Реферат
Клеи, применяемые в клеёных конструкциях
Введение
Клееная деревянная конструкция - это целостная совокупность деревянных деталей с определенным взаиморасположением. Клееная конструкция состоит из деталей определенных параметров, соединенных между собой клеевой прослойкой.
КДК способны принимать большие эксплуатационные нагрузки и обеспечивать безопасность и устойчивость различных строительных объектов. В строительных сооружениях такие конструкции предназначаются для выполнения несущих, ограждающих или декоративных функций. Иногда КДК выполняют одновременно несколько функций, например, клееные брусья стен малоэтажных зданий.
В последнее время клееные деревянные конструкции находят широкое применение в строительстве зданий и сооружений, таких как: спортивные и торговые помещения, аквапарки, конюшни, в т.ч. помещения манежа, мосты, мансарды, складские помещения, в том числе для хранения химических реагентов для дорожных служб и калийных удобрений для сельского хозяйства и т.д. Также применение клееных деревянных конструкций стало широко использоваться в области малоэтажного домостроения в виде клееного стенового бруса, балок перекрытия и стропильной системы.
Долговечность и безопасность деревянных конструкций из клееного бруса зависит не только от материала, но и от типа и марки применяемого клея, а также его технологических и эксплуатационных свойств. К основным эксплуатационным свойствам клеев относят: прочность клеевого соединения, его эластичность, водостойкость, биостойкость, морозостойкость, температуро- и пожаростойкость.
Виды клеев и методы склейки
Наиболее надежным средством соединения в деревянных конструкциях является клей. Благодаря большой исследовательской работе, проведенной в Советском Союзе и за границей, были получены составы водостойких клеев, которые позволяют изготовлять из маломерного лесоматериала клееные конструкции больших размеров.
Наличие значительных сил сцепления, возникающих в клеевом шве, позволяет путем надлежащего подбора пиломатериалов создать наилучшую конструкцию индустриального изготовления. Прочность клеевого шва после завершения процесса схватывания и твердения клея, при условии соблюдения установленных правил склейки, значительно превосходит прочность самой древесины.
Поэтому при хорошем качестве склейки разрушение клееного элемента при скалывании будет происходить по древесине. Благодаря этому имеется возможность получать клееный элемент требуемых размеров и формы. Применение клея даст возможность преодолеть естественную ограниченность сортамента лесоматериалов.
Типы сечении клееных элементов конструкций: 1, 2, 3 - двутавровые балки; 4-коробчатые балки: 5, 6, 7, 8-прогоны, колонны и сваи; 9-сваи; 10, 11-шпунтованные сваи
В настоящее время для изготовления клееных конструкций, согласно Инструкции по проектированию и изготовлению клееных деревянных конструкций (ИСП-101-51 и НиТУ-122-55), применяются водостойкие и грибоустойчивые фенолформальдегидные клеи марки КБ-3 и с некоторыми ограничениями средневодостойкие казеиноцементные клеи.
Клей марки КБ-3 состоит из двух компонентов: фенол формальдегидной смолы Б и отвердителя в виде керосинового контакта I сорта (ГОСТ-463-43). Казеиноцементный клей приготовляется из казеинового клеевого порошка сорта «Экстра» (В-107) или сорта (ОБ) и портландцемента марки 400 и выше. В качестве антисептика для казеиноцементного клея рекомендуется динитрофенол или эксидифенол.
Согласно указанной Инструкции, жизнеспособность готового клея КБ-3 при температуре 20° определена не менее 2 час, а казеиноцементных клеев-не менее 3 час.
Предел прочности клеевого шва при испытании на скалывание для сосновых образцов в сухом виде должен быть равным 60 кг/см2, а для дубовых -80 кг/см2; после вымачивания их в продолжение 24 час, соответствен но, 40 кг/см2 и 55 кг/см2.
Для клееных конструкций применяется древесина хвойных и в отдельных случаях - лиственных пород. При этом влажность древесины должна быть не свыше 15% и в крайнем случае не превышать 18%. Пиломатериалы для склеивания следует применять толщиной от 19 до 50 мм, при условии острожки.
С целью уменьшения внутренних напряжений в клеевом шве при усушке и разбухании элементов клееной древесины, рекомендуется применять при пакетной склейке досок согласованное направление годовых слоев всех склеиваемых элементов.
Направления годовых слоев при склеивании элементов пакетного профиля: а - согласованные; б-несогласованные - чередующиеся; в-стыки для клееных элементов; 1 - на ус; 2 - впритык
деревянный клей казеиновый фенолформальдегидный
Запрессовка склеиваемых элементов производится при помощи прессов или монтажных гвоздей. При склейке дощатых многослойных прямолинейных или криволинейных элементов необходимо применять пневматические или гидравлические прессы. Струбцины, ваймы и другие ручные винтовые прессы допускаются при условии применения механических ключей (пневматических или электрических - электрогайковертов), которые могут обеспечить быстрое завертывание гаек зажимных болтов и давление от 3 до 5 кг/см2.
Температура в помещении, где изготовляются клееные конструкции, при фенолформальдегидных клеях должна быть не ниже 16°, а при казеиноцементных - не ниже 10°. Древесина необходимого качества, предназначенная для склейки элементов, может быть получена из пиломатериалов пониженного качества путем вырезки мест с недопустимыми пороками и последующим стыкованием оставшихся частей по длине и ширине. Из тех же соображений может быть допущено применение и маломерного пиломатериала, но длиной не менее 2 м. При этом растянутые стыки досок осуществляются «на ус», длина которого должна составлять не менее 10-кратной толщины доски, а сжатые «впритык» (лобовым упором) - плотно приторцовываться и насаживаться на клей (рис. 78, в).
При изготовлении клееных конструкций широко применяется водостойкая строительная фанера, склеенная из шпонов, толщиной до 3 мм и шириной от 1.5 до 2 м.
Инструкция (ИСП-101-51) и п. 127 НнТУ-122-55 предусматривают применение двух видов фанеры: водостойкой (В) и средней водостойкости (ВВ).
Водостойкая фанера (на фенолформальдегидном клее) применяется для несущих конструкций - балок, арок, рам и т.д. - в открытых сооружениях с окраской их поверхностей и в помещениях с влажностью не свыше 70%; для кровельных щитов с гидроизоляцией и для стен и других наружных частей здания - с окраской поверхностей.
Фанера средней водостойкости (на карбамидных, альбуминоказеиновых и других клеях с антисептиком) используется для несущих конструкций в помещениях с влажностью
воздуха не свыше нормальной - с окраской и для инвентарной опалубки.
Для наиболее напряженных частей конструкции рекомендуется применение фанеры НВ с рубашкой из шпона сорта не ниже Вис серединками шпона сорта не ниже ВВ.
Основные размеры листов строительной фанеры - трехслойной - 1525Х1525 и 1525X1220 мм, с толщинами =3, 4, 6, 8 мм и пятислойной = 8, 10, 15 мм.
Благодаря совместным усилиям сотрудников Научно-исследовательского института пластмасс и экспериментального завода пластмасс имени М.В. Фрунзе удалось изобрести новый водостойкий и грибоустойчивый клей для склейки древесины со сталью. С появлением такого клея стало возможным предложить новый вид сборно-разборного соединения элементов деревянных конструкций при помощи клеестальных шайб. С помощью таких шайб можно соединять элементы при действии силы вдоль волокон (в растянутых стыках) и под углом к волокнам (в узлах ферм). Применение клеестальных шайб наиболее целесообразно в сборно-разборных конструкциях.
Приклеивание шайб к древесине производится на заводе в специальных прессах при температуре 140-145° и давлении 10-15 кг/см2. [1]
Узел фермы на клеестальных шайбах