Лаборатория на предприятии по производству клееных деревянных конструкций

Новая редакция ГОСТ 20850, которая будет принята в ближайшее время, сулит существенные послабления производителям клееных деревянных конструкций для малоэтажного домостроения (с длиной пролета менее 7,5 м) в рамках требований к готовым изделиям и процессу их производства.

Производителям следует обратить внимание на то, что требования нового ГОСТа распространяются как на несущие конструкции, так и на ограждающие несущие конструкции, в частности стеновой брус. В связи с этим нововведением и наличием четкого определения стенового бруса многие производители стали задумываться о сертификации своей продукции согласно ГОСТу. Ведь сертификат по ГОСТу всегда является для заказчика весомым аргументом при решении о покупке продукции того или иного производителя. Получение деревообработчиками сертификатов по ГОСТу не может не приветствоваться, однако следует учитывать также и требования к производству, которые предъявляются новым стандартом.

Согласно п. 7.2 раздела 7 «Правила приемки» ГОСТ 20850, предприятия, производящие стеновой клееный брус, должны проводить выборочные испытания готовой продукции: на изгиб зубчатых соединений (сращивание) - не менее пяти раз в неделю; на послойное скалывание (прочность клеевых соединений) - не менее пяти клеевых швов в неделю; на расслаивание (стойкость клеевых соединений) - минимум один образец бруса в неделю.

Казалось бы, заключаем договор на обслуживание с лицензированной лабораторией и регулярно получаем результаты необходимых испытаний. Но на практике все оказывается сложнее...

Во­-первых, как заявляют специалисты ЦНИИСК им. Кучеренко (основного разработчика ГОСТ 20850), им известны только три лицензированные лаборатории на территории России, в которых есть все условия для проведения подобных тестов: в Москве, Санкт-Петербурге и Архангельске. Существуют еще несколько нелицензированных лабораторий, в которых есть технические возможности для правильного проведения испытаний продукции, но эти лаборатории не могут выдавать официальное заключение по результатам тестирования. На предприятиях всех производителей большепролетных несущих конструкций также имеются собственные лаборатории, но следует понимать: сложные испытания конструкций категорий ответственности 1 и 2а должны проводиться часто, поэтому загруженность этих лабораторий очень высока.

Во­-вторых, договор на обслуживание, в силу причин, перечисленных выше, становится делом затратным, а результатов испытаний придется ждать долго, поскольку предприятий много, а лабораторий мало.

И поэтому все чаще руководители заводов стали задумываться о создании собственных лабораторий, тем более что и наличие специалистов­-технологов на производствах стало нормой. Попробуем разобраться, что потребуется предприятию для организации собственной, оснащенной минимумом необходимого оборудования лаборатории контроля качества готовой продукции.

Шиповое соединение

Согласно пункту 6.2.3 ГОСТ 20850, предел прочности на изгиб зубчатых соединений по ГОСТ 19414 должен быть не ниже 21 МПа для 3-го сорта, 28 МПа - для 2-го и 31 МПа - для 1­-го сорта при приложении нагрузки по пласти. Образцы отбираются прямо с линии изготовления. Длина образца должна составлять 15-18-кратную величину его толщины, при этом шиповое соединение должно быть строго по центру образца. Средняя часть образца длиной, не менее чем в 6 раз превышающей толщину, должна быть без видимых пороков древесины. До проведения испытаний образец должен быть выдержан не менее трех суток при температуре 20±2 °С и относительной влажности 65±5%. В процессе испытаний образец равномерно нагружается в специальном прессе таким образом, чтобы разрушение произошло через 5±2 минуты. В результате этого теста получают цифровое значение разрушающей нагрузки. Предел прочности шипового соединения (σ) вычисляется по формуле, МПа:

σ = (Pmax*L)/bh²,

где Pmax - разрушающая нагрузка; L - расстояние между центрами опор разрушающей машины (испытательного пресса), мм; b - ширина образца, мм,; h - ширина образца, мм.

Оборудование для испытания шипового соединения

Для проведения теста необходим испытательный пресс, оборудованный тензометрическим датчиком с погрешностью измерения не более 0,1 МПа. Схема приложения давления показана на рис. 1.

Важное замечание: погрешность взаимного расположения опор и ножей не должна превышать 1 мм.

Испытательное оборудование для проведения такого теста есть в свободной продаже, оно производится, к примеру, на заводах «Точприбор»(г. Иваново) и «НеваЛаб» (Санкт-Петербург).

Хотелось бы также обратить внимание, что испытательный пресс можно собрать самостоятельно. Ничего сложного в этом нет: к сварной металлической раме прикрепляется тензодатчик - это единственный электронный прибор, используемый для этого вида испытаний. Следует помнить: тензодатчик требует регулярной поверки в метрологических центрах, при необходимости - и регулировки.

Послойное скалывание (прочность клеевых швов)

Предел прочности клеевых соединений на гладкую фугу должен быть не ниже 4 МПа, а среднее его значение - не ниже 6 МПа. Перед испытанием образцы должны выдерживаться в помещении не менее суток при температуре 20±2 °С и относительной влажности 65±5%. Отбор образцов из готовой продукции следует выполнять не ранее чем через 24 часа после распрессовки. Образцы берутся из области прямого давления на прессе - то есть те, которые находятся непосредственно под цилиндром на прессе во время склейки. Советую брать два образца: один с дальнего от клеенаносящей установки конца пресса, с первого уложенного бруса, второй - с последнего бруса, с ближнего края. Поясню почему. Первый брус - образец продукции с максимальным периодом сборки пакета, последний брус - с минимальным периодом сборки пакета. При проведении испытаний таких двух образцов на скалывание можно четко отследить параметры клеенанесения и соблюдение нормативов времени сборки при склейке КДК и при необходимости, в случае отрицательных результатов испытаний, скорректировать режим склеивания. Образцы для внутризаводских испытаний должны быть прямоугольными, на весь размер сечения, толщиной 50 мм.

Технология испытаний на послойное скалывание

Образец устанавливают в приспособление для испытания. При испытании задняя грань ножа пуансона и передняя грань передвижной опорной площадки приспособления должны находиться в одной плоскости, с погрешностью не более ±0,5 мм. Перемещением прижимной опоры закрепляют образец в приспособлении. Нагрузку на образец передают через пуансон. Образец испытывают до разрушения с постоянной скоростью перемещения пуансона и фиксируют разрушающую нагрузку Р, которую определяют с погрешностью не более 50 Н. Предел прочности клеевого соединения вычисляют с точностью до 0,1 МПа по формуле

σ = P/F,

где Р - разрушающая нагрузка, Н; F - площадь клеевого соединения, м².

При необходимости, для сравнения показателей прочности древесины и клеевого соединения аналогичным образом проводится скалывание древесины вне зоны клеевого соединения.

Обычно оборудование для испытаний на послойное скалывание и прочность шипового соединения объединяют в одну установку. К прессу добавляются зажим для крепления ножа и тиски. Фактически этот тест повторяет «ножевой» (когда в заводских условиях непосредственно после склейки отбирается образец и раскалывается вдоль клеевого шва стамеской), который проводится сразу после запрессовки для контроля полимеризации клея. Плюс этого метода в более высокой точности полученных данных, тем самым он позволяет с высокой точностью определить качество клеевого шва.

Расслаивание (водостойкость клеевых соединений)

Проведение испытаний по этому параметру предусмотрено ГОСТом «Конструкции деревянные клееные. Методы испытаний по определению стойкости клеевых соединений к различным температурно-влажностным воздействиям», который также вскоре будет принят. Он заменит ГОСТ 18446-73, ГОСТ 19100-73, ГОСТ 17005-82, ГОСТ 17580-82, ГОСТ 27812-2005.

До начала испытаний образцы или заготовки, из которых выпиливают образцы, необходимо выдержать (кондиционировать) в нормальных температурно­-влажностных условиях (относительной влажности воздуха 60±5% и температуре 20±2 °С) для отверждения клея и релаксации внутренних напряжений в древесине в течение не менее 24 часов.

Методика испытаний основана на образовании в древесине внутренних напряжений из­-за перепада влажности и температуры, снижающего прочность клеевого соединения. В качестве показателей стойкости клеевых соединений к расслаиванию принимают: показатель общего расслоения клеевых швов и максимальное расслоение отдельного шва, а также оценку снижения прочности клеевых соединений при послойном скалывании по ГОСТу образцов, прошедших испытания.

Таблица. Метод испытаний (С) конструкций для малоэтажного
домостроения с длиной пролета менее 7,5 м

Схема отбора и форма образцов аналогичны требованиям испытаний на послойное скалывание. Образцы, предназначенные для испытаний на стойкость к расслаиванию, взвешивают с точностью до 1 г, после этого подсчитывают общую длину клеевых швов на обеих торцевых поверхностях каждого образца. Метод испытаний (С) конструкций для малоэтажного домостроения с длиной пролета менее 7,5 м приведен в таблице.

В результате теста должен быть получен следующий показатель: суммарная длина видимых расслоений клеевых швов в образце не должна превышать 10% длины всех клеевых швов, при этом длина расслоения каждого отдельно взятого клеевого шва не должна составлять больше 30% длины этого шва.

Для проведения испытаний необходимо следующее оборудование и инструмент:

●  автоклав с избыточным давлением до 0,5 МПа (абсолютное давление - 0,6 МПа) и вакуумом до 0,08 МПа (абсолютное давление - менее 0,2 МПа). Такие автоклавы производятся компанией «ПЕТЕРБУРГНИИХИММАШ» (Санкт-Петербург), но их надо дополнительно оснащать пластинчато­-роторным вакуумным насосом;

●  емкость для нагрева воды до 70 °С и вымачивания образцов;

●  сушильная камера с температурой нагрева до 100±5 °С, относительной влажностью воздуха от 8 до 60% и скоростью циркуляции воздуха 2-3 м/с. Производителей этого типа лабораторного оборудования довольно много. Основной параметр, на который следует обратить внимание при покупке, - габариты и объем камеры (она должна соответствовать размерам образцов и вмещать необходимое их количество);

●  сосуды из нержавеющего металла или термостойкого стекла.

Из вспомогательного оборудования потребуются:

●  влагомер для определения влажности древесины образцов с погрешностью ±1%;

●  приборы для измерения температуры и влажности воздуха;

●  часы с погрешностью не более 10 с/сут.;

●  штангенциркуль с погрешностью измерения не более 0,1 мм;

●  металлические щупы толщиной 0,01-0,1 мм;

●  измерительная линейка с точностью измерения до 1 мм;

●  поверочный угольник 90°;

●  металлический клин и деревянный молоток или аналогичный инструмент для открытия клеевого шва;

●  электронные весы, рассчитанные на вес до 5 кг, с точностью взвешивания до 1 г.

Следует четко понимать: требования ГОСТ 20850 необходимо выполнять не только ради получения сертификата. Проводя на постоянной основе исследования образцов готовой продукции, предприятие может избежать ошибок на производстве и претензий со стороны заказчиков. Таким образом, организация собственной лаборатории - это объективная необходимость. В дальнейшем, дополняя оборудование своей лаборатории, вы сможете тестировать все более сложные изделия, проводить исследования и по другим параметрам: морозостойкости, атмосферостойкости, нагрузкам на кромку и предельным нагрузкам на изделие.

Михаил ТАРАСЕНКО,
pro-kleim.ucoz.ru