ДРЕВЕСИНА СЛОИСТАЯ КЛЕЕНАЯ
Введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 марта 2010 г. N 30-ст
Межгосударственный стандарт ГОСТ 9624-2009
«ДРЕВЕСИНА СЛОИСТАЯ КЛЕЕНАЯ. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ СКАЛЫВАНИИ»
Laminated glued wood. Method for determination of shear strength
Дата введения — 1 января 2011 г.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на слоистую клееную древесину (фанеру, фанерные и столярные плиты, древесные слоистые пластики) и устанавливает метод определения предела прочности при скалывании по клеевому слою и по древесине.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 6507-90 Микрометры. Технические условия
ГОСТ 9620-94 Древесина слоистая клееная. Отбор образцов и общие требования при испытании
ГОСТ 9621-72 Древесина слоистая клееная. Метод определения физических свойств
ГОСТ 11358-89 Толщиномеры и стенкомеры индикаторные с ценой деления 0, 01 и 0, 1 мм. Технические условия
ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требованияПримечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю «Национальные стандарты», составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году.
Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом.
Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Испытательное оборудование и инструменты
Для определения предела прочности при скалывании применяют следующее оборудование и инструменты:
— испытательную машину по ГОСТ 28840 для проведения испытаний на растяжение, оборудованную клиновыми захватами с нарезанными на них мелкими зубьями, способную работать непрерывно и измерять нагрузку с точностью ±1%;
— приспособление к испытательной машине для испытаний образцов древесных слоистых пластиков и столярных плит — см. рисунок 1;
1 — образец; 2 — упорная планка; 3 — планка; 4 — захват; 5 — упор; 6 — траверса; 7 — испытательные губки
Рисунок 1 —Приспособление к испытательной машине
— микрометр по ГОСТ 6507 или толщиномер по ГОСТ 11358 с погрешностью измерения не более 0, 1 мм;
— штангенциркуль по ГОСТ 166 с точностью измерения ±0, 1 мм;
— резервуар для кипячения образцов;
— водяную баню с термостатом для погружения образцов для испытаний, способную поддерживать температуру (20±3)°С.
Допускается применять другие испытательные машины, приспособления и измерительные инструменты, обеспечивающие необходимую точность приложения нагрузки и измерений.
4 Отбор и подготовка образцов
4.1 Отбор образцов и подготовку их к испытаниям проводят по ГОСТ 9620.
4.2 По длине образцы должны соответствовать направлению волокон древесины наружных слоев.
Образцы должны быть без каких-либо видимых дефектов в зоне скалывания.
4.3 Форма и размеры образцов для испытаний на скалывание по клеевому слою для фанеры и фанерных плит — см. рисунок 2.
Длина образца l= 135 мм;
Длина плоскости скалывания l1= (25 ± 0, 5) мм.
Минимальное расстояние между зажимами l2= 50 мм.
Ширина плоскости скалывания (ширина образца для испытаний) b1 = (25 ± 0, 5) мм.
Ширина пропилов b2 от 2, 5 до 4 мм.
Толщина шпона Sш.
Рисунок 2 — Форма и размеры образцов фанеры и фанерных плит
Скалывание образцов проводят по наиболее удаленным от наружных слоев клеевым слоям образца.
По требованию потребителя для фанеры и фанерных плит прочность при скалывании определяют в различных слоях.
Для фанеры с числом слоев от 3 до 9 используют образцы для испытаний, имеющие толщину готовой продукции.
Для фанеры с числом слоев больше 9 избыточные слои удаляют с одной или двух сторон в зависимости от испытуемых клеевых слоев.
При толщине шпона менее 1, 5 мм испытания фанеры проводят на образцах с расстоянием между пропилами, равным 10 мм.
Если центральный слой состоит из двух слоев шпона, имеющих перпендикулярное направление волокон древесины по отношению к наружным слоям, то его пропиливают до прилегающего к нему продольного слоя.Для фанеры и фанерных плит с перекрестным расположением слоев шпона направление волокон древесины в слое шпона, находящемся между клеевыми слоями, подвергающимися испытаниям, должно быть перпендикулярно к длине образца. Расстояние между зажимами l2 должно составлять не менее 50 мм, пропилы на образце должны перерезать клеевые слои не менее чем на 1/3 толщины шпона.
4.4 Форма и размеры образцов для испытания на скалывание по клеевому слою для древесных слоистых пластиков и столярных плит — см. рисунок 3.
Длина образца l= 85 мм.
Длина плоскости скалывания l1= (12, 5 ± 0, 5) мм.
Ширина плоскости скалывания (ширина образца для испытаний)
b = (40 ± 0, 5) мм.
Ширина пропилов b' = (12 ± 0, 5) мм.
Глубина пропила h = 5 мм.
Толщина материала — S.
Рисунок 3 — Форма и размеры образцов древесных слоистых пластиков и столярных плит
Для столярной плиты и материала, облицованного строганым шпоном, пропил доводят до клеевого слоя, прилегающего к наружному слою лущеного или строганого шпона.
Ширина пропила может изменяться в зависимости от конструкции захватывающего приспособления.
Испытания древесных слоистых пластиков толщиной 15 мм и более проводят на образцах толщиной, равной половине толщины готовой плиты древесного слоистого пластика плюс глубина пропила 5 мм.
4.5 Форма и размеры образцов для испытания на скалывание по древесине — см. рисунок 4.
Длина образца l= 95 мм.
Длина плоскости скалывания l2 — в соответствии с таблицей 1.
Ширина плоскости скалывания (толщина образца) b (S) — в соответствии с таблицей 1.
Ширина пропилов b' = 10 мм.
Ширина образца b2= 25 мм.
Глубина пропила h= 5 мм.
Рисунок 4 — Форма и размеры образцов для испытания на скалывание по древесине
Таблица 1
В миллиметрах
Ширина плоскости скалывания (толщина образца) b (S) | Длина плоскости скалывании l_2 | Ширина плоскости скалывания (толщина образца) b (S) | Длина плоскости скалывании l_2 |
15 | 23, 0 | 30 | 11, 5 |
20 | 17, 0 | 35 | 10, 0 |
25 | 14, 0 | 40 | 8, 5 |
Примечание — Для материала толщиной менее 15 мм склеивают холодным способом несколько листов фанеры до получения толщины 15 мм и более. При толщине материала более 40 мм образцы срезают настолько, чтобы их толщина составила 40 мм.
4.6 Ширину плоскости скалывания для образцов, показанных на рисунке 2, принимают равной ширине образца, измеренной в середине длины плоскости скалывания; для образцов, показанных на рисунках 3 и 4, ширину плоскости скалывания образца измеряют посередине длины каждой плоскости скалывания и принимают как среднеарифметическое значение двух измерений.
Длину плоскости скалывания l1 и l2 принимают равной среднеарифметическому значению:
— двух измерений — для образцов по рисунку 2;
— четырех измерений — для образцов по рисункам 3 и 4.Измеренные с точностью до 0, 1 мм длина и ширина образцов должны быть зарегистрированы.
5 Предварительная обработка образцов
5.1 Испытания проводят на сухих образцах без предварительной обработки или на образцах, прошедших специальную температурно-влажностную обработку в соответствии с требованиями стандартов на продукцию.
5.2 Предварительную обработку проводят по одному из следующих вариантов:
5.2.1 Выдерживание в воде при температуре (20±3)°С в течение 24 ч.
5.2.2 Выдерживание в кипящей воде при температуре 100°С в течение 1 ч с последующим выдерживанием при комнатной температуре в течение (10±1) мин.
5.2.3 Выдерживание в кипящей воде при температуре 100°С в течение 6 ч с последующим охлаждением в воде температурой (20±3)°С в течение не менее 1 ч.
По согласованию с потребителем допускаются другие варианты предварительной обработки образцов.
5.3 Во время обработки образцы должны оставаться полностью погруженными в воду и находиться в свободном состоянии.
5.4 Перед испытанием сухих образцов определяют влажность испытуемого материала в соответствии с ГОСТ 9621.
5.5 Перед проведением предварительной обработки образцов измеряют длину и ширину площади скалывания с точностью до 0, 1 мм и регистрируют.
6 Проведение испытаний
6.1 Испытания на скалывание должны проводиться на образцах, из которых удалена лишняя поверхностная влага.
6.2 Образцы при испытании должны быть расположены в центре фиксирующих устройств таким образом, чтобы нагрузка передавалась без приложения поперечных нагрузок.
6.3 Нагрузка должна прилагаться при постоянной скорости перемещения таким образом, чтобы разрушение образца происходило в течение (30±10) с.
6.4 Разрушающая нагрузка должна определяться с точностью до ±1 Н.
6.5 При проведении испытаний на скалывание для каждого образца всех видов продукции фиксируют разрушающую нагрузку, а для образцов фанеры и фанерных плит — дополнительно степень разрушения по древесине посредством сравнения плоскости скалывания со стандартными значениями когезионного разрушения древесины в зоне скалывания с точностью до ±10%, приведенными в приложении А.6.6 Если образец разрушается вне зоны, которая подвергается испытанию, то результат испытаний не учитывается.
6.7 Определение степени разрушения образцов по древесине должно проводиться на подсушенных образцах.
7 Обработка результатов испытаний
7.1 Предел прочности при скалывании tск, Мпа, для каждого образца определяют с точностью до 0, 5 МПа по следующей формуле
, (1)
где Pmax — максимальное значение разрушающей нагрузки, Н;
b — ширина образца (плоскости скалывания), мм;
l — длина плоскости скалывания, мм.
7.2 За результат испытаний древесных слоистых пластиков принимают предел прочности при скалывании каждого испытуемого образца.
7.3 За результат испытаний столярных плит принимают среднеарифметическое значение показателей прочности при скалывании всех образцов, вырезанных из плиты.
7.4 За результат испытаний фанеры и фанерных плит принимают среднеарифметическое значение показателей прочности при скалывании не менее 10 образцов с точностью до 0, 01 Н/мм2.
Рассчитывают среднеквадратичное отклонение и минимальный показатель предела прочности при доверительной вероятности 0, 95 в соответствии с приложением Б.
Определяют величину среднего процента когезионного разрушения древесины с точностью до 10%.
Приложение А
(обязательное)
Таблица стандартных значений когезионного разрушения древесины в зоне скалывания
Приложение Б
(рекомендуемое)
Методика вариационной обработки результатов испытания фанеры на скалывание
Среднее значение предела прочности при скалывании определенной пары клеевых швов для каждой группы образцов X̅j, МПа, вычисляют по формуле
, (Б.1)
где m — количество испытанных образцов;
j — порядковый номер образца для испытания;
xj — предел прочности j-го образца, МПа.
Среднеквадратичное отклонение σ, МПа, вычисляют по формуле
. (Б.2)
При распределении результатов испытаний при скалывании по нормальному закону распределения минимальный нормируемый показатель прочности при скалывании (нижний 5%-ный квантиль) вычисляют по формуле
, (Б.3)
где 1, 66 — одностороннее значение коэффициента, относящееся к образцу размером более 100 мм при доверительной вероятности 0, 95, принятой для оценки прочностных показателей в деревообработке.
СтройкаДиалог
Древесина пользуется популярностью у застройщиков, её выбирают для возведения несущих конструкций, отделки и создания предметов интерьера.
Натуральный материал, несомненно, хорош и экологичен, но у обычного бруса и доски есть существенные недостатки: склонность к изменению объёма при смене влажности, рассыхание, деформации.
Эти неприятные последствия практически исключены в случае применения клееной древесины как конструкционного материала.
Определение
Клееная древесина – это материал, полученный путем склеивания пластов подготовленной древесины перпендикулярно относительно направления волокон. Для производства применяются преимущественно стволы сосны и ели.
Требования к древесине, порядок производства, приемки, испытаний и хранения материалов регламентирует ГОСТ 15812-87 «Древесина клееная слоистая».
Особенность производства
В отличии от заготовки обычных пиломатериалов, производство клееных листов и брусьев – это сложный многоступенчатый процесс:
- Брёвна из леса поступают на лесоперерабатывающий завод, где их укладывают на первичную сушку в естественных условиях под навесом. Процесс занимает около 3 месяцев.
- Далее заготовки поступают на сушку в камеры, где поддерживается высокая температура. Здесь древесина пребывает 1-2 месяца. При этом, происходит равномерное понижение влажности пиломатериала без растрескивания и деформации. За этим тщательно следят операторы цеха.
- Далее бревно поступает на распиловку.
- Доски склеивают специальными клеевыми составами, отправляют под пресс и на дальнейшую сушку.
Производство клееной древесины может занимать разное время и этапы могут отличаться в виду особенностей изготавливаемых материалов и используемого сырья.
Основная классификация
Клееную древесину можно разделить на группы по разным признакам, но принципиальный – это количество слоёв в изделии:
- Двухслойная и трёхслойная. Для создания используют доски разного сечения. Изделия из клееной древесины отличаются значительной прочностью, поэтому их используют для производства балок, оконных и дверных блоков, несущих конструкций для строительства.
- Многослойная. Способ производства предполагает использование досок и ламелей в разных количествах, определяемых конструктивными расчетами. Из многослойной древесины делают балки несущих конструкций, стропила, опорные стойки для сооружения навесов, зимних садов и т.д.
Свойства клееной древесины
Клееные материалы уникальны по своим свойствам по сравнению с цельными пиломатериалами:
- прочность выше до 50…70%;
- неизменяемые со временем и изменением влажности размеры;
- отсутствие дефектов;
- отсутствие усадки стен увеличивает скорость строительства;
- точные геометрические размеры;
- практически идеальная ровная поверхность стен из клееного бруса;
- увеличенная способность к воздействиям нагрузок – модуль упругости клееной древесины из сосны составляет 100000 кг/см², из кедра – 80000 кг/см²;
- изделия из клееных заготовок лучше переносят негативные погодные факторы – дожди, температурные перепады, устойчивы к грызунам и насекомым благодаря пропитке.
Преимущества древесины очевидны, поэтому ей отдают предпочтение многие застройщики, несмотря на более высокую цену – она вполне оправдана.
Плотность клееной древесины согласно СП 64.13330.2011 определяется как у не клеёной, что значительно упрощает процесс расчетов. Чтобы выяснить данный показатель, берем значение для соответствующей породы дерева:
лиственница |
650…800 |
сосна, ель, кедр, пихта |
500…600 |
дуб, берёза, бук, ясень, клён, граб, акация, вяз и ильм |
700…800 |
осина, тополь, ольха, липа |
500…600 |
Основные виды изделий
Все виды слоистой клееной древесины можно разделить на 2 группы:
- клееный брус;
- мебельные щиты;
- фанера.
Клееный брус
Для изготовления бруса используют доски влажностью 6-7%, толщиной 25-40 мм и длиной 3-6 метров. Их заранее распиливают в разных направлениях – для сборки бруса важно соблюсти чередование направлений волокон. Это рассредоточивает внутренние напряжения в изделии и повышает его прочность.
Доски покрывают слоем клея и соединяют широкой частью. Готовую заготовку распиливают поперек, получается непрофилированный брус, который отправляют на вырезку пазов в станок.
Отличить клееный брус от обычного профилированного можно, взглянув на срез – у цельного он равномерный, у склеенного из нескольких досок — слоёный.Клееные конструкции из древесины обладают всеми свойствами материала, перечисленными ранее. Кроме того, по сравнению с обычным профилированным брусом клееный более выгоден для строительства стен дома:
- усадка практически отсутствует;
- стены получаются идеально ровными и гладкими, не нуждаются в дополнительной отделке и декоре, если хозяева предпочтут интерьер в природном стиле;
- конструкция собирается просто благодаря профилю соединения.
Важный нюанс: важно, чтобы производитель использовал действительно качественное сырье – просушенную древесину и безопасный клей.
Основный размеры бруса:
- высота – 80…495 мм;
- ширина – 66…380 мм;
- длина – до 14 метров.
Клееный брус применяется преимущественно для сборки несущих конструкций:
- стен внутренний и наружных;
- стропильных систем;
- перекрытий;
- строительства беседок, бань.
Мебельный, столярный щит
Столярный или мебельный щит – это тонкий клееный лист древесины, который состоит из нескольких слоёв перпендикулярно ориентированных ламелей. Материал применяется преимущественно для создания мебели:
- шкафы (корпус и фасады);
- столы;
- полочки и комоды;
- устройство финишного покрытия полов.
Столярные щиты используются в вагоностроении, строительстве, в судостроении.
Применение клееной древесины обусловлено увеличенной прочностью по сравнению с обычными досками. Изделия и покрытия не меняют форму, не деформируются со временем, не растрескиваются и не ломаются под действием нагрузок при смене условий службы.
Существует 3 способа сборки панелей:
- Мебельный щит – короткие доски стыкуют в шахматном по длине торцами с гладкими сторонами или на пазовый замок.
- Сборка ламелей одинаковой длины боковыми сторонами.
- Мебельный щит, собранный из досок, покрытый тонкими ламелями.
Фанера
Широко применяемый строительный материал – фанера, тоже относится в клееной древесине. Это 3 перпендикулярно ориентированных тонких ламели, склеенных между собой под прессом. Для производства применяется древесина хвойных пород, берёзы, чаще виды комбинируют внутри одного изделия.
Строительная фанера может быть защищена ламинированным покрытием, пропитками и другими компонентами, наличие которых определяется сортом и назначением материала.
Применение фанеры распространено широко:
- Строительство;
- Авиация и самолетостроение;
- Машиностроение;
- Судостроение и т.д.
Различают водостойкую, огнестойкую, корабельную фанеру и другие виды этого универсального материала.
Клееная древесина или цельная
Преимущества клееных древесных материалов очевидно, но это не означает, что обычные пиломатериалы уйдут в прошлое. Композитам стоит отдавать предпочтение при строительстве домов, создании конструкций, работающих в неблагоприятных условиях при повышенных нагрузках и влажности.
Изделия из цельных пиломатериалов будут полезны в отделке сухих помещений, изготовлении несложной мебели. Важно использовать хорошо обработанное и подготовленное сырье – его влажность не должна превышать 15%.
Определить качество материала помогут:
- Сертификаты качества;
- Репутация производителя и отзывы клиентов;
- Некачественный клей можно определить по едкому запаху;
- Внешний осмотр изделия поможет выявить поверхностный брак;
- Степень просушки древесины можно определить при приемке с помощью компактных измерителей влажности, но зачастую только поверхностно.
При поиске поставщика также следует обращать внимание на стоимость материалов: она должна быть приближена к средней рыночной, за дёшево никто продавать качественные клееные изделия не будет.