ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

центральный научно-исследовательский

ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ им. В. А. КУЧЕРЕНКО

(ЦНИИСК им. КУЧЕРЕНКО) ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА

КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕРЕВЯННЫХ КЛЕЕНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Москва Стройиздат 1931

Рекомендовано к изданию решением секции деревянных конструкций НТС ЦНИИСК им. Кучеренко.

Рекомендации по контролю качества клеевых соединений деревянных клееных конструкций/ЦНИИСК им. Кучеренко. — М.: Строй-издат, 1681. — 63 с.

Составлены к нормативным документам по изготовлению деревянных* клееных конструкций и изделий.

Изложены общие требования к проведению испытаний клеевых соединений конструкций, указаны оборудование и аппаратура, необходимые для проведения испытаний; описаны методы проверки качества древесины и клеевых соединений, методы определения прочности клеевых соединений при различных напряженных состояниях: скалывании, раскалывании, растяжении, изгибе и др.; некоторые специфичные виды испытаний при оценке прочности соединений древесины с металлом, угловых соединений и др.; методы оценки стойкости клеевых соединений к переменному действию влаги, температуры и других эксплуатационных факторов.

Для работников лабораторий производственных и научно-исследовательских организаций.

Табл. 7. Ил.¹ 28.

„    30213—465    „

Р -Инструкт.-нормат., 1 вып.—ПО—80. 3203000000

047(01)—81

© Стройиздат, 1981

мают размер по направлению приложения нагрузки. Для определения минимальной прочности образцы выпиливают таким образом, чтобы сортообразующие пороки были расположены на средней трети их длины. Допускается из одной доски выпиливать несколько образцов,

2.3.    Испытания малых образцов проводят по схеме, изображенной на рис. 2, а, средних — по схеме рис. 2, б. При испытаниях малые образцы помещают в машину радиальной поверхностью кверху.

Для испытания средних образцов расстояние между центрами нагружающих ножей должно быть равно у₃ расстояния между центрами опор, а расстояние между центрами опор — не менее 12 и не более 15 толщин образца. При испытании средних образцов опоры и нагружающие ножи должны быть высотой не менее двух толщин образца, длиной не менее наибольшей ширины испытываемых образцов и с радиусом закругления, равным 1,5—2 толщинам образца.

Средние образцы нагружают на пласть ши кромку.

2.4.    Предел прочности при статическом изгибе а_Изг вычисляют для малых образцов по формуле

₀м

^изг 2Ш ’

а для средних образцов — по формуле

Р1

Ь№ '

где Р — разрушающая нагрузка;

I — расстояние между центрами опор;

Ь — ширина образца;

h — высота образца.

Прочность при продольном растяжении

2.5.    Предел прочности малых образцов определяют по ГОСТ 16483i.2l3r—73, а средних — по ГОСТ 215514i.5l—7в.

2.6.    Заготовки для малых образцов следует выкалывать. Образцы изготавливают по форме и размерам, указанным на рис. 3. Допускается применять образцы, состоящие из призмы сечением 4X20 мм и длиной 350 мм и приклеенных к ее концам (по пласти) боковых накладок толщиной .8 м.м и формой по рис. 3*. Прочность склеивания должна быть не меньше прочности древесины при окалывании вдоль волокон.

Средние образцы отличаются от пиломатериалов и заготовок, из которых они вырезаются, только длиной. Общая длина образца должна быть такой, чтобы длина его рабочей части, свободной от захватов, превышала ширину не менее чем в 8 раз.

Для определения минимальной прочности образец выпиливают так, чтобы он включал наиболее слабое сечение пиломатериала или заготовки. Это сечение должно быть расположено в пределах зоны, распространяющейся на 1,5 ширины по обе стороны от центра образца.

11

2.7. При испытании малых образцов их помещают в захваты испытательной машины так, чтобы часть каждой головки, граничащая с закруглением, оставалась свободной на протяжении 20)—2.5 ъш,

а растягивающая нагрузка совпадала! с продольной геометрической осью образца.

Для зажима средних образцов, используют приспособление (рис. 4), состоящее из двух захватов, соединенных, а нагружающим механизмом машины и передающих усилие на образец с пождало натяга, создаваемого клиновидными губками. Соприкасающиеся с образцам поверхности губок должны иметь рифление и скос, постепенно уменьшающий давление на образец от максимальной величины до нуля (рис. 5).

При испытаниях зажатый в захватах приспособления образец нагружают непг-рерывно до разрушения.

2.8. Предел прочности каждого образца при растяжении вдоль волокон вычисляют по формуле:

___ £*разр,

ff--7- I

а b

где Р — разрушающая нагрузка; а — ширина образца;

Ь — толщина образца (у малых образцов— размеры сечения рабочей части).

Рис. 4. Приспособление для передачи растягивающего усилия на образец

/ — губка; 2 — скоба; 3 — болт; 4 — основание;

5 — тяга; 6 — сухарь; 7 — гайка

5-5 подернуто

%

U5

Рис. б. Клиновидная губка, используемая в захватах при испытании на растяжение

l_t 4 — плиты; 2 — направляющая; 3 *— ребро; 5 — связь

Прочность при скалывании вдоль волокон

2.9. Предел прочности малых образцов определяют по ГОСТ 16488i,5—73*, а средних — по ГОСТ 21554>.6ь-78.

2Л0. Форма и размеры малых образцов должны соответствовать указанным на рис. 6, а, а средних — на рис. 6, б.

Пороки, увеличивающие сопротивление древесины .скалыванию, и трещины, лежащие в плоскости скалывания, в образцах не допускаются.

Испытание на скалывание малых образцов проводят по танген-тальной и радиальной плоскостям. В средних образцах должны быть сохранены направление годовых слоев и типичный наклон волокон тех пиломатериалов и заготовок, из которых они отобраны.

13

^a)

32

а — малых; б—средних; / — корпус; 2 —пружина; 3 — подвижная планка; 4 —ролики; 5 —нажимная призма с шаровой опорой; б —образец; 7 — подвижная опора; 8 — устройство для прижима подвижной опоры; 9 — корпус; 10 — установочный винт; // — поперечная планка; /2 —образец; /3 —стопорный винт; 14 — самоцентрирующая опора; 15 — пуансон; 16 — болт; 17 — пружина

Плотность, пороки и внутренние напряжения древесины

2.13. Плотность древесины контролируют согласно требованиям ГОСТ I64&3.1—73*, пороки и дефекты древесины — по ГОСТ 2140—71, внутренние напряжения в древесине — по ГОСТ 1160®—73.

Определение влажности древесины

2.14.    Влажность определяют по ГОСТ 164*83.7—71* и по ГОСТ 16588—71*. Последний ГОСТ относится к контролю влажности пиломатериалов и заготовок-

2.15.    Для определения влажности пиломатериалов и заготовок, а также оклеенных из них средних и крупных образцов при влажности древесины до 25% с точностью до ±2% используют электровлагомеры, например ЭВ-2К. Влажность измеряют в трех участках на середине ширины каждой пласти заготовки. При длине образца менее 1 м влажность можно замерять только на половине каждой пласти.

2.16.    Для более точного измерения влажности {±0,5%) образцов, а также при влажности древесины более 25% используют метод, основанный на сравнении массы влажных и абсолютно сухих образцов. Для этой цели изготавливают образцы в форме прямоугольной призмы с основанием 20X20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм. При определении влажности пиломатериалов и заготовок образцам является поперечный срез размером вдоль волокон от 20 до 30 мм. При малом поперечном сечений берут подряд несколько образцов так, чтобы их общая масса была от 10 до 50 г. Если ширина заготовки более 150 мм, можно брать в качестве образца половину поперечного среза. Образцы не должны иметь пороков древесины. Определение влажности производят как до склеивания образцов, так и после проведения испытаний.

Для определения влажности образцы очищают от опилок и заусенцев, взвешивают с точностью до 0,01 г при массе до 50 г и с точностью до 0,1 г при большей массе и помещают в сушильный шкаф. Если образцы невозможно взвесить сразу, то их необходимо поместить в герметически закрытые сосуды, предварительно завернув каждый образец в пленку из влагонепроницаемого материала.

Взвешенные образцы высушивают при температуре 153±2*С до абсолютно сухого состояния. Образцы следует считать абсолютно сухими, когда разность массы между двумя последними взвешиваниями будет не более 5,002 г у малых и 0,2 г — у средних образцов.

Влажность образцов W вычисляют с точностью до 1% ^по формуле, %

-- 100,

щ

где т —масса образца до высушивания, г; т₀ — масса образца после высушивания, г.

3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА КЛЕЕВ

3.1. Качество клея характеризуется его вязкостью, жизнеспособностью и продолжительностью отверждения. Для определения этих показателей, согласно ГОСТ 20501-75, приготовляют клей массой не менее 5,2 кг. После введения отвердителя клеевую массу тщательно перемешивают и доводят до температуры 20±1^вС.

3.2L Вязкость клеев определяют вискозиметрами ВЗ-4 и ВЗ-1 в соответствии с ГОСТ 9070-75.

19

Измерение вязкости производят следующим образом. Тщательно перемешанный клей доводят до температуры 20±1°С. Перед замером вязкости вискозиметр при помощи регулирующих винтов устанавливают в горизонтальном положении. Особое внимание следует обратить на чистоту сопла. При работе на вискозиметре ВЗ-4 в качестве приемника под сопло вискозиметра ставят стеклянный сосуд емкостью 150 мл, а при работе на вискозиметре ВЗ-1 — мерную мензурку на ICQi мл. Отверстие сопла вискозиметра ВЗ-4 снизу закрывают и в воронку наливают до краев клей. Избыток клея снимают стеклянной палочкой.

Для замера вязкости открывают отверстие сопла вискозиметра. В момент появления капли клея из сопла вискозиметра включают секундомер. При работе на вискозиметре ВЗ-4 секундомер выключают после истечения всего клея из вискозиметра, а на вискозиметре ВЗ-1, — после наполнения мензурки клеем на 50 мл. Определение вязкости проводят три раза. Среднее время, с, является показателем условной вязкости.

3.3.    Условное время отверждения клеев, предназначенных для склеивания с нагревом, определяют следующим образом (ГОСТ 2Ю(5Ш—76). В пробирку диаметром Ш±1 мм* по ГОСТ *l^l0i5U5)—75 помещают 2 г клея, зажимают ее ‘между губками лапкодержателя и погружают в кипящую воду так, чтобы уровень клея в пробирке был на ГО)—2(0 мм ниже уровня воды. Одновременно с погружением пробирки в кипящую воду включают секундомер. Клей непрерывно перемешивают стеклянной палочкой до начала его гелеобразования. Результатом является среднее из трех измерений.

Для оценки времени отверждения клеев, предназначенных для склеивания без нагрева, на полиэтиленовую, целлофановую или другую пленку наливают слой клея толщиной 0,5—1 мм и выдерживают его при тех же температурно-влажностных условиях, при которых осуществляют склеивание изделий. Среднее время, через которое происходит хрупкий излом трех отливок при изгибе их на 90?, характеризует условное время отверждения клея.

3.4.    Для определения жизнеспособности в стеклянный или фарфоровый стакан помещают 0,2 кг свежеприготовленного клея, включают секундомер и выдерживают при температуре 2(03=1° С. Рабочую жизнеспособность клея определяют временем, прошедшим с момента приготовления клея до приобретения им максимально, допустимой вязкости.

Полная жизнеспособность выражается временем, прошедшим с момента введения отвердителя до начала гелеобразования.

4. КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА СКЛЕИВАНИЯ

4.1.    Качество механической обработки поверхности контролируют в соответствии с ГОСТ 70(16—75. Оно характеризуется высотой неровностей подлежащих склеиванию поверхностей.

4.2.    Расход клея на единицу склеиваемой поверхности, кг/м², определяют путем взвешивания заготовок длиной 1 м или прикрепленной к их поверхности бумаги, картона и т. п. до и после нанесения клея. Разность массы соответствует удельному расходу клея.

2—1151

4.3.    Равномерность нанесения клея на склеиваемые поверхности контролируется визуально.

4.4.    Продолжительность сборочно-запрессовочных операций, т. е» время с момента нанесения свежеприготовленного клея до окончания запрессовки, при температуре и влажности воздуха в цехе в момент оклеивания определяют в ч.

4.5.    Величину и равномерность приложения давления контролируют при помощи динамометров, манометров и других приборов в зависимости от конструкции запрессовочных устройств.

4.6.    Продолжительность склеивания при данной температуре и влажности определяют в ч. как время с момента окончания запрессовки до распрессовки, т. е. снятия за прессовочного давления.

5. КОНТРОЛЬ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПРОЧНОСТИ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Прочность пластевых и кромочных клеевых соединений при скалывании вдоль волокон древесины

5.1.    Испытания малых образцов проводят по ГОСТ 15613.1-77, а средних — по изложенной ниже методике.

5.2.    Малые образцы вырезают из заготовок, имеющих вид прямоугольной призмы (рис. 8). Пороки, увеличивающие сопротивле-

Рис. 8. Заготовка для вырезки образцов на скалывание вдоль волокон древесины 1 — припуск; 2 — пропил; 3 — заготовка для образца

ние скалыванию, и трещины, лежащие в плоскости скалывания, в образцах не допускаются.

Средние образцы для испытаний на послойное скалывание вырезают из торцовых частей клееных элементов во время их торцовки и доведения до проектных размеров. Заготовка имеет форму пластины, ширина и высота которой соответствуют размерам поперечного сечения элемента или части его; толщина заготовки равна 5Q мм (вдоль волокон древесины). Заготовку разрезают на прямоугольные призмы, которые и являются образцами.

5.3. Малый образец для испытаний «а окалывание показан на рис. 9, а. Образец на послойное скалывание представляет собой прямоугольную призму с основанием, равным 50X50 мм и высотой, равной высоте заготовки или ее части (рис, 9, б}. Усредненные /*ан-

18

ные о размерах сечения устанавливают по результатам трех его измерений (соответственно в середине и на концах). В местах измерения размеров определяют влажность.

5.4. При испытании малые образцы устанавливают в приспо-собление,. показанное на рис. 7, а. Перемещением подвижной опоры обеспечивают прилегание опорных граней образца к соответствующим поверхностям приспособления. Нагрузку на образец передают через нажимную призму с шаровой опорой.

Испытания средних образцов на послойное скалывание осуществляют в приспособлении, показанном на рис. Ш.

Рис. 9. Образцы для испытаний на определение прочности клеевых соединений при скалывании вдоль волокон древесины

а — малый; б—средний для испытаний на послойное скалывание:. I — древесина; 2 — клеевые прослойки

Рис. 10. Приспособление для испытаний клеевых соединений на послойное скалывание

1 — основание приспособления; 2 — пуансон; 3 — опора; 4 — прижимной винт? 6 — образец

19

Приспособление устанавливают на нижнюю опорную плиту пресса. Образец помещают в проем приспособления таким образом, чтобы направление волокон древесины совпадало с направлением приложения нагрузки. При помощи прижима образец закрепляют в таком положении, чтобы испытуемое сечение образца было расположено в одной плоскости с задней по ходу подачи образца гранью пуансона. Затем при вертикальном перемещении пуансона образец доводят до разрушения.

Цикл испытаний повторяют для каждого следующего сечения после соответствующего перемещения и закрепления образца.

5.5. Предел прочности клеевого соединения при скалывании вдоль волокон т вычисляют по формуле

^шах

Ь I '

где Яшах—максимальная (разрушающая) нагрузка;

I — длина площади скалывания образца;

Ъ — ширина.

Прочность клеевого соединения при раскалывании

5.6.    Предел прочности при двустороннем раскалывании определяют по ГОСТ 15613.2i—77).

5.7.    Заготовку для образцов изготавливают в виде прямоугольной призмы с клеевой прослойкой посередине ширины заготовки, которая равна 40 мм. Толщина должна быть равна толщине склеиваемых элементов,, но не более 20 мм. Длина заготовки принимается в зависимости от необходимого количества образцов. Форма и размеры образца, мм, должны соответствовать указанным на рис. 11, а. Длина площади раскалывания образца I должна быть 20 мм, ширина b — не более 20 мм. Дно пропилов должно быть закруглено. Размеры площади раскалывания уточняют после разрушения образца.

5.8.    Образец устанавливают в приспособление для испытания, как показано на рис. 11,6, между двумя клиньями, острые углы которых входят в пропилы образца. Верхний клин крепят жестко к верхней траверсе, а нижний устанавливают свободно на шарнирную опору. На клинья наносят смазку по ГОСТ 1033-73.

Клинья (рис. 11, б) изготавливают из стали марки 40 поГОСТ 1050-74*.

Образец нагружают с постоянной скоростью до разрушения.

5.9.    Предел прочности клеевого соединения при раскалывании а вычисляют по формуле

3>73 Рщах

где Р_шах—максимальная нагрузка;

/— длина площади раскалывания; b — ширина.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Склеивание является основным видом соединения древесины в строительных конструкциях и изделиях. От качества клеевых соединений в значительной степени зависит работоспособность конструкций, т. е. способность выполнять заданные функции в течение требуемого периода эксплуатации.

Необходимое качество клеевых соединений обеспечивается использованием соответствующих материалов (древесины, клеев и др.) и соблюдением технологических режимов изготовления клееных изделий. Составной частью технологического процесса является контроль качества, который обычно включает три основных этапа: контроль материалов, операционный контроль и контроль готовой продукции.

Одним из основных показателей, характеризующих качество клеевых соединений, является прочность, т. е. определение нагрузки, при которой разрушается образец при испытании, и вычисление предела прочности при этой нагрузке, поэтому испытания прочности соединений в общей системе контроля являются основными. Наряду с этим в ряде случаев, например при изготовлении особенно ответственных конструкций, анализе неудовлетворительных результатов контрольных испытаний, при аварийном состоянии или разрушении конструкций во время эксплуатации, возникает необходимость в дифференцированном подходе к оценке полученных прочностных показателей, при котором наряду с контролем прочности клеевого соединения производят проверку качества древесины и клеев, так как от их свойств в значительной степени зависит прочность клеевого соединения. Такой подход позволяет выявить, что является определяющим — прочность древесины или адгезионно-когезионная прочность клея, зависящая как от свойств самого клея, так- и от технологии склеивания.

В связи с этим в Рекомендациях описаны основные методы физико-механических испытаний древесины, к числу которых относятся методы контроля прочности при различных видах напряженного состояния (изгибе, растяжении, скалывании), оценки пороков, проверки влажности и внутренних напряжений древесины.

Для оценки качества клея в Рекомендациях описана методика контроля основных технологических свойств (вязкости, жизнеспособности, времени отверждения).

Так как контроль выполнения основных операций процесса изготовления клееных конструкций не имеет прямого отношения к данным Рекомендациям и подробно описан в соответствующих документах, в Рекомендациях перечислены только параметры, которые необходимо контролировать.

В настоящее время отсутствует какой-либо универсальный метод контроля прочности, при помощи которого можно было бы полностью оценить качество клеевых соединений, поэтому разработана довольно широкая гамма методов испытаний, позволяющих оценить качество различных типов клеевых соединений при разном их напряженном состоянии. Большая часть этих методов описана в Рекомендациях.

Следует отметить, что для оценки прочности клеевых соединений не всегда используют схемы испытаний, которые полностью моделируют напряженное состояние (например, сдвиг, отрыв) в на-

3

Рис. 11. Испытание прочности клеевых соединений при раскалывании а — форма, размеры образца, приспособление для испытаний; б — клинья

Прочность зубчатых и торцовых клеевых соединений при растяжении вдоль волокон древесины

5.10.    Испытания малых образцов для контроля торцовых соединений производят по ГОСТ 15613.3^77, зубчатых — по ГОСТ 15i613).5i—79. Испытания средних образцов можно производить по методике ГОСТ 21564.5-78 на испытание пиломатериалов на растяжение.

5.11.    .Заготовку для образцов выпиливают из готовой продукции в форме прямоугольного бруска с клеевым соединением посередине заготовки. Длина заготовки для испытания торцовых соединений /=*250 мм, зубчатых — 300 мм. Толщина s и ширина Ъ заготовки должны соответствовать толщине и ширине испытываемой клееной продукции или приниматься в зависимости от необходимого количества образцов. Заготовка и схема раскроя ее на образцы указаны на рис. 12, а, а образец с зубчатым клеевым соединением —-на рис. 12, б.

Рис. 12. Определение прочности клеевых соединений при растяжении вдоль волокон древесины

а — схема раскроя образцов; б — образец с зубчатый клеевым соединением

Толщина образца Si равна 4 мм, ширина Ъ_х — 20 мм. Образец с зубчатым соединением должен включать не менее одного полного шипа. При включении нескольких шипов расположение их в образ-

21

турных конструкциях. Наибольшее внимание уделяют испытаниям клеевых соединений на скалывание вдоль волокон древесины, так как это один из основных видов напряженного состояния, возникающих в клееной древесине при приложении внешней нагрузки. Исходя из этого стандартный малый образец по ГОСТ 15613.1-77 принят не только для контроля кратковременной прочности при скалывании вдоль волокон древесины, но и стойкости клеевых соединений.

Наряду с методами определения кратковременной прочности клеевых соединений при различном напряженном состоянии в Рекомендациях описаны методы контроля прочности соединений, подвергнутых воздействиям, близким к реальным, т. е. тем, которые воздействуют на клеевые соединения в процессе эксплуатации. Это дает возможность оценивать, насколько изменяется начальная прочность, т. е. прочность, достигнутая после завершения процесса склеивания, под воздействием эксплуатационных факторов.

К сожалению, пока еще недостаточно полно разработаны и исследованы методы контроля при совместном воздействии на клеевые соединения статической или динамической нагрузок и переменных температурно-влажностных факторов, поэтому в Рекомендациях описаны только методики раздельной оценки прочности соединений под действием статической нагрузки и при переменных температурновлажностных воздействиях.

В процессе изготовления клееных конструкций, а также- их эксплуатации в клееной древесине возникают внутренние напряжения, оказывающие непосредственное влияние на прочность клеевых соединений, поэтому в Рекомендации включена методика количественной оценки величины и распределения таких напряжений, хотя описанные методы контроля пока еще нельзя считать оптимальными.

В Рекомендации включены методы испытаний, на которые имеются ГОСТы, а также ряд нестандартных методов, которые достаточно хорошо отработаны и используются на практике.

В Рекомендациях систематизированы наиболее приемлемые методы контроля качества клеевых соединений с указанием областей их использования.

В тех случаях, когда методы контроля не являются основными и используются на практике значительно реже, методика испытаний не описывается, а приводится лишь ссылка на нормативный документ, где подробно описан этот метод.

Описанные в Рекомендациях методы контроля могут применяться кроме контроля качества клееных конструкций при исследовании новых видов клеев, нормировании их расчетных характеристик, оценке технологических режимов склеивания и сопоставлении клеевых соединений в клееных конструкциях различных видов.

Настоящие Рекомендации составлены в развитие нормативных документов, регламентирующих требования к изготовлению и контролю качества деревянных клееных конструкций.

Разработаны в ЦНИИСК им. Кучеренко (д-р техн. наук Л. М. Ковальчук),

Замечания и предложения просьба направлять по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., 6.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Рекомендации распространяются па контроль качества клеевых соединений древесины, используемых в деревянных несущих (арках, балках, фермах, рамах и др.) и ограждающих (панелях стен и плитах покрытий) конструкциях и столярно-строительных изделиях (оконных и дверных блоках, паркетных досках).

1.2.    В Рекомендациях описаны методы испытаний и оценки качества клеевых соединений и используемых в них материалов; конкретные требования к качеству клеевых соединений различных типов клееных конструкции и изделий содержатся в соответствующих нормативных документах (ГОСТах, технических условиях и т. п.). Наряду с этим в Рекомендациях приведены ориентировочные данные (прил. 1) о величинах контролируемых показателей и наиболее целесообразных случаях использования описанных в Рекомендациях методов контроля.

1.3.    Качество клеевых соединений можно контролировать путем испытания специально изготовленных образцов или образцов, вырезанных из клееных конструкций или их элементов. Допускается вырезка образцов из неразрушенных частей клееных элементов, оставшихся после других испытаний. В случае специального изготовления образцов заготовки склеивают по технологии, установленной для данного вида клееной продукции. Образцы следует изготавливать из древесины той породы, из которой изготавливается клееная продукция.

В качестве контрольных проводят испытания клееных элементов.

1.4.    Основным показателем, характеризующим качество клеевых соединений, является их прочность, поэтому определение предела прочности клеевых соединений является обязательным при оценке качества клееных изделий или их клеевых соединений.

Контроль качества материалов (древесины, клеев) проводят только в отдельных случаях, например при выполнении экспериментальных работ, методикой которых предусмотрена проверка материалов, для расшифровки результатов испытаний клеевых соединений, когда не ясно, что определяет прочность — древесина или клей, в некоторых спорных случаях при оценке результатов контрольных испытаний и т. п. В этих же случаях может потребоваться и оценка внутренних напряжений.

1.5.    Для оценки качества клеевых соединений и древесины можно использовать образцы трех видов: малые, средние (промежуточные) и крупные, или клееные, элементы. Это деление Является довольно условным, так как четкую границу между размерами образцов провести трудно.

Малые, как правило, стандартные образцы имеют небольшую площадь разрушения при испытаниях (например, при скалывании— б см², растяжении — 6,8 см² и т. п.), изготавливаются из чистой (без видимых пороков) древесины. Их используют при проведении научно-исследовательских работ, проверке адгезионно-когезионной прочности клеев и т. п.

Для проведения контроля качества непосредственно в производственных условиях с целью проверки правильности осуществления заданных параметров процесса изготовления клеевых изделий преимущественно используют средние (промежуточные) образцы, плоит а ль разрушения которых равна или шшближается хотя бы в од-

5

ном направлении (например, по ширине сечения клееного элемента) к площади клеевых прослоек в реальных конструкциях или изделиях.

Древесина средних образцов может иметь пороки и дефекты, которые допускаются в клееных изделиях.

К числу крупных образцов чаще всего относятся клееные многослойные элементы, моделирующие клееные конструкции или их элементы. Эти образцы используют для контроля или упочтения данных, полученных на малых илц средних образцах.

1.6. При комплексной оценке качества клееных изделий рекомендуется образцы различных размеров и назначения вырезать йз одного пакета. Примерная схема вырезки образцов из прямолинейных клееных элементов показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема вырезки образцов из прямолинейных клееных элементов

1 — отпад; 2 — заготовки для малых образцов (испытание на скалывание); 3 — заготовки образцов для испытаний на послойное скалывание; 4 — образцы для испытаний на расслаивание; 5 — образцы для исследования внутренних напряжений; 6 — образец для испытаний на изгиб

При вырезке малых образцов одна из осей образца должна располагаться вдоль волокон древесины. Годичные слои на торцовых поверхностях образцов должны быть параллельны одной паре противоположных граней и перпендикулярны к другой. Между смежными гранями образцов должны быть прямые углы.

Допустимые отклонения от номинальных размеров рабочей части малых и средних образцов не должны превышать ±0,5 мм. Любая величина, взятая в пределах допустимого отклонения, должна быть выдержана по всему образцу с точностью до ±0,1 мм. Размеры образца, не входящие в расчетные формулы (например, длина образца при испытании зубчатых соединений на изгиб), должны быть выдержаны с точностью до 1 мм. Рабочие поверхности образцов должны быть чисто обработаны. Неровности рабочих поверхностей образцов Rzmax не должны быть более 200 мкм по ГОСТ 7016—75.

Допустимые отклонения от размеров и чистота обработки крупных образцов должны быть такими, как у натурных конструкций или изделий,

1.7. Перед испытаниями малые образцы необходимо кондиционировать при температуре 2D±2° С и относительной влажности воздуха 65±5% до приобретения древесиной нормализованной влаж-

е

ности (т. е. влажности, равновесной среде с температурой 20° С, и относительной влажностью 65%) и хранить после кондиционирования до испытаний в герметичной упаковке или сосудах, чтобы влажность образцов не изменялась.

Древесина средних и крупных образцов должна иметь влажность, которая рекомендована для клееных изделий, из которых они вырезаны.

Малые и средние образцы следует испытывать, как правило, через б сут после склеивания, а крупные — через 5—7 сут.

1.8.    На каждый образец должна быть нанесена маркировка, указывающая номер и характеристику образца. Если образцы будут подвергаться влажностным воздействиям, маркировку следует делать стойкой к увлажнению краской или другими подобными средствами,

1.9.    Количество образцов определяется целью испытаний и требуемой точностью контроля и обычно указывается в нормативнотехнической документации на клееные изделия или методиках экспериментальных исследований.

Чаще всего количество малых образцов должно быть не менее 20, средних — не менее 10, крупных образцов или клееных элементов — не менее 3*.

1.10.    В помещении, где проводят испытания, следует поддерживать температуру 20cb2° С и влажность воздуха 65d:5%. Допускается проводить непродолжительные испытания в помещении с другой температурой и влажностью воздуха при условии их проведения сразу же после кондиционирования образцов.

1.11.    Для испытаний малых и средних образцов используют универсальные машины по ГОСТ 7850—7i4t (с погрешностью измерения не более 12% измеряемой нагрузки в диапазоне 200}—21000* Н (20—200 кгс).

В зависимости от типа и размера испытываемых образцов применяют соответствующие приспособления, в которых закрепляются образцы, с помощью которых к образцам в машине передается нагрузка. Конструкция приспособлений описана в соответствующих разделах Рекомендаций.

Клееные элементы конструкций испытывают на специальных стендах, оборудованных устройствами для закрепления элементов и приложения нагрузки, конструируемыми в зависимости от размеров и формы испытываемых элементов.

Для оценки стойкости клеевых соединений к температурно-влажностным воздействиям необходимо иметь:

оосуды из нержавеющего металла или термостойкого стекла и электронагревательные приборы, обеспечивающие постоянную температуру воды 2Ю=Е#^,С при вымачивании и охлаждении и 1ДО°С— при кипячении образцов;

сушильную камеру с регулятором температуры и влажности для сушки образцов;

морозильную камеру для замораживания образцов, обеспечивающую температуру до минус 30>=ЬЗ° С;

термокамеры для нагрева образцов, обеспечивающие температуру 6i0tb3° С;

стенды для выдержки образцов в атмосферных условиях;

автоклав с герметичной крышкой, снабженный манометром, на-

7

еосами для создания давления и вакуума при испытании образцов на расслаивание.

1.12.    В зависимости от конкретных видов испытаний требуются различные дополнительные приборы и инструменты, например микроскоп, и приспособления для измерения внутренних напряжений, вискозиметры, термометры и др., для контроля технологических свойств клеев, щуп и лупа для контроля степени расслаивания образцов, влагомеры для определения влажности древесины и др. Для измерения толщины и ширины заготовок и образцов требуется инструмент с погрешностью не более 2%. Размеры рабочей части образцов определяют с погрешностью не более 1%.

1.13.    При кратковременных испытаниях прочности малых и средних образцов древесины и клеевых соединений образцы нагружают с постоянной скоростью роста напряжений 0,15—0$ ± =fc (0,061—0,1) МПа/с, доводя образцы до разрушения. В стандартах илй другой нормативной документации для отдельных видов испытаний может быть установлена другая скорость приложения нагрузки.

При испытании крупных образцов и элементов конструкций нагрузку следует прилагать в течение 1—1,5 мин на каждом этапе нагружения.

1.14.    Нагрузку Р_ра₃р., при которой произошло разрушение, определяют по максимальному отклонению стрелки силоизмерителя машины с погрешностью не более цены деления шкалы. Предельное значение шкалы не должно превышать нагрузку Я_раэр более чем в 3 раза,

В качестве показателя прочности принимают величину внешней разрушающей нагрузки при регламентированной скорости нагружения. Отношение разрушающего усилия к геометрическим характеристикам образца (площади испытываемого клеевого соединения) характеризует его прочность (предел прочности).

Вычисление предела прочности при различных видах испытаний производят с помощью соответствующих формул, Па (МПа), с округлением до 0_V1 МПа, принимая размерность входящих величин в следующих единицах:

максимальная (разрушающая) нагрузка — Н;

линейные размеры образца (длина, ширина, толщина (высота) и т. п.) — м.

Предел прочности определяют при влажности древесины в момент испытаний (меньше предела гигроскопичности). В случае необходимости предел прочности приводят к влажности 12 или 15% с округлением до 1 МПа по формуле

^<sl2^=ssa<w П    (W—12)],

где 012 — предел прочности при влажности древесины 12%;

0_Ф — предел прочности при влажности, которую имела древесина в момент испытаний; а — поправочный коэффициент на влажность, равный для всех пород 0,04;

W —влажность образца в момент испытаний, %.

1.15.    При обработке результатов испытаний должны быть вычислены!

8

среднее арифметическое X, по формуле, МПа,

где xi — величина отдельного наблюдения; п — количество наблюдений;

среднее квадратическое отклонение 5 по формуле

S- л/ *(*Г-*>² ;

V п—\

средняя ошибка 5JT среднего арифметического по формуле

коэффициент вариации V, по формуле, %

V=—J-I00;

X

показатель точности Р для доверительной вероятности 0,95, по формуле, %

Р= 100.

X

При анализе результатов испытаний отдельные данные могут значительно отклоняться от остальных и вызывать сомнение в их правильности. Эти данные следует отбраковать, руководствуясь следующим:

находят среднее арифметическое X без учета сомнительного значения D;

находят вариационный размах R по формуле

^Xtmix~^XtmIn’

^{где х}‘шьх ^и ^/_ю!п—экспериментальные значения вариационного ря-да без учета сомнительного значения; сомнительное значение исключают при выходе его величины за пределы    _

X—Rz<D<X+Rz.

Коэффициент z в зависимости от численности совокупности определяется по табл. 1.

Таблица 1

п	5	6	7	8—9	10-11	12—15	16—22	23—25	26—6з|б4—150
Z	1,7	1,6	1,5	1.4	1,3	1,2	1,1	1,0	0.9	0,8

9

Если имеется несколько единиц совокупности, величина которых вызывает сомнение, то значения X и R находят без них, а затем оценивают каждую из них по приведенным выше правилам.

1.16.    После испытаний определяют влажность образцов. Пробой для определения влажности является большая часть разрушенного образца.

Если средняя влажность испытанных образцов определена по влансности нескольких образцов, допускается вносить поправку на влажность в среднее арифметическое результатов испытаний.

1.17.    Результаты испытаний заносят в протокол, в котором должна быть ссылка на стандарт или другой документ, регламентирующий методику испытаний, характеристику образцов, данные испытаний и др. Общая форма протокола определения предела прочности дана в прил. 2,

1.18.    Учитывая, что при определении прочности образцов и элементов конструкций происходит, как правило, хрупкое разрушение, необходимо обращать особое внимание на соблюдение правил техники безопасности, оговоренных в специальной литературе.

2. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ДРЕВЕСИНЫ

Прочность при статическом изгибе

2.1. Предел прочности определяют путем испытаний малых образцов по ГОСТ lS48i3.3)—73*, средних по ГОСТ 21ЗД4.2—76.

Рис. 2. Схема испытании образцов древесины при статическом изгибе

а — малых; б —средних: 1 — образец; 2 основание; 3 — нагружающий нож; 4 — опоры

2.2. Малые образцы изготавливают в форме прямоугольной призмы с поперечным сечением 20X20 мм и длиной вдоль волокон 300 мм. Допускается определять предел прочности при статическом изгибе на образцах после определения модуля упругости. Образцы выбирают без пороков древесины.

Средние образцы отличаются от пиломатериалов (досок) и заготовок, из которых они вырезаются, только длиной, которая должна быть от 15 до 18 толщин в зависимости от расстояния между центрами опор приспособления для испытания. За толщину принц*

Ю