина

ступени принималась равной ≈10% от Ррасч. (400 кгс).

В процессе проведения испытаний фиксировались следующие

показатели:

- величина прилагаемого усилия;

- величина прогибов (после каждой ступени нагружения);

- разрушающая нагрузка.

- 22 -

Также, в процессе проведения работы фиксируются первичные

признаки разрушения конструкций: характерный треск, появление складок,

трещин и т.д.

Признаками разрушения балок считался непрерывный рост

деформаций (прогибов) без изменения величины прилагаемого усилия, а

также резкое падение прилагаемого усилия.

Данные по изменению деформаций снимались при нагружении каждой

последующей ступенью, равной 400 кгс.

3.2. Результаты испытаний и их анализ.

Определение стойкости материала Ультралам

к циклическим силовым нагрузкам.

Определение стойкости материала к цикличным силовым нагрузкам

производилось путем проведения испытаний на модельных балках. Партия

балок была разбита на две части, контрольные балки (5 шт.) и

непосредственно для проведения цикличных нагружений (5 шт.).

Испытания контрольных балок проводились до разрушения, остальные

балки нагружали циклично до 0,7 от Рконтр (5200 кгс), количество циклов –

10. После проведения 10 циклов испытаний, балки нагружали до разрушения.

Полученные данные сравнивались с расчетными значениями

(расчетный прогиб fрасч и контрольная разрушающая нагрузка Рконтр). Также

полученные данные испытаний контрольных балок и балок после

циклических нагрузок сравнивали между собой по величине разрушающих

нагрузок, прогибов, а также по динамике нарастания деформаций.

Результаты испытаний контрольных балок приведены в таблице 3.1,

результаты циклических испытаний в таблице 3.2, протоколы испытаний – в

Приложении 1.

- 23 -

Результаты испытаний контрольных балок из Ультралам R Таблица 3.1

Примечание: величина контрольной нагрузки Pконтр = 74,6 кН;

расчетный прогиб для нагрузки 7600 кгс fрасч= 22,9 мм;

V – коэффициент вариации;

S – среднее квадратичное отклонение.

Марка

балок

Разрушаю

щая

нагрузка

Рразр., кН

Временное

сопротивле

ние Rвр,

МПа

Прогиб

(при

P=7600

кгс)

f, мм

Приведенное

время до

разрушения

Рр

азр

./

Рк

он

т.

f / f

расч

. Модуль

упругости

Е, МПа

Статистичес

кие

показатели

прочности

Характер разрушения

t, сек lgt

Б-1 94,2 65,75 22,46 1611 3,21 1,27 1,05 13060

V=6,74

S=4,45

Разрушение произошло в

зоне влияния наибольшего

изгибающего момента по

нижней грани балки

Б-2 92,2 64,36 23,65 1355 3,13 1,24 1,11 12302 то же

Б-3 98,1 68,47 21,76 1145 3,06 1,32 1,02 14576 то же

Б-5 90,3 63,03 23,72 935 2,97 1,21 1,11 13200 то же

Б-7 98,1 68,47 21,64 1316 3,12 1,31 1,02 13004 то же

среднее 66,0 13229

- 24 -

Результаты циклических испытаний балок из Ультралам R Таблица 3.2

Примечание: величина контрольной нагрузки Pконтр = 74,6 кН;

расчетный прогиб при нагрузке 5200 кгс fрасч= 15,7 мм;

V – коэффициент вариации;

S – среднее квадратичное отклонение.

Марка

балок

Разруша

ющая

нагрузка

Рразр., кН

Времен

ное

сопроти

вление

Rвр,

МПа

Прогиб (при

P=5200 кгс)

f, мм


время до


Рр

азр

./ Р

ко

нт

.

f / f

расч

. Модуль

упругости

Е, МПа

Статистичес

кие


прочности

Характер


1-й

цикл

После

10-ти

циклов t, сек lgt

Б-4 93,7 65,40 15,37 15,42 748 2,87 1,26 1,06 12108

V=6,43

S=4,21

Разрушение

произошло в зоне

влияния наибольшего

изгибающего момента

по нижней грани

балки

Б-6 96,1 67,08 16,38 16,49 829 2,92 1,29 1,13 11650 то же

Б-8 96,1 67,08 15,09 15,99 969 2,97 1,29 1,10 12850 то же

Б-9 92,7 64,71 16,64 16,67 1012 3,01 1,24 1,14 12108 то же

Б-10 90,3 63,03 15,11 15,07 972 2,99 1,21 1,03 13228 то же

среднее 65,5 12389

- 25 -

Испытания контрольных балок показали, что отношение разрушающей

нагрузки к принятой контрольной составило в среднем 1,27. Отношение

фактического прогиба к расчетному – в среднем 0,99. Прогиб в балках

нарастал пропорционально нагрузке в среднем 1,3 мм на каждую ступень

нагружения (400 кгс). Зависимость прогиба контрольных балок от величины

прилагаемой нагрузки показана на рис. 3.4-3.5.

Результаты проведенных циклических испытаний показали, что

отношение разрушающей нагрузки к принятой контрольной составило в

среднем 1,26. Отношение фактического прогиба к расчетному – в среднем

1,01. Прогиб в балках, так же как и в контрольных, нарастал

пропорционально нагрузке в среднем 1,3 мм на каждую ступень нагружения

(400 кгс). Зависимость прогиба контрольных балок от величины прилагаемой

нагрузки показана на рис. 3.6-3.7.

Разрушение контрольных балок и балок после циклических нагрузок

происходило по нижней грани в зоне действия наибольшего изгибающего

момента. Первичные признаки разрушения (характерный треск) в среднем

появлялись в балках при нагрузке 7400-8000 кгс. Характер разрушений

модельных балок показан на рис. 3.8-3.9.

По результатам проведенных испытаний можно отметить, что значения

фактических прогибов и разрушающих нагрузок для контрольных балок и

балок, после цикличных нагружений практически одинаковы, таким образом,

изменений несущей способности (прочности) и деформативности в

модельных балках после проведения 10-ти циклов нагружения не выявлено.

- 26 -

Балка Б-1

0

8001600

24003200

4000

48005600

6400

72008000

88009600

10400

01,

523,

154,

425,

797,

138,

149,

3610

,6

11,71

12,84

14,02

15,16

16,21

17,46

18,52

18,93

20,1

21,35

22,46

23,68

25,17

26,07

27,46

27,61

прогиб, мм

нагр

узк

а,

кгс

Ряд1

Балка Б-2

0

8001600

24003200

4000

48005600

6400

72008000

88009600

10400

01,

522,

954,

315,

65 6,9

8,24

9,49

10,77

11,97

13,22

14,41

15,54

16,7

17,82

18,94

20,12

21,38

22,49

23,82

24,9

26,06

27,22

28,48

прогиб, мм

нагр

узк

а,

кгс

Ряд1

Рис. 3.4. Зависимость прогиба контрольных балок от величины прилагаемой

нагрузки.

- 27 -

Балка Б-3

0

800

1600

2400

3200

4000

4800

5600

6400

7200

8000

01,

462,

583,

754,

856,

13 7,3

8,37

9,45

10,78

11,73

12,88

14,09

15,11

16,1

17,28

18,29

19,27

20,65

21,76

прогиб, мм

нагр

узк

а,

мм

Ряд1

Балка Б-5

0800

16002400320040004800560064007200800088009600

1040011200

01,

723,

244,

645,

656,

74 89,

3

10,36

11,65

12,89

14,21

15,31

16,46

17,74

18,88

20,18

21,23

22,42

23,72

24,85

26,12

27,39

28,9

прогиб, мм

нагр

узк

а,

кгс

Ряд1

Балка Б-7

0

8001600

24003200

4000

48005600

6400

72008000

88009600

10400

01,

783,

194,

425,

51 6,5

7,5

8,67

9,72

10,94

11,97

13,15

14,07

15,21

16,18

17,2

18,46

19,37

20,53

21,64

22,86

23,99

25,2

прогиб, мм

нагр

узк

а,

кгс

Ряд1

Рис. 3.5. Зависимость прогиба контрольных балок от величины прилагаемой

нагрузки.

- 28 -

Балка Б-4

0

8001600

24003200

4000

48005600

6400

72008000

88009600

10400

01,

482,

914,

08 5,46,

437,

75 8,89,

79

11,13

11,94

13,18

14,17

15,42

16,43

17,24

18,23

19,28

20,82

22,04

23,2824

,5

25,29

26,41

прогиб, мм

нагр

узк

а,

кгс

1-й цикл нагружения


Балка Б-6

0

8001600

24003200

4000

48005600

6400

72008000

88009600

10400

01,

323,

174,

515,

757,

038,

289,

52

10,87

12,24

13,35

14,56

15,44

16,49

17,31

18,2719

,5

20,13

21,05

22,03

22,96 24

24,89

26,48

27,24

прогиб, мм

нагр

узк

а,

кгс



Рис. 3.6. Зависимость прогиба балок от величины прилагаемой нагрузки до и после

цикличных нагружений.

- 29 -

Балка Б-8

0

800

1600

2400

3200

4000

4800

5600

6400

7200

8000

8800

9600

10400

01,

663,

124,

355,

61 78,

149,

19

10,4

5

11,5

2

12,6

1

13,7

8

14,8

7

15,9

9

17,2

3

18,5

9

19,8

8

21,0

4

22,1

2

23,2

3

24,3

5

25,5

7

26,8

5

28,0

6

прогиб, мм

нагр

узк

а, кгс



Балка Б-9

0

800

1600

2400

3200

4000

4800

5600

6400

7200

8000

8800

9600

10400

01,

472,

914,

385,

636,

928,

089,

55

10,8

8

11,8

9

13,1

1

14,2

4

15,4

6

16,6

7

17,7

9

18,9

8

20,5

2

21,3

5

22,5

3

23,7

5

25,0

3

26,1

7

27,3

4

28,6

2

прогиб, мм

на

гру

зка

, м

м



Балка Б-10

0

8001600

2400

32004000

4800

5600

64007200

8000

88009600

10400

01,

642,

29 4,3

5,31

6,46

7,62

8,93

9,92

11,1

1

12,4

2

13,5

6

14,3

5

15,0

715

,5

16,5

7

17,6

8

18,8

320

,3

21,5

5

22,6

1

23,7

7

24,9

926

,7

прогиб, мм

на

гру

зка

, кгс



Рис. 3.7. Зависимость прогиба балок от величины прилагаемой нагрузки до и после

цикличных нагружений.

- 30 -

Рис. 3.8. Характер разрушений модельных балок.

трещина

трещина

- 31 -

Рис. 3.9. Характер разрушений модельных балок.

трещина

трещина

- 32 -

3.3. Сравнительный анализ прочностных и деформативных

характеристик материала Ультралам и древесины различных сортов

При проектировании конструкций в большинстве случаев

используются значения древесины 2-го сорта. Учитывая это, сравнительный

анализ временных и расчетных сопротивлений материала Ультралам

проводился в сравнении с древесиной указанного сорта.

Таким образом, для проведения сравнительного анализа

использовались следующие данные:

1. Расчетные и временные сопротивления древесины 2-го сорта и

материала Ультралам, по данным нормативных документов [6, 11, 12].

2. Результаты испытаний модельных балок по определению стойкости

материала Ультралам к циклическим силовым нагрузкам.

3. Данные по определению кратковременной прочности модельных

балок из клееной древесины с различной толщиной слоев [13].

4. Данные заводских контрольных испытаний образцов из Ультралам

на изгиб по пласти и кромке, проведенных на заводе-изготовителе в

г. Торжок.

5. Данные по испытаниям цельнодеревянных образцов выполненных из

древесины хвойных пород [14].

В таблице 3.3 приведено сравнение расчетных и временных

сопротивлений древесины 2-сорта и Ультралам по данным нормативных

документов [6, 11, 12].

- 33 -

Сводная таблица расчетных и временных сопротивлений древесины 2-го сорта и Ультралам Таблица 3.3

Примечание: в числителе указаны значения для Ультралам, в знаменателе – для древесины 2-го сорта. В скобках указано, насколько

показатели Ультралам выше соответствующих показателей для древесины в процентном соотношении.

Напряженное состояние Временное сопротивление, МПа Расчетное сопротивление, МПа

Rs R X R

s R X

Изгиб вдоль волокон по

кромке 33

64(94%)

33

54(64%)

33

46(40%)

13

27(108%)

13

5,26(104%)

13

5,19(50%)

Изгиб вдоль волокон по

пласти 5,37

81(116%)

5,37

66(76%)

5,37

55(47%)

13

5,35(188%)

13

5,27(112%)

13

24(85%)

Сжатие вдоль волокон 31

57(84%)

31

45(45%)

31

41(32%)

13

5,25(96%)

13

5,23(81%)

13

5,19(50%)

Растяжение вдоль волокон 25

49(96%)

25

44(76%)

25

40(60%)

9

5,26(194%)

9

5,22(150%)

9

5,17(94%)

Скалывание по клеевому

шву вдоль волокон -

5

2,6(24%)

5

2,6(24%) -

1,2

6,2(24%)

9

5,26(24%)

- 34 -

Данные таблицы 3.3 наглядно показывают, что расчетные

характеристики сортов Ультралам Rs, R (данные сорта используются для

проектирования несущих конструкций) выше соответствующих показателей

древесины на 24-194% (в зависимости от вида напряженного состояния).

Для подтверждения указанных в табл. 3.3 данных проводился также

сравнительный анализ результатов испытаний: модельных балок из клееной

древесины 2-го сорта, выполненных с различной толщиной слоев

(см. табл. 3.4) и спаренных модельных балок из Ультралам R (см. табл. 3.1-

3.2) аналогичного сечения; цельнодеревянных балок и балок из Ультралам

(см. табл. 3.5).

Методика проведения испытаний модельных балок из Ультралам

подробно изложена в разделе 3.1, испытания модельных балок из клееной

древесины проводились по аналогичной схеме. Сечение модельных балок из

клееной древесины составляло – 120х160 мм, пролет 2000 мм, модельных

балок из Ультралам – 126х160 мм, пролет 2020 мм. Общее количество

испытанных модельных балок из клееной древесины 2-го сорта – 18 шт,

модельных балок из Ультралам – 10 шт.

Испытания балок из Ультралам проводились на пласть и кромку в

лаборатории завода-изготовителя (г. Торжок). Образцы нагружались в третях

пролета непрерывно, размер образцов при нагружении по пласти – 65хh (h –

толщина плиты), пролет – 31h; по кромке – bх100 (b – толщина плиты),

пролет – 1900 (все размеры указаны в мм). Общее количество образцов 931

шт. и 896 шт., соответственно по пласти и кромке.

Испытания цельнодеревянных балок проводились непрерывным

нагружением в третях пролета образцов размером 50х150 и 38х120 мм,

пролет – 2250 и 1500 мм (по кромке), 1000 и 900 мм (по пласти). Общее

количество образцов 1182 шт. и 1498 шт., соответственно по пласти и

кромке.

Учитывая отсутствие единых размеров балок при проведении

испытаний проводить сравнительный анализ по величинам разрушающих

- 35 -

нагрузок (Р) и фактическим прогибам (f), характеризующим жесткость балок

не представляется возможным. В связи с этим, сравнительный анализ

проводился по величинам временных сопротивлений (пределов прочности, σ)

(Rвр) при разрушении и модулям упругости (Е). Данные значения

определялись по формулам:

W

М, где

М – изгибающий момент;

W – момент сопротивления сечения.

12

lР

М , где

Р – значение разрушающей нагрузки;

l1 – плечо.

6

2hbW , где

b, h – ширина и высота сечения.

получаем предел прочности: 2

1

2

6

hb

lР (1)

Модуль упругости определялся по следующей формуле:

fhb

lРЕ

3

3

4, где (2)

P – величина разрушающей нагрузки;

l – пролет балки;

b – ширина сечения балки;

h- высота сечения балки;

f –прогиб балки.

- 36 -

Результаты испытаний модельных балок из клееной древесины

Таблица 3.4

Б-2-1 19,0 60,0 48,7 107,6 2,03 12465,0

S=9,15

V=18,0%

по пластевому сучку

нижнего слоя

Б-2-2 19,0 48,3 39,0 54,5 1,74 11441,0 по древесине нижнего слоя

Б-2-3 19,0 55,0 44,6 60,6 1,78 11104,0 по пластевому сучку


Б-2-4 19,0 80,0 64,6 107,6 2,03 11072,0 по древесине нижнего слоя

Б-2-5 19,0 70,0 57,6 216,6 2,33 12314,0 то же

Б-2-6 19,0 60,0 50,0 270,6 2,43 13173,0 по ребровому сучку нижнего

слоя

среднее 50,7 11928,0

Марка

балок

Толщина

слоев, мм

Разрушающая

нагрузка

Р, кН

Временное

сопротивл

ение Rвр,

МПа


время до


Модуль

упругости

Е, МПа

Статистические


прочности

Характер разрушения

t, сек lgt

1 2 3 4 5 6 7 8 9

- 37 -

Продолжение таблицы 3.4

Б-5-1 32,0 60,0 43,3 266,6 2,42 9199,0

S=6,43

V=13,8%



Б-5-2 32,0 48,0 34,9 54,3 1,73 9728,0 то же

Б-5-3 32,0 71,5 52,0 72,4 1,86 11563,0 по пластевым сучкам


Б-5-4 32,0 65,0 47,7 101,6 2,01 10206,0 то же


слоя



среднее 45,6 10463,0

Б-7-1 42,0 64,5 43,4 72,6 1,86 11052,0

S=5,61

V=13,2%





Б-7-3 42,0 59,5 4,0 66,6 1,82 11077,0 по пластевым и кромочным

сучкам нижнего слоя

Б-7-4 42,0 70,0 48,8 144,6 2,16 12322,0 по кромочному сучку


Б-7-5 42,0 50,5 39,7 66,6 1,82 10738,0 по наклону волокон


слоя

среднее 42,6 11218,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9

- 38 -

Сводная таблица результатов испытаний образцов из цельной древесины и образцов из Ультралам Таблица 3.5

Материал

Вид

напряженного

состояния –

изгиб

Объем

выборки,

шт.

Временное

сопротивл

ение Rвр,

МПа

Статистические показатели

временного сопротивления Модуль

упругости,

(Е), МПа


модулей упругости

Среднее

квадратичное

отклонение

(S), МПа

Коэффициент

вариации (V),

%

Среднее

квадратичное


(S), МПа


вариации (V),

%

Древесина

1-го сорта по кромке 336 44,14 7,85 26,7

10300 1900 32,4 Древесина

1-го сорта по пласти 704 55,5 10,08 29,0

Древесина


8500 1600 28,0 Древесина


Древесина


6400 1090 27,6 Древесина


Ультралам

Rs по кромке 32 64,3 7,2 11,2

16700 600 3,5 Ультралам

Rs

по пласти 32 81,2 8,2 10,1

Ультралам

R по кромке 726 54,4 4,8 8,9

14400 1600 10,8 Ультралам

R по пласти 761 65,7 10,7 16,3

Ультралам

X по кромке 138 45,7 6,7 14,6

11500 1500 13,3 Ультралам

X по пласти 138 55,0 7,5 13,7

- 39 -

Сравнительный анализ результатов испытаний цельнодеревянных

балок и балок из Ультралам показывает, что предел прочности (временное

сопротивление) и модуль упругости при изгибе по пласти и кромке балок из

Ультралам (типов Rs и R) в значительной мере превышает аналогичные

показатели для балок из древесины 1-3-го сортов. Результаты испытаний

балок из Ультралам X по своим значениям соотносятся с результатами

испытаний балок из древесины 1 и 2-го сортов. Процентное соотношение

результатов испытаний показано в табл. 3.6.

Сравнительный анализ результатов испытаний модельных балок из

Ультралам R и модельных балок из клееной древесины 2-го сорта с

различной толщиной слоев показывает, что предел прочности на изгиб балок

из Ультралам R превышает предел прочности балок из клееной древесины 2-

го сорта на 30, 44 и 54% для толщины слоев соответственно 19, 32, 45 мм.

Модуль упругости у балок из Ультралам R выше, чем у балок из клееной

древесины с толщиной слоев 19, 32, 45 мм соответственно на 7, 22 и 14%.

Следует отметить, что для изготовления несущих конструкций из

клееной древесины используется преимущественно толщина слоев 19 мм –

для гнутоклееных конструкций и 32 мм – для прямолинейных. Толщина

слоев 45 мм используется при изготовлении не несущих деревянных

конструкций, в основном для клееного бруса. Учитывая особенности

технологии изготовления материала Ультралам, а именно возможность

изготовления только прямолинейных конструкций, можно сказать, что

эффективность его использования по сравнению с клееной древесиной для

несущих прямолинейных конструкций будет находиться в пределах 20-40%.

- 40 -

Сравнение результатов испытаний цельнодеревянных балок и балок из Ультралам

Таблица 3.6

Ультралам

Древесина

Временное сопротивление Rвр, МПа Модуль упругости Е, МПа

Rs

.

.

др

y

R

R, %

R

.

.

др

y

R

R, % X

.

.

др

y

R

R, % R

s

.

.

др

y

R

R, %

R

.

.

др

y

R

R, % X

.

.

др

y

R

R, %

По к

ром

ке

1-й сорт 14,44

3,64 47

14,44

5,54 23

14,44

7,45 4

10300

16700 62

10300

14400 40

10300

11500 12

2-й сорт 15,35

3,64 83

15,35

5,54 55

15,35

7,45 30

8500

16700 97

8500

14400 69

8500

11500 35

3-й сорт 56,28

3,64 125

56,28

4,54 90

56,28

7,45 60

6400

16700 160

6400

14400 125

6400

11500 80

По п

ласт

и

1-й сорт 5,55

2,81 46

5,55

7,65 18

5,55

0,55 - 0,9

2-й сорт 08,39

2,81 104

08,39

7,65 68

08,39

0,55 41

3-й сорт 0,28

2,81 190

0,28

7,65 135

0,28

0,55 96

Примечание:

в числителе приведены значения для Ультралам, в знаменателе – для древесины;

.

.

др

y

R

R - соотношение результатов испытаний Ультралам и древесины.

- 41 -

3.4. Выводы

1. Сравнительный анализ показывает, что расчетные характеристики

Ультралам Rs, R (данные сорта используются для проектирования

несущих конструкций) выше соответствующих показателей

древесины на 24-194% (в зависимости от вида напряженного

состояния).

2. Сравнительный анализ результатов испытаний образцов из

Ультралам и цельнодеревянных образцов подтвердил, что предел

прочности и модуль упругости при изгибе по кромке и пласти

материала Ультралам в значительной мере превышает

аналогичные показатели для цельной древесины.

3. Анализ результатов испытаний модельных балок из Ультралам R и

балок из клееной древесины 2-го сорта показал, что эффективность

использования материала Ультралам при изготовлении несущих

прямолинейных конструкций будет находиться в пределах 20-40%

по сравнению с клееной древесиной.

4. Результаты испытаний показали, что по несущей способности и

деформативности модельные балки из Ультралам R

удовлетворяют расчетным значениям.

5. Результаты проведенных циклических испытаний показали, что

значения фактических прогибов и разрушающих нагрузок для

контрольных балок и балок, после цикличных нагружений

практически одинаковы, таким образом, изменений несущей

способности (прочности) и деформативности в модельных балках

после проведения 10-ти циклов нагружения не выявлено.

- 42 -

4. ПРОЧНОСТЬ УЛЬТРАЛАМ ПРИ ТЕМПЕРАТУРНО-

ВЛАЖНОСТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

В процессе эксплуатации конструкции на основе Ультралама могут

подвергаться постоянному или переменному увлажнению. Причем они могут

эксплуатироваться как при повышенных, так и пониженных температурах

(классы эксплуатации 2 и 3 табл. 4.1).

Таблица 4.1

Класс

эксплуатации

Влажность

материала

конструкций в

процессе

эксплуатации,

%

Условия эксплуатации

Меры обеспечения

эксплуатационной

надежности Относительная

влажность

воздуха, %

Температура

воздуха, °С

1 10±2 40-60 20±5

Конструкции не

требуют

химической защиты

2 20±2 более 60-90 20±5 Требуются

конструктивные и

химические меры

защиты 3 более 22 без ограничений

Примечание – влажность воздуха может отличаться от указанной в таблице, если ее значение

сохраняется не более двух недели в течение года. Поставляемая потребителю продукция должны

быть маркирована с указанием допустимого класса эксплуатации.

Все это может отрицательно влиять на эксплуатационную надежность

конструкций. Применительно к цельнодеревянным и клееным конструкциям

(в т.ч. и из фанеры) степень воздействия и меры по уменьшению их

отрицательного воздействия хорошо изучены. Что же касается Ультралам,

как уже отмечалось, раньше эти вопросы не изучались.

Начальная прочность многослойного клееного из шпона материала

Ультралам, данные о которой были получены при статистической обработке

результатов серийных заводских испытаний, является важным, но, все же,

недостаточным показателем долговечности материала. Поэтому важно знать,

как изменяется начальная прочность при действии на материал

температурно-влажностных факторов.

Учитывая изложенное, необходимо изучить поведение Ультралам при

увлажнении и определить меры конструкционной и химической защиты

- 43 -

конструкций с использованием этого материала. Это особенно важно, т.к. по

сравнению с фанерой, имеющей перекрестное расположение слоев шпона, в

Ультралам, как правило, основная часть слоев имеет продольное

направление волокон древесины.

Цель данного раздела отчета было изучение и оценка прочности и

стойкости многослойного клееного из шпона материала Ультралам после

постоянных и переменных воздействий увлажнения, нагрева и

замораживания.

4.1. Выбор образцов и отработка режимов

для проведения испытаний

Стойкость клеевых соединений оценивается, как правило, путем

постоянного или переменного температурно-влажностного воздействия на

малые стандартные образцы с последующей проверкой их прочности путем

испытаний на скалывание образцов по клеевому шву и характеризуется

отношением прочности образцов, подвергнутых указанным воздействиям, к

прочности контрольных образцов.

В отечественной практике определение предела прочности клеевых

соединений древесных слоистых материалов при скалывании по клеевому

шву принято использовать ГОСТ 9624-93 [15]. Малая площадь склеиваемой

поверхности позволяет максимально оценивать сам клей при минимальных

внутренних напряжениях в образце.

В нашем же случае, при котором долговечность соединений в

значительной степени определяется влиянием внутренних напряжений,

возникающих в материале, образец данного типа мало приемлем.

Поэтому для изучения прочности и стойкости Ультралам при

эксплуатационных воздействиях был принят образец сечением 50x50 мм и

длиной 75 мм с площадью послойного скалывания 25 см2. Прочность при

скалывании по клеевому шву определяется в специальном приспособлении

по ГОСТ 25884-83 [16] (рис. 4.1).

- 44 -

Рис. 4.1. Образец и приспособление для

испытания на скалывание по клеевому шву.

1 – корпус; 2 – пуансон; 3 – нож пуансона; 4 –

рукоятка; 5 – прижимная опора; 6 –

передвижная опорная площадка; 7 – винт; 8 –

образец.

Достоинством таких образцов является большая площадь скалывания,

что позволяет в какой-то степени усилить влияние на соединение внутренних

напряжений. Однако такие образцы ранее не использовались при оценке

прочности клеевых соединений Ультралам, в том числе при действии на них

постоянных и переменных температурно-влажностных факторов.

Увеличенное сечение образцов способствует неравномерному воздействию

эксплуатационных факторов на материал, что в какой-то степени приближает

данные испытания к реальным неблагоприятным условиям эксплуатации

конструкций на основе Ультралам.

Так как такие испытания раньше не проводились, потребовалась

экспериментальная отработка и научное обоснование режимов

температурно-влажностной обработки образцов на послойное скалывание –

призм сечением 50x50 мм.

Для изучения прочности материала при воздействии температурно-

влажностных факторов на первом этапе определялась начальная прочность

клеевых соединений контрольных образцов при испытании на послойное

скалывание (табл. 4.2).

- 45 -

Таблица 4.2

Тип материала


n,

шт.

M,

МПа

σ,

МПа

ν,

%

m,

МПа

P,

%

Ультралам R 20 6,89 1,07 15,5 0,24 3,5

Ультралам X 20 6,56 1,01 15,4 0,23 3,4

Испытания показали, что средняя прочность клеевых соединений

Ультралам R составляет 6,89 МПа при минимальном значении 4,73 МПа. Для

материала Ультралам X соответственно 6,56 и 4,27 МПа.

Полные результаты испытаний представлены в таблице 4.3.

Таблица 4.3

№ образца/

№ испытания

Ультралам X Ультралам R

Предел

прочности,

МПа

Характер


Предел

прочности,

МПа

Характер


1.

1 8,09 по клеевому шву 7,88 по клеевому шву

2 6,81 по древесине 6,51 по древесине

2.

1 7,80 по клеевому шву 5,42 по древесине


3.



4.



5.



6,



7,



- 46 -

8,

1 6,18 по древесине 7,00 по клеевому шву

2 7 по клеевому шву 6,22 по древесине

9,



10,



Среднее

значение 6,89 6,56



На 2-м этапе определяли режимы увлажнения образцов, для чего они

вымачивались в воде при t=20±2°С. Вначале, определяли начальную массу

образцов, т.е. до увлажнения, а затем последующие значения массы при

вымачивании в течение 1, 2, 3, 4, 5, 16, 22, 40, 46, 50, 66 часов (табл. 4.4).

Таблица 4.4

Время

вымачивания в

воде при

t=20±2°С, ч

Ультралам R Ультралам X

Масса

образцов,

среднее

значение

Изменение

массы, %

Масса

образцов,

среднее

значение

Изменение

массы, %

контр. обр. 87,49 0 85,56 0

1 час 100,01 14,3 99,73 16,6

2 часа 104,16 19,1 102,94 20,3

3 часа 106,88 22,2 105,41 23,2

4 часа 109,32 24,9 106,99 25

5 часов 111,55 27,5 108,34 26,7

16 часов 125,18 43,1 119,04 39,1

22 часа 128,24 46,6 121,22 41,7

40 часов 133,68 52,8 126,22 47,5

46 часов 134,32 53,5 126,68 48,1

50 часов 134,94 54,2 126,78 48,2

66 часов 134,98 54,3 126,84 48,3

- 47 -

Из таблицы видно, что интенсивнее всего образцы поглощают воду в

течение первых 5-ти часов вымачивания. В течение 48 часов образцы

набирают максимальное количество воды (48-54% в зависимости от типа

материала). При дальнейшем вымачивании в течение последующих суток

поглощение воды образцами колеблется в пределах 1-2% (рис. 4.2).

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 16 22 40 46 50 66

Продолжительность вымачивания, ч

Изм

ен

ен

ие м

ассы

, %

Ultralam R

Ultralam X

Рис. 4.2. Интенсивность увлажнения образцов.

Учитывая результаты испытаний, при изучении водостойкости

материала принимается продолжительность вымачивания образцов в течение

48 часам. При циклических температурно-влажностных воздействиях

образцы выдерживаются в воде при t=20±2°С в течение 20 часов.

4.2. Оценка водостойкости клеевых соединений Ультралам

Стойкость клеевых соединений Ультралам при влажностных

воздействиях характеризовалась отношением прочности образцов,

подверженных указанным воздействиям к прочности контрольных образцов.

Испытания проводились следующим образом. Образцы вымачивали в

течение 48 ч в воде при t=20±2°С. По истечению этого времени 20 образцов

извлекали из воды, осушали чистой сухой тканью или фильтровальной

бумагой и одну половину подвергали испытаниям в мокром виде, другую –

- 48 -

высушивали при t=20±2°С и относительной влажности воздуха 65±5% до

достижения первоначальной влажности, а затем испытывали.

Кипячение образцов производили в течение 3 ч. После кипячения

образцы охлаждали в течение 30 мин в воде при t=20±2°С.

Охлажденные образцы извлекали из сосуда, осушали и одну половину

подвергали испытаниям в мокром виде, другую – высушивали при t=20±2°С

и относительной влажности воздуха 65±5% до достижения первоначальной

влажности, а затем испытывали.

Количество образцов и продолжительность испытаний представлены в

табл. 4.5.

Таблица 4.5

Тип

материала

Общее

кол-во

образцов

Вид испытания

Вымачивание Кипячение

время, ч в мокром

виде, шт.

в сухом

виде, шт.

время, ч в мокром

виде, шт.

в сухом

виде, шт.

Ультралам R 40 48 10 10 3 10 10

Ультралам X 40 48 10 10 3 10 10

Известно, что процесс диффузии молекул воды в полимерах

сопровождается разбуханием как древесины, так и клея. Если рассматривать

образец цельной древесины, то при достижении им влажности, равной или

выше точки насыщения волокон, величина влажностных напряжений в нем

приближается к нулю.

При склеивании слоев древесины, клей после отверждения фиксирует

положение соединяемых элементов древесины при этой влажности. При

увлажнении (высушивании) древесина и клей характеризуются

неодинаковыми коэффициентами разбухания (высушивания). Таким образом,

при изменении влажности в зоне клеевого соединения имеет место

несоответствие величины деформации клеевого соединения, что влечет за

собой возникновение напряжений, образующих концентрации в зонах

соединения материалов с различными физико-механическими свойствами.

Зоны концентрации напряжений могут являться местами начала разрушения

- 49 -

при действии влажностных напряжений, а также при сочетании их с

напряжениями от внешней нагрузки. Вышеуказанное состояние явилось

причиной некоторого снижения прочности соединений при переменных

влажностных воздействиях. Обобщенные результаты испытаний по оценке

водостойкости приведены в таблице 4.6.

Таблица 4.6

Наименование

Прочность, МПа

Контрольные

образцы

После вымачивания После кипячения

в мокром

состоянии

в сухом

состоянии

в мокром

состоянии

в сухом

состоянии

Ул

ьтр

ал

ам

R

Предел прочности,

среднее значение,

МПа

6,89 3,7 5,05 3,69 4,69


минимальное

значение, МПа

4,73 2,9 3,3 2,37 3,54

Характер

разрушения по древесине

по

клеевому

шву

по

клеевому

шву

по

клеевому

шву

по

древесине

Ул

ьтр

ал

ам

X



МПа

6,56 2,98 5,95 3,11 5,97



значение, МПа

4,27 2,08 3,27 2,54 2,41

Характер


по клеевому

шву

по

клеевому

шву

по

клеевому

шву

по

клеевому

шву

по

клеевому

шву

Среднее снижение прочности клеевых соединений мокрых образцов

для Ультралам R составило 46%, для Ультралам X соответственно 55%.

Среднее снижение прочности клеевых соединений мокрых образцов после

кипячения для Ультралам R составило также 46%, а для Ультралам X

соответственно 53%. Такие результаты можно объяснить тем, что во

влажном состоянии прочностные свойства как древесины, так и клея

уменьшаются в значительной степени.

Высушивание образцов сопровождалось увеличением прочности их

клеевых соединений. Прочность клеевых соединений образцов, высушенных

- 50 -

после вымачивания и кипячения, для Ультралам R составила соответственно

73% и 68% от прочности контрольных образцов. Для Ультралам X – 91% и

91% от начальной прочности соответственно. Т.к. в составе Ультралам X

присутствуют слои шпона с взаимно перпендикулярным расположением

можно предположить следующее: из-за такого сочетания слоев внутренние

напряжения, возникающие в продольных слоях шпона в процессе

высушивания образцов, компенсируются внутренними напряжениями

перпендикулярных слоев шпона. Для более глубокого изучения этого

вопроса требуется проведение дополнительных, более обширных

исследований распределения внутренних напряжений, возникающих в

материале в процессе его увлажнения.

Результаты испытаний по отдельным образцам и клеевым швам

представлены на рис. 4.3 – 4.6. и в Приложении 2.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Номер испытания

Пр

ед

ел

пр

оч

но

сти

, М

Па

в мокром виде в сухом виде

Рис. 4.3. Прочность образцов Ультралам R после вымачивания.

- 51 -

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20


Пр

ед

ел

пр

оч

но

сти

, М

Па


Рис. 4.4. Прочность образцов Ультралам X после вымачивания.

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20


Пр

ед

ел

пр

оч

но

сти

, М

Па


Рис. 4.5. Прочность образцов Ультралам R после кипячения.

- 52 -

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20


Пр

ед

ел

пр

оч

но

сти

, М

Па


Рис. 4.6. Прочность образцов Ультралам X после кипячения.

Учитывая вышеизложенное, а также анализируя результаты

проведенных испытаний по оценке водостойкости клеевых соединений

разных типов материала, можно сделать следующие выводы:

1. Показатели прочности Ультралам разных типов при скалывании по

клеевому шву после температурно-влажностных воздействий при испытании

в сухом виде удовлетворяют нормативным требованиям.

2. При эксплуатации конструкций на основе материала Ультралам

следует уделять особое внимание условиям эксплуатации в соответствии с

табл. 4.1. Необходимо предусматривать конструкционные меры,

обеспечивающие просыхание элементов из Ультралам и их защиту от

увлажнения, независимо от срока службы здания или сооружения. Также

необходимо выполнять химические меры защиты конструкций,

подверженных постоянному или переменному увлажнению в процессе

эксплуатации.

- 53 -

4.3. Оценка стойкости клеевых соединений при циклических

температурно-влажностных воздействиях

В условиях эксплуатации клеевые соединения могут подвергаться

переменному воздействию увлажнения, нагрева и охлаждения, что вызывает

появление в них температурных, а в ряде случаев – влажностных

напряжений.

Виды и продолжительность температурно-влажностных воздействий

при ускоренных испытаниях зависят от предполагаемых условий

эксплуатации материала.

Целью данных испытаний является оценка влияния циклических

температурно-влажностных воздействий на прочность клеевых соединений

исследуемого материала Ультралам.

Несмотря на большое разнообразие методов испытаний, они

направлены на ослабление адгезионных связей и развитие внутренних

напряжений в клеевых соединения, что имеет сходство с характером

ослабления соединений в натурных условиях, главными признаками

которого являются химические изменения клея и физического «утомления»

клеевого соединения под действием возникающих в нем напряжений.

Для изучения стойкости клеевых соединений был использован метод

ускоренных испытаний, каждый цикл которых включал в себя следующие

операции: вымачивание образцов при t=20±2°С, в течение 20 ч,

замораживание мокрых образцов при t= –10±2°С в течение 6 ч, оттаивание

при t=20±2°С в течение 16 ч и высушивание при t=60±5°С в течение 6 ч.

Образцы, прошедшие циклические температурно-влажностные воздействия,

кондиционировали до достижения ими первоначальной влажности при

t=20±2°С и относительной влажности воздуха 65±5%. После этого образцы

подвергали испытаниям на послойное скалывание.

Известно [17], что для соединений, сформированных при ускоренном

режиме склеивания, наибольшее уменьшение прочности наблюдается в

течение первых 10-12 циклов. Дальнейшее увеличение числа циклов

- 54 -

испытаний приводит лишь к некоторому снижению прочности соединений.

Поэтому в данной работе принято количество циклов равное 10.

Обобщенные результаты испытаний после 10 циклов температурно-

влажностных воздействий приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7


показателей

Прочность, МПа



образцы

После 10

циклов


образцы

После 10

циклов

Предел прочности

на скалывание,


МПа, в сухом виде

6,89 3,59 6,56 2,95



значение, МПа, в

сухом виде

4,73 2,62 4,27 2,13


вариации, ν, % 15,5 15,6 15,4 16,8

Показатель

точности, P, % 3,5 3,5 3,4 3,8

Характер

разрушения по древесине по древесине

по клеевому

шву по древесине

Подробные результаты испытаний по отдельным образцам приведены

на рис. 9 и в Приложении 2.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20


Пр

ед

ел

пр

оч

но

сти

, М

Па

Ultralam R Ultralam X

Рис. 9. Прочность образцов после циклических

температурно-влажностных воздействий.

- 55 -

По результатам полученных испытаний среднее снижение от

начальной прочности клеевых соединений после циклических испытаний

составило для Ультралам R – 52%, а для Ультралам X – 45% соответственно.

Анализируя характер разрушения образцов можно отметить, что

снижение прочности при столь жестких температурно-влажностных

воздействиях в большей степени может быть отнесено к снижению

прочности древесины слоев шпона. При совместном нагреве и увлажнении

клеевых соединений диффузия воды способствует переходу кислого

отвердителя из клеевого шва в древесину и тем самых снижению прочности

древесины.

Учитываю вышеизложенное, можно сделать вывод, что при принятом в

данной работе режиме, моделирующем условия внешних воздействий

окружающей среды, относящихся к 3 классу эксплуатации (табл. 4.1)

обязательно необходимо предусматривать конструктивные и химические

меры защиты конструкций и элементов на основе Ультралам.

- 56 -

4.4. Выводы


клеевому шву после температурно-влажностных воздействий при

испытании в сухом виде удовлетворяют нормативным требованиям.


следует уделять особое внимание условиям эксплуатации в

соответствии с табл. 4.1. Необходимо предусматривать

конструкционные меры, обеспечивающие просыхание элементов из

Ультралам и их защиту от увлажнения, независимо от срока службы

здания или сооружения. Также необходимо выполнять химические

меры защиты конструкций, подверженных постоянному или

переменному увлажнению в процессе эксплуатации.

3. При условиях внешних воздействий окружающей среды,

относящихся к 3 классу эксплуатации (табл. 4.1) обязательно

необходимо предусматривать конструктивные и химические меры

защиты конструкций и элементов на основе Ультралам.

- 57 -

5. ДЕФОРМАТИВНОСТЬ УЛЬТРАЛАМ

ПРИ ПЕРЕМЕННОМ УВЛАЖНЕНИИ

Опыт эксплуатации фанерных конструкций показывает, что эти

конструкции весьма чувствительны к влажностным эксплуатационным

воздействиям. При увлажнении плоскостей, особенно неравномерном,

возникает коробление материала, что также является причиной снижения

эксплуатационной надежности конструкций.

Целью данного раздела отчета является изучение деформативности

Ультралам при одностороннем неравномерном увлажнении поверхностей

материала и сравнение результатов без влагозащитной обработки и с

нанесенным защитным покрытием.

Такой подход широко используется в отечественной и зарубежной

практике. Применительно к этому материалу ранее, по имеющимся у нас

сведениям, такие исследования не проводились.

Для определения деформативности многослойного клееного из шпона

материала Ультралам используются образцы, изготавливаемые из

Ультралам R и Ультралам X. При проведении испытаний использовались

образцы размером 70x300 мм. Толщина образцов приняли равной 19, 27, 30,

33, 39, 45, 51 и 75 мм. Раскрой образцов производился поперек волокон

наружного слоя шпона, т.к. в этом направлении наблюдается наибольшее

коробление материала. Торцы образцов были обработаны

влагонепроницаемый силиконовым герметиком. Это позволило

предотвратить увлажнение образцов через боковые поверхности и тем самым

добиться чистоты эксперимента.

Данная работа позволяет оценить, насколько сильно коробление

материала при одностороннем неравномерном увлажнении зависит от

направления слоев шпона и толщины материала. Образцы подвергались

испытаниям в соответствии с различными схемами, представленными на рис.

5.1. Общий вид испытаний представлен на рис. 5.2.

- 58 -

Рис. 5.1. Схемы испытания при одностороннем увлажнении образцов:

1 – ванна, 2 – подставка, 3 – образцы, 4 - вода.

Рис. 5.2. Общий вид испытаний.

Определяли, насколько интенсивно увлажняется образец во времени

при неравномерном увлажнении со стороны пласти. Для этого определялась

начальная масса образцов до увлажнения и последующие значение массы

при увлажнении в течение 4 суток. Разницу между показателями выражают в

процентном соотношении. Для более наглядно представления, насколько

интенсивно увлажняется образец, при проведении испытаний использовался

подкрашенный раствор. После проведения всех испытаний образцы

разрезаются для определения глубины проникновения влаги.

- 59 -

Образцы подвергались увлажнению в течение 4 суток. Периодически

производился замер деформаций, причем образцы извлекали их воды,

осушали и замеряли величину коробления (максимальное отклонение от

прямолинейной плоскости). Подробные результаты испытаний представлены

в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Тип

Ультралам

Параметры образца Величина коробления, мм

длина ширина толщина номер

образца контрольное

значение

через 2

суток

через 4

суток

R 300 70

27 1 0 4,0 7,4

2 0 4,7 7,7

33 3 1,2 3,2 5,0

4 1,2 3,6 5,5

51 5 0 0,8 1,2

6 0 0,6 1,2

75 7 0,4 0,4 0,7

8 0,3 0,3 0,6

X 300 70

19 9 0 0,9 0,7

10 0 0,7 0,7

30 11 0,6 1,3 1,4

12 0,5 1,3 1,4

39 13 0 0,1 0,5

14 0 0,3 0,6

45 15 0 0,3 0,5

16 0 0,5 0,6

75 17 0 0,1 0,3

18 0 0,1 0,3

Анализируя полученные результаты, получаем, что одностороннее

увлажнение является наиболее неблагоприятным для Ультралам R, в котором

все слои шпона имеют одно направление. Например, образцы 1 и 2

(Ультралам R) толщиной 27 мм покоробились более чем на 7 мм (рис. 5.3),

для образцов 3,4 при толщине 33 мм величина коробления составила около 4

мм (рис. 5.4).

- 60 -

Рис. 5.3. Образцы 1, 2 после испытаний.


Учитывая результаты испытаний Ультралам R толщиной 51 и 75 мм

(величина коробление – 1,2 и 0,3 мм соответственно) (рис. 5.5, 5.6) можно

утверждать, что с увеличением толщины материала величина коробления

уменьшается. Это происходит за счет увеличения количества слоев шпона и

клеевых соединений, которые при разбухании древесины наиболее

увлажненных слоев компенсируют деформации, возникающие в них.

- 61 -



При испытании образцов из материала Ультралам X величина

коробления увеличилась не более чем на 1 мм не зависимо от толщины

материала (рис. 5.7 - 5.11).

- 62 -




- 63 -



Из полученных результатов можно сделать вывод, что толщина

материала и взаимное расположение слоев шпона существенно влияют на

величину коробления.

Для сравнения насколько сильно защитное покрытие влияет на

изменение величины коробления при одностороннем увлажнении, также

- 64 -

были испытаны образцы с различными видами влагозащитных покрытий.

Вид защитного покрытия выбирался произвольно без проведения каких-либо

дополнительных исследований. Один образец был защищен краской Enamel

Parlak, второй – лаком Poli-R. Для наглядного сравнения также использовали

контрольный образец без защитного покрытия.

Результаты испытаний представлены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Тип

Ультралам

Параметры образца Величина коробления, мм

длина ширина толщина

вид

защитного

покрытия

контрольное

значение

через 2

суток

через 4

суток

R 300 70 33

без защиты 0 5,1 8,1

ENAMEL 0,5 0,9 1,9

POLI-R 0,3 1,1 1,9

Из полученных результатов видно, что величина коробления

защищенных образцов была в 4 раза меньше образца без защитного

покрытия (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Образцы после испытаний.

Вверху и внизу – с защитой. В середине – без защиты.

Учитывая это, можно утверждать, что необходимо использовать

химические меры защиты конструкций из Ультралам при условиях

эксплуатации соответствующих классам 2, 3 табл. 4.1 данного отчета.

- 65 -

6. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗДЕЛУ 1

1. Показатели прочности Ультралам R и Ультралам X при различных видах

напряженного состояния на протяжении годичного срока проведения

контрольных заводских испытаний соответствуют, а в некоторых

случаях значительно превышают показатели прочности материала,

введенные в нормативный документ СТО 36554501-021-2010 [6].



несущих конструкций) выше соответствующих показателей древесины

на 24-194% (в зависимости от вида напряженного состояния).

3. Сравнительный анализ результатов испытаний образцов из Ультралам и

цельнодеревянных образцов подтвердил, что предел прочности и модуль

упругости при изгибе по кромке и пласти материала Ультралам в

значительной мере превышает аналогичные показатели для цельной

древесины.




прямолинейных конструкций будет находиться в пределах 20-40% по

сравнению с клееной древесиной.


деформативности модельные балки из Ультралам R удовлетворяют

расчетным значениям.



контрольных балок и балок, после цикличных нагружений практически

одинаковы, таким образом, изменений несущей способности (прочности)

и деформативности в модельных балках после проведения 10-ти циклов

нагружения не выявлено.

- 66 -



испытании в сухом виде удовлетворяют нормативным требованиям [6].

8. При эксплуатации конструкций на основе материала Ультралам следует

уделять особое внимание условиям эксплуатации в соответствии с табл.

4.1. Необходимо предусматривать конструкционные меры,

обеспечивающие просыхание элементов из Ультралам и их защиту от

увлажнения, независимо от срока службы здания или сооружения. Также

необходимо выполнять химические меры защиты конструкций,

подверженных постоянному или переменному увлажнению в процессе

эксплуатации.

9. При условиях внешних воздействий окружающей среды, относящихся к

3 классу эксплуатации (табл. 4.1) обязательно необходимо

предусматривать конструктивные и химические меры защиты

конструкций и элементов на основе Ультралам.

10. Толщина материала и взаимное расположение слоев шпона существенно

влияют на величину коробления.

11. При условиях эксплуатации соответствующих классам 2, 3 табл. 4.1

данного отчета необходимо использовать химические меры защиты

конструкций из Ультралам для уменьшения коробления материала.

- 67 -

Раздел 2

Обоснование сортамента серийно изготавливаемых

плит и брусьев Ультралам.

- 68 -

СОДЕРЖАНИЕ:

1. ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………..

69

2. УНИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ…..

70

3. УНИФИКАЦИЯ В ОБЛАСТИ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ...

72

4. УНИФИКАЦИЯ ЛВЛ – УЛЬТРАЛАМ………………………………

77

5. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 2……………………………………………

81

- 69 -

1. ВВЕДЕНИЕ

Несомненным достоинством изготавливаемого на заводе в г. Торжок

многослойного клееного из преимущественно однонаправленного шпона

материала Ультралам является возможность изготовления широкой

номенклатуры строительных элементов большой длины и достаточного для

определенных областей применения сечения. Естественно, это подразумевает

изготовление этих элементов по специальным заказам. И, естественно,

использование при индивидуальном проектировании строительных объектов.

Не отрицая некоторой целесообразности реализации указанного выше

направления использования древесных материалов в строительстве, следует

отметить, что деревянные конструкции не могут быть экономически

конкурентоспособными, если проектирование ведется в отсутствии

стандартов на серийно изготавливаемые промышленностью элементы (в

металле – прокат, в сборном железобетоне – арматура, балки, плиты и т.д.).

Поэтому проектировщики стараются «обходить» конструкции из дерева.

При использовании конструкций из других материалов производство

элементов отделено от производства конструкций. В деревянных

конструкциях эти два производства, как правило, совмещены. Т.е.

предприятия, собирающие, например, несущие фермы или каркасы панелей,

фактически всегда должны осуществлять весь цикл деревообработки –

иногда даже от распиловки бревен до сборки самих конструкций. Обеспечить

нужные уровни эффективности такого производства и

конкурентоспособности производимых им конструкций – просто

невозможно.

Вышеизложенное в полной мере относится и к использованию в

строительстве Ультралама. Положение может быть изменено, если

промышленность перейдет на двухстадийную систему, на первой из которых

на заводе в г. Торжок будут серийно изготавливаться стандартные элементы

заданных размеров, а из них на многочисленных сборочных заводах или

непосредственно на стройке будут создаваться самые разнообразные

конструкции.

- 70 -

2. УНИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Как отмечалось, вся строительная промышленность работает по

двухстадийной схеме: на первой стадии используют серийно

изготавливаемые стандартные элементы. Их размеры и характеристики

нормированы соответствующими стандартами (ГОСТами). Простейшим по

структуре является ГОСТ 530-80 [18] (рис.1).

Рис. 1.Кирпичи и камни керамические по ГОСТ 530-80

В сборном железобетоне, например, плиты перекрытий нормированы

ГОСТ 21506-87 [19] (рис.2).

- 71 -

Рис. 2. Плиты железобетонные по ГОСТ 21506-87

Металлический прокат нормирован, например, в ГОСТ 8239-89 [20]

(рис 3а, 3б).

Рис 3 а. Двутавр стальной горячекатаный по ГОСТ 8239-89

- 72 -

Рис. 3 б. Металлический прокат по ГОСТ 8239-89

На второй стадии, используя стандартный сортамент, создаются самые

разнообразные конструкционные решения.

3. УНИФИКАЦИЯ В ОБЛАСТИ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Отсутствие серийного изготовления стандартных элементов в области

деревянных конструкций уже неоднократно ставило промышленность в

крайне тяжелое положение.

Рассмотрим это на примере деревянных клееных конструкций (ДКК).

Известно, что они весьма специфичны. Без учета их особенностей развитие

ДКК крайне затруднительно. Приведем примеры.

В 1943-45 г.г., для восстановления разрушенного народного хозяйства

стали широко использовать ДКК. Была создана производственная база,

обеспечивающая их широкое применение. Работали более 20 заводов.

Успехи применения ДКК в различных отраслях строительства –

промышленном, общественном, транспортном, военном и др. были высоко

оценены присуждением в 1952 г. Сталинской премии. Однако тогда не были

решены вопросы рациональной организации проектирования, производства и

обеспечения устойчивого спроса на эти конструкции. Поэтому, с переходом

- 73 -

строительной промышленности на широкое применение сборного

железобетона, ДКК оказались неконкурентоспособными. К 1955 году

промышленность ДКК прекратила свое существование.

В известной степени ситуация повторилась в 1973-1988 г.г., когда

вновь организованная промышленность ДКК (около 30 заводов) в условиях

перестройки не выдержала конкуренции и также была практически

ликвидирована.

Третий период развития можно отнести к 1992-2008 г.г. Однако, как и

раньше, не уделялось достаточного внимания рациональной организации

проектирования, производства и обеспечению конкурентоспособности и

устойчивого спроса на конструкции. В третий раз может повториться

указанная выше ситуация.

Рассматривая вышеизложенное применительно к использованию

Ультралама, можно с определенной долей достоверности констатировать, что

будущее материала – в разработке и осуществлении комбинированных

конструктивных решений из древесины, в том числе – клееной и Ультралама.

Поэтому следует вначале, хотя бы бегло, привести сведения о сортаменте

стандартных элементов из древесины.

Сейчас наш ЛПК серийно производит для строительства круглый

лесоматериал (бревна) и пиломатериал (брусья и доски). Это своего рода

«полуфабрикаты», из которых изготавливают строительные деревянные

конструкции, например: балки, прогоны, стойки, стропила, каркасы панелей

или домов.

В табл. 1 и 2 приведены возможные варианты сортаментов:

соответственно цельнодеревянных элементов и элементов из клееной

древесины. После уточнения сортаменты могут быть изданы для

практического использования в виде технических условий (ТУ). Технические

требования к качеству, заводскому контролю, приемке, транспортированию

клееных элементов, изготавливаемых серийно или на заказ, должны быть

отражены в других технических условиях.

- 74 -

Таблица 1

Примечание – величина длины – до 6 м и до 12 м (склеенных по длине) с

градацией 0,1 м.

Таблица 2

Высота

сечения,

м

Ширина сечения, мм

90 90 - - - - -

120 90 120 - - - -

140 90 120 140 - - -

160 90 120 140 160 - -

200 - 120 140 160 200 -

240 - 120 140 160 200 240

280 - 120 140 160 200 240

360 - 120 140 160 200 240

400 - - 140 160 200 240

500 - - 140 160 200 240

Примечание – величина длины элементов находится в диапазоне от 6 до 30 м с

градацией 0,5 м.

Проектирование конструкций с использованием цельнодеревянных и

клееных элементов сортамента будет осуществляться в соответствии

СНиП II-25-80 [11] и СТО 36554501-002-2006 [10].

Стандартные элементы могут изготавливаться трех классов прочности

(табл. 3).

Толщина

элементов

(h), мм

Ширина сечения (b), мм

20 70 95 120 145 - - - -

35 70 95 120 145 - - - -

45 70 95 120 145 - - - -

70 70 95 120 145 170 190 220 -

95 - 95 120 145 170 190 220 -

120 - - 120 145 170 190 220 240

145 - - - 145 170 190 220 240

170 - - - - 170 190 220 240

190 - - - - - 190 220 240

240 - - - - - - - 240

- 75 -

Таблица 3

№

п/п Напряженное состояние

Расчетное сопротивление класса прочности, МПа

1 2 3

1. Изгиб, сжатие, смятие

вдоль волокон, Rи ,Rс ,Rсм 14 13 8,5

2. Растяжение вдоль

волокон, Rр 12 9,0 -

3.

Сжатие и смятие поперек

волокон (местное Rсм90 в

знаменателе), Rс90

1,8/3,0 1,8/4,0 1,8/4,0

4.

Скалывание вдоль

волокон при изгибе

элементов, Rск

1,6 1,5 1,5

5. Скалывание поперек

волокон, Rск90 0,7 0,7 0,6

6. Растяжение поперек

волокон, Rр90 0,35 0,3 -

Конечно, осуществление предлагаемых принципиальных изменений

всей системы изготовления и применения деревянных конструкций

потребует существенных материальных затрат.

Наличие экономически конкурентоспособных элементов стандартного

сортамента обусловит не только упрощение самого процесса

проектирования, но и значительное увеличение объема применения

Ультралам.

Организация отсутствующей сейчас широкой сети оптовой и

розничной продажи стандартных элементов сделает их доступными для

потребителя, как в индивидуальном, так и в массовом строительстве. Сейчас

такая возможность отсутствует.

Можно предположить, что наиболее эффективной будет организация

серийного выпуска стандартных элементов на 5-10 крупных предприятиях (с

годовым объемом выпуска 150-250 тыс.м3), расположенных

преимущественно в лесодостаточных районах страны. Они будут оснащены

высокопроизводительным оборудованием. Сборка же конструкций из

стандартных элементов будет осуществляться на относительно небольших

предприятиях, расположенных в различных районах страны, максимально

- 76 -

приближенных к массовому строительству, или же непосредственно на месте

строительства.

Изложенное выше в равной степени относится к унификации,

серийному выпуску и применению стандартных элементов из Ультралама.

Своего рода промежуточным этапом, уже давно реализованным в

промышленности, можно считать стандартизацию параметров листов из

фанеры и особенно фанерных плит. Размеры последних даны в ГОСТ 8673-

93 [21] (табл. 4).

Таблица 4

Марка Длина Ширина Толщина

Номин. Пред. откл. Номин. Пред. откл. Номин. Пред. откл.

ПФ-А

1220;

1525;

1830;

21200

2300; 2440

±5,0 1220;

1525

15

20; 25;

30

45

±1,0

±1,5

±2,0

ПФ-Б 1525; 1830

2200; 2440 ±5,0

1220;

1525 ±5,0

20; 25;

35

40; 45

53

62; 68

78

±1,5

±1,5

±2,5

+3,0

—2,5

+4,0

—3,0

ПФ-В

1220;

1525;

18.30;

2200;

2300; 2440

±5,0 1220;

1525 ±5,0

8; 12; 15

22; 26;

30

±1,0

±1,5

ПФ-Х

от 1220 до

1520 с

градацией

25

1525

±5,0

от 200 до

152,5 с

градацией

25

±5,0

13

26

29; 33

±1,0

±1,5

+2,0

—1,0

ПФО-Х

от 1220 до

1625 с

градацией

25

1525

±5,0

от 200 до

1525 с

градацией

25

±5,0 33 ±2,5

ПФД-Х 1525 ±5,0 1525 ±5,0 16 ±1,0

ПФ-Л

1880;

1830;

2300; 2440

±5,0

от 100 до

1500 с

градацией

100

1220;

1525

±5,0

14

16; 18

20; 22

±1,0

+1,0

—0,9

- 77 -

4. УНИФИКАЦИЯ ЛВЛ – УЛЬТРАЛАМ

Аналогично пиломатериалам, фанере, фанерных плиткам в

нормативных, технических и рекламных изданиях указываются размеры

изготавливаемых тем или иным предприятием плитных материалов или

отдельных конструктивных элементов.

Так, например, завод ЛВЛ-Югра рекламирует свою продукцию

следующим образом:

Предприятие выпускает брус различных типоразмеров:

- длина от 2,5 до 18 метров;

- толщина кратна толщине шпона 3 мм,

- минимальная толщина 21 мм, максимальная 75 мм;

- ширина 66 мм, 200 мм, 260 мм, 300 мм, 360 мм, 450 мм, 600 мм,

900мм, 1800 мм.*

* есть производственная возможность выпускать материал другой

ширины

В общем виде возможности завода в г. Торжок по изготовлению брусьев и

плит из Ультралама следующие (табл. 5)

Таблица 5

Длина, мм Высота сечения, мм Ширина сечения, мм

Номинал Предельное

отклонение Номинал

Предельное

отклонение Номинал.

Предельное


2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

…

…

…

20500

5,0

до 400 ± 2,0

19

21

27

33

39

45

51

57

63

69

75

90

106

(+1,4) (-0,9)

(+1,5) (-1,0)

(+1,6) (-1,2)

(+1,8) (-1,4)

(+2,0) (-1,6)

(+2,2) (-1,8)

(+2,3) (-1,9)

(+2,5) (-2,1)

(+2,7) (-2,3)

(+2,9) (-2,5)

(+3,1) (-2,7)

(+3,5) (-3,1)

(+4,4) (-4,0)

свыше 400 ±0,5%

- 78 -

Примерно такие же размеры ЛВЛ приводятся и в зарубежных

источниках.

Так, например, в [22] указаны размеры продукции, изготавливаемой

компанией Finnforest Oyj на фабриках, расположенных в городах Лохья

(Lohja) и Пункахарью (Punkaharju) (табл. 6).

Таблица 6.

Изделие*

Толщина,

мм

Ширина/высота (мм)

200 225 260 300 360 400 450 500 600

S/Q 27 X X

S/Q 33 X X X

S/Q 39 X X X X

S/Q 45 X X X X X

S/Q 51 X X X X X X

S/Q 57 X X X X X X X

S/Q 63 X X X X X X X X

S/Q 69 X X X X X X X X X

S 75 X X X X X X X X X



*Kerto-Q может иметь ширину 1800/2500 мм. Эти изделия могут быть распилены по

требуемой толщине.

Балки и панели Kerto поставляются отрезками, имеющими длину,

установленную клиентом, либо стандартную установленную длину.

Максимальная длина изделия составляет 23 м.

В Европейском стандарте EN 14374:2004 [23] указываются только

величины отклонений от заданных размеров. Отмечается, что толщина не

должна отличаться более чем на +(0,8 + 0, 03 t) мм или –(0,4 + 0,03t) мм от

требуемой толщины (t). Допускаются локальные отличия толщины,

связанные с неоднородностью шпона, например, сучковые отверстия и стыки

слоев шпона. Применительно к ширине < 400 мм ширина не должна

отличаться более чем на +/– 2 мм от требуемой ширины. Применительно к

ширине > 400 мм ширина не должна отличаться более чем на +/– 0,5 % от

требуемой ширины.

- 79 -

Так как исследования по договору ООО «СТОД» и ООО «ЭЛСТ-

СТРОЙ» направлены на создание условий для устойчивого спроса на

тоннажную продукцию Ультралама, в данной части отчета приведены

предложения по созданию сортамента серийно изготавливаемых

стандартных элементов – брусьев и плит – с введением его в

разрабатываемый впервые в стране стандарт (СТО) на Ультралам.

При составлении сортамента анализировались его совместимость с

сортаментами на цельную и клееную древесину, о чем выше было изложено,

а также частоту заказываемых в 2009 году на заводе элементов (Приложение

3).

Все изложенное позволило предложить для включения в нормативные

документы и последующего использования сортамента стандартных

элементов из Ультралама (табл. 7).

- 80 -

Таблица 7

№

п/п

Тип

материала

Толщина,

мм

Ширина (высота), мм

200 225 260 300 360 450 500 600 700 800 900 1000 1200 1250

1. У

льтр

алам

RS, R

, X

, I

19 + + +

2. 21 + + + +

3. 27 + + + + +

4. 30 + + + + +

5. 33 + + + + + +

6. 39 + + + + + + +

7. 45 + + + + + + + +

8. 51 + + + + + + + + +

9. 57 + + + + + + + + + +

10. 63 + + + + + + + + + + +

11. 69 + + + + + + + + + + + +

12. 75 + + + + + + + + + + + + +

13. 90 + + + + + + + + + + + + + +

14. 100 + + + + + + + + + + + + + +

15. 106 + + + + + + + + + + + + + +

Примечания:

1. Длина серийно изготавливаемых стандартных элементов – от 2500 до 20500 мм с градацией 500 мм.

2. Допускается изготовление элементов с другой градацией по заказам потребителей.

3. Наиболее часто востребованы следующие размеры: толщина: 30, 39, 63; ширина: 200; длина: 1100, 2020, 3000, 4100, 4200, 5100, 6000,

12000 мм.

- 81 -

5. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 2

1. Выполнен анализ состояния унификации и стандартизации в

строительстве и обоснована целесообразность нормирования размерных

параметров для серийного изготовления стандартных элементов из

Ультралама.

2. Показана целесообразность учета размерных параметров серийно

изготавливаемых стандартных элементов из цельной и клееной древесины и

фанерных плит при создании комбинированных конструкций из сочетания

указанных материалов.

3. Предложен сортамент стандартных элементов из Ультралама для

серийного их изготовления и включен в стандарт организации (СТО)

«Деревянные конструкции. Многослойный клееный из шпона материал

Ультралам. Общие технические условия».

- 82 -

Раздел 3

Защита ULTRALAM от увлажнения

и атмосферных воздействий

- 83 -

СОДЕРЖАНИЕ

1. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТНОЙ ОБРАБОТКЕ ULTRALAM………..

84

2. ВЫБОР СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ULTRALAM ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ОЦЕНОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ…………...

87

3. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ULTRALAM НА ФОРМИРОВАНИЕ

ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ……………………………………………

90

4. ОЦЕНКА ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ ЗАЩИТНЫХ

ПОКРЫТИЙ…………………………………………………………….

97

4.1. Методика проведения испытаний……………………………….. 97

4.2. Результаты оценки водопроницаемости защитных покрытий…

107

5. ЗАШИТА ТОРЦЕВ ULTRALAM ОТ УВЛАЖНЕНИЯ В

ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ……………………….……………….

109

6. ВЫВОДЫ…………………………………………………………………

134

- 84 -

1. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТНОЙ ОБРАБОТКЕ ULTRALAM

Учитывая, что в последнее время деревянные конструкции получили

популярность при строительстве зданий и сооружений зрелищного,

спортивного и культурно-бытового назначения, где они выходят в интерьер

помещения, к ним предъявляются и повышенные декоративные качества.

При обработке таких конструкций предпочтение отдается составам, не

скрывающим текстуру древесины. К ним относятся лаки, лессирующие

пропитки и защитно-декоративные составы, в том числе, обладающие

фунгицидными свойствами. Для конструкций, эксплуатируемых в

помещениях, где высокая защита конструкций от увлажнения является более

важным, чем придание им высоких декоративных качеств, а также

находящихся на открытом воздухе и подвергающихся наиболее

неблагоприятным температурно-влажностным воздействиям предпочтение

отдается укрывистым лакокрасочным материалам (краскам, эмалям).

Эффективность такой меры подтверждена работами отечественных и

зарубежных ученых, а также опытом эксплуатации клееных деревянных

конструкций в зданиях и сооружениях самого различного назначения.

ЛКП пропускают влагу значительно медленнее, чем древесина. Этим

предотвращаются быстрые и резкие изменения влажности древесины в

периферийной зоне конструктивного элемента. Эффективность покрытий

оценивается по их способности снижать скорость проникания в древесину

капельно-жидкой и парообразной влаги.

С учетом различных условий эксплуатации конструкций из

ULTRALAM, а также возможности увлажнения их атмосферными осадками

в процессе строительства, защитные средства, наносимые на заводе-

изготовителе, должны удовлетворять следующим требованиям:

- обладать фунгицидными свойствами, чтобы предохранять

конструкции от появления на них синевы, плесневых и дереворазрушающих

грибов при эксплуатации в условиях повышенной и переменной влажности

(бассейны, аквапарки, некоторые типы сельскохозяйственных зданий и др.),

- 85 -

на открытом воздухе и под навесом, а также при хранении и монтаже,

продолжительность которых по ряду причин может затянуться, и

конструкции будут подвергаться длительное время неблагоприятным

атмосферным воздействиям;

- обладать хорошими влагозащитными свойствами, что позволило бы

исключить увлажнение конструкций атмосферными осадками при хранении

и монтаже и обеспечить их стабильное влажностное состояние в процессе

эксплуатации;

- не снижать адгезию огнезащитного покрытия к ULTRALAM, которое

наносят на конструкции после окончания монтажных работ и устройства

кровли;

- не оказывать отрицательного влияния на эффективность

огнезащитного покрытия;

Особое внимание следует обратить на защиту от увлажнения торцев

элементов конструкций, которые значительно быстрее реагируют на

изменение влажности, чем боковые поверхности элементов, а, следовательно,

в наибольшей степени подвержены биоразрушению и расслаиванию. Это

относится к конструкциям, которые эксплуатируются на открытом воздухе и

в помещениях с повышенной и переменной влажностью воздуха.

Химическую защиту конструкций от эксплуатационных воздействий

предпочтительнее делать в заводских условиях. Защита конструкций от

возгорания с использованием огнезащитных составов должна производиться

на строительной площадке после устройства кровли. При этом возможны два

варианта защитной обработки.

Вариант 1. На заводе-изготовителе на конструкции наносят покрытия

с высокими влагозащитными свойствами (низкие водо– и

паропроницаемость). Кроме того, эти покрытия могут одновременно

обладать фунгицидными (при необходимости) и декоративными свойствами.

После монтажа конструкций и устройства кровли наносят

огнезащитные покрытия.

- 86 -

Вариант 2. В заводских условиях на конструкции наносят

поверхностно-пропиточные составы комплексного действия на органической

или водной основе. Они обладают фунгицидными и декоративными

свойствами, но не образуют на поверхности древесины пленочного

покрытия. Поскольку эти средства имеют малый сухой остаток, они, обладая

водоотталкивающими свойствами, не препятствуют гигроскопическому

увлажнению древесины.

Основная функция такой защитной обработки – предохранение

конструкций от переувлажнения и появления на древесине плесневых и

окрашивающих грибов не только в период строительства, но и в период

эксплуатации. Кроме того, поверхностно-пропиточные составы могут

выполнять и декоративную функцию.

Если конструкции, защищенные по варианту 2, будут

эксплуатироваться в помещении с нестабильным температурно-влажностным

режимом, то огнезащитное покрытие (если это требуется по

противопожарным нормам) должно обладать достаточной водо- и

паронепроницаемостью, чтобы в максимальной степени способствовать

стабилизации влажностного состояния конструкции.

Таким образом, мы имеем дело с системной защитой конструкций.

Здесь важно обеспечить адгезию огнезащитного покрытия к поверхности

ULTRALAM, на которую в заводских условиях нанесено влаго– или

влагобиозащитное покрытие, или защитно- декоративный пропиточный

состав. От этого во многом зависит долговечность, а, следовательно, и

эффективность огнезащитного покрытия.

Из опыта применения в строительстве клееных деревянных

конструкций мы знаем, что есть примеры, когда на заводе на поверхности

конструкций наносят защитно-декоративное покрытие или пропитку, а потом

при сдаче объекта в эксплуатацию оказывается, что по противопожарным

требованиям необходима еще и огнезащитная обработка. И тут выясняется,

что огнезащитный состав либо плохо, либо совсем не ложится на

поверхности, предварительно обработанные в заводских условиях. В этом

- 87 -

случае заводское покрытие счищается, и огнезащитный состав наносят уже

на чистую древесину.

Выбор того или иного защитного средства определяется также с

учетом возможностей производства – наличие необходимого оборудования

для нанесения и сушки покрытия и т.д. Немаловажным фактором является и

степень экологичности состава и время его сушки. Большая

продолжительность межслойной и окончательной сушки составов на

органических растворителях и их вредность в некоторых случаях являются

препятствием к их применению, несмотря на высокие защитные и

адгезионные свойства.

2. ВЫБОР СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ULTRALAM ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ОЦЕНОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Выбор защитных средств для исследований в данной работе

основывался на результатах полигонных испытаний более 60 отечественных

и зарубежных составов, которые в течение ряда лет проводятся лабораторий

деревянных конструкций ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко.

В результате анализа поведения образцов с различными защитными

покрытиями в атмосферных условиях, которые являются очень жесткими и

дают наиболее объективную оценку эффективности того или иного

защитного средства для лабораторных и натурных испытаний были отобраны

составы, приведенные в табл. 1 и 2.

- 88 -

Основные характеристики лакокрасочных материалов (ЛКМ)

использованных в экспериментах

Таблица 1

ЛКМ Фирма

производитель

Сухой

остаток,

%

Время высыхания, ч

Блеск от пыли

между

слоями полное

1 2 3 4 5 6 7

У к р ы в и с т ы е

MIRANOL**

алкидная краска Tikkurila

(Финляндия)

50 3-4 24 Глянц.

BETOLUX**

уретано-алкидная

краска

50 1-2 24 Глянц.

ENAMEL parlak*

алкидная эмаль Marshall

(Турция) 70-73 24 48 Глянц.

MASTER W 30**

алкидная краска Sadolin 6 12 матовая

ПФ-115**

Алкидная эмаль Эмпилс

(Россия) 49-70 24 Глянц.

Л а к и

MERIT JAHTI 30**

полиуретановый лак Tikkurila

(Финляндия) 49 2 24 п/глянц.

PROTEX YAT

VERNIK**

уретано-алкидный лак

Marshall

(Турция) 55-57 4 Глянц.,

п/матов.

POLI-R**

алкидно-уретановый

лак б/цв.

Poli-R

(Турция) 50 4-6 24

Глянц.,

п/матов Л е с с и р у ю щ и е с о с т а в ы

PINOTEX ULTRA*

защитно-декорат.

состав на алкидной

основе ES Sadolin

(Эстония)

46-51 12-24

PINOTEX DORS &

WINDOOWS*

защитно-декорат.

состав на основе

алкида и акрилата

32-34 1 24

BELINKA

TOPLASUR*

лазурь на основе

алкидной смолы

Belinka Belles

(Словения)

45-48 6 12

BELINKA

TOPLASUR UV

Plus*


алкидной смолы

6-10 12

BELINKA

EXTERIER*


акриловой смолы 4-6 6

Примечание. * - для наружных работ; **-для наружных и внутренних работ

- 89 -

Основные характеристики грунтовочных антисептиков,

использованных в экспериментах

Таблица 2

Антисептик Фирма


Сухой

остаток,

%

Время высыхания, ч Очистка

инструме

нта между

слоями полное

1 2 3 4 5 6

VALTTI

POHJUSTE

на основе льняного

масла

Tikkurila

(Финляндия) 15 24

Не менее

24

Уайт-

спирит.

PROTEX BASE

на основе алкидной

смолы Marshall

(Турция)

6-7 2-4 24 Уайт-

спирит

PROTEX WOOD

PROTECTOR


смолы

24-27 8 24 Уайт-

спирит

BELINKA BASE


смолы Belinka Belles

(Словения)

8-11 8-12 12 Уайт-

спирит

BELINKA

IMPREGNANT

на водной основе

10-12 12 Вода

PINOTEX BASE


смолы ES Sadolin

(Эстония

5 12 24 Уайт-

спирит

PINOTEX WOOD

PRIMER

на водной основе

11 12 24 Вода

СКОЛТЕКС-ПР

на акриловой основе

ООО «СКОЛТ»

(Россия) 12 1-3 12 Вода

- 90 -

3. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ULTRALAM НА ФОРМИРОВАНИЕ

ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

Характер текстуры поверхности шпона определяется способом его

резания – по спирали относительно оси вращения бревна (чурака), поэтому

текстура близка к тангенциальной поверхности досок с еще большими

промежутками между границами ранней и поздней древесины годичных

слоев (рис.1 А). На расход ЛКМ в значительной степени влияет структура

лицевых слоев ULTRALAM. Если наружный шпон состоит

преимущественно из заболонной древесины, то расход ЛКМ на первый слой

оказывается значительно больше, чем при нанесении на шпон, полученный

из ядровой части бревна.

На впитываемость ЛКМ и пропиточных составов влияет и

соотношение поздней и ранней древесины годичных слоев. Поскольку у

сосны процентное содержание ранней древесины больше, чем поздней, то

при лущении шпон больше состоит из ранней древесины, которая

пропитывается лучше.

Качество покрытия зависит в основном от плотности древесины

наружных слоев. При лущении в шпоне образуется много продольных

трещин на обратной стороне.

Условия срезания шпона создают разницу в структуре поверхности

правой и левой стороны шпона. Поверхностный слой шпона с лицевой

стороны всегда более уплотнен за счет действия обжимной линейки.

Доминирующими неровностями на поверхности являются углубления –

следы вырывов ножом пучков волокон, количество и величина этих вырывов

зависят от остроты ножа и качества древесины. У лущеного шпона больше

вырывов образуется в местах косослоя (рис. 2).

Вследствие упругих сил лист лущеного шпона имеет тенденцию

принимать форму, которую он занимал в чураке (рис. 1 Б). Чем больше

толщина и ширина шпона, тем сильнее эта тенденция. На обратной (левой)

стороне шпона поверхностный слой обычно несколько разрыхлен за счет

растяжения при отгибе, в нем появляются микротрещины, а неровности

- 91 -

- 92 -

- 93 -

имеют вид местных бугорков, вытянутых вдоль волокон. С увеличением

толщины шпона (при изготовлении ULTRALAM используется шпон

толщиной 3 мм, который значительно толще, чем при изготовлении фанеры)

вероятность появления и глубина трещин возрастает. О характере трещин

можно судить по степени заполнения их клеем (рис. 3).

Хотя наружные листы укладываются обратной стороной внутрь пакета,

тем не менее, структура шпона нарушается и трещины, не видимые снаружи,

влияют на проникаемость ЛКМ и пропиточных составов.

Структурные неровности поверхности вызывают неравномерность

толщины наносимых на древесину слоев лакокрасочного покрытия.

Величина этих неровностей может превышать толщину наносимых покрытий

(рис. 4).

При длительном контакте наружного шпона, с водой (в течение суток и

более) на лицевой стороне шпона появляются вздутия и неровности. Такая

же картина имеет место и в шпоне, на которой нанесено покрытие с низкими

влагозащитными свойствами (рис. 5).

- 94 -

- 95 -

- 96 -

- 97 -

4. ОЦЕНКА ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

4.1. Методика проведения испытаний

Известно, что конечные свойства ЛКП сильно зависят от вида

подложки и ее предварительной подготовки. Особенности древесины:

капиллярно-пористое строение с ярко выраженной анизотропией строения и

свойств не только вдоль и поперек оси ствола дерева, но и в двух поперечных

(тангенциальном и радиальном) направлениях; способностью древесины

высыхать, увлажняться, набухать, изменяя форму и размеры деревянного

элемента, сложный химический состав – подтверждает мнение, что природа

покрываемой поверхности влияет на адгезию лакокрасочной пленки и ее

защитные свойства.

На стадии подготовки эксперимента необходимо было определится с

выбором марки и толщины плиты, а также оценить влияние подготовки

поверхности (шлифование) на смачиваемость и скорость впитывания

жидкости (вода и СКОЛТЕКС-ПР).

Впитываемость жидкостей определяли на шпоне, шлифованном

вручную и механическим способом. У испытываемых образцов одна

половина шлифовалась, а другая оставалась нешлифованной. Впитывающую

способность поверхности оценивали «методом капли». Жидкость наносили

пипеткой на участки с ранней и поздней древесиной. Время впитывания

определяли секундомером, периодически поверхности образцов

фотографировали (рис. 6-9).

Эксперименты показали следующее.

1. Шлифованная поверхность впитывает воду значительнее интенсивнее,

чем нешлифованная. Причем, скорость впитывания поверхностью,

шлифованной механическим способом, выше, чем шлифованной ручным

способом (рис. 6 и 7).

2. Увеличение скорости впитывания капли СКОЛТЕКС-ПР на

шлифованной поверхности отмечено только на ранней древесине годичного

слоя (капля впиталась через 10 с). На поздней древесине влияние

- 98 -

шлифования на скорость впитывания капли СКОЛТЕКС-ПР отмечено не

было (рис.8 и 9).

3. Повышенную скорость впитывания жидкости шлифованной

поверхностью можно объяснить разрыхлением структуры ранней и более

слабой древесины наружных слоев шпона, о чем свидетельствует

увеличенная площадь растекания капель в обоих направлениях - как вдоль,

так и поперек волокон. Поздняя древесина более твердая и после

шлифования сохраняет свою структуру.

Ранее было отмечено, что плиты ULTRALAM R с однонаправленным

шпоном при одностороннем увлажнении в значительной степени

подвержены короблению, причем величина коробления тем больше, чем

тоньше плита.

Были проведены сравнительные испытания водопроницаемости

образцов ULTRALAM R без защитной обработки и древесины сосны. Оба

образца имели толщину 30 мм. Испытания показали, что скорость

проникания воды в ULTRALAM R, в направлении, перпендикулярном

клеевым швам, примерно в 2 раза выше, чем в ядровую древесину сосны и

составляет 15 мг/см².сутки и 8 мг/см².сутки соответственно.

В то же время, у ULTRALAM R наблюдается повышенная скорость

проникания воды вдоль волокон лицевого шпона ( 340-600 мг/см².сутки), что

можно объяснить нарушенной структурой древесины шпона и наличием

невидимых для глаз микротрещин, представляющие собой своеобразные

капилляры, по которым вода свободно продвигается в направлении,

параллельном клеевым швам. На рис. 9 А показан образец плиты

ULTRALAM R, на который было установлено кольцо с герметизацией по

контуру, в которое налили подкрашенную воду. Через 5 суток вода вышла за

пределы кольца вдоль волокон шпона. Для сравнения на рис. 9 Б показан

образец из спелой древесины ели, который испытывали параллельно с

образцом ULTRALAM R. Визуально продвижения воды вдоль волокон не

наблюдается.

- 99 -

- 100 -

- 101 -

- 102 -

- 103 -

- 104 -

В отношении склонности к короблению ULTRALAM Х, у которого

отдельные слои имеют взаимно перпендикулярное направление, выгодно

отличаются от ULTRALAM R. В зависимости от выбранного метода оценки

водопроницаемости ЛКП может быть использована та или иная плита.

Следует заметить, что свойство ULTRALAM R коробиться при

увлажнении можно использовать в качестве критерия оценки влагозащитной

способности ЛКП. Этот метод может дать очень наглядную картину, но

получить количественные показатели водопроницаемости покрытия он не

позволяет. Это связано с тем, что при значительных деформациях,

возникающих при короблении подложки, лакокрасочная пленка испытывает

большие растягивающие напряжения. В процессе увлажнения и по мере

увеличения стрелки коробления внутренние напряжения приводят к

появлению в покрытии трещин, через которые вода с еще большей

скоростью проникает в подложку и, тем самым, ускоряет процесс ее

коробления. Этот метод может быть использован для предварительной

оценки влагозащитной способности покрытий.

Плиты ULTRALAM можно использовать для получения

количественной оценки водопроницаемости защитных покрытий, поскольку

коробление подложки здесь отсутствует, и, следовательно, не привносит

дополнительной погрешности в результаты измерений.

В настоящей работе для изготовления образцов использовали плиты

обеих марок.

Для оценки водопроницаемости защитных полимерных и

лакокрасочных покрытий, нанесенных на древесную подложку, используют

чаще всего весовой метод. Он основан на периодическом измерении массы

образца с покрытием, находящегося в воде. Образец выполнен в виде

прямоугольной пластины, у которой обе пласти защищены испытуемым

покрытием, а кромки гидроизолированы. Однако этот метод, имеющий

различные модификации, не позволяет получить стационарных условий

перемещения влаги через ПК, и, следовательно, точных количественных

- 105 -

характеристик его проницаемости. Это связано с тем, что по мере насыщения

образцов водой, скорость ее прохождения через ПК постепенно снижается.

В данной работе была использована оригинальная методика,

разработанная в лаборатории деревянных конструкций ЦНИИСК им.

Кучеренко.

Суть методики поясним с помощью рис. 10. На образец толщиной 30

мм и диаметром 12 см наносили защитное покрытие. После полной

полимеризации или высыхания покрытия к нему приклеивали пластиковое

кольцо высотой 30 мм с внутренним диаметром 10 см. Затем кромки образца

изолировали водонепроницаемой эластичной мастикой или герметиком.

Кольцо с наружной стороны также влагоизолировали. В кольцо наливали

подкрашенную дистиллированную воду, предварительно взвешенную на

весах с точностью 0,01 г. Воду подкрашивали для контроля за возможным

нарушением целостности гидроизоляции и своевременного ее

восстановления. На кольцо устанавливали стеклянную пластину с

отверстием диаметром 0,5 мм. Чтобы исключить погрешность измерения за

счет испарения влаги через неплотности между стеклом и кромкой кольца,

перед установкой стеклянной пластины кромку кольца смазывали солидолом

или мастикой. Скорость прохождения воды через испытуемое покрытие

оценивали путем периодического взвешивания воды, забираемой из кольца

после снятия пластины. Испытания заканчивали при достижении постоянной

скорости прохождения влаги через образец, о чем свидетельствовала

установившаяся скорость потери массы воды.

Испытания проводились в течение 1 месяца при комнатной

температуре (рис. 11).

- 106 -

- 107 -

4.2. Результаты оценки водопроницаемости защитных покрытий

Характеристики образцов с защитными покрытиями и результаты

испытаний представлены в табл. 3.

Водопроницаемость защитных покрытий на ULTRALAM Х

Таблица 3 Система защитной обработки

Водопроницаемость

мг/см2 . сутки

Грунт (пропитка) Покрытие

Наименование Кол-во

слоев/

расход г/м2

Наименование Кол-во

слоев/

расход г/м2

VALLTI

POHJUSTE 1/85

Яхтный лак

MERIT JAHTI

2/128 2,3

3/169 1,1

- - Яхтный лак

POLI-R

2/95 1,5

3/140 1,0

VALLTI

POHJUSTE 1/85 Эмаль ENAMEL 2/230 2,0

VALLTI

POHJUSTE 1/89 Эмаль BETOLUX

2/161 2,2

3/221 1,2

BELINKA

IMPREGNANT 1/107

BELINKA

EXTERIER

2/145 5,0

3/188 3,2

BELINKA BASE 1/141 BELINKA

TOPLASUR

2/95 4,1

3/137 2,5

PINOTEX WOOD

PRIMER 1/137

PINOTEX

DOORS &

WINDOWS

2/182 6,4

3/227 4,6

PINOTEX BASE 1/129 PINOTEX ULTRA

2/98 4,5

3/132 3,0

PROTEX BASE 1/120 Яхтный лак

PROTEX YAT

VERNIK

2/150 2,1

VALLTI

POHJUSTE 1/88

Краска

MASTER 30 2/147 5,0

VALLTI

POHJUSTE 1/89 Эмаль MIRANOL

2/115 5,3

3/174 3,7

ULTRALAM контроль (без защиты) 15

- 108 -

Выводы

1. Покрытия на основе уретано-алкидных лаков MERIT JAHTI, PROTEX

YAT VERNIK и POLI-R обладают низкой водопроницаемостью – 1,5-2,3

мг/см².сутки при двухслойном нанесении с расходом до 150 г/м². Наилучшие

показатели у лака POLI-R - при расходе 140 г/м² водопроницаемость

покрытия составила всего 1,0 мг/см².сутки.

2. Из укрывистых ЛКМ наиболее высокие показатели

водонепроницаемости отмечены у покрытий ENAMEL и BETOLUX – при

двухслойном нанесении этот показатель составил 2,0-2,2 мг/см².сутки. У

эмали BETOLUX при расходе 221 г/м² (3 слоя) водопроницаемость покрытия

снизилась до 1,2 мг/см².сутки.

Эмаль MIRANOL во влагозащитным свойствам близка к эмали

BETOLUX - при расходе 174 г/м² показатель водопроницаемости составил 3,0

мг/см².сутки (у эмали BETOLUX при близком расходе -161 г/м² - 2,2

мг/см².сутки).

3. У защитно-декоративных составов лучшие показатели по

водонепроницаемости при минимальном расходе до 100 г/м² отмечены у

BELINKA TOPLASUR (4,1 мг/см².сутки) и у PINOTEX ULTRA у (4,5

мг/см².сутки). При повышении у них расхода до 137 и 132 г/м² показатель

водопроницаемости снижается до 2,5 мг/см².сутки у BELINKA TOPLASUR и

до 3,0 мг/см².сутки у PINOTEX ULTRA.

4. Защитно-декоративные составы на водной основе BELINKA

EXTERIER и PINOTEX DOORS & WINDOWS по водонепроницаемости

несколько хуже, чем органорастворимые защитно-декоративные составы.

При 2-х слойном нанесении с расходом 145-182 г/м² водопроницаемость этих

составов составила 5,0-6,4 мг/см².сутки.

5. С увеличением расхода ЛКМ на 1 м² влагозащитные свойства

покрытий увеличиваются.

6. Все испытанные составы могут быть рекомендованы для защиты

конструкций из ULTRALAM, эксплуатируемых в зданиях и сооружениях с

- 109 -

различными температурно-влажностными условиями, а также на открытом

воздухе, с учетом их влагозащитных свойств. Область применения каждого

из испытанных составов представлена в Приложении 4.

5. ЗАЩИТА ТОРЦЕВ ULTRALAM ОТ УВЛАЖНЕНИЯ

В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Наиболее уязвимы для увлажнения торцы ULTRALAM, т.к. скорость

проникания воды вдоль волокон примерно в 20 раз выше, чем поперек. При

этом считается, что в радиальном направлении проникание для заболони

сосны выше, чем в тангенциальном.

Учитывая наличие в ULTRALAM шпона с различной степенью

пропитываемости (заболонь и ядро, поздняя и ранняя древесина), можно

предположить, что проникание жидкости (воды или пропиточных растворов

антисептиков) через торцевые поверхности будет происходить неравномерно

и с различной скоростью.

Чтобы иметь представление о характере проникания жидкости через

торцы ULTRALAM провели пропитку образца, представляющего собой

брусок сечением 74х90 мм и высотой вдоль волокон 130 мм, у которого

боковые поверхности были влагоизолированы шпатлевкой ЭП-0010. Для

сравнения изготовили образец из ядровой древесины сосны сечением 65х35

мм и длиной вдоль волокон 130 мм. Чтобы исключить влияние на пропитку

наклона волокон (косослоя), образец получали методом выкалывания.

Боковые поверхности у этого образца также были защищены ЭП-0010.

Образцы установили торцом в емкость с 8%-ным водным раствором

антисептика ХМФС на высоту 1 см (рис. 12). В процессе испытаний образцы

периодически извлекали из раствора, осушали фильтровальной бумагой и

взвешивали на весах с точностью 0,01 г для определения поглощения.

Испытания проводили до тех пор, пока на верхнем торце любого из двух

образцов не появился раствор антисептика.

Результаты испытаний представлены в табл. 4. Видна заметная разница

в скорости поглощения образцами пропиточной жидкости. Наиболее

- 110 -

интенсивно торцы обоих образцов поглощали жидкость в первые 6 ч, затем

скорость пропитки падала и к концу испытаний, которые продолжались в

течение 180 ч, она стабилизировалась.

В табл. 4 приведены данные по скорости поглощения раствора торцами

образцов в процессе опыта (v¹ и v² - скорость поглощения древесины и

ULTRALAM соответственно).

Скорость поглощения водного раствора ХМФС торцами

соснового образца (1) и образца ULTRALAM (2), г/м².ч

Таблица 4

Номер

образца 30 мин. 82 мин.

Часы

2 3,5 24 47 78 129 180

1 1354 161 140 125 71 47 40 30 25

2 5922 2015 1740 980 396 222 188 79 48

К=v²/v¹ 4,4 12,5 12,4 7,8 5,6 4,7 4,7 2,6 1,9

В первые 30 мин. опыта скорость впитывания у ULTRALAM в 4,4 раза

выше, чем у ядра сосны, затем она снижается, а разница в скорости

впитывания раствора увеличивается в 12,5 раз. Через 3,5 ч интенсивность

поглощения более заметно снижается у образца ULTRALAM (с 5922 г/м².ч в

начале опыта до 396 г/м².ч через 24 ч). К концу эксперимента скорости

поглощения торцами обоих образцов отличается всего в 1,9 раза. Количество

же поглощенной жидкости у ULTRALAM к концу эксперимента в 4,2 раза

больше, чем у соснового образца.

Разбухание торца у образца ULTRALAM составило: в направлении

клеевых швов -5,6%, в направлении, перпендикулярном клеевым швам -6,2%.

У соснового образца разбухание торца составило 4 – 4,4%.

На рис. 13 хорошо виден характер пропитки образцов. У образца

ULTRALAM некоторые слои пропитались полностью, а некоторые – лишь

частично. Это объясняется разнородным строением шпона. Шпон,

содержащий заболонь, получил сквозную пропитку, а шпон из ядровой части

сосновой древесины, которая пропитывается значительно хуже, чем

заболонь, пропитался лишь частично.

- 111 -

- 112 -

Эксперимент подтвердил предположение о большей подверженности

торцов ULTRALAM разбуханию при увлажнении. Нужно заметить, что само

разбухание и последующая усушка для ULTRALAM менее опасна, чем для

массивных клееных элементов, у которых в результате циклических

влажностных воздействий в процессе эксплуатации возможно

растрескивание древесины и нарушение целостности клеевых соединений.

Однако разбухание может отрицательно влиять на работу узловых

соединений конструкций, а само увлажнение – способствовать появлению в

материале плесневых и дереворазрушающих грибов.

Для защиты торцев ULTRALAM от увлажнения в экспериментах

использовали составы, приведенные в табл. 5.

Образцы для испытаний выпиливали из одной балки сечением

75х1500 мм. Они представляли собой торцевые срезы толщиной 25 мм. На

каждый состав использовали по 2 образца (рис. 14).

Герметики и шпатлевки наносили на оба торца образцов одним слоем

шпателем, а пропиточные составы – кистью. Расход составов определяли

путем взвешивания образцов до и после нанесения (см. табл.5). Кромки

каждого образца окрашивали краской BETOLUX в 2 слоя.

- 113 -

- 114 -

Составы для защиты торцев ULTRALAM

Таблица 5

Наименование Фирма


Номер

образца

Расход на 1

торец, г/м²

1 2

1 2 3 4 5

Г е р м е т и к и

Акриловый герметик

POLI-R (бук) POLI-R

Польша

2 617 924

4 765 809


ВГТ (б/цв. прозрачн.) ООО «Предприятие

ВГТ»

5 835 1140

6 1068 1051


BELINKA

BELODOM (белый)

BELINKA BELLES

Словения

9 1275 1318

10 1323 1322

Акриловый гермет

TYTAN (сосна ик) SELENA Group

Польша

12 1023 1209

14 1110 1107

Силиконовый

нейтральный

герметик KRASS

(б/цв. прозрачный)

KRASS

Швейцария

20 969 1080

21 996 711

Ш п а т л е в к и

Эпоксидная

шпатлевка ЭП-0010

(красно-коричневая)

ЗАО «ЭПЦ

ЭПИТАЛ»

1 937 1074

3 1150 1110

Акриловая шпатлевка

АКРИЛИТ

(белая)

ООО НПО «ОЛИВА» 13 1039 1203

15 1075 1235

П р о п и т к и

Полимерная

дисперсия

FENTAK FS 2543

(б/цв.)

HEXION

11 502 459

17 465 487

Акриловая

пропитка б/цв.

СКОЛТЕКС-ПР

ООО «СКОЛТ» 18 919 782

19 1026 833

К о н т р о л ь н ы е

(без защиты) 22 -

23 -

- 115 -

Для измерения влажностных деформаций образцов в процессе

циклических испытаний на кромки устанавливали металлические реперы

(рис. 15). Измерение деформаций производили в продольном направлении и

поперечном (в 3-х местах) в специальных измерительных устройствах,

снабженных индикаторами часового типа с ценой деления 0,01 мм (рис. 16).

Образцы подвергали циклическим температурно-влажностным

воздействиям по режимам, включающим:

1. Выдержка образцов в воде комнатной температуры – 2 ч

2. Помещение образцов в морозильную камеру с температурой - 30ºС и

выдержка в течение 3 ч

3. Выдержка в шкафу с температурой + 60ºС – 3 ч

4. Выдержка в комнатных условиях – 16 ч (рис.17)

После выдержки в воде образцы осушали и взвешивали для

определения изменения массы (табл. 6), оценивали изменение внешнего вида

образцов и состояние защитного покрытия.

Влажностные деформации образцов измеряли после выдержки в воде

(1, 5 и 10 циклов). После измерения деформаций образцы фотографировали.

В табл. 7 и 8 приведены результаты таких измерений, а на рис. 18-22 -

внешний вид образцов до и после испытаний.

- 116 -

- 117 -

- 118 -

- 119 -

- 120 -

- 121 -

- 122 -

- 123 -

- 124 -

Изменение массы образцов ULTRALAM после выдержки

в воде при циклических испытаниях (в %)

Таблица 6

Защитный

состав

Номер

образца

Циклы

1 5 10

Герметик

POLI-R

2 2,4 3,5 8,0

4 1,8 3,7 7,0

Герметик

ВГТ

5 1,8 12,2 19,3

6 2,4 11,5 19,2

Герметик

BELINKA

BELODOM

9 2,7 7,7 11,5

10 4,1 12,6 20,2

Герметик

TYTAN

12 2,9 10,0 16,2

14 3,4 10,3 15,9

Герметик

KRASS

20 0,2 0,3 1,5

21 0,8 1,9 3,7

Шпатлевка

ЭП-0010

1 0,6 1,7 2,8

3 0,3 1,2 2,1

Шпатлевка

АКРИЛИТ

13 2,3 4,2 6,5

15 1,2 4,6 7,4

FENTAK FS

2543

11 9,8 13,3 15,9

17 11,3 13,1 15,6

Пропитка

СКОЛТЕКС-

ПР

18 19,4 32,6 37,6

19 19,9 26,3 36,8

Контроль 22 38,4 47,3 51,0

23 37,6 45,7 50,3

- 125 -

Разбухание образцов ULTRALAM после выдержки

в воде при циклических испытаниях (в %)

Таблица 7

Состав №

образца

№

репера

Циклы Состав

№

образ

ца

№

репер

а

Циклы

1 5 10 1 5 10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

POLI-R

2

1 0,17 0,65 1,8

KRASS

20

1 0,4 0,1 0,6

2 0,9 1,5 2,5 2 0,1 0,1 0,3

3 0,4 1,1 2,2 3 0,2 0,0 0,2

4 0,2 0,3 0,7 4 0 0 0,1

4

1 0,2 0,8 2,4

21

1 0,2 0,3 0,7

2 0,2 0,5 1,0 2 0 0 0,2

3 0,7 1,7 2,9 3 0,2 0,6 1,6

4 0,1 0,3 0,5 4 0,1 0,2 0,3

ВГТ

5

1 1,4 4,4 5,5

ЭП-

-0010

1

1 0,2 0,4 0,9

2 1,0 2,7 3,9 2 0,15 0,16 0,4

3 0,9 3,7 4,7 3 0,12 0,28 0,6

4 0,3 1,0 2,2 4 0 0,13 0,3

6

1 1,6 4,3 5,0

3

1 0,1 0,3 0,9

2 0,9 2,4 2,9 2 0,15 0,2 0,5

3 1,6 3,7 4,8 3 0,1 0,15 0,3

4 0,3 1,1 2,1 4 0 0 0,2

BELINKA

BELODOM

9

1 0,5 1,9 2,6

Акри- лит

15

1 0,6 2,3 4,3

2 0,6 0,8 1,2 2 0 0,3 1,0

3 0,6 2,5 3,3 3 0,3 0,9 2,9

4 0,4 0,7 1,5 4 0,3 0,5 0,8

10

1 1,4 4,7 5,9

13

1 0 0 0,9

2 0,7 1,7 4,0 2 0,2 0,4 0,7

3 1,7 4,5 6,3 3 0,1 1,2 2,4

4 0,9 1,5 2,7 4 0,2 0,4 0,6

TYTAN

12

1 0,4 2,2 4,1

Fentak

ES 2543

11

1 1,6 1,4 2,0

2 0 1,0 2,3 2 1,5 1,5 2,1

3 0,7 3,6 6,0 3 3,2 1,7 2,4

4 0,2 0,8 1,6 4 2,0 1,8 2,2

14

1 0,6 3,3 4,7

17

1 2,2 2,0 2,5

2 0,7 1,0 1,6 2 2,0 1,9 2,5

3 0,7 2,1 4,2 3 3,5 3,5 4,0

4 0,4 1,0 1,8 4 2,2 1,5 1,6

Сколтекс-

ПР

18

1 4,9 6,0 6,7

Конт-

роль

22

1 5,7 6,4 7,1

2 4,2 5,3 6,0 2 5,1 5,5 6,1

3 3,6 4,6 5,3 3 6,2 7,0 7,7

4 4,0 4,0 4,3 4 3,0 3,3 4,6

19

1 4,0 - 5,5

23

1 5,6 6,5 7,3

2 3,9 - 5,1 2 5,7 6,0 6,6

3 3,2 - 4,6 3 5,6 6,2 2,6

4 1,6 - 3,5 4 2,7 2,7 3,7

По защитной способности все испытанные защитные составы можно

условно разбить на 4 группы (табл.8).

- 126 -

Изменение массы и влажностные деформации образцов

ULTRALAM при циклических испытаниях

Таблица 8

Группа

защитной

эффектив-

ности

Состав Номер

образца

Показатели после 10 циклов

испытаний

изменение

массы %

разбухание, %

поперек

клеевых

швов

вдоль

клеевых

швов

I ЭП-0010 3 2,1 0,3-0,9 0,2

KRASS 20 1,5 0,2-0,6 0,1

II POLI-R 4 7,0 1,0-2,9 0,5

АКРИЛИТ 13 6,5 0,9-2,4 0,6

III

BELINKA

BELODOM 9 11,5 1,2-3,3 1,5

TYTAN 14 15,9 1,6-4,7 1,8

FENTAK FS

2543 11 15,9 2,0-2,4 2,2

ВГТ 6 19,2 2,9-05,0 2,1

IV

СКОЛТЕКС-

ПР 18 37,6 5,3-6,7 4,3

Контрольный 22 51,0 6,1-7,7 4,6

В группу I вошли эпоксидная шпатлевка ЭП-0010 и силиконовый

герметик KRASS, у которых оказались наименьшая водопроницаемость и

практическое отсутствие влажностных деформаций, что хорошо видно на

рис. 21 (здесь и далее на фото справа между испытанными образцами для

более наглядного представления о деформациях образцов в процессе

испытаний показан исходный образец). Незначительное разбухание образцов

вызвано скорее прониканием воды через краску, нанесенную на их кромки.

За ними по степени снижения влагозащитных свойств следуют акриловый

герметик POLI-R и акриловая шпатлевка АКРИЛИТ, вошедшие во II группу

(рис. 18). Указанные составы могут быть использованы для защиты торцев

элементов конструкций из ULTRALAM. Первые два состава рекомендуются

для защиты конструкций, которые при эксплуатации могут подвергаться

увлажнению капельно-жидкой влагой и воздействию переменных

- 127 -

температур, например, под навесом и на открытом воздухе, а также в

помещениях с повышенной и переменной влажностью. Акриловые составы

POLI-R и АКРИЛИТ можно рекомендовать к применению в условиях

помещений с переменной влажностью воздуха, например, в аквапарках и

бассейнах.

В III группу вошли акриловые герметики BELINKA BELODOM,

TYTAN и ВГТ, которые по защитным свойствам оказались заметно хуже

вышеперечисленных составов. Образцы, защищенные ими, к окончанию

циклических испытаний имели значительный привес влаги и большие

влажностные деформации (рис. 19 и 20).

Сравнивая эффективность пропиточных составов FENTAK FS 2543 и

СКОЛТЕКС-ПР, следует отметить, то у FENTAK FS 2543 влагозащитная

способность выше, чем у СКОЛТЕКС-ПР. Водопоглощение и влажностные

деформации образца, обработанного FENTAK FS 2543 в 2 раза меньше, чем у

образца, обработанного СКОЛТЕКС-ПР при меньшем почти в 2 раза расходе

состава (рис. 20 и 22).

При анализе результатов испытаний было отмечено, что относительная

величина разбухания образцов в продольном направлении (вдоль клеевых

швов) равна, а преимущественно меньше, чем в поперечном направлении.

Кроме того, было отмечено, что в процессе увлажнения образцы

деформируются, несмотря на то, что вода поступает в них равномерно по

всей поверхности. Коробление образцов отмечается и при высушивании,

хотя влага удаляется равномерно по всей площади торцевого среза.

Объяснить это можно различными коэффициентами разбухания и усушки

древесины и клея. Клей препятствуют свободному развитию деформаций

слоев древесины, которые они соединяют.

На рис. 23 хорошо видно, что отдельные слои по-разному

деформируются при увлажнении, а при высушивании происходит заметное

коробление образцов (рис.24). Это обстоятельство вызвало необходимость

постановки дополнительного эксперимента, цель которого была выяснить

причину такого несоответствия. Если рассматривать поперечное сечение

- 128 -

образца ULTRALAM, то шпон в направлении клеевых швов имеет

преимущественно тангенциальное направление, поэтому влажностные

деформации слоев должны быть в 1,5-2 раза больше, чем в направлении,

перпендикулярном клеевым швам. Однако, как видим, картина обратная.

Для эксперимента взяли образец сечением 73х73,5 мм и толщиной

вдоль волокон 25 мм. В двух взаимно перпендикулярных направлениях

произвели замеры с помощью индикатора часового типа - 5 точек в

направлении, перпендикулярном клеевым швам, и 9 точек - в

противоположном направлении (измерения проводили по клеевым швам).

Схема размещения точек измерения показана на рис. 25, а образец – на

рис. 26 А.

Образец поместили в воду на 48 ч, а затем снова произвели измерения

в тех же точках. Из табл. 9 , где приведены результаты измерений, видно, что

в направлении вдоль клеевых швов разбухание в среднем по 9 точкам

составило 5,3%, что в 1,26 раза меньше, чем в направлении поперек клеевых

швов. Таким образом, эксперимент подтвердил, что данные, полученные при

измерении влажностных деформаций образцов с покрытиями, были не

случайными. Наличие большого количества клеевых швов в сечении

препятствуют свободному развитию деформаций слоев древесины, которые

они соединяют.

- 129 -

- 130 -

Разбухание образца ULTRALAM после вымачивания

в воде в течение 48 ч

Таблица 9

Номер

точки

Показания индикатора Разбухание

Начальные Иº

после вымачивания

И¹- Иº %

В направлении, перпендикулярном клеевым швам I 335 825 490 6,7

II 347 812 465 6,3

III 355 841 486 6,6

IV 367 857 490 6,7

V 353 878 525 7,1

Среднее 6,7

В направлении вдоль клеевых швов VI 314 700 386 5,3

VII 297 671 374 5,1

VIII 286 688 402 5,5

IX 288 700 412 5,6

X 284 687 403 5,5

XI 285 690 405 5,5

XII 293 696 403 5,5

XIII 285 650 365 5,0

XIV 295 644 349 4,8

Среднее 5,3

Чтобы оценить влияние клеевых соединений на деформации слоев,

были проведены дополнительные измерения в точках, размещенных рядом с

клеевыми швами по схеме, показанной на рис. 25. Результаты измерений

приведены в табл. 10. После того как были сняты показания индикатора на

образце, произвели разделку образца на слои. При этом каждый слой

выкалывали таким образом, чтобы максимально удалить с него остатки клея

(рис. 26 Б).

Измерения делали сразу после выкалывания слоя и через 48 ч после

выдержки в герметичном полиэтиленовом пакете. Всего было произведено

11 измерений (см. табл.10).

- 131 -

- 132 -

- 133 -

Влажностные деформации слоев образца ULTRALAM

до и после разделки образца

Таблица 10

Номер

клеевого

шва

Показания индикатора

И³- Иº

И³-

Иº

Иº

%

Начальные

до

увлажнения

Иº

Номер

секции

После увлажнения

в образце

до

выкалы-

вания,

И¹

сразу

после

выкалыва-

ния, И²

через 48 ч

после

выкалыв.,

И³

VI 314 2 735 754 828 514 7,0

3 717 734 794 480 6,6

VII 297 5 702 738 766 469 6,4

6 688 710 770 473 6,5

VIII 286 8 716 751 825 539 7,4

IX 288 9 725 740 812 524 7,2

10 738 763 884 596 8,2

XI 285 17 734 728 792 507 6,9

XII 293 18 734 729 770 485 6,6

19 696 728 744 451 6,2

XIII 285 20 686 713 745 460 6,3

Среднее 6,8

Анализ полученных результатов подтверждает предположение о

сдерживающем влиянии клеевых швов влажностных деформаций слоев

шпона. Так, средняя величина измеренных деформации 11 слоев после

выкалывания и выдержки в течение 2 суток в помещении увеличились в 1,3

раза по сравнению с деформациями, измеренными непосредственно в

образце. Весьма нагляден снимок, представленный на рис. 26 Г. Лицевой

шпон был отделен от образца вместе с прослойкой клея и высушен в

комнатных условиях. Хорошо видно, что клеевая прослойка оказывает

значительное сдерживающее влияние на свободную деформацию шпона.

- 134 -

5. ВЫВОДЫ

1. В отличие от массивных клееных деревянных элементов, в которых

количество клеевых швов на 1 м³ в 10 раз меньше, чем в ULTRALAM,

клеевые швы последних оказывают заметное влияние на их влажностные

деформации. Это влияние выражается в стеснении деформаций слоев шпона

клеевыми прослойками в направлении параллельном клеевым швам при

увлажнении, что связано с различными коэффициентами разбухания

древесины и клея. По этой же причине происходит коробление ULTRALAM

при высушивании с торцев.

2. Увлажнение торцев элементов из ULTRALAM происходит с

большей скоростью, чем торцев элементов их ядровой древесины сосны. При

эксплуатации конструкций из ULTRALAM в условиях, где не исключено их

увлажнение и появление плесневых или дереворазрушающих грибов, торцы

рекомендуется влагоизолировать.

3. При эксплуатации конструкций в открытых сооружениях, а также

под навесом торцы конструктивных элементов рекомендуется изолировать

эпоксидной шпатлевкой ЭП-0010 или силиконовым герметиком KRASS.

В помещениях с повышенной или переменной влажностью для защиты

торцев наряду с ЭП-0010 и KRASS могут быть использованы акриловые

герметик POLI-R и акриловая шпатлевка АКРИЛИТ.

- 135 -

Раздел 4

Огнезащита конструкций из ULTRALAM

- 136 -

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВЫБОР СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ULTRALAM ОТ ВОЗГОРАНИЯ…….

137

2. ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ULTRALAM

БИОЗАЩИТНЫМИ И ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМИ

СОСТАВАМИ НА АДГЕЗИЮ ОГНЕЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ…..

156

3. ОЦЕНКА ОГНЕЗАЩИТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ULTRALAM…..

168

4. ВЛИЯНИЕ ОГНЕЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОЖАРНО-

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ULTRALAM………………...

208

4.1. Испытания на горючесть…………………………………………. 210

4.2. Испытания на воспламеняемость………………………………… 215

4.3. Испытания на распространение пламени………………………... 220

4.4. Испытание дымообразующей способности……………………... 224

4.5. Определение показателя токсичности продуктов горения……..

228

5. ВЫВОДЫ…………………………………………………………………

229

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ………………………………………………………

230

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………….. 232

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Протоколы испытаний модельных балок………...

234

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Результаты испытаний по оценке прочности

Ультралам при температурно-влажностных воздействиях…………...

245

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Наиболее часто встречающиеся сочетания

размеров в заказах на Ультралам в 2009 г……………………………...

251

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Рекомендации по защите конструкций из

ULTRALAM………………………………………………………………

256

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Протокол испытаний………………………………. 267

- 137 -

1. ВЫБОР СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ULTRALAM ОТ ВОЗГОРАНИЯ

Многослойный клееный материал из лущеного шпона хвойных пород

ULTRALAM относится к древесным материалам и так же как и древесина

является горючим материалам. Горючесть древесных материалов зависит от

количества и интенсивности подводимого и выделяемого тепла, от

поверхности нагрева, от физических свойств материала и ряда других

факторов.

Известно, что возгораемость древесных материалов зависит во многом

от размеров их поверхности: чем больше удельная поверхность материала,

тем выше скорость горения. Например, элементы, выполненные из бруса,

воспламеняются труднее и медленнее горят, чем дощатые. Клееные

деревянные элементы массивного сечения более устойчивы к возгоранию,

чем брусчатые. Это объясняется тем, что элементы большого сечения в

отличие от элементов небольшого сечения имеют малую по сравнению с

объемом поверхность, воспринимающую тепло от внешних источников

нагрева, и малую поверхность теплообразования в экзотермической стадии

горения. Существует определенная зависимость между скоростью горения и

соотношением поверхности нагрева и объема материала. Чем меньше это

соотношение, тем ниже скорость горения.

Для изготовления конструкций могут использоваться плиты

ULTRALAM различной толщины в зависимости от типа конструкций

(несущие, ограждающие). Так, например, если для ненесущих стеновых

панелей толщина ребер каркаса выбирается часто конструктивно, то для

несущих конструкций каркаса здания (колонны, фермы, арки, рамы, балки и

др.) толщина элементов имеет решающее значение как с точки зрения

несущей способности и деформативности, так и с точки зрения пожарной

безопасности. В первом случае ребра каркаса панелей находятся в слое

несгораемого утеплителя и защищены им от огневого воздействия при

пожаре. Во втором случае конструкции полностью открыты и при

- 138 -

возникновении пожара ничем не защищены от огня, поэтому, чем больше

сечение элементов конструкций, тем они более огнестойки.

Учитывая, что плиты ULTRALAM имеют максимальную толщину 106

мм, в ответственных зданиях, где к несущим конструкциям предъявляется

повышенные требования по пожарной безопасности, такой толщины может

оказаться недостаточно. Поэтому элементы конструкций должны иметь

составное по толщине сечение.

Снижению воспламеняемости и развитию пожара способствуют также

отсутствие в конструкциях острых ребер, щелей и трещин, беспустотность

ограждающих конструкций (панелей стен, плит покрытий и перекрытий),

применение в них несгораемых утеплителей.

В элементах прямоугольного сечения более интенсивно обугливаются

углы сечений, скругление которых наблюдается через 10-15 мин. после

начала карбонизации древесины. Повышенная скорость обугливания

происходит за счет наложения волн прогрева от двух взаимно

перпендикулярных обогреваемых плоскостей и фронт обугливания

скругляется. Учитывая это обстоятельство, а также опыт применения

клееных деревянных конструкций массивного сечения, рекомендуется

кромки элементов из ULTRALAM делать скругленными радиусом не менее 5

мм.

Установлено, что скорость воспламенения элементов деревянных

конструкций зависит также и от плотности древесины. Чем она меньше, тем

больше ее пористость и внутренняя поверхность. Поэтому при малой

плотности древесина имеет пониженную теплопроводность, вследствие чего

в начальной стадии горения создаются местные перегревы, приводящие к

быстрому воспламенению наружных слоев древесины и повышенной

скорости горения. Наоборот, в стадии развитого горения и тления из-за

невысокой теплопроводности образовавшегося угля затрудняется передача

тепла внутренним слоям материала. Средняя плотность плит ULTRALAM

составляет 550 кг/м³, т.е. выше средней плотности сосны (500 кг/м³),

являющейся исходным сырьем для их изготовления. Фактическая плотность

- 139 -

ULTRALAM может колебаться в незначительных пределах в зависимости от

плотности исходного сырья и соотношения в сечении плиты шпона с

высокой и низкой плотностью.

В случаях, предусмотренных противопожарными требованиями

«Технического регламента о требованиях пожарной безопасности»

(Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ), деревянные конструкции,

к которым можно отнести и конструкции из ULTRALAM, должны быть

запроектированы с пределом огнестойкости и показателями пожарной

опасности, регламентируемыми этими требованиями.

Огнестойкость – способность элементов конструкций сохранять в

условиях пожара, т.е. при температуре 700-1000ºС, свои главнейшие

свойства: нести расчетную нагрузку и ограждать помещения.

Количественно огнестойкость оценивается пределом огнестойкости,

т.е. временем, в течение которого конструкция не утрачивает своих

эксплуатационных качеств в условиях пожара.

Предел огнестойкости определяется по методам, установленным ГОСТ

30247.0 и ГОСТ 30247.1. Предел огнестойкости конструкций из ULTRALAM

допускается устанавливать расчетным путем на основе закономерностей

обугливания и прогрева их сечений в условиях стандартного теплового

воздействия, регламентируемого ГОСТ 30247.0, и с учетом предельных

состояний по огнестойкости, регламентируемых ГОСТ 30247.1.

На скорость обугливания древесины, которая колеблется в пределах 0,6

– 1,0 мм/мин., влияет целый ряд факторов, к основным из которых следует

отнести изменение и продолжительность температурного режима пожара;

плотность и влажность древесины; количество сторон обогрева

конструктивного элемента, а также размеры его сечения и шероховатость

поверхности. С увеличением плотности, влажности и размеров сечения

элемента скорость обугливания снижается, а с увеличением температуры

нагревающей среды при пожаре, притока воздуха, количества сторон

обогрева сечения и шероховатости поверхности их плоскостей скорость

обугливания древесины возрастает. По сравнению с клееной древесиной,

- 140 -

скорость обугливания цельной древесины выше. С увеличением

продолжительности температурного воздействия скорость обугливания

древесины снижается.

Поскольку на данный момент отечественные данные о скорости

обугливания ULTRALAM отсутствуют, в расчетах скорость обугливания

(включая закругленные углы и трещины) можно принимать, равной 0,7

мм/мин.

При необходимости, предел огнестойкости элементов конструкций из

ULTRALAM может быть повышен путем увеличения размеров их сечения,

например, путем сплачивания их по толщине. При этом необходимо иметь

ввиду, что наличие параллельно расположенных на близком расстоянии

элементов, вызывающих взаимный разогрев при горении, а также усиленную

тягу воздуха вдоль горящих элементов, создают условия, способствующие

развитию пожара.

Скорость обугливания древесины сохраняется примерно постоянной в

течение всего периода теплового воздействия. Зависимость глубины

обугливания от времени теплового воздействия имеет практически линейный

характер. Это обстоятельство служит основой для прогнозирования

огнестойкости конструкций из древесины и древесных материалов.

Следует отметить, что многие требования, содержащиеся в

отечественных нормативных документах и регламентирующие возможность

применения конструкций из древесины, являются более жесткими, чем в

странах с большим опытом их исследований и практического использования.

В то же время, пожары зданий и сооружений, в которых в качестве

несущих конструкций были использованы клееные деревянные, показывают,

что эти конструкции сохраняют свою несущую способность в условиях

теплового воздействия длительное время. При одинаковых условиях пожара

и уровне нагруженности деревянные конструкции массивного сечения имеют

предел огнестойкости выше, чем металлические конструкции, а в некоторых

случаях и железобетонные. Огнестойкость деревянных сооружений

- 141 -

обусловлена также пониженным коэффициентом теплового расширения

древесины.

Принимая во внимание, что элементы конструкций из ULTRALAM

имеют сплошное сечение, размеры которого не ограничиваются толщиной

самой плиты, а могут быть такими же как сечения элементов из клееной

древесины за счет сплачивания, то можно предположить, что их

огнестойкость будет не ниже, чем деревянных элементов массивного

сечения, склеенных из досок.

При этом необходимо иметь ввиду, что наличие параллельно

расположенных на близком расстоянии элементов, вызывающих взаимный

разогрев при горении, а также усиленную тягу воздуха вдоль горящих

элементов, создают условия, способствующие развитию пожара. В

конструкциях составного сечения открытые (незамкнутые) зазоры между

цельными элементами сечения не должны превышать 7 мм, а зазоры более 7

мм должны быть замкнуты диафрагмами толщиной, обеспечивающей

требуемый предел огнестойкости, - температура древесины в зазоре к

моменту времени, соответствующему требуемому пределу огнестойкости, не

должна превышать 270ºС. Идеальным можно считать вариант, когда зазоры

между сплачиваемыми элементами отсутствуют.

Важную роль для обеспечения пожарной безопасности различных

объектов, где применяются конструкции из ULTRALAM, играет огнезащита

последних. Она предназначена для снижения пожарной опасности объектов и

обеспечения их требуемой огнестойкости. К числу объектов, для которых

проблема оптимальной огнезащиты имеет особенно большое значение,

относятся конструкции с нормируемыми пределами огнестойкости. Это

прежде всего несущие конструкции, которые в условиях пожара

подвергаются совместному действию силовых нагрузок и

высокотемпературного нагрева.

Борьба с пожарной опасностью должна вестись, прежде всего,

конструктивными мерами, а в тех случаях, когда этого недостаточно,

необходимо использовать химические меры защиты.

- 142 -

При использовании конструкций из ULTRALAM в большинстве

случаев должны приниматься меры по снижению горючести и пределов

распространения огня. Это достигается применением огнезащитных

пропиток или специальных покрытий. Кроме этого, к несущим и

ограждающим конструкциям с использованием ULTRALAM могут

предъявляться требования по огнестойкости.

Огнезащитные составы должны обладать высокой степенью

огнезащитной эффективности и обеспечивать высокий уровень огнезащиты

по показателям пожарной опасности древесины. Выбор химических средств

защиты конструкций зависит в первую очередь от предполагаемых условий

эксплуатации, а также от их назначения и степени ответственности.

Химические средства против возгорания и распространения пламени,

выбираются в соответствии с требованиями пожарной безопасности и с

учетом их эффективности и совместимости с защитными средствами,

которыми конструкции были обработаны на заводе-изготовителе.

В отличие от конструктивной огнезащиты, долговечность которой

сопоставима с долговечностью конструкций, химические средства

огнезащиты сохраняют свои свойства, как правило, не более 15-30 лет,

поэтому при их выборе следует учитывать данные об их долговечности и

необходимости периодической замены или восстановления, а также о

недопустимости ее применения в местах, исключающих выполнение этих

операций. При выборе средств огнезащиты необходимо также учитывать

требования п.7.12 главы СНиП 21-01-91 о соответствии огнезащитных

покрытий нормам применения отделочных материалов.

Согласно ГОСТ Р 53292-2009, по огнезащитной эффективности

огнезащитные средства для древесины делятся на I и II группы. Группу

устанавливают по результатам огневых испытаний стандартных образцов в

установке «керамическая труба». При потере массы не более 9% для

огнезащитного средства устанавливают I группу огнезащитной

эффективности. При потере массы более 9%, но не более 25% - II группу.

- 143 -

При потере массы более 25% считают, что данный состав не обеспечивает

огнезащиту древесины и не является огнезащитным.

Для того чтобы правильно выбрать те или иные меры огнезащиты

конструкций из ULTRALAM, необходимо иметь четкое представление об

условиях, в которых они будут эксплуатироваться, а также об их

влажностном состоянии в условиях службы, т.к. именно влажность и ее

изменение являются основной причиной, влияющей на сохранность

конструкций. При выборе огнезащитных средств должно быть четкое

позиционирование по областям применения. Несущие конструкции,

используемые в настоящее время в зданиях и сооружениях, можно условно

разделить на 2 группы.

К первой группе относятся конструкции, к которым предъявляются

повышенные требования по пожарной безопасности. Основная область их

применения – большепролетные здания и сооружения (стадионы, спортивные

залы, бассейны, легкоатлетические и конноспортивные манежи, крытые

конькобежные центры, теннисные корты, выставочные залы, крытые рынки и

др.). Защита от пожара конструкций, выходящих в интерьер помещений,

производится прозрачными огнезащитными составами, которые не скрывают

текстуру древесины (лаками). Там, где конструкции визуально не

просматриваются, например, скрыты подвесным потолком, могут

использоваться укрывистые покрытия (краски), а также различные пропитки,

в том числе, совмещающие в себе функции антипиренов и антисептиков.

Пропитки могут использоваться для защиты конструкций, эксплуатируемых

в условиях, где не исключено их увлажнение и поражение плесневыми или

дереворазрушающими грибами.

Ко второй группе относятся конструкции, к которым требования по

огнезащитной обработке не предъявляются (конструкции, находящиеся вне

помещений, под навесом, открытые сооружения, перголы, пешеходные

мостики и др.).

- 144 -

Если для конструкций второй группы выбор средств защиты от

увлажнения и биоразрушения затруднений не вызывает, поскольку

номенклатура их достаточно обширна, то с защитой конструкций первой

группы вопрос несколько сложнее. Это связано с обязательным требованием,

по которому биовлагозащитные покрытия или пропитки, нанесенные в

заводских условиях, не должны снижать адгезию огнезащитного покрытия

(ПК), наносимого на объекте, а также не влиять отрицательно на его

огнезащитную эффективность. Эти условия значительно ограничивают

номенклатуру средств, которые могли бы одновременно предохранить

конструкции от колебаний влажности на стадии строительно-монтажных

работ и в процессе эксплуатации, а также удовлетворять упомянутым выше

требованиям.

Наиболее перспективным и эффективным методом огнезащиты

деревянных конструкций является нанесение огнезащитных ПК. Передача

тепла через ПК к защищаемой конструкции происходит за счет

теплопроводности самого ПК и его твердых продуктов разложения. Поэтому

решающим фактором, определяющим эффективность огнезащитных ПК в

условиях пожара, является теплоизолирующая способность, которая зависит

от толщины ПК. Однако чрезмерное увеличение толщины ПК отрицательно

влияет на эксплуатационные свойства конструкций и материалов из

древесины.

Огнезащитные или огнебиозащитные пропиточные составы должны

обладать определенными характеристиками, чтобы обеспечить требуемый

нормами уровень огнезащиты конструкций.

На отечественном рынке представлен очень широкий спектр средств

защиты древесины от возгорания. Проводя отбор средств для исследований,

мы основывались, в первую очередь, на имеющемся положительном опыте

использования их для защиты несущих клееных деревянных конструкций в

зданиях и сооружениях различного назначения.

Применение конструкций из ULTRALAM в общественных зданиях,

спортивных сооружениях, бассейнах, аквапарках, развлекательных и

- 145 -

торговых центрах и др. связано с повышенными требованиями к их

внешнему виду. Поэтому огнезащитные составы для них должны сохранять

естественную текстуру древесины. Для этих целей наиболее пригодны

высокоэффективные и долговечные вспучивающиеся огнезащитные

материалы, которые образуют прозрачные ПК (лаки, краски).

Вспучивающиеся ПК состоят из связующего, антипирена и

пенообразователей – вспучивающихся добавок.

Вспучивающиеся ПК наносятся тонким слоем на поверхность

конструкций и при действии высокой температуры вспучиваются,

многократно увеличиваясь в объеме с образованием пористого слоя,

обладающего хорошими теплоизоляционными свойствами.

Применение вспучивающихся ПК представляется перспективным для

снижения конструктивной пожарной опасности, требования которой

содержатся в СНиП 21-01-97*.

Высокая огнезащитная эффективность вспучивающихся ПК в

сочетании с широкими возможностями использования механизированных

методов нанесения составов на поверхность конструкций обусловливает в

последнее время повышенный интерес к ним. Такие ПК были использованы

для огнезащиты несущих клееных деревянных конструкций в здании

Манежа, крытого конькобежного центра в Крылатском, спортивного

комплекса «Строгино», в бассейнах и аквапарках Москвы и С.Петербурга и

целом ряде других зданий и сооружений.

Для конструкций, к внешнему виду которых повышенных требований

не предъявляется, могут быть применены и непрозрачные (укрывистые)

огнезащитные составы, в том числе, вспучивающиеся, а также различные

огне- и огнебиозащитные пропиточные составы.

В ООО «ЭЛСТ-СТРОЙ» была проведена работа по оценке

эффективности некоторых средств огнезащиты на ULTRALAM.

В настоящее время наибольшее применение для защиты клееных

конструкций нашли составы двух фирм: ООО «А+В» и НПО « Ассоциация

КрилаК». Серьезным игроком на отечественном рынке является также НПО

- 146 -

«НОРТ». Поскольку составы, выпускаемые этой фирмой, довольно широко и

эффективно применяются для огнезащиты деревянных конструкций, было

решено включить некоторые из них в план эксперимента. Перечень

отобранных составов представлен в табл. 1 и 2, а ниже приведены их краткие

характеристики (по данным разработчиков и производителей этих

составов).

- 147 -

Основные характеристики и нормы расхода огнезащитных лаков и красок, рекомендуемых

для защиты конструкций внутри помещений

Таблица 1

№

п/п


состава

Техническая

документация

Фирма-

изготовитель

Норма

расхода

для 1 гр.

огнез.

эффект.,

не менее

г/м²

Показатели

пожарной

опасности

Норма-

тивный

срок

службы,

лет

Область

применения

(рекомендуемая

производителем)

Цвет

древ.

после

обра-

ботки

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 ФЕНИКС ДП

прозрачная

краска на

водной

основе

ТУ 5728-006-

-20942052-05

ПТК «А+В» 320 Г1,В1,Т2,

Д2

Класс пож.

опасности

К0 (45)

при

расходе

1 кг/м²

В закры-

тых поме-

щениях

10-30

лет*

Несущие конструк-

ции из клееной и

цельной древесины,

поверхности стен,

потолков, перегоро-

док и др. в офисах,

банках, барах, на

выставках, коттед-

жах и т.д., на путях

эвакуации

Прозрачная

матовая

или глянце-

вая поверх-

ность. Не

скрывает

текстуру

древесины

- 148 -

Таблица 1 (продолжение)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

2 ФЕНИКС ДБ

терморасши-

ряющийся

состав на

водной

основе

ТУ 5768-008-

-20942052-05

ПТК «А+В» 250 Г1,В1,Т2,

Д2

В закры-

тых поме-

щениях

не менее

30 лет

Внутри зданий

общественного и

промышленного

назначения. На пу-

тях эвакуации (ко-

ридорах, холлах,

фойе)

Белая мато-

вая поверх-

ность

3 ЛАТИК

прозрачный

лак на водной

основе

ТУ 2113-002-

-58693309-03

НПО

«Спецкомпо

зит»

400 Г1,В1,РП1

Т1,Д1

В закры-

тых поме-

щениях

не менее

15 лет

Для защиты

деревянных

конструкций,

фанеры, ДВП и

ДСП, эксплуатируе-

мых внутри

помещений

Образует

прозрачное

глянцевое

покрытие

4 НЛО-007

водно-диспер –

сионный лак

СТО

24505934-038-

-2008

НПО

«НОРТ»

350 - 8 лет Для обработки

внутренних

поверхностей всех

типов зданий

Образует

прозрачное

матовое

покрытие Примечания:

1. Срок службы ФЕНИКС ДБ определяется условиями эксплуатации, воздействием солнечной радиации,

атмосферных осадков, перепадов температур, агрессивных факторов атмосферы

2. ФЕНИКС ДП поставляется в комплекте с защитным лаком «ФЕНИКС ДП ТОП» (ТУ 5728-007 - 20942052-05)

3. ЛАТИК поставляется в комплекте с отделочным лаком «ЗАЩИТА» (ТУ 2113-002-58693309-03)

- 149 -

Основные характеристики и нормы расхода огнебиозащитных составов НПО «НОРТ»

Таблица 2

№

п/п


состава

Техническая

документация

Норма расхода,

не менее, г/м²

Нормативный

срок службы,

био/огнезащита

Область

применения

(рекомендуемая

производителем)

Цвет

древ.

после

обра-

ботки

биоза-

щита

группа

огнезащит.

эффектив-

ности

внутри

поме-

щений

снару-

жи

1

П

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1

Нортекс-Лак-

Огнезащита

лак на

органической

основе

ТУ 2313-014-

24505934-02

180

292

176

8

-

Внутренние и скрытые

поверхности в отапли-

ваемых помещениях,

стропильные конструк-

ции, междуэтажные

перекрытия, склады,

гаражи, лаги пола,

надворные постройки,

погреба и др.

Образует

п/глянцевое

прозрачное по-

крытие со свет-

ло-желтым

оттенком

2 Пирилакс-

-Люкс

биопирен

ТУ 2499-027-

24505934-05

100

280

180

25/16

10/5

Для наружных работ и зон

риска внутри поме-

щений

Тонирует

древесину в ян-

тарный цвет

- 150 -

Таблица 2 (продолжение)

3

ОЗОН-007

биопирен

ТУ 2499-036-

24505934-

2006

300

200

Неотап.

помеще-ния

-11,

скрытые

полости-

-30

-/3

Внутренние деревян-

ные поверхности всех

типов зданий: чердач-

ные конструкции,

стропильные системы,

скрытые полости (сте-

новые пустоты, прост-

ранства между стенами

обшивкой), амбары,

склады.

Наружные деревян-

ные поверхности, не

подверженные вымы-

ванию

Древесину не

тонирует

- 151 -

1. Прозрачный терморасщиряющийся состав Феникс ДП на водной

основе (ООО «А+В»)

Предназначен для огнезащиты несущих конструкций из клееной и

цельной древесины, отделочных материалов из ДСП и ДВП (в том числе

фанерованной шпоном). Применяется в тех случаях, когда необходимо

сохранить текстуру древесины (стены, потолки, перегородки, полки, шкафы

и т.д.) в офисах, банках, барах и ресторанах, на выставках и в салонах, в

коттеджах - везде, где предъявляются высокие требования к эстетике.

Деревянные конструкции и отделочные материалы на основе древесины,

обработанные Феникс ДП, могут применяться на путях эвакуации

(коридорах, холлах, фойе). Применение огнезащитного состава Феникс ДП

позволяет перевести древесину в слабогорючий (Г1), трудновоспламеняемый

(В1), слаботоксичный (Т2), с умеренной дымообразующей способностью

(Д2) строительный материал. Применение Феникс ДП позволяет обеспечить

класс пожарной опасности КО(45) деревянной строительной конструкции.

При нанесении состава можно использовать агрегаты безвоздушного

распыления. Допускается ручной способ нанесения кистью или валиком.

Огнезащитный состав Феникс ДП готов к использованию в том виде, в

каком он поставляется изготовителем. Наносится безвоздушным

распылением в один слой, кистью или валиком в два слоя с межслойной

сушкой 24-48 часов. Огнезащитное покрытие Феникс ДП через 48 часов

после нанесения обязательно перекрывается защитным составом Феникс ДП

ТОП в один слой с расходом 50 г/м².

2. Терморасширяющийся состав ФЕНИКС ДБ на водной основе

(ООО «А+В»)

Деревянные конструкции, покрытые огнезащитным составом ФЕНИКС

ДБ (с расходом 250 г/м²) и имеющие пожарно-технические характеристики

Г1, В1, Д2, Т2, согласно пункта 6.25* СНиП 21-01-97*, допускается

- 152 -

применять в отделке стен, потолков и заполнения подвесных потолков в

вестибюлях, лестничных клетках, лифтовых холлах, в общих коридорах,

холлах и фойе. Нанесенный на деревянные конструкции ФЕНИКС ДБ

снижает их пожарную опасность, имеет эффект, направленный на

ограничение площади, интенсивности, продолжительности горения и

способствует снижению скрытого распространения горения. Срок службы

огнезащитного покрытия в условиях эксплуатации УХЛ 4,04, В4, ГОСТ

9.104, установлен не менее 30 лет при незначительном изменении цвета

покрытия, что доказывает прекрасную эксплуатационную стойкость и

долговечность. В связи с этим снижается необходимость систематического

контроля за состоянием защищенной поверхности. Покрытие на основе

ФЕНИКС ДБ обладает великолепной адгезией к древесине, высокой

атмосферостойкостью и эластичностью. Древесина и материалы на ее основе,

покрытые огнезащитным составом ФЕНИКС ДБ с расходом огнезащитного

покрытия не менее 250 г/м², обеспечивают первую группу огнезащитной

эффективности.

3. Огнезащитная лаковая композиция ЛАТИК (НПО «Ассоциация

КрилаК»)

Огнезащитная лаковая композиция ЛАТИК представляет собой

двухкомпонентную систему на основе огнезащитного лака ЛАТИК и

отделочного лака ЗАЩИТА.

Покрытие предназначено для защиты от огня и предотвращения

распространения пламени по поверхности древесины и материалов на ее

основе. Отделочный лак - используется для повышения таких

эксплуатационных характеристик покрытия как влагостойкость,

долговечность и т. п., а также для придания покрытию декоративных

свойств.

Покрытие на основе огнезащитного лака ЛАТИК и отделочного лака

«Защита» соответствует 1-ой группе огнезащитной эффективности по НПБ

- 153 -

251-98 (расход огнезащитного лака не менее 400 г/м², отделочного- 80-150

г/м²). Обеспечивает древесине группу горючести Г1 по ГОСТ 30244 и группу

В1 по ГОСТ 30402, т.е. переводит древесину в категорию слабогорючих и

трудновоспламеняемых материалов. По данным производителя этой

композиции НПО «Ассоциация КрилаК», срок службы покрытия составляет

не менее 15 лет.

Материалы наносятся агрегатами безвоздушного напыления высокого

давления или вручную при помощи кисти, валика. Огнезащитный лак

наносится за 2 приема с межслойной выдержкой 2-4 ч. Отделочный лак

наносится за один прием.

4. Огнезащитный однокомпонентный лак на водной основе НЛО-

007 (НПО «НОРТ»)

Образует однородное матовое прозрачное покрытие без кратеров, пор и

морщин, устойчивое к действию УФ-лучей. Не скрывает текстуру древесины,

паропроницаемо. Лак быстро сохнет (эксплуатировать обработанные

поверхности можно через 24 часа), колеруется пигментными пастами,

предназначенными для вододисперсионных красок. Рекомендуется

применять колеры производства «Тиккурила». Наносится кистью, окунанием

или распылением при температуре не ниже +5°С. Лак наносится в 2 или 3

слоя с промежуточной сушкой не менее 1 ч. Полные физико-механические

свойства покрытие приобретает не менее чем через 5 суток (при температуре

воздуха не ниже +20°С).

5. Огнебиозащитный лак НОРТЕКС-ЛАК-ОГНЕЗАЩИТА (НПО

«НОРТ»)

Лак предназначен для обработки древесины, шлифованных древесно-

плитных материалов с целью снижения их горючести. Обеспечивает I группу

огнезащитной эффективности по ГОСТ Р 53292-2009.

- 154 -

Лак наносят кистью, валиком или методом распыления при

температуре окружающей среды от +10°С до +40°С. На древесину лак

наносят в 2-3 слоя с межслойной сушкой 6 ч при температуре +20°С. При

более низкой температуре продолжительность межслойной сушки

увеличивается. Полных физико-механических свойств поверхность,

обработанная лаком, достигает при температуре воздуха +20°С и выше – не

менее, чем через 15 суток, а при температуре ниже +20°С – не менее, чем

через 30 суток.

6. Биопирен ПИРИЛАКС-ЛЮКС (НПО «НОРТ»)

Обладает высоким уровнем огнезащиты (обеспечивает получение 1-ой

и 2-ой группы огнезащитной эффективности по ГОСТ Р 53292-2009) и

многократно усиленными антисептическими свойствами (уничтожает

плесневые и дереворазрушающие грибы, жуков-древоточцев и препятствует

их повторному появлению). Является очень сильным консервантом –

значительно замедляет процесс ветшания и разрушения древесины.

ПИРИЛАКС-ЛЮКС при нанесении на поверхность химически

связывается с целлюлозой и превращает ее в трудногорючий материал.

Вследствие химического взаимодействия с древесиной образуется

поверхностный слой, который обеспечивает хорошую атмосферостойкость и

высокие огне-биозащитные показатели в течение длительного времени.

Рекомендуется для обработки деревянных конструкций,

эксплуатируемых на открытом воздухе, а также поверхностей, находящихся

в тяжелых условиях эксплуатации внутри помещений (места контакта с

грунтом, места конденсации влаги).

Наносится состав кистью, методом распыления или окунания при

температуре окружающей среды от - 15°С до + 50°С. Производитель

рекомендует наносить его за 1 или несколько раз в зависимости от плотности

древесины. Время межслойной сушки – 60 мин. (при нормальной

- 155 -

температуре и влажности). При отрицательной температуре время сушки

между слоями увеличивается до 3,5 ч. Обработанная древесина высыхает в

естественных условиях через 24 ч.

После обработки древесина приобретает янтарный цвет. При

необходимости сохранения декоративного вида оцинкованных и медных

поверхностей требуется защищать их от попадания лака.

7. Биопирен ОЗОН-007 (НПО «НОРТ»)

Предназначен для обработки чердаков, обрешетки, стропильных

систем. Обеспечивает необходимую по нормам пожарной безопасности

степень огнезащиты (1 и 2 группы огнезащитной эффективности). Под

воздействием открытого пламени и высокой температуры на древесине,

обработанной биопиреном ОЗОН-007, образуется пенококсовый слой. Этот

слой имеет высокие теплоизолирующие свойства и благодаря этому

препятствует дальнейшему распространению огня. Состав является

среднеэффективным антисептиком.

ОЗОН-007 - быстровпитывающийся состав, который наносится за 1

прием. Его можно наносить при минусовых температурах (до -15oС). Состав

водорастворимый. Обработанная древесина высыхает в естественных

условиях через 1 сутки. Наносится на древесину кистью, валиком,

распылением и окунанием. Рн нейтрален.

Биопирен не создает на поверхности пленку и не тонирует древесину.

Колеруется универсальными колеровочными пастами. В задачи испытаний

входила также оценка влияния предварительной влаго- и биовлагозащитной

обработки ULTRALAM на адгезию огнезащитных Пк и их огнезащитную

эффективность.

Для биозащитной и защитно-декоративной обработки ULTRALAM

использовали составы, которые хорошо зарекомендовали себя в последнее

- 156 -

время при защите несущих клееных деревянных конструкций как от

эсплуатационных воздействий, так и на период хранения и проведения

монтажных работ. Если известно, что конструкции предположительно будут

находится незащищенными от атмосферных воздействий не более трех

месяцев, то для их защиты используют защитную антисептическую пропитку

на акриловой основе СКОЛТЕКС-ПР (производитель ООО «СКОЛТ»,

г.Москва). При затянутых сроках строительства, когда открытыми

конструкции могут быть более трех месяцев, используют атмосферостойкие

составы, которые обеспечивают сохранность конструкций на достаточно

длительный срок. К составам, которые для этих целей сегодня используются

на ведущих предприятиях по изготовлению клееных конструкций ( 77 ДОК,

г. Нижний Новгород, «Содружество», г.С.Петербург и др.), можно отнести

составы фирмы BELINKA BELLES - Belinka exteriеr и Belinka toplasur и

фирмыSADOLIN - Pinotex Doors & Winows.

2. ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ULTRALAM

БИОЗАЩИТНЫМИ И ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМИ

СОСТАВАМИ НА АДГЕЗИЮ ОГНЕЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

Как уже отмечалось выше, конструкции из ULTRALAM перед

отправкой на строительную площадку должны быть обработаны в заводских

условиях от увлажнения, а в некоторых случаях и от биоразрушения. На

строительной площадке после устройства кровли на конструкции наносят

огнезащитные покрытия, которые должны иметь хорошее сцепление

(адгезию) с покрытием, нанесенным в заводских условиях.

Адгезия – важнейший показатель качества покрытия. Определение

величины адгезии полимерных и лакокрасочных покрытий к древесине очень

сложно, т.к. практически на результаты испытаний могут оказывать влияние

многие факторы, в том числе силы когезии (внутреннего сцепления)

покрытия и подложки, твердость и хрупкость пленки и т.д.

Адгезию огнезащитных покрытий ФЕНИКС ДП, ФЕНИКС ДБ и

ЛАТИК к ULTRALAM, защищенному биозащитными и защитно-

- 157 -

декоративными составами, определяли по ГОСТ 27325-87. Сущность метода

заключается в отрыве участка покрытия от подложки в перпендикулярном к

ней направлении и определении необходимого для этого усилия.

Составы наносили на заготовки ULTRALAM, представлявшие собой

рейки сечением 30х40 мм и длиной 1200мм. Защитные лаки на огнезащитные

покрытия не наносили. Часть заготовок перед нанесением огнезащитных

покрытий предварительной защитной обработке не подвергали.

После полного отверждения покрытий рейки распиливали на образцы,

к которым клеем «супер момент» приклеивали металлические штампы,

представлявшие собой цилиндры диаметром 19,3 мм и высотой 60 мм

(рис. 1) Через 24 ч пустотелым сверлом высверливали покрытие вокруг

цилиндра на глубину ∆ = h + δ, где h - толщина покрытия, мм; δ –

заглубление в подложку на 0,3-0,5 мм (рис. 2,А).

Испытания проводили на разрывной машине «Шоппер 250» с

использованием приспособления, состоящего из двух захватов, снабженных

шарнирами (рис. 2 А и 3).

Подготовленный образец вставляли в приспособление и отрывали от

него цилиндр. Скорость отрыва цилиндра на разрывной машине находилась в

пределах 60 мм/мин. Усилие отрыва фиксировали, осматривали поверхность

отрыва для определения характера разрушения. Следует отметить, что при

использовании прозрачных покрытий и прозрачного клея не всегда удается

точно определить характер разрушения. Учитывая это, для выявления

характера адгезионного разрушения мы использовали обжиг места

разрушения образца и поверхность штампа в пламени спиртовой горелки

(рис. 4 и 5). Результаты испытаний приведены в табл. 3, образцы после

испытаний на рис. 6-10.

- 158 -

- 159 -

- 160 -

- 161 -

Влияние предварительной обработки ULTRALAM

биозащитными и защитно-декоративными составами на адгезию

огнезащитных Пк

Таблица 3

Примечание. В скобках для сравнения приведена величина адгезии ОС

к древесине сосны

Огнезащитные составы

Биозащитные и

защитно-

декоративные

составы

Адгезия,

МПа

ФЕНИКС ДП

- 1,1(1,6)

Сколтекс-ПР 1,4

Belinka toplasur 1,1

Belinka exteriеr 1,9

Pinotex Doors &

Winows 1,3

Fentak FS 2543 1,5

ФЕНИКС ДБ

- 1,1 (1,5)

Сколтекс-ПР 1,4



Pinotex Doors &

Winows 0,9

Fentak FS 2543 1,4

ЛАТИК

- 1,2 (1,5)



Fentak FS 2543 1,1

- 162 -

- 163 -

- 164 -

- 165 -

- 166 -

- 167 -

- 168 -

3. ОЦЕНКА ОГНЕЗАЩИТНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ULTRALAM

Определение показателя огнезащитной эффективности огнезащитных

составов проводили по ГОСТ Р 532192-2009. Для изготовления стандартных

образцов сечением 30х60х150 (l) мм использовали заготовки в виде реек из

ULTRALAM того же сечения.

Грунтовочные и защитно-декоративные составы наносили на заготовки

кистью в несколько слоев. Общий расход составов определяли

суммированием расходов после нанесения каждого слоя. После сушки

защитных Пк и пропиток по режимам, рекомендуемым производителями

защитных средств, заготовки разделывали на образцы, торцы которых

дополнительно обрабатывали защитными составами по той же технологии,

что и боковые поверхности.

Через 10 суток после защитной обработки на все поверхности

образцов, включая торцевые, нанесли огнезащитные составы ФЕНИКС ДП,

ФЕНИКС ДБ и ЛАТИК в соответствии с технологическими регламентами на

них. В качестве контрольных использовали образцы без защиты, часть

образцов испытывали только с огнезащитным Пк.

Пропиточные составы ПИРИЛАКС-ЛЮКС и ОЗОН-007 наносили на

образцы кистью в несколько слоев с промежуточной сушкой.

На рис.11 показаны образцы до и после испытаний.

Расходы защитных материалов на стандартные образцы приведены в

табл. 4 и 5. Испытание образцов проводили на установке, схема которой

показана на рис. 12, а общий вид - на рис. 13 . Образец, предварительно

взвешенный с точностью 0,01 г, подвергали воздействию пламени газовой

горелки в течение 2 мин. После остывания его извлекали из керамического

короба, взвешивали и определяли потерю массы в процентах. При

испытаниях фиксировали температуру отходящих газов в процессе огневого

воздействия и после прекращения подачи газа, а также величину вспученного

слоя. Результаты испытаний приведены в табл. 4.

- 169 -

- 170 -

Рис. 12. Установка «Керамическая труба»

1 — подставка; 2 — газовая горелка; 3 — керамический

короб; 4 — ротаметр; 5 — образец; 6 — держатель

образца; 7 — зонт; 8 — термоэлектрический

преобразователь; 9 — верхний патрубок зонта; 10 —

автоматический потенциометр.

- 171 -

- 172 -

Результаты оценки огнезащитной эффективности ОС, нанесенных на

Ultralam по ГОСТ Р 53292-2009

Таблица

Составы для

биозащитной и защитно-

декоративной обработки

Огнезащитные

составы №

варианта

защиты состав

кол.сл.

расход,

г/м?

с о с т а в

кол.сл.

расход,

г/м?

П о т е р я

массы,%

1 2 3 4 5 6

1 - - 2/370 3,3/3,1-3,7**

2 Belinka exterier 2/140 3/378 2,8/2,5-3,0

3 Belinka toplasur 2/107 2/365 3,6/3,0-4,6

4 Pinotex Doors &

Winows 2/163 3/359 3,2/3,0-3,3

5 Сколтекс-ПР 1/120 2/394 3,2/2,7-4,0

6 Fentak FS 2543 1/95

Феникс ДП

(320)*

2/330 2,4/2,1-2,8

7 - - 1/283 3,7/3,4-4,1

8 Сколтекс-ПР 1/120 1/295 3,6/3,4-3,9

9 Fentak FS 2543 1/95

Феникс ДБ

(250) 1/280 2,9/2,5- 3,4

10 - - 2/370 3,3/3,0-3,4

11 Belinka exterier 2/125 2/370 3,5/3,2-4,3

12 Belinka toplasur 2/132 2/365 3,0/2,8-3,3

13 Fentak FS 2543 1/95

Латик

(400)

2/390 2,9/2,5-3,8

14 - -

Нортекс-

Лак-


(292)

2/285 8,2/7,6-8,7

- 174 -

Расход огнезащитных защитных составов НПО НОРТ на стандартные

образцы ULTRALAM

Таблица 5

Состав

Кол.

слоев

Расход, г/м²

послойный

общий

1 2 3 4

5

Нортекс-лак-

огнезащита

2 164 121 - - - 285

Лак НЛО-007

2 138 117 - - - 255

3 171 90 105 - - 374

3 212 110 112 - - 433

Пирилакс-Люкс 3 110 77 83 - - 270

5 110 60 57 55 43 325

ОЗОН-007 2 130 110 - - - 240

4 109 82 78 87 - 356

Все испытанные составы (за исключением ОЗОН-007) при расходах,

указанных в табл. 4 и 5, обеспечивают ULTRALAM 1 группу огнезащитной

эффективности. Наибольший эффект отмечен у вспучивающихся Пк

ФЕНИКС ДП, ФЕНИКС ДБ и ЛАТИК, у которых потеря массы не

превышает 3,7% (при максимально допустимой для 1 группы 9%), что

полностью соответствует нормам, содержащимся в технической

документации на эти составы. При этом, как видно из табл. 4,

предварительная обработка образцов биозащитными и защитно-

декоративными составами не снижает огнезащитную эффективность

вспучивающихся Пк. Внешний вид образцов после испытаний показан на

рис. 14-26.

- 175 -

- 176 -

- 177 -

- 178 -

- 179 -

- 180 -

- 181 -

- 182 -

- 183 -

- 184 -

- 185 -

- 186 -

- 187 -

- 188 -

- 189 -

- 190 -

- 191 -

- 192 -

- 193 -

- 194 -

- 195 -

Лаки НОРТЕКС-ЛАК-ОГНЕЗАЩИТА и НЛО-007 также обеспечивают

1 группу, но при нормативном расходе потеря массы у образцов значительно

больше – соответственно 8,2% и 8,7% (рис.27-29).

Испытания показали, что биопирен ПИРИЛАКС-ЛЮКС при нанесении

на ULTRALAM обеспечивает получение 1 группы при расходе 325 г/м².

Огнезащитная эффективность биопирена ОЗОН-007 оказалась ниже, чем

ПИРИЛАКС-ЛЮКС, несмотря на то, что расходы у них были примерно

одинаковы. Общий вид образцов после испытаний показан на рис. 30-32.

Потеря массы образцов ULTRALAM без защитной обработки

(контрольных) составила в среднем 86% (рис. 33).

На рис. 34-42 показано изменение температуры отходящих газов в

верхнем патрубке зонта при сжигании образцов ULTRALAM с различной

защитной обработкой.

У образцов со вспучивающимися Пк характер кривых изменения

температуры в ходе испытаний одинаков как у образцов, на которые были

нанесены только огнезащитные Пк, так и у образцов с комплексной

обработкой. После помещения образца в короб в течение первых 15 с

наблюдается резкое падение температуры и до конца испытаний температура

держится примерно на одном уровне 145-155ºС, при этом пламенное горение

отсутствует. После выключения газовой горелки температура быстро падает.

Динамика изменения температур у образцов, защищенных лаками

НЛО-007 и НОРТЕКС-ЛАК-ОГНЕЗАЩИТА и пропиточными составами

ПИРИЛАКС-ЛЮКС и ОЗОН-007 отличается от хода температур при

сжигании образцов со вспучивающимися покрытиями.

Через 10-15 с после начала испытаний температура поднимается, к

концу испытаний достигает максимума, а после выключения горелки

начинается ее снижение. У некоторых образцов пламенное горение

прекращалось сразу, а некоторые еще какое-то время продолжали гореть

(табл. 6).

- 196 -

Таблица 6

Отмеченное различие в характере кривых изменения температур в

процессе испытаний объясняется тем, что при испытании образцов с

ФЕНИКС ДП, ФЕНИКС ДБ и ЛАТИК с самого начала огневого воздействия

в нижней части образцов начинается образование вспученного пенистого

слоя (толщина его колебалась от 8 до 20 мм), который препятствует

распространению пламени по поверхности, и поэтому температура до конца

испытаний держится постоянной.

Совершенно иной характер изменения температуры в ходе испытаний

отмечен у контрольных образцов ULTRALAM без огнезащиты (рис.43).

Резкий рост температуры начинается сразу после начала огневого

воздействия и максимум температуры отмечен через 90 с. Затем после

выключения горелки идет падение температуры, пламенное горение

постепенно прекращается и образцы начинают тлеть. У некоторых образцов

температура какое-то время держится на уровне 100-200ºС, а затем через 9-12

мин. отмечается ее резкий рост и снова возникает пламенное горение,

которое длится до практически полного сгорания образца.

Огнезащитный

состав

Расход

состава,

г/м²

Продолжительно

сть пламенного

горения , с

Максимальная

температура отхо-

дящих газов, ºС

НЛО-007

255 10 - 20 213 - 236

374 0 187 - 191

ПИРИЛАКС-

ЛЮКС

270 5 - 10 214 - 242

325 0 180 - 195

НОРТЕКС-ЛАК-

ОГНЕЗАЩИТА

285 10 - 15 178 - 204

ОЗОН-007

240 45 - 60 277 - 321

356 15 - 20 220 - 247

- 197 -

- 198 -

- 199 -

- 200 -

- 201 -

- 202 -

- 203 -

- 204 -

- 205 -

- 206 -

- 207 -

Выводы

1. Наибольшим огнезащитным эффектом обладают вспучивающиеся

покрытия, причем ФЕНИКС ДП имеет хорошую адгезию ко всем био-

влагозащитным составам, использованным в эксперимент. ФЕНИКС ДБ

также может быть использован для защиты конструкций из ULTRALAM,

которые предварительно обработаны испытанными био- влагозащитными

составами. Огнезащитный лак ЛАТИК обладает хорошей адгезией к

незащищенному Ultralam, но у него отмечена плохая смачиваемость

материала, обработанного СКОЛТЕКС-ПР и защитно-декоративным

составом PINOTEX DOORS & WINDOWS.

2. Для конструкций, которые в процессе строительства

предположительно будут находиться незащищенными от атмосферных

воздействий не более трех месяцев, рекомендуется использовать защитную

антисептическую пропитку СКОЛТЕКС-ПР. При затянутых сроках

строительства, когда открытыми конструкции могут быть более трех

месяцев, можно использовать атмосферостойкие составы, которые

обеспечивают сохранность конструкций на достаточно длительный срок -

BELINKA TOPLASUR, BELINKA EXTERIER (фирма BELINKA BELLES) и

PINOTEX DOORS & WINDOWS.

Вспучивающиеся ОС рекомендуются для защиты несущих

конструкций из Ultralam в зданиях с повышенными требованиями пожарной

безопасности.

3. Лаки НЛО-007 и НОРТЕКС-ЛАК-ОГНЕЗАЩИТА и биопирен

ПИРИЛАКС-ЛЮКС также обладают хорошими огнезащитными свойствами

и могут с успехом использоваться для защиты конструкций, где необходимо

сохранить видимой текстуру древесины. Биопирен ОЗОН-007,

обеспечивающий II группу огнезащитной эффективности, рекомендуется

использовать для защиты элементов ограждающих конструкций,

стропильных систем и других конструкций, к которым высокие требования

по пожарной безопасности и к внешнему виду не предъявляются.

- 208 -

4. Для установления предела огнестойкости конструкций из Ultralam и

уточнения скорости обугливания древесины необходимо проведение

стандартных огневых испытаний конструкций, что позволит в дальнейшем

определять пределы огнестойкости конструкций расчетным путем.

4. ВЛИЯНИЕ ОГНЕЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОЖАРНО-

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ULTRALAM

Область применения строительных материалов и строительных

конструкций, а, следовательно, объем применения (потребность в них рынка)

в значительной степени определяются их пожарно-техническими

свойствами. Чем более пожароопасен материал или конструкция, тем больше

ограничена область их применения.

Согласно «Технического регламента о требованиях пожарной

безопасности» (Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ), пожарная

опасность строительных материалов, к которым относится и ULTRALAM,

характеризуется следующими свойствами: горючесть, воспламеняемость,

способность распространения пламени по поверхности, дымообразующая

способность, токсичность продуктов горения.

Горючие строительные материалы, к которым относится ULTRALAM,

подразделяются на следующие группы: слабогорючие (Г1),

умеренногорючие (Г2), нормальногорючие (Г3) и сильногорючие (Г4).

По воспламеняемости горючие строительные материалы в

зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового

потока подразделяются на следующие группы: трудновоспламеняемые

(В1), умеренновоспламеняемые (В2) и легковоспламеняемые (В3).

По скорости распространения пламени по поверхности горючие

строительные материалы в зависимости от величины критической

поверхностной плотности теплового потока подразделяются на следующие

группы: нераспространяющие (РП1), слабораспространяющие (РП2),

умереннораспространяющие (РП3) и сильнораспространяющие (РП4).

- 209 -

По дымообразующей способности горючие строительные материалы

в зависимости от значения коэффициента дымообразования подразделяются

на следующие группы: с малой дымообразующей способностью (Д1), с

умеренной дымообразующей способностью (Д2), с высокой

дымообразующей способностью (Д3).

По токсичности продуктов горения горючие строительные

материалы подразделяются на следующие группы: малоопасные (Т1),

умеренноопасные (Т2), высокоопасные (Т3) и чрезвычайно опасные (Т4).

Испытаниями, проведенными ИЦ «Огнестойкость» ЗАО «ЦСИ

«Огнестойкость-ЦНИИСК», установлено, что ULTRALAM без огнезащитной

обработки имеет следующие пожарно-технические характеристики:

- группа горючести Г4 по ГОСТ 30244-94

- группа воспламеняемости В2 по ГОСТ 30402-96

- группа распространения пламени РП3 по ГОСТ 30444-97

- группа дымообразующей способности Д3 по ГОСТ 12.1.044-89

- группа токсичности продуктов горения Т3 по ГОСТ 12.1.044-89

Таким образом, ULTRALAM без огнезащитной обработки относится к

сильногорючим, умеренновоспламеняемым и умереннораспространяющим

пламя материалам и обладает высокой дымообразующей способностью, а по

токсичности продуктов горения является высокоопасным материалом

(сертификат пожарной безопасности № ССПБ.RU.ОП31.Н.00909).

Дальнейшие исследования с целью повышения пожарно-технических

характеристик ULTRALAM были проведены с использованием

вспучивающегося ОС ФЕНИКС ДП. Испытания проведены ИЦ

«Огнестойкость» ЗАО «ЦСИ «Огнестойкость-ЦНИИСК». Протокол

испытаний приведен в Приложении 5.

- 210 -

4.1. Испытания на горючесть

Для испытаний на горючесть изготовили 12 образцов из ULTRALAM

толщиной 30 мм, шириной 190 мм и длиной 1000мм. На лицевую

поверхность и кромки нанесли один слой грунтовочного антисептика

СКОЛТЕКС-ПР с расходом 80 г/м² и 2 слоя ФЕНИКС ДП с общим расходом

394 г/м² (рис. 44, А).

Испытания проводили в установке «Шахтная печь», которая состояла

из камеры сжигания, системы подачи воздуха в камеру сжигания,

газоотводной трубы и вентиляционной системы для удаления продуктов

сгорания (рис.45 и 46). Было проведено 3 испытания, каждое из которых

заключалось в одновременном испытании 4-х образцов. Перед установкой в

камеру сжигания образцы взвешивали. Продолжительность воздействия на

образцы пламени от источника зажигания составляла 10 мин. Для каждого

испытания определяли температуру дымовых газов, продолжительность

самостоятельного горения и (или) тления, длину повреждения образца и

потерю массы.

На рис. 47 и 48 показаны испытанные образцы ULTRALAM с

огнезащитной обработкой и без нее. Испытания показали, что нанесение на

ULTRALAM огнезащитного состава ФЕНИКС ДП переводит материал в

группу Г1, т.е. делает его трудногорючим (Приложение 5).

- 211 -

- 212 -

Рис. 45. Установка для испытаний материалов на горючесть

1 – камера сжигания; 2 – держатель образца; 3 – образец;

4 – газовая горелка; 5 – вентилятор подачи воздуха; 6 –

дверца камеры сжигания; 7 – диафрагма; 8 –

вентиляционная труба; 9 – газопровод; 10 – термопары;

11 – вытяжной зонт; 12 – смотровое окно.

- 213 -

- 214 -

- 215 -

4.2.Испытания на воспламеняемость

Испытания на воспламеняемость предполагают определение

параметров воспламеняемости материала при заданных стандартом уровнях

воздействия на поверхность образца лучистого теплового потока и пламени

от источника зажигания. Параметрами воспламеняемости материала

являются критическая поверхностная плотность теплового потока (КППТП)

– минимальное значение поверхностной плотности теплового потока, при

котором возникает устойчивое пламенное горение (табл. 7), и время

воспламенения.

Таблица 7

Группа

воспламеняемости КППТП, кВт/м

2

В1 35 и более

В2 От 20 до 35

В3 Менее 20

Для испытаний изготовили 7 образцов, имеющих форму квадрата, со

стороной 165 мм и толщиной 30мм.

Общий вид установки для испытаний на воспламеняемость показан на

рис. 49 и 50. Установка включает опорную пластину, подвижную платформу,

источник лучистого теплового потока (радиационную панель) и систему

зажигания.

Опорная система обеспечивает фиксированное положение образца в

горизонтальном положении между находящейся под давлением подвижной и

экранирующей плитами. Нагреватель является источником теплового

излучения. Он располагается над образцом и поддерживается опорной

системой. С помощью автоматической системы горелка перемещается через

кожух нагревателя конической формы к поверхности образца. Образец

помещают на подвижную плиту с помощью специальной пластины.

- 216 -

Перед испытанием каждый образец оборачивали алюминиевой

фольгой, а затем в центре образца вырезали отверстие диаметром 140 мм.

При испытаниях для каждого испытанного образца фиксировали время

воспламенения и характер повреждения образца (вспучивание покрытия,

обугливание и др.). На рис. 52 показан для сравнения общий вид испытанных

образцов с защитной обработкой и без нее.

Испытания образцов на воспламеняемость показали, что нанесение на

поверхность покрытия ФЕНИКС ДП переводит ULTRALAM в группу

трудновоспламеняемых материалов В1 (Приложение 5).

- 217 -

Рис. 49. Общий вид установки для испытаний на воспламеняемость

1 - радиационная панель с нагревательным элементом;

2 - подвижная; горелка; 3 - вспомогательная

стационарная горелка; 4 - силовой кабель

нагревательного элемента; 5 - кулачок с ограничителем

хода для ручного управления подвижной горелкой; 6-

кулачок для автоматического управления подвижной

горелкой; 7 - приводной ремень; 8 - втулка для

подсоединения подвижной горелки к системе подачи

топлива; 9 – монтажная плита для системы зажигания и

системы перемещения подвижной горелки; 10 -

защитная плита; 11 - вертикальная опора; 12 -

вертикальная направляющая; 13 - подвижная платформа

для образца; 14 – основание опорной станины; 15 -

ручное управление; 16 - рычаг с противовесом; 17 -

привод к электродвигателю.

- 218 -

- 219 -

- 220 -

4.3. Испытания на распространение пламени

Сущность метода – определение КППТП, величину которого

устанавливают по длине распространения пламени по образцу в результате

воздействия теплового потока на его поверхность.

Подразделение горючих материалов на группы в зависимости от

величины КППТП приведено в табл. 8.

Таблица 8

Группа распространения

пламени

Критическая поверхностная плотность

теплового потока, кВт/м2

РП1 11,0 и более

РП2 от 8,0, но менее 11,0

РП3 от 5,0, но менее 8,0

РП4 менее 5,0

Испытанию подвергли 5 образцов из плиты ULTRALAM толщиной 30

мм размером 250х1100 мм. Экспонируемые поверхности и кромки образцов

защитили по той же технологии и с теми же расходами защитных средств,

что и образцы для испытаний на горючесть и воспламеняемость (рис. 44 А).

Схема установки для испытаний на распространение пламени показана

на рис. 51 и 53. Установка состоит из испытательной камеры с дымоходом и

вытяжным зонтом, радиационной панели, источника зажигания и держателя

образца. Она оборудована приборами для регистрации и измерения

температуры в испытательной камере и дымоходе, величины поверхностной

плотности теплового потока и скорости потока воздуха в дымоходе.

Перед установкой образца в камеру зажигают газовую горелку,

располагая ее так, чтобы расстояние между факелом пламени и

экспонируемой поверхностью составляло не менее 50 мм. После установки

образца в держателе и фиксации его положения с помощью приспособлений

для крепления держатель с образцом помещают на платформу и вводят в

камеру, затем дверцу камеры закрывают и включают секундомер. Через 2

мин. пламя горелки приводят в контакт с образцом в точке, расположенной

- 221 -

по центральной оси образца на расстоянии 25 мм от его торца. Факел

пламени оставляют в этом положении в течение 10 мин. После этого горелку

возвращают в исходное положение.

Испытание считают законченным, если в течение 10 мин. отсутствует

воспламенение образца. Если в процессе испытаний наблюдается

воспламенение образца, то испытания заканчивают при прекращении

пламенного горения или по истечении 30 мин. от начала воздействия на

образец газовой горелки путем принудительного гашения.

После окончания испытаний измеряют длину поврежденной части

образца по его продольной оси для каждого из пяти образцов. Повреждением

считается выгорание и обугливание материала образца в результате

распространения пламенного горения по его поверхности.

Общий вид испытанных образцов показан на рис. 54.

Проведенные испытания образцов на распространение пламени

показали, что нанесение на поверхность ULTRALAM покрытия ФЕНИКС

ДП позволяет отнести его к группе РП1, т.е. к материалам, не

распространяющим пламя (Приложение 5).

- 222 -

Рис. 53. Установка для испытаний на распространение пламени

1 – испытательная камера; 2 – платформа; 3 – держатель

образца; 4 – образец; 5 – дымоход; 6 – вытяжной зонт; 7

– термопара; 8 – радиационная панель; 9 – газовая

горелка; 10 – дверца со смотровым окном

- 223 -

- 224 -

4.4. Испытание дымообразующей способности

Сущность метода состоит в измерении интенсивности светового

потока, проходящего через задымленное пространство испытательной

камеры при термическом разложении образца. Лабораторные испытания

проводят в режиме тления и пламенного горения. В режиме тления на

образец воздействует тепловое излучение заданной интенсивности, в режиме

пламенного горения - тепловое излучение в сочетании с открытым пламенем

газовой горелки.

Испытания проводятся в двухкамерной установке, состоящей из

камеры сгорания (объемом 0,003 м³) и дымовой камеры (камеры измерений)

размером 800х800х800 мм.(рис.55 и 56). В камере сгорания имеются

электронагревательная панель определенной мощности и держатель образца,

установленные под углом 45º к горизонтали. Над держателем образца

установлена запальная газовая горелка, обеспечивающая длину пламени 10-

15 мм.

Для испытаний использовали образцы ULTRALAM в форме квадрата

со стороной 40 мм и толщиной 10 мм. Все поверхности образцов были

защищены ФЕНИКС ДП, который нанесли в 2 слоя. Продолжительность

испытаний определяли по времени достижения максимального

дымообразования (при достижении минимального значения

светопропускания).

На основании проведенных испытаний был сделан вывод, что

ULTRALAM с покрытием ФЕНИКС ДП относится к материалам с малой

дымообразующей способность – к группе Д2 (Приложение 5).

- 225 -

Рис. 55. Установка для определения дымообразования

1 - камера сгорания; 2 - держатель образца; 3 - окно из

кварцевого стекла; 4, 7 - клапаны продувки; 5 -

приемник света; 6 - камера измерений; 8 - кварцевое

стекло; 9 - источник света; 10 - предохранительная

мембрана; 11 - вентилятор: 12 - направляющий козырек;

13 - запальная горелка: 14 - вкладыш; 15 -

электронагревательная панель.

- 226 -

- 227 -

Рис. 58. Установка для определения показателя токсичности

1 - камера сгорания; 2 - держатель образца; 3 -

электронагревательный излучатель; 4 - заслонки; 5, 18 -

переходные рукава; 6 - стационарная секция

экспозиционной камеры; 7 - дверца предкамеры; 8 -

подвижная секция экспозиционной камеры; 9, 15 -

штуцеры; 10 - термометр; 11 - клетка для подопытных

животных; 12 - предкамера; 13 - предохранительная

мембрана; 14 - вентилятор; 16 - резиновая прокладка; 17

- клапан продувки.

- 228 -

4.5. Определение показателя токсичности продуктов горения

Показатель токсичности продуктов горения – отношение количества

материала к единице объема замкнутого пространства, в котором

образующиеся при горении материала газообразные продукты горения

вызывают гибель 50% подопытных животных. Количественно характеризует

такой опасный фактор пожара, как токсичность дыма (табл.9).

Классификация горючих строительных материалов

по значению показателя токсичности продуктов горения

Таблица 9

Класс опасности

Показатель токсичности продуктов горения в

зависимости от времени экспозиции, г/м³

5 мин. 15 мин. 30 мин. 60 мин.

Чрезвычайно опасные не более 25 не более 17 не более 13 не более 10

Высокоопасные более 25, но

не более 70

более 17, но

не более 50

более 13, но

не более 40

более 10, но

не более 30

Умеренноопасные более 70, но

не более 210

более 50, но

не более 150

более 40, но

не более 120

более 30, но

не более 90

Малоопасные более 210 более 150 более 120 более 90

Для определения классификационной принадлежности ULTRALAM c

огнезащитным покрытием испытания проводили в режиме

термоокислительного разложения (тления). Время экспозиции животных

составляло 30 мин. Для испытаний использовали 10 образцов такого же

размера, что и для испытаний дымообразующей способности. Образцы

кондиционировали в лабораторных условиях в течение трех суток и затем

взвешивали с точностью 0,1 г. Температура испытаний была 700ºС, а время

разложения образцов 20 мин. Установка для определения показателя

токсичности показана на рис. 57 и 58, а результаты испытаний представлены

в Приложении 5. Испытаниями установлено, что Ultralam с покрытием

- 229 -

ФЕНИКС ДП по показателю токсичности продуктов горения относится к

умеренноопасным материалам (группа Т2).

5. ВЫВОДЫ

1.Проведенные испытания показали, что защита ULTRALAM

вспучивающимся огнезащитным составом ФЕНИКС ДП с расходом 394 г/м²

обеспечивает перевод материала в группы Г1, В1, РП1, Д2 и Т2.

2. Область применения ULTRALAM с огнезащитой может быть

расширена. Согласно СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и

сооружений» ULTRALAM с такими показателями может применяться для

отделки стен, потолков и заполнения подвесных потолков в общих

коридорах, холлах и фойе зданий всех степеней огнестойкости и классов

конструктивной пожарной опасности.

- 230 -

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показатели прочности Ультралам R и Ультралам X при различных

видах напряженного состояния на протяжении годичного срока

проведения контрольных заводских испытаний соответствуют, а в

некоторых случаях значительно превышают показатели прочности

материала, введенные в нормативный документ СТО 36554501-021-

2010 [6].



несущих конструкций) выше соответствующих показателей

древесины на 24-194% (в зависимости от вида напряженного

состояния).

3. Сравнительный анализ результатов испытаний образцов из

Ультралам и цельнодеревянных образцов подтвердил, что предел

прочности и модуль упругости при изгибе по кромке и пласти

материала Ультралам в значительной мере превышает аналогичные

показатели для цельной древесины.




прямолинейных конструкций будет находиться в пределах 20-40% по

сравнению с клееной древесиной.


деформативности модельные балки из Ультралам R удовлетворяют

расчетным значениям.



контрольных балок и балок, после цикличных нагружений

практически одинаковы, таким образом, изменений несущей

- 231 -

способности (прочности) и деформативности в модельных балках

после проведения 10-ти циклов нагружения не выявлено.



испытании в сухом виде удовлетворяют нормативным требованиям

СТО 36554501-021-2010 [6].


следует уделять особое внимание условиям эксплуатации в

соответствии с табл. 4.1. Необходимо предусматривать

конструкционные меры, обеспечивающие просыхание элементов из

Ультралам и их защиту от увлажнения, независимо от срока службы

здания или сооружения. Также необходимо выполнять химические

меры защиты конструкций, подверженных постоянному или

переменному увлажнению в процессе эксплуатации.

9. При условиях внешних воздействий окружающей среды,

относящихся к 3 классу эксплуатации (табл. 4.1) обязательно

необходимо предусматривать конструктивные и химические меры

защиты конструкций и элементов на основе Ультралам.

10. Предложен сортамент стандартных элементов из Ультралама для

серийного их изготовления и включен в стандарт организации

СТО 36554501-021-2010 [6].

11. Толщина материала и взаимное расположение слоев шпона

существенно влияют на величину коробления.

12. При условиях эксплуатации соответствующих классам 2, 3 табл. 4.1

данного отчета необходимо использовать химические меры защиты

конструкций из Ультралам для уменьшения коробления материала.

- 232 -

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ломакин А. Д. Защита древесины и древесных материалов, 1990 г.

2. М. Бондара Технология изготовления клееных конструкций, пер. с

английского, 1975 г.

3. Варфоломеев Ю.А. Обеспечение долговечности изделий из древесины,

1992 г.

4. Руководство по обеспечению долговечности деревянных клееных

конструкций при воздействии на них микроклимата зданий различного

назначения и атмосферных факторов, ЦНИИСК, 1981

5. Ковальчук Л.М. Обеспечение эксплуатационной надежности

деревянных конструкций, Деревообрабатывающая промышленность №1,

2008 г.

6. СТО 36554501-021-2010 Деревянные конструкции. Многослойный

клееный из шпона материал Ultralam (Ультралам). Общие технические

требования.

7. Рекомендации по расчетным сопротивлениям и модулям упругости

многослойного клееного из шпона материала Ultralam, ЦНИИСК, 2009 г.

8. EN 408:2003 Конструкции деревянные. Лесоматериалы строительные и

слоистые клееные. Определение некоторых физических и механических

свойств.

9. Фрейдин А.С. Прочность и долговечность клеевых соединений, 1981г.

10. ГОСТ 9625-87 Древесина клееная слоистая. Методы определения

предела прочности и модуля упругости при статическом изгибе.

11. СТО 36554501-002-2006 Деревянные клееные и цельнодеревянные

конструкции. Методы проектирования и расчета.

12. СНиП II-25-80 Деревянные конструкции. Методы проектирования и

расчета.

13. Балтрушайтис А.В. Прочность и стойкость деревянных клееных

конструкций с различной толщиной слоев, Диссертация на соискание

ученой степени кандидата технических наук, 1983 г.

- 233 -

14. Рюмина Е.Б. Прочность дощатых конструкций и ее зависимость от

размеров и расположения пороков древесины, Диссертация на соискание

ученой степени кандидата технических наук, 1983 г.

15. ГОСТ 9624-93 Древесина слоистая клееная. Метод определения предела

прочности при скалывании.

16. ГОСТ 25884-83 Конструкции деревянные клееные. Метод определения

прочности клеевых соединений при послойном скалывании.

17. Ковальчук Л.М. Технология склеивания, 1973 г.

18. ГОСТ 530-80 Кирпич и камни керамические. Технические условия.

19. ГОСТ 21506-87 Плиты перекрытий железобетонные ребристые высотой

300 мм для зданий и сооружений. Технические условия.

20. ГОСТ 8239-89 Двутавры стальные горячекатаные. Сортамент.

21. ГОСТ 8673-93 Плиты фанерные. Технические условия.

22. Сертификат VIT № 184/03, Пересмотрен 20 октября 2005 г.

23. EN 14374:2004 Деревянные сооружения. Конструкционный клееный

брус из шпона. Требования.

- 234 -

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Протоколы испытаний модельных балок

- 235 -

Протоколы испытаний модельных балок

Марка балки Б-1 Дата испытания 25.01.10 г.

Этап испытания: контрольные балки

Кон

тр

ол

ьн

ая

нагр

узк

а

(кгс)

Ступ

ени

нагр

уж

ени

я

(кгс)

Показания

индикатора

Фактический

прогиб, мм

Время

нагр-я

(мин.)

Разр

уш

аю

щая

нагр

узк

а

(кгс)

Характер

разрушения/

примечание

7600

0 0 0 0

9600

Характерный треск

раздался при нагрузке

7600 кгс и 8400 кгс.

Разрушение произошло

по нижней грани балки

в зоне наибольшего


400 8,48 1,52 0,35

800 6,85 3,15 1,13

1200 5,58 4,42 1,57

1600 4,21 5,79 2,35

2000 2,87 7,13 3,12

2400 1,86 8,14 4,34

2800 0,64 9,36 5,17

3200 8,76 10,6 7,31

3600 7,65 11,71 8,35

4000 6,52 12,84 9,44

4400 5,34 14,02 10,50

4800 4,20 15,16 11,52

5200 3,15 16,21 13,09

5600 1,90 17,46 14,39

6000 0,84 18,52 15,49

6400 9,59 18,93 17,10

6800 8,42 20,1 18,30

7200 7,17 21,35 19,50

7600 6,06 22,46 21,10

8000 4,84 23,68 23,17

8400 3,35 25,17 24,58

8800 2,45 26,07 25,20

9200 1,06 27,46 26,09

9600 0,91 27,61 26,51

Подпись __ /Пьянов А.Н./

Подпись __ /Солоницын Д.С./

- 236 -



Кон

тр

ол

ьн

ая

нагр

узк

а

(кгс)

Ступ

ени

нагр

уж

ени

я

(кгс)

Показания



прогиб, мм

Время

нагр-я

(мин.)

Разр

уш

аю

щая

нагр

узк

а

(кгс)

Характер



7600

0 0 0 0

9400



9200 кгс. Разрушение

произошло по нижней

грани балки в зоне

наибольшего


400 8,48 1,52 0,52

800 7,05 2,95 1,36

1200 5,69 4,31 2,20

1600 4,35 5,65 3,25

2000 3,10 6,9 4,06

2400 1,76 8,24 4,51

2800 0,48 9,49 5,37

3200 8,80 10,77 7,03

3600 7,55 11,97 7,59

4000 6,36 13,22 8,41

4400 5,23 14,41 9,25

4800 4,07 15,54 10,19

5200 2,95 16,7 11,16

5600 1,83 17,82 12,21

6000 0,65 18,94 13,04

6400 8,74 20,12 15,01

6800 7,63 21,38 16,02

7200 6,30 22,49 16,48

7600 5,22 23,82 17,30

8000 4,06 24,9 18,16

8400 2,80 26,06 19,04

8800 1,54 27,22 19,48

9200 0,34 28,48 20,37

9400 22,35



- 237 -



Кон

тр

ол

ьн

ая

нагр

узк

а

(кгс)

Ступ

ени

нагр

уж

ени

я

(кгс)

Показания



прогиб, мм

Время

нагр-я

(мин.)

Разр

уш

аю

щая

нагр

узк

а

(кгс)

Характер



7600

0 0 0 0

10000



4800 и 6800 кгс.

Разрушение произошло

по нижней грани балки

в зоне наибольшего


400 8,54 1,46 0,25

800 7,42 2,58 0,54

1200 6,25 3,75 1,24

1600 5,15 4,85 1,55

2000 3,87 6,13 2,38

2400 2,70 7,3 3,14

2800 1,63 8,37 3,56

3200 0,55 9,45 4,30

3600 8,67 10,78 5,48

4000 7,72 11,73 6,28

4400 6,57 12,88 7,15

4800 5,36 14,09 7,54

5200 4,34 15,11 8,43

5600 3,35 16,1 9,26

6000 2,17 17,28 10,23

6400 1,16 18,29 11,14

6800 0,18 19,27 11,58

7200 8,83 20,65 14, 24

7600 7,51 21,76 15,15

8000 15,50

8400 16,18

8800 17,01

9200 17,38

9600 18,20

10000 19,05



- 238 -



Кон

тр

ол

ьн

ая

нагр

узк

а

(кгс)

Ступ

ени

нагр

уж

ени

я

(кгс)

Показания



прогиб, мм

Время

нагр-я

(мин.)

Разр

уш

аю

щая

нагр

узк

а

(кгс)

Характер



7600

0 0 0 0

10000








400 8,28 1,72 0,22

800 6,76 3,24 1,01

1200 5,36 4,64 1,47

1600 4,35 5,65 2,39

2000 3,26 6,74 3,25

2400 2,00 8,00 4,46

2800 0,70 9,3 5,39

3200 8,94 10,36 7,22

3600 7,65 11,65 8,18

4000 6,41 12,89 9,29

4400 5,09 14,21 10,07

4800 3,99 15,31 11,16

5200 2,84 16,46 12,19

5600 1,56 17,74 13,09

6000 0,42 18,88 13,53

6400 8,70 20,18 14,46

6800 7,65 21,23 15,26

7200 6,46 22,42 16,28

7600 5,16 23,72 17,55

8000 4,03 24,85 18,44

8400 2,76 26,12 19,33

8800 2,06 27,39 20,11

9200 0,93 28,9 20,52

9600 21,40

10000 21,56



- 239 -



Кон

тр

ол

ьн

ая

нагр

узк

а

(кгс)

Ступ

ени

нагр

уж

ени

я

(кгс)

Показания



прогиб, мм

Время

нагр-я

(мин.)

Разр

уш

аю

щая

нагр

узк

а

(кгс)

Характер



7600

0 0 0 0

9200








400 8,22 1,78 0,28

800 6,81 3,19 0,53

1200 5,58 4,42 1,23

1600 4,49 5,51 2,13

2000 3,50 6,5 2,42

2400 2,50 7,5 3,16

2800 1,33 8,67 3,53

3200 0,28 9,72 4,28

3600 8,78 10,94 6,13

4000 7,75 11,97 6,53

4400 6,57 13,15 7,25

4800 5,65 14,07 8,00

5200 4,51 15,21 8,34

5600 3,54 16,18 9,08

6000 2,52 17,2 9,44

6400 1,26 18,46 10,26

6800 0,35 19,37 11,03

7200 8,84 20,53 13,07

7600 7,73 21,64 13,45

8000 6,51 22,86 14,17

8400 5,38 23,99 14,48

8800 4,17 25,2 15,28

9200 15,35



- 240 -


Этап испытания: испытания с цикличным нагружением

Кон

тр

ол

ьн

ая

нагр

узк

а

(кгс)

Ступ

ени

нагр

уж

ени

я

(кгс)

1-й цикл 10-й цикл нагружения

Разр

уш

аю

щая

нагр

узк

а

(кгс)

Характер


примечание П

ок

аза

ни

я

ин

ди

катор

а

Фак

ти

чес

ки

й

пр

оги

б, м

м

Пок

аза

ни

я

ин

ди

катор

а

Фак

ти

чес

ки

й

пр

оги

б, м

м

Время

нагр-я

(мин.)

7600

0 0 0 0 0 0

9550








400 8,45 1,55 8,52 1,48 0,23

800 7,05 2,95 7,09 2,91 0,48

1200 5,94 4,06 5,92 4,08 1,15

1600 4,65 5,35 4,60 5,4 1,41

2000 3,62 6,38 3,57 6,43 2,04

2400 2,32 7,68 2,25 7,75 2,32

2800 1,24 8,76 1,20 8,8 3,08

3200 0,23 9,77 0,21 9,79 3,44

3600 8,72 11,05 8,66 11,13 4,28

4000 7,91 11,86 7,85 11,94 4,54

4400 6,65 13,12 6,61 13,18 5,27

4800 5,66 14,11 5,62 14,17 5,53

5200 4,40 15,37 4,37 15,42 6,37

5600 3,36 16,43 7,02

6000 2,55 17,24 7,45

6400 1,56 18,23 8,15

6800 0,51 19,28 8,47

7200 8,97 20,82 9,16

7600 7,75 22,04 9,51

8000 6,51 23,28 10,19

8400 5,29 24,5 10,52

8800 4,50 25,29 11,25

9200 3,38 26,41 12,06

9550 12,28



- 241 -



Кон

тр

ол

ьн

ая

нагр

узк

а

(кгс)

Ступ

ени

нагр

уж

ени

я

(кгс)


Разр

уш

аю

щая

нагр

узк

а

(кгс)

Характер



ок

аза

ни

я

ин

ди

катор

а

Фак

ти

чес

ки

й

пр

оги

б, м

м

Пок

аза

ни

я

ин

ди

катор

а

Фак

ти

чес

ки

й

пр

оги

б, м

м

Время

нагр-я

(мин.)

7600

0 0 0 0 0 0

9800








400 8,77 1,23 8,68 1,32 0,20

800 6,86 3,14 6,83 3,17 0,48

1200 5,57 4,43 5,49 4,51 1,19

1600 4,29 5,71 4,25 5,75 1,53

2000 3,04 6,96 2,97 7,03 2,14

2400 1,78 8,22 1,72 8,28 2,45

2800 0,55 9,45 0,48 9,52 3,16

3200 8,74 10,71 8,65 10,87 4,03

3600 7,37 12,08 7,28 12,24 4,39

4000 6,20 13,25 6,17 13,35 5,16

4400 5,08 14,37 4,96 14,56 5,43

4800 4,15 15,3 4,08 15,44 6,20

5200 3,07 16,38 3,03 16,49 6,52

5600 2,21 17,31 7,28

6000 1,25 18,27 7,53

6400 0,02 19,5 8,22

6800 9,34 20,13 9,20

7200 8,35 21,05 9,57

7600 7,37 22,03 10,43

8000 6,44 22,96 11,12

8400 5,40 24,00 11,40

8800 4,51 24,89 12,35

9200 2,92 26,48 13,06

9600 2,16 27,24 13,32

9800 13,49



- 242 -



Кон

тр

ол

ьн

ая

нагр

узк

а

(кгс)

Ступ

ени

нагр

уж

ени

я

(кгс)


Разр

уш

аю

щая

нагр

узк

а

(кгс)

Характер



ок

аза

ни

я

ин

ди

катор

а

Фак

ти

чес

ки

й

пр

оги

б, м

м

Пок

аза

ни

я

ин

ди

катор

а

Фак

ти

чес

ки

й

пр

оги

б, м

м

Время

нагр-я

(мин.)

7600

0 0 0 0 0 0

9800








400 9,15 0,85 8,34 1,66 0,26

800 7,84 2,16 6,88 3,12 0,49

1200 6,70 3,3 5,65 4,35 1,13

1600 5,45 4,55 4,39 5,61 1,43

2000 4,27 5,73 3,00 7,00 2,14

2400 2,95 7,05 1,86 8,14 2,44

2800 1,78 8,22 0,81 9,19 3,18

3200 0,67 9,33 8,74 10,45 5,06

3600 8,73 10,6 7,67 11,52 5,43

4000 7,72 11,61 6,58 12,61 6,19

4400 6,56 12,77 5,41 13,78 7,03

4800 5,34 13,99 4,32 14,87 7,34

5200 4,24 15,09 3,20 15,99 8,08

5600 1,96 17,23 8,41

6000 0,60 18,59 9,15

6400 8,79 19,88 10,34

6800 7,63 21,04 11,12

7200 6,55 22,12 11,48

7600 5,44 23,23 12,20

8000 4,32 24,35 12,53

8400 3,10 25,57 13,35

8800 1,82 26,85 14,40

9200 0,61 28,06 15,28

9600 15,52

9800 16,09



- 243 -



Кон

тр

ол

ьн

ая

нагр

узк

а

(кгс)

Ступ

ени

нагр

уж

ени

я

(кгс)


Разр

уш

аю

щая

нагр

узк

а

(кгс)

Характер



ок

аза

ни

я

ин

ди

катор

а

Фак

ти

чес

ки

й

пр

оги

б, м

м

Пок

аза

ни

я

ин

ди

катор

а

Фак

ти

чес

ки

й

пр

оги

б, м

м

Время

нагр-я

(мин.)

7600

0 0 0 0 0 0

9450



6500 и 8900 кгс.






400 8,50 1,50 8,53 1,47 0,42

800 6,83 3,17 6,79 2,91 1,24

1200 5,30 4,7 5,32 4,38 1,54

1600 4,10 5,9 4,07 5,63 2,33

2000 2,80 7,2 2,78 6,92 3,19

2400 1,59 8,41 1,62 8,08 3,42

2800 0,49 9,51 0,45 9,55 4,33

3200 8,69 10,82 8,67 10,88 5,50

3600 7,65 11,86 7,66 11,89 6,17

4000 6,47 13,04 6,44 13,11 6,59

4400 5,35 14,16 5,31 14,24 7,33

4800 4,06 15,45 4,09 15,46 8,21

5200 2,87 16,64 2,88 16,67 8,47

5600 1,76 17,79 9,27

6000 0,57 18,98 10,08

6400 8,46 20,52 11,09

6800 7,63 21,35 11,43

7200 6,45 22,53 12,23

7600 5,23 23,75 13,22

8000 3,95 25,03 13,57

8400 2,81 26,17 14,33

8800 1,64 27,34 15,15

9200 0,36 28,62 16,01

9450 16,52



- 244 -



Кон

тр

ол

ьн

ая

нагр

узк

а

(кгс)

Ступ

ени

нагр

уж

ени

я

(кгс)


Разр

уш

аю

щая

нагр

узк

а

(кгс)

Характер



ок

аза

ни

я

ин

ди

катор

а

Фак

ти

чес

ки

й

пр

оги

б, м

м

Пок

аза

ни

я

ин

ди

катор

а

Фак

ти

чес

ки

й

пр

оги

б, м

м

Время

нагр-я

(мин.)

7600

0 0 0 0 0 0

9200



8000 и 8800 кгс.






400 8,34 1,66 8,36 1,64 0,28

800 7,73 3,27 7,71 2,29 0,57

1200 5,75 5,25 5,70 4,3 1,45

1600 4,73 6,27 4,69 5,31 2,26

2000 3,56 7,44 3,54 6,46 3,20

2400 2,35 8,65 2,38 7,62 4,12

2800 1,11 9,89 1,07 8,93 4,56

3200 0,05 10,95 0,08 9,92 5,35

3600 8,84 12,11 8,81 11,11 6,59

4000 7,52 13,43 7,50 12,42 7,29

4400 6,49 14,46 6,46 13,56 8,07

4800 5,68 15,27 5,67 14,35 8,40

5200 5,08 15,87 4,85 15,07 9,10

5600 3,7 15,5 9,51

6000 2,63 16,57 10,21

6400 1,52 17,68 11,01

6800 0,27 18,83 11,38

7200 8,80 20,3 13,07

7600 7,55 21,55 13,41

8000 6,49 22,61 14,16

8400 5,33 23,77 14,48

8800 4,11 24,99 15,18

9200 2,40 26,7 16,12



- 245 -


Результаты испытаний по оценке прочности Ультралам

при температурно-влажностных воздействиях

- 246 -

Прочность образцов после вымачивания.

Испытания в мокром состоянии.

№ образца/



Предел

прочности,

МПа

Характер


Предел

прочности,

МПа

Характер


1.



2.


2 2,99 по клеевому шву 3 по клеевому шву

3.



4.



5.



6.



7.



8.



9.



10.



Среднее




- 247 -

Прочность образцов после вымачивания.

Испытания в высушенном состоянии.

№ образца/



Предел

прочности,

МПа

Характер


Предел

прочности,

МПа

Характер


1.



2.



3.



4.



5.



6.



7.



8.



9.



10.



Среднее




- 248 -

Прочность образцов после кипячения.

Испытания в мокром состоянии.

№ образца/



Предел

прочности,

МПа

Характер


Предел

прочности,

МПа

Характер


1.



2.



3.



4.



5.



6.



7.



8.



9.



10.



Среднее




- 249 -

Прочность образцов после кипячения.

Испытания в высушенном состоянии.

№ образца/



Предел

прочности,

МПа

Характер


Предел

прочности,

МПа

Характер


1.



2.



3.



4.



5.



6.



7.



8.



9.



10.



Среднее




- 250 -

Прочность образцов после циклических

температурно-влажностных воздействий.

№ образца/



Предел

прочности,

МПа

Характер


Предел

прочности,

МПа

Характер


1. 1 3,22 по древесине 3,11 по древесине


2. 1 3,5 по клеевому шву 2,63 по древесине

















2 4 по древесине 3,2 по древесине

Среднее

значение

3,59 2,95


значение

2,62 2,13

- 251 -


Наиболее часто встречающиеся сочетания размеров

в заказах на Ультралам в 2009 г.

- 252 -

Встречаемость размеров в заказах (толщина)

толщина

бруса, мм

по количеству по объему

шт. % м3

% 21 121 0,187 17,518 0,614

24 60 0,093 5,184 0,182

27 940 1,45 48,515 1,701

27,5 1557 2,402 35,647 1,249

30 20348 31,393 325,289 11,402

33 1691 2,609 98,569 3,455

36 5882 9,075 78,057 2,736

39 16154 24,922 238,209 8,350

42 1504 2,320 14,271 0,500

45 6004 9,263 961,855 33,715

51 1595 2,461 261,037 9,150

54 400 0,617 5,357 0,188

57 31 0,048 2,893 0,101

60 8 0,012 2,074 0,073

63 6281 9,690 269,143 9,434

67 250 0,389 3,997 0,140

75 1540 2,376 361,425 12,669

81 14 0,022 0,778 0,027

90 4 0,006 1,264 0,044

100 433 0,668 121,836 4,271

Итого: 64817 100 2852,916 100

- 253 -

Встречаемость размеров в заказах (ширина)

ширина

бруса, мм


шт. % м3

% 40 14400 22,216 145,061 0,017

45 200 0,309 4,212 0,118

48 4902 7,563 43,200 0,016

58 200 0,309 5,429 0,174

60 5046 7,785 37,205 0,111

80 898 1,385 16,811 0,157

89 200 0,309 8,330 0,119

100 1778 2,743 27,331 4,756

120 6390 9,859 65,562 0,090

122 4046 6,242 61,507 0,134

125 1200 1,851 10,710 0,053

135 200 0,309 3,075 0,136

140 964 1,487 36,191 0,396

150 410 0,633 25,196 0,292

160 242 0,373 5,929 0,288

175 900 1,389 16,840 2,194

199 8341 12,869 133,602 0,177

200 1958 3,021 225,579 0,069

220 1206 1,861 173,070 0,030

225 110 0,170 12,512 0,314

240 1855 2,862 219,440 0,353

247 980 1,512 34,857 1,249

250 765 1,180 20,972 0,061

260 945 1,458 89,890 1,555

280 26 0,040 2,844 0,199

300 2301 3,550 366,571 0,157

350 6 0,009 2,016 0,052

355 45 0,069 13,155 0,525

360 1868 2,882 382,496 0,245

375 40 0,062 4,320 32,802

400 832 1,284 178,224 3,668

405 45 0,069 15,008 0,046

450 360 0,555 76,391 0,040

460 3 0,005 1,045 0,041

500 63 0,097 25,418 0,376

550 12 0,019 3,960 0,208

600 223 0,344 43,505 3,914

750 2 0,003 1,463 0,655

800 8 0,012 5,760 6,642

900 36 0,056 23,131 0,104

1100 4 0,006 3,366 5,010

1200 16 0,025 19,440 0,656

1250 791 1,220 262,916 2,026

Итого: 64817 100 2852,916 100

- 254 -

Встречаемость размеров в заказах (длина)

длина бруса,

мм


шт. % м3 %

1020 12 0,019 0,138 0,005

1080 24 0,037 0,389 0,014

1100 1050 1,620 8,846 0,310

1140 12 0,019 0,154 0,005

1220 12 0,019 0,165 0,006

1360 12 0,019 0,184 0,006

1830 106 0,164 6,547 0,229

1850 8 0,012 0,333 0,012

2000 14 0,022 0,78 0,027

2020 8900 13,731 88,945 3,118

2200 23 0,035 0,544 0,019

2300 700 1,080 9,325 0,327

2320 800 1,234 11,080 0,388

2480 400 0,617 5,357 0,188

2510 4 0,006 0,226 0,008

2600 45 0,069 1,895 0,066

2800 12 0,019 0,907 0,032

3000 6028 9,300 47,439 1,663

3390 12 0,019 0,915 0,032

3960 1200 1,851 24,859 0,871

3700 9 0,014 1,249 0,044

4000 1010 1,558 35,991 1,262

4100 9829 15,164 249,234 8,736

4200 4320 6,665 39,960 1,401

4440 16 0,025 1,918 0,067

4490 12 0,019 1,212 0,042

4650 54 0,3083 16,008 0,561

4700 577 0,890 12,271 0,430

4800 2370 3,656 31,350 1,099

4970 10 0,015 3,914 0,137

5000 20 0,031 1,275 0,045

5050 62 0,096 4,256 0,149

5065 20 0,031 1,343 0,047

5100 4946 7,631 46,159 1,618

5200 108 0,167 3,342 0,117

5400 2176 3,357 30,809 1,080

6000 7328 11,306 128,885 4,518

6100 80 0,123 6,522 0,229

6300 2 0,003 0,473 0,017

6500 18 0,028 1,474 0,052

6600 14 0,022 1,030 0,036

6700 3 0,005 0,452 0,016

6800 4 0,006 1,224 0,043

6900 42 0,065 3,651 0,128

7000 10 0,015 1,030 0,036

7100 134 0,207 15,353 0,538

- 255 -

7200 6 0,009 0,486 0,017

7350 17 0,026 3,374 0,118

7400 2 0,003 0,444 0,016

7500 52 0,080 4,957 0,174

7600 44 0,068 3,181 0,111

7800 45 0,069 4,475 0,157

7860 16 0,025 3,396 0,119

8000 525 0,810 135,672 4,756

8200 19 0,029 2,581 0,090

8300 17 0,026 3,810 0,134

8400 6 0,009 1,512 0,053

8450 17 0,026 3,879 0,136

8500 47 0,073 11,294 0,396

8700 76 0,117 8,331 0,292

8900 34 0,052 8,224 0,288

9000 293 0,452 62,590 2,194

9200 20 0,031 5,051 0,177

9300 16 0,025 1,973 0,069

9400 4 0,006 0,846 0,030

9500 64 0,099 8,958 0,314

9600 25 0,039 10,080 0,353

9850 940 1,450 35,647 1,249

9900 16 0,025 1,730 0,061

10000 160 0,247 44,360 1,555

10100 20 0,031 5,681 0,199

10200 14 0,022 4,480 0,157

10500 6 0,009 1,496 0,052

11000 86 0,133 14,966 0,525

11100 42 0,065 6,993 0,245

12000 6507 10,039 935,824 32,802

12050 655 1,011 104,654 3,668

12100 12 0,019 1,307 0,046

12200 8 0,012 1,142 0,040

12400 8 0,012 1,161 0,041

12500 80 0,123 10,725 0,376

12900 17 0,026 5,921 0,208

13000 440 0,679 111,669 3,914

13100 127 0,196 18,680 0,655

13500 543 0,838 189,501 6,642

13800 8 0,012 2,981 0,104

14000 910 1,404 142,943 5,010

16000 100 0,154 18,720 0,656

18000 225 0,347 57,810 2,026

Итого: 64817 100 2852,916 100

- 256 -


Рекомендации по защите конструкций из Ultralam

- 257 -

1. Конструкционные меры защиты

1. Конструкционные меры, обеспечивающие просыхание элементов из

ULTRALAM и их защиту от увлажнения, обязательны независимо от срока

службы здания или сооружения, а также от того, производится химическая

защита материала или нет.

2. В тех случаях, когда конструкционными мерами нельзя устранить

постоянное или периодическое увлажнение ULTRALAM в процессе

эксплуатации, следует применять химические меры защиты.

3. Конструкционные меры должны предусматривать:

- предохранение конструкций от непосредственного увлажнения

атмосферными осадками, грунтовыми, талыми, эксплуатационными и

производственными водами;

- предохранение конструкций от промерзания, капиллярного и

конденсационного увлажнения;

- систематическую просушку конструкций путем создания осушающего

температурно-влажностного режима (естественная и принудительная

вентиляция помещения, устройство в конструкциях и частях зданий

осушающих продухов, аэраторов).

4. Несущие конструкции из ULTRALAM (фермы, рамы, балки и др.)

должны быть открытыми, хорошо проветриваемыми, по возможности

доступными во всех частях для осмотра, а также для проведения

профилактического ремонта, включающего работы по химической защите

элементов конструкций.

5. В отапливаемых зданиях и сооружениях несущие конструкции

следует располагать так, чтобы они целиком находились либо в пределах

отапливаемого помещения, либо вне его. В исключительных случаях,

допускается, при соответствующем обосновании, располагать несущие

конструкции (балки, рамы, арки) частично внутри отапливаемого помещения,

а частично снаружи. При этом конструкции должны иметь прямоугольное

- 258 -

сплошное сечение и усиленную защиту в местах пересечений ограждающих

конструкций от увлажнения и биопоражения.

6. Не допускается заделка поясов, опорных и промежуточных узлов,

концов элементов решетки ферм в толщу стен.

Опорные части несущих конструкций (ферм, рам, балок) при

размещении их в гнездах каменных стен должны быть открыты. Запрещается

заделывать наглухо зазоры между стенками гнезд и опорными частями

конструкций кирпичом, раствором, герметизирующими материалами и т.п.

7. Для несущих конструкций, имеющих на опорах металлические

башмаки, опирание на наружные каменные стены отапливаемых зданий и

сооружений с выделкой гнезд без утепления не допускается из-за опасности

выпадения конденсата на металле. Такие конструкции следует опирать на

железобетонные опоры (колонны), пилястры стен и другие опоры,

выступающие внутрь помещения.

8. При эксплуатации конструкций в условиях, где возможно выпадение

конденсата на металлических поверхностях, следует принимать меры по

предохранению ULTRALAM от увлажнения в местах контакта с

металлическими крепежными элементами. Для этого между ним и

металлическим элементом следует вводить гидроизоляционный слой

(мастику, шпатлевку, герметик, прокладки из рулонных гидроизоляционных

материалов, эластичные прокладки или уплотнительные ленты).

9. При расположении рам и стоек (колонн) внутри помещений обрез

опоры следует устраивать на такой высоте от уровня пола, чтобы в процессе

эксплуатации исключалась возможность увлажнения опорного узла.

В том случае, если опорная часть несущей конструкции находится на

открытом воздухе, обрез фундамента должен быть устроен так, чтобы

обеспечивался быстрый отвод воды, попадающей на него в виде атмосферных

осадков, и исключалось затопление опорного узла дождевыми и талыми

водами.

- 259 -

10. В зданиях и сооружениях с повышенной влажностью воздуха, со

средней и сильной химически агрессивной средой несущие конструкции из

ULTRALAM должны иметь сплошное сечение и минимальное число

металлических элементов. Применение металлодеревянных конструкций в

таких зданиях и сооружениях следует максимально ограничивать.

11. В зданиях с химически агрессивной средой следует также

ограничивать применение сквозных несущих конструкций из-за наличия

большого числа промежуточных узлов и открытых горизонтальных и

наклонных граней у элементов решетки, на которых скапливается химически

агрессивная пыль.

По возможности в этих зданиях следует применять объемно-

планировочные решения, предусматривающие вынос несущих конструкций за

пределы помещения с агрессивной средой (устройство подвесного потолка,

чердачного перекрытия).

12. Несущие конструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе,

должны иметь сплошное массивное сечение.

В открытых сооружениях необходимо в максимальной степени

использовать средства, предохраняющие элементы конструкций из

ULTRALAM от прямого попадания на них атмосферных осадков.

Для защиты от атмосферных осадков открытые горизонтальные и

наклонные грани ответственных несущих конструкций следует защищать

досками, консервированными биозащитными составами или козырьками из

атмосферо- и коррозиестойкого материала.

13. В ограждающих конструкциях отапливаемых зданий и сооружений

должно быть исключено влагонакопление в процессе эксплуатации. В панелях

стен и плитах покрытий следует предусматривать пароизоляционный слой и

вентиляционные продухи, сообщающиеся с наружным воздухом.

14. Стеновые панели с каркасом из ULTRALAM должны

устанавливаться на фундамент или цокольную панель таким образом, чтобы

наружный воздух мог свободно поступать в них снизу через вентиляционные

- 260 -

продухи и выходить у карниза. Не допускается устанавливать панели на

фундамент (цокольную стеновую панель) без прокладки гидроизоляционного

слоя, герметизации и утепления швов между ними.

Не допускается использовать для наружной обшивки стеновых панелей

отапливаемых зданий паронепроницаемые материалы при отсутствии между

обшивкой и заполнением вентиляционного продуха.

15. В целях предохранения наружных стен от намокания расстояние от

отмостки до низа панелей должно быть не менее 40 см, а вынос карниза (свес

кровли) при неорганизованном водоотводе - не менее 50 см.

2. Химические меры защиты

1. Конструкции, поступающие на строительную площадку, по

согласованию с Заказчиком должны быть защищены в заводских условиях от

увлажнения и биоразрушения на период эксплуатации (в случае

необходимости), а также от атмосферных воздействий при транспортировании

и на всех этапах проведения строительно-монтажных работ с помощью

химических средств, а также с использованием укрывных (пленочных)

материалов.

2. Выбор химических средств защиты конструкций зависит в первую

очередь от предполагаемых условий эксплуатации, а также от их назначения и

степени ответственности (табл. 1 и 2 ).

3. Химические средства против возгорания и распространения пламени,

выбираются в соответствии с требованиями пожарной безопасности, с учетом

их эффективности и совместимости с защитными средствами, которыми

конструкции были обработаны на заводе-изготовителе (см. табл. 2).

При выборе средств огнезащиты необходимо также учитывать

возможность их ремонта или возобновления, а также требования п. 7.12 главы

СНиП 21-01-97* о соответствии огнезащитных покрытий нормам применения

отделочных материалов.

- 261 -

4. В тех случаях, когда к внешнему виду конструкций предъявляются

повышенные требования, для огнезащиты используют прозрачные покрытия.

Для ответственных конструкций, выходящих в интерьер помещения,

рекомендуются вспучивающиеся огнезащитные составы ФЕНИКС ДП и

ЛАТИК.

5. Преимущественно огнезащитные покрытия и пропиточные составы

необходимо наносить после монтажа конструкций и устройства кровли.

6. Тип и конкретная марка защитного средства должны быть указана в

технических условиях или пояснительной записке к проекту. В некоторых

случаях, например, при проектировании крупных объектов с уникальными и

разнотипными конструкциями, в состав проектной документации могут

входить отдельные «Рекомендации по защитной обработке конструкций».

3. Рекомендации по защите конструкций

от атмосферных воздействий

на период хранения и проведения монтажных работ

1. Во время хранения и монтажа конструкции из ULTRALAM не

должны подвергаться атмосферным осадкам и прямому воздействию

солнечных лучей.

2. Складирование и хранение конструкций и их элементов на

строительной площадке должно осуществляться на специально отведенном

участке с обеспечением отвода грунтовых, талых и ливневых вод.

3. На строительную площадку конструкции из ULTRALAM и их

элементы должны поступать упакованными в водонепроницаемую пленку,

которая обладает паропроницанием, что исключает образование парникового

эффекта при случайном проникании воды через пленку (например, при ее

повреждении). Упаковочная пленка должна быть двухцветной – снаружи

белой, а с обратной стороны черной. Такая пленка препятствует прониканию

УФ-лучей на конструкции и предотвращает их нагрев.

- 262 -

4. При складировании конструкций на строительной площадке они

должны быть освобождены снизу от упаковочной пленки для обеспечения их

проветривания.

5. В случае нарушения заводской транспортной упаковки и

невозможности обеспечить ее целостность при хранении конструкций на

стройплощадке более трех суток необходимо предусмотреть дополнительные

меры по устройству временных укрытий в виде навесов, инвентарных щитов и

т.п., исключающих попадание на них атмосферных осадков и прямых

солнечных лучей. Для этих целей могут быть использованы рулонные

кровельные или гидроизоляционные материалы, кровельные листы и др.

Укрытия должны быть устроены так, чтобы стекающая с них вода и косой

дождь не попадали на конструкции. При этом должно быть обеспечено

постоянное их проветривание.

6. Конструкции из ULTRALAM следует хранить в положении, близком

к проектному, при этом минимальное расстояние от низа конструкций до

земли должно быть не менее 0,7 м.

При хранении элементов конструкций в штабелях рекомендуется

размещать их на прокладках, толщина которых обеспечивает возможность

свободного захвата элемента грузозахватными приспособлениями. Прокладки

по высоте рядов располагают строго по вертикали. Количество прокладок и

расстояние между ними должны исключать провисание и деформацию

элементов.

Штабель укладывают на подстопочные брусья и укрывают от атмос-

ферных осадков.

Укладка конструкций из ULTRALAM и их элементов непосредственно

на грунт, а также хождение по ним НЕ ДОПУСКАЕТСЯ.

7. При монтаже конструкций из ULTRALAM также должны быть

приняты меры по предохранению их от атмосферных воздействий. Время

между установкой конструкций на место и устройством кровли должно быть

по возможности минимальным.

- 263 -

8. На заводе-изготовителе на видимую поверхность каждого элемента

конструкции должно быть прикреплено предупреждение: «Предохранять от

атмосферных осадков, солнечных лучей, механических повреждений и

загрязнения».

9. В процессе хранения, монтажа и эксплуатации конструкций из

ULTRALAM должно проводиться наблюдение за их состоянием. Информация

о появлении признаков нарушения целостности конструкций, их узловых

соединений, недопустимых деформациях должна быть доведена до сведения

лиц, ответственных за эксплуатацию сооружения.

- 264 -

Химические меры защиты конструкций из Ультралам в зданиях и сооружениях различного назначения

Таблица 1

Условия эксплуатации

конструкций

Биологические вредители

Примеры зданий и сооружений

Номер схемы

защитной

обработки

(см. прил.2)

плесневые

грибы,

синева

дереворазруш

ающие грибы

насекомые

Внутри отапливаемых

помещений с сухим и

нормальным влажностным

режимом

- - -

Крытые спортивные сооружения:

спортивные залы, физкультурно-оздоровительные

комплексы, крытые теннисные корты, конноспортивные

манежи, киноконцертные залы, кинотеатры, торгово-

развлекательные комплексы, выставочные залы и др.

1-11

Мансарды 15, 16

Внутри отапливаемых

помещений с влажным и

переменным влажностным

режимом

+ + +

Крытые бассейны, аквапарки 1-3, 11

Коровники, свинарники, оранжереи, теплицы, склады

минудобрений, картофеле- и овощехранилища и др.

17, 18,

24-28

Под навесом (без

воздействия атмосферных

осадков) и в

неотапливаемых

помещениях без

источников тепло- и

влаговыделений

+ + -

Холодные склады различного назначения (кроме складов

с источниками влаговыделений), навесы и др.

12-18,

24-28

Части несущих конструкций отапливаемых зданий,

размещенных под навесом (вне помещения) 19-23

На открытом воздухе + + -

Пешеходные мостики, перголы, путепроводы и др.

открытые сооружения, а также части несущих

конструкций отапливаемых зданий, размещенные на

открытом воздухе и не защищенные от атмосферных

осадков

14-21

- 265 -

Схемы защитной обработки конструкций из Ультралам

Таблица 2

Номер

схемы

С о с т а в ы

грунтовочный

(антисептирующий)

защитно-декоративный

(влагозащитный)

огнезащитный

(огнебиозащитный)

1 Грунтовка Belinka Impragnant Лазурь Belinka exterier

Вспучивающийся

прозрачный

огнезащитный состав

Феникс ДП

2 Грунтовка Belinka base Лазурь Belinka toplasur

3 Грунтовка Pinotex Wood

Primer

Защитное средство Pinotex

Doors & Windows

4 Антисептирующая пропитка

Сколтекс-ПР -

5 Грунтовочный

антисептирующий состав Valtti

Pohyste

-

6 Грунтовка Belinka Impragnant -

7 Грунтовка Pinotex Wood

Primer -

8 Полимерная дисперсия Fentak

FS 2543 -

9 - -


огнезащитный лак

Латик КД


FS 2543 -

11 Грунтовка Belinka base Лазурь Belinka toplasur

12 - -


огнезащитный состав

Феникс ДБ


Сколтекс-ПР -


FS 2543 -

15

- -

Огнезащитный лак

Нортекс-Лак-



Сколтекс-ПР - Огнезащитный лак

НЛО-007

- 266 -

Окончание таблицы 2

17 - -

Биопирен Пирилакс-

Люкс

18 - -

Биопирен ОЗОН-007

19 Защитная пропитка Protex

Wood Protector

Яхтный лак PROTEX Yat

Vernik -

20

Грунтовка Belinka base

Лазурь Belinka toplasur -

21 Belinka toplasur UV plus -

22

Грунтовочный

антисептирующий состав Valtti

Pohyste

Лак Merit Yahti 30 -

23 Яхтный лак Poli-R -

24 Краска Мiranol

-

25 Краска Betolux

26 Эмаль ПФ-115

27 Эмаль Enamel

28 Эмаль Master 30

- 267 -


Протокол испытаний

НАУЧНО ТЕХНИЧЕСКИЙ...

Documents

Transcript of НАУЧНО ТЕХНИЧЕСКИЙ...