Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины


Производство клееных деревянных конструкций (КДК), предназначенных для использования в строительстве в качестве несущих элементов зданий и сооружений различного назначения, — наиболее характерный случай склеивания массивной древесины, он включает в себя все основные операции этого технологического процесса.
Материалы. Древесина. Показателями, характеризующими пригодность древесины для изготовления КДК, следует считать породу, размеры, качество и влажность пиломатериалов. Для изготовления КДК рекомендуется использовать пиломатериалы хвойных пород — сосны и ели. Древесина этих пород при относительно небольшой плотности обладает высокими показателями прочности и упругости, хорошо обрабатывается и склеивается. Весьма перспективно применение древесины лиственницы, запасы которой составляют 2/5 всех запасов древесины в стране. Лиственница обладает по сравнению с сосной более высокими прочностными показателями и упругостью. К недостаткам древесины лиственницы, вызываемым особенностями ее анатомического строения, относится большая разница между радиальной и тангентальной усушкой, что ведет к растрескиванию древесины, появлению внутренних напряжений в склеенном пакете.
Допускается использование лиственных пород, в частности березы и осины. Эти породы, особенно береза, имеют достаточно высокую механическую прочность, но малую стойкость против гниения. Недостаток древесины осины — также ее невысокая упругость. Лиственные породы эффективнее применять в композиции с древесиной хвойных пород.
Размеры пиломатериалов следует выбирать, исходя из проектных размеров готовых конструкций, с учетом припусков на усушку и обработку. Для изготовления прямолинейных конструкций рекомендуется использовать пиломатериалы толщиной 35—50 мм, для гнутоклееных 16—22 мм (не более 1/150 радиуса изгиба). Так как при сушке, запрессовке и склеивании в более толстых пиломатериалах возникают весьма существенные внутренние напряжения, которые при неблагоприятных условиях эксплуатации могут вызвать расслоение и разрушение конструкции, толщину пиломатериалов необходимо выбирать с учетом условий эксплуатации конструкций и породы древесины.
Применение более тонких пиломатериалов способствует повышению надежности конструкций за счет рассредоточения и уменьшения влияния пороков, имеющихся в отдельных слоях, но при этом увеличиваются количество отходов, расход клея и трудоемкость.
В производстве КДК следует отдавать предпочтение специфицированным обрезным пиломатериалам, так как использование пиломатериалов разной ширины и необрезных приводит к увеличению отходов в производстве, уменьшается полезный выход заготовок. Ширина пиломатериалов должна быть согласована с номинальной шириной клееного элемента. Припуски на механическую обработку по ширине составляют в среднем для пиломатериалов шириной 80—100 мм — 10 мм, 110—180 мм —15 мм, 190—250 мм — 20 мм. Получение пиломатериалов большой ширины затруднено, поэтому целесообразно склеивать пиломатериалы по ширине или принимать конструктивные меры, исключающие эту необходимость. Например, эффективно применять спаренные конструкции, когда вместо одной конструкции большой ширины устанавливают два совместно работающих элемента, изготовленных из более узких досок. Длина пиломатериалов, применяемых для КДК, должна быть максимальной.
Клееные конструкции можно получать из пиломатериалов любого качества путем вырезки участков с недопустимыми пороками и дефектами и последующим склеиванием заготовок по длине. Поэтому установлены требования не к пиломатериалам, а к качеству слоев клееных конструкций. При этом различают прочность чистой древесины (без пороков) и прочность, реально используемых в КДК заготовок. Требования к чистой древесине, используемой для КДК, при различных видах напряженного состояния указаны в табл. 51.
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

Качество заготовок для изготовления слоев конструкций определяют чаще всего визуально и оценивают по наличию в них видимых пороков. Заготовки для клееных конструкций в зависимости от нормы допускаемых пороков подразделяют на три категории качества. Это вызвано тем, что напряжения в отдельных зонах сечения конструкции распределяются неравномерно, а древесина в различной мере сопротивляется сжимающим и растягивающим усилиям. Лучшие по качеству слои используют для элементов, работающих на растяжение.
Основным пороком, нормируемым в заготовках, являются сучки; они более других пороков влияют как на механическую прочность заготовок, так и на прочность клеевых соединений при эксплуатации конструкций. Размеры здоровых сросшихся пластевых сучков ограничиваются до 1/3 - 1/4 , а ребровых — до 1/5 - 1/6 соответствующей стороны заготовки. Особенно велико влияние кромочных и ребровых сучков в слоях конструкций, работающих на растяжение. Кроме чучков, в заготовках нормируются трещины, наклон волокон, сердцевина, гниль и грибные окраски, повреждения насекомыми, а также деформации заготовок в отдельных слоях конструкций — продольная и поперечная покоробленность, крыловатость.
Визуальное сортирование не дает объективной оценки качества древесины, поэтому все шире начинают использовать силовое сортирование пиломатериалов по прочности. Метод силового сортирования основан на использовании взаимосвязи между модулем упругости и прочностью древесины при изгибе. Испытанию и оценке подвергается каждая доска, при этом увеличивается выход высших сортов пиломатериалов за счет более объективной оценки их прочности и достигается экономия древесины до 20 %.
В последнее время, особенно в производстве КДК, намечается тенденция оценки качества заготовок по результатам испытаний пиломатериалов различных сортов натурных размеров при основных видах напряженного состояния — сжатии и растяжении вдоль волокон, изгибе. Это позволяет более обоснованно определить расчетные сопротивления древесины различных сортов, что дает возможность непосредственно использовать каждый сорт пиломатериалов по назначению и получать заготовки той категории качества, ограничения на пороки и дефекты древесины которой совпадают с требованиями сорта.
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

Основные значения расчетных сопротивлений для заготовок древесины, применяемых в производстве КДК, приведены в табл. 52.
Наличие в одном сечении КДК слоев различного качества усложняет производство: увеличивается производственная площадь, в технологический процесс вводится операция сортирования заготовок, усложняется набор пакета. Все эти затраты окупаются за счет более экономного использования древесины в конструкциях.
Влажность древесины, предназначенной для производства КДК, имеет очень большое значение. На практике принимают среднюю величину влажности древесины 10±2 %. Для КДК особенно опасен перепад влажности древесины в смежных слоях конструкций, который при неблагоприятных условиях (плохое склеивание, неблагоприятное сочетание слоев по направлению волокон и др.) может привести к расслоению и последующему разрушению конструкций. Перепад влажности в смежных слоях не должен превышать 2—2,5 %.
Величину влажности древесины КДК следует назначать с учетом условий их эксплуатации. Для конструкций, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности (свыше 70 %), например, в животноводческих зданиях, влажность склеиваемой древесины можно доводить до 12±2 %. Рекомендуется принимать влажность заготовок на 2—3 % ниже величины влажности, равновесной условиям эксплуатации, так как набухание волокон и сжатие их в поперечном направлении менее опасно, чем усушка, вызывающая в древесине отрывающие и скалывающие усилия.
Клеи. Клеи для производства КДК должны обеспечивать клеевые соединения, сохраняющие целостность и формоустойчивость конструкций в процессе всего периода эксплуатации. При выборе клея следует учитывать назначение конструкций и условия их эксплуатации. Для конструкций, эксплуатируемых внутри помещений с относительной влажностью воздуха не более 75%, используют карбамидоформальдегидные (КФ-Ж-М) и карбамидомеламиноформальдегидные (КС-В-СК) клеи. Для конструкций, работающих в условиях повышенной влажности, рекомендуются резорциноформальдегидные (ФР-12), алкилрезорциноформальдегидные (ДФК-1АМ), фенолорезорциноформальдегидные (ФРФ-50), фенолоалкилрезорциновые (ДФК-14), фенолоформальдегидные (на основе смолы СФЖ-3016) и другие клеи, обеспечивающие повышенную водостойкость клеевых соединений. Состав клеев и способы их приготовления приведены ранее.
При выборе клея для КДК следует обращать особое внимание на его технологические свойства. Жизнеспособность клея должна в 1,5—2 раза превышать время сборки и запрессовки склеиваемого пакета. Вязкость клея по ВЗ-4 должна быть в пределах 60—400 с. Оптимальное значение этого показателя конкретизируется в зависимости от породы склеиваемой древесины и принятого способа склеивания.
Технологический процесс. Технологический процесс изготовления КДК состоит из следующих основных этапов; сушки пиломатериалов, подготовки пиломатериалов к склеиванию, склеивания конструкций, механической и защитно-декоративной обработки, контроля качества и приемки готовых конструкций.
Сушка пиломатериалов. Вопросы организации сушки разработаны и подробно освещены в специальной литературе. Ниже рассмотрены лишь те особенности, на которые следует обращать внимание при производстве КДК. Исходя из требований, предъявляемых к качеству заготовок, используемых для КДК, сушку пиломатериалов следует производить по II категории, обеспечивающей повышенное качество высушиваемого материала. Из этого следует, что сушку пиломатериалов для КДК нужно проводить только по мягким и нормальным режимам.
Лучшее качество сушки пиломатериалов для КДК обеспечивается при двухстадийном ведении процесса. На первом этапе доски доводят до равновесной (30%) или транспортной (20 %) влажности, на втором этапе производится окончательная сушка до заданной технологической влажности. Организовать двухстадийную сушку можно различными способами. На первом этапе используют как атмосферную, так и камерную сушку. Атмосферная сушка по сравнению с сушкой в камерах на первом этапе требует меньших затрат и обеспечивает более равномерную влажность пиломатериалов, что особенно важно для КДК.
Для сушки пиломатериалов до технологической влажности рекомендуются камеры периодического действия с реверсивной циркуляцией (ЛТА — Гипродрев, СПЛК-2, СПЛК-1, СПВ-62 и др.). Продолжительность сушки зависит от начальной влажности древесины и выбранного режима сушки. Ориентировочно продолжительность сушки на второй стадии составляет для сосновых досок толщиной 25—50 мм от 50 до 100 ч. Высушенные пиломатериалы необходимо кондиционировать для релаксации напряжений в течение 3—5 сут (при изготовлении особо ответственных конструкций — до 1 мес) в помещении с температурой 16—22 °С и относительной влажностью воздуха 45—60%).
При сушке тангентальных досок следует учитывать, что чем дальше от центра выпиливается доска, тем меньше будет ее коробление и растрескивание. Для предотвращения растрескивания и коробления лиственничных досок из центральной зоны ствола рекомендуется перед сушкой наносить узкие продольные пропилы на пласти заготовок глубиной 1/3 - 1/2 толщины доски или распиливать доски пополам по ширине.
Изготовление слоев конструкций. Пиломатериалы, предназначенные для КДК, подвергаются механической обработке для получения слоев заданных размеров и качества, из которых в дальнейшем формируются склеиваемые элементы. При этом выполняются такие операции: калибрование или предварительное фрезерование досок, поперечный раскрой с вырезкой дефектных мест, склеивание заготовок по длине и ширине, раскрой бесконечной ленты на отрезки заданной длины, фрезерование поверхностей, подлежащих склеиванию.
Калибрование в производстве КДК позволяет экономить 3—5% пиломатериалов. Вскрытие пластей более четко выявляет размеры и месторасположение пороков, за счет чего улучшаются условия раскроя. Устранение разнотолщинности досок создает возможность работы оборудования на более высоких скоростях с меньшим расходом мощности. Калибрование выполняется на калибровочных станках, отличающихся большими скоростями подачи (180—250 м/мин) и принципом базирования деталей, что позволяет получать более однородные по толщине заготовки. При отсутствии таких станков операцию предварительного фрезерования (снятия с пластей по 1—1,5 мм) можно выполнять на универсальных продольно-фрезерных станках (СРЗ-7, СР6-9, С2Р8-2, С25-1, С26-2) при максимальных скоростях подачи.
Поперечный раскрой пиломатериалов производят для удаления участков, имеющих недопустимые пороки и дефекты, и получения заготовок требуемого качества. При использовании специфицированных пиломатериалов и поперечного способа раскроя достигается наибольший полезный выход заготовок. Если пиломатериалы по ширине не равны заготовкам, а также при использовании необрезных пиломатериалов, применяют более сложные схемы поперечно-продольного или продольно-поперечного раскроя.
Для увеличения полезного выхода следует в первую очередь выпиливать заготовки высших категорий качества и максимальной длины. Полученные заготовки сортируют по качеству древесины и укладывают на отдельные подстопные места. Для поперечного раскроя пиломатериалов используют круглопильные станки с прямолинейной подачей суппорта, например ТС-3, ЦПА-40, ЦМЭ-2М и др.
Склеивание заготовок по длине и ширине позволяет получать слои конструкций требуемых размеров. Склеивание по ширине используют значительно реже, чем склеивание по длине. Эта операция не является обязательной в производстве КДК и вводится в технологический процесс лишь тогда, когда ширина перерабатываемых пиломатериалов меньше требуемой.
Заготовки по ширине склеивают на гладкую фугу. Эту операцию можно выполнять на прессах проходного типа, подобных описанному ранее. Применяют также линии с гусеничными прессами непрерывного действия, позволяющие склеивать щиты любой длины, шириной в пределах 100—600 мм (рис. 116). В этих линиях клей на кромки заготовок наносят при их выходе из продольно-фрезерного станка клеенаносителем в виде дисково-роликовой пары. Набранный из заготовок щит 1 приводным роликовым конвейером подают в пресс, представляющий собой две горизонтально расположенные на основании приводные гусеницы 2, 3, одну из которых можно перемещать для сжатия склеиваемого щита с помощью четырех гидроцилиндров, а также настраивать на ширину склеиваемого изделия. Щит в зажатом состоянии перемещается со скоростью 0,25—2,5 м/мин между электродами 4 генератора ТВЧ. Склеенный щит специальным торцовочным устройством разрезается на отрезки заданной длины без остановки пресса.
Склеивание по длине включает в себя следующие технологические операции: фрезерование зубчатых шипов, нанесение клея, запрессовку соединений и склеивание заготовок в непрерывную ленту, раскрой ленты на отрезки заданной длины.
В зависимости от способа фрезерования зубчатые шипы можно выполнять вертикальными, горизонтальными, диагональными (рис. 117, табл. 53).
Прочность зубчатых соединений зависит, прежде всего, от их параметров и точности изготовления. Зубчатые шипы можно фрезеровать как цельными, так и составными фрезами (рис. 118). Недостатки цельных фрез — их массивность и большой расход металла, сложность заточки инструмента. Сборные фрезы имеют ряд преимуществ: упрощаются изготовление и заточка, фреза легко восстанавливается при выходе из строя отдельных ножей, сохраняется постоянный профиль шипов при переточке ножей, повышается точность инструмента.
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

Наибольшая прочность зубчатых соединений достигается при величине натяга в соединении не более 0,3 мм, а зазора — 0,1 мм. Смеш,ение вершин смежных шипов на 5—6 мм (см. рис. 117, в) позволяет увеличить прочность соединений на 12%.
В зависимости от объемов производства склеивание по длине производят либо на универсальных станках с использованием простейших приспособлений для запрессовки зубчатых соединений, либо на специальных линиях.
Фрезерование зубчатых шипов — ответственная операция. При использовании серийно выпускаемого деревообрабатываюш,его оборудования фрезерование шипов можно выполнять на таких станках, как шипорезные (Ш015Г, Ш010-4, ШД10-З, ШПА-40) и фрезерные (ФЛА, ФЛШ, ФСА, ФТА). Для фрезерования наиболее технологичных вертикальных зубчатых шипов удобен станок ШПА-40, позволяюш,ий фрезеровать шипы одновременно на нескольких заготовках. Клей наносится обычно вручную при помощи щетки или гребенки. Для запрессовки зубчатых соединений можно применять стенды с торцовой опорой для одной из заготовок и приложением усилия запрессовки к торцу другой. Затем заготовки выдерживают в пакетах до достижения разборной прочности в соединениях в течение 24 ч.
При сращивании заготовок на специализированных линиях используют как отечественные линии конструкции ЦНИИМОД, ВНИИДМаш, так и зарубежные — фирм «Димтер», «Гюбель и Платцер», «Заутер» и др. (табл. 54). Эти линии включают в себя узлы для нарезания зубчатых шипов, приспособления для нанесения клея, запрессовки соединений и разрезания бесконечной ленты на отрезки заданной длины.
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

Линия ЦНИИМОД (рис. 119) работает следующим образом: заготовки подают автоподатчиками по роликовому конвейеру в рабочую зону шипорезного станка с двух сторон. При возвратно-поступательном движении в вертикальной плоскости горизонтального фрезерного шпинделя на концах заготовок нарезаются шипы. На втором потоке между роликовыми конвейерами установлена клеенаносящая установка 2 с утапливаемой гребенкой, посредством которой выполняется двустороннее нанесение клея. Поперечным конвейером заготовки подаются к прессу 3. Склеивание соединений происходит в поле ТВЧ в течение 7—9 с, что обеспечивает необходимую разборную прочность. Склеенная заготовка поступает к торцовочному станку 4, на котором разрезается на отрезки необходимой длины.
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

Основной контролируемый параметр технологического режима склеивания по длине давление, рекомендуемые величины которого приведены ниже:
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

Для ускорения процесса склеивания используют кондуктивный нагрев боковых поверхностей зубчатых шипов, нагрев в поле ТВЧ; перспективен нагрев с помощью токов промышленной частоты. Склеивание по длине производят на установке, работающей по схеме (рис. 120), по режиму, приведенному ниже для клея на основе смолы СФЖ-3016:
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

Раскрой на отрезки заданной длины и фрезерование пластей клееных заготовок при выполнении склеивания по длине на специализированных линиях производится непосредственно после склеивания зубчатых соединений без нарушения их целостности. Это достигается за счет конструктивных особенностей торцовочных и продольно-фрезерующих механизмов, обеспечивающих минимальное нагружение соединений при обработке.
При склеивании на универсальном оборудовании склеенные заготовки по достижении ими разборной прочности торцуют в размер по длине; обычно эту операцию выполняют без разборки пакета с помощью ручного электроинструмента. Для фрезерования пластей используют продольно-фрезерующие станки С2Р8-2, С25-1 и др. Иногда одновременно с фрезерованием пластей фрезеруют одну из кромок заготовок, что улучшает условия базирования слоев при формировании пакета и склеивании конструкций.
Контроль качества при изготовлении слоев КДК включает в себя проверку влажности, шероховатости поверхности, точности изготовления заготовок в размер по толщине и ширине, правильности их сортирования по категориям качества, точности размеров и конфигурации зубчатых шипов, расхода клея, давления и выдержки при запрессовке. Качество склеивания по длине оценивают по результатам выборочных испытаний зубчатых соединений на растяжение и изгиб. При этом относительная прочность зубчатых клеевых соединений, выраженная в процентах от прочности цельной древесины, должна соответствовать приведенным ниже требованиям (табл. 55).
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

Склеивание конструкций. На участке склеивания конструкций выполняют следующие операции: нанесение клея, формирование пакета, склеивание конструкций.
Нанесение клея определяет расход клея и качество склеивания. В производстве КДК чаще всего применяют двустороннее нанесение клея, так как при этом достигается наиболее высокое и стабильное качество склеивания. В случае одностороннего нанесения клей можно наносить как сплошным покрытием, так и полосами на расстоянии 3—5 мм друг от друга. Независимо от способа нанесения клеевая прослойка должна иметь равномерную толщину 0,1—0,2 мм. Суммарный расход клея 250—350 г/м2.
Нанесение клея может производиться вручную либо механизированным способом. Ручное нанесение клея (кистями, валиками) используют при небольшом выпуске продукции, но при этом нельзя забывать недостатков такого способа: трудность регулирования расхода клея, большая трудоемкость и вредность для работающих. В современном поточном производстве, клей необходимо наносить механизированным способом, используя для этого модернизированные клеенаносящие станки с дозирующими валиками КВ-9, КВ-14, реже КВ-18, КВ-28. Производительность этих станков 15—30 м/мин. Заготовки с нанесенным на пласти клеем по роликовому конвейеру (а иногда вручную) подаются к прессам для формирования пакета и склеивания конструкций. Формирование пакета в производстве КДК осложняется расположением в одном сечении слоев различного качества. При формировании пакета слои из пиломатериалов I сорта помещают в растянутую зону — не менее 0,17 высоты поперечного сечения; слои из пиломатериалов II сорта помещают чаще в сжатую зону — не менее 0,17 высоты поперечного сечения. В среднюю по высоте зону клееных изгибаемых, сжато-изгибаемых и сжатых элементов помещают слои из пиломатериалов III сорта (рис. 121, а). При изготовлении комбинированных балок из древесины хвойных и лиственных пород последние обычно укладывают в среднюю зону сечения. Особенность изготовления КДК из лиственницы состоит в необходимости подбора определенного сочетания клееных заготовок по сечению элемента. Хорошие результаты получаются при формировании наружных слоев из заготовок радиальной распиловки, а также из более тонких досок (рис. 121, б, в). При укладке заготовок по схеме (рис. 121, г), при увлажнении конструкции в точках 2 возникают напряжения, растягивающие клеевые соединения перпендикулярно пласти, которые более опасны для конструкций, чем сжимающие напряжения в точках 1.
Учитывая ограниченную жизнеспособность нанесенного на склеиваемые поверхности клея, продолжительность сборки пакета должна быть минимальной. Технологическое время с момента нанесения свежеприготовленного клея до окончания запрессовки, включающее продолжительность открытых и закрытых выдержек, не должно превышать 30—40 мин. По мере увеличения срока использования клея продолжительность сборочных операций должна сокращаться. Время открытой выдержки составляет ориентировочно 5 мин, закрытой — 15—30 мин.
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

В связи с необходимостью выполнения сборочных операций в короткий срок большое значение приобретает механизация формирования пакета. Это необходимо также из-за трудности ручной укладки слоев, достигающих в длину 12, 18 м и более.
Склеивание конструкций в производстве КДК должно быть механизировано. Многослойные несущие конструкции склеивают, как правило, в прессовых установках периодического действия. При массовом выпуске однотипных прямолинейных элементов целесообразно использовать проходные установки непрерывного действия, в отдельных случаях, например при изготовлении малых серий конструкций больших размеров криволинейного очертания, могут быть применены простейшие механизмы или гвоздевая запрессовка.
По способу приложения давления различают винтовые, гидравлические и пневматические прессы. Винтовые прессы (рис. 122, а) нашли довольно широкое использование в промышленности вследствие относительной простоты. На производстве чаще используют горизонтальные прессы, реже — вертикальные. Прессы состоят из силовых секций которые могут быть либо жестко соединены с основанием пресса, либо прикреплены болтами с Т-образной головкой 2 к рельсам силового пола. В последнем случае облегчается демонтаж и перестройка пресса при изменении конфигурации выпускаемых конструкций. При расстановке секций для запрессовки криволинейных конструкций следует учитывать, что после снятия давления происходит некоторое распрямление конструкций. Поэтому радиус установки базовых поверхностей секций (Rб) должен быть меньше радиуса прилегающей к ним поверхности конструкции. Определяется он по формуле
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

При запрессовке давление надо прикладывать последовательно от одного конца конструкции к другому или от середины к концам. При запрессовке КДК с малым радиусом изгиба (например, гнутоклееных рам) вначале запрессовывают более массивную прямолинейную часть, затем после изгиба — криволинейный участок и прямолинейную часть с меньшим сечением.
Перед приложением давления с помощью винтов 4 отдельные слои конструкций 3 должны быть выровнены, чтобы кромки их находились в одной плоскости. Это позволяет уменьшить потери при последующей механической обработке конструкций. Равномерное давление обеспечивается при расстоянии между точками приложения усилий 200—300 мм. При большем расстоянии следует устанавливать распределительные прокладки.
Существенный недостаток винтовых прессов — трудность обеспечения всеми винтами одинакового давления и поддержания его во время склеивания вследствие упрессовки конструкций. Во избежание этого рекомендуется каждый винт снабжать компенсационными пружинами.
Для облегчения и ускорения завинчивания винтов применяют электрические или пневматические гайковерты ИП-3113, ИП3106, ИЭ-3111, ИЭ-3109 и др. При винтовом способе запрессовки трудно контролировать величину приложенного давления. Для проверки величины приложенного давления можно использовать динамометрические гаечные ключи.
Более совершенен способ запрессовки конструкций в гидравлических прессах. Несколько большая стоимость и сложность гидравлических прессов, по сравнению с винтовыми, окупается большей их производительностью, облегчением труда, более высоким качеством склеивания. В этих прессах можно склеивать как прямолинейные, так и криволинейные конструкции.
Гидравлические прессы (рис. 122, б) состоят из сварной рамы коробчатого сечения 1, на верхней части которой смонтированы гидравлические цилиндры 2 с качающимися башмаками. На торцовой стенке пресса смонтированы сдвоенный насос низкого и высокого давления 3, масляный бак и аппаратура контроля и регулирования давления. Боковые стенки пресса снабжены электродами 4 с натяжным устройством, что позволяет производить склеивание пакета в поле ТВЧ. Загрузка такого пресса производится с торца, что затрудняет этот процесс и выравнивание пакета, требует дополнительной производственной площади.
Гидравлические прессы (рис. 122, в) вместо цельной станины могут иметь ряд Г- или Т-образных стоек 1, что позволяет производить загрузку не с торца пресса, а сбоку. Боковой откидывающийся зажим 3, служащий для выравнивания слоев и горизонтального поджима склеиваемой балки, шарнирно прикреплен одним концом к корпусу пресса, другой его конец при запрессовке балки зажимают откидным винтом 2. Гидроцилиндры 4 установлены вертикально на нижней опоре пресса. Такие прессы позволяют склеивать конструкции длиной 18—45 м.
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

Для запрессовки многослойных конструкций целесообразно использовать также пневматические (шланговые) прессы. Резинотканевый шланг или мешок этих прессов при подаче сжатого под давлением 0,4—0,5 МПа воздуха увеличивается в объеме и через подвижную плиту передает давление на склеиваемый пакет. Пневматические прессы просты, обеспечивают точное регулирование давления и равномерное распределение его по всей плош,ади.
Общий недостаток описанных выше прессов — необходимость выдержки в них конструкций в течение длительного периода времени. Указанный недостаток можно устранить, если для изготовления КДК относительно небольшой длины (6— 12 м) использовать переносные кассеты, оборудованные съемными зажимами для фиксации давления, создаваемого в прессе. Описанный способ запрессовки позволяет увеличить производительность одного пресса до 3—4 тыс. м3 клееных конструкций в год. прессовая установка такого типа работает следующим образом: съемную кассету устанавливают в промежутках между опорами пресса, набранный пакет подают в пресс, прикладывают боковое давление для выравнивания слоев и сжимают пакет. Усилие запрессовки фиксируют поворотными упорами кассеты, после чего конструкцию в кассете выгружают из пресса и транспортируют на место выдержки. Недостаток такого способа — возможность некачественного склеивания вследствие конструктивных недостатков кассет (недостаточная жесткость, редкая расстановка тяг и т. п.).
Для ускорения процесса склеивания прессы покрывают накидками из термостойкого материала, под которые нагнетают теплый (60 °С) воздух, имеющий строго регламентированную влажность (60—70 %). Конвекционный нагрев позволяет сократить продолжительность выдержки конструкций в прессе в 3—5 раз. Склеивание можно ускорить за счет кондуктивного нагрева заготовок, за счет прогрева в поле ТВЧ, а также при использовании токов промышленной частоты.
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

Использование непрерывного склеивания целесообразно только при массовом производстве однотипных изделий. Работа таких установок невозможна без ускорения процесса склеивания. Наибольшее распространение получили установки, в которых направление подачи совпадает с длиной склеиваемого изделия. Такие установки работают по типу гусеничных прессов для склеивания по ширине (см. рис. 116) с той разницей, что доски в них устанавливаются на кромку, длительность прохождения склеиваемого пакета в зоне ТВЧ 20 с, производительность 50—120 м/ч. Сложность эксплуатации установок ТВЧ затрудняет использование таких линий. Известны конструкции прессов с более простыми способами ускорения склеивания. Так, клей можно наносить на предварительно нагретую с помощью радиационных электронагревателей или кондуктивным способом склеиваемую поверхность. Температура предварительного прогрева склеиваемых поверхностей 170—180 °С, продолжительность выдержки в прессе 1 мин. Скорость движения склеиваемого пакета в таких установках 1,2—1,5 м/мин.
Режимы склеивания. В производстве КДК различают три этапа склеивания и три степени прочности клеевых соединений: разборную прочность (в момент снятия внешнего давления), начальную прочность (после необходимой технологической выдержки склеенных конструкций) и конечную прочность (полное завершение структурирования клея и образования адгезионно-когезионных связей). Необходимо стремиться к максимальному сокращению продолжительности выдержки в прессах, так как это определяет производительность оборудования и эффективность технологического процесса на участке склеивания. Однако при этом разборная прочность соединений должна обеспечить целостность клеевых прослоек после снятия внешнего давления. Разборная прочность для прямолинейных элементов должна быть 50 % ее конечной величины, для криволинейных элементов — не менее 60—70%. Задаваясь величиной разборной прочности конструкций, можно определить продолжительность выдержки запрессованных конструкций. При выборе продолжительности склеивания в нормальных условиях при 16—25 °С и с конвекционным нагревом используют данные, приведенные в табл. 56.
Технология клееных несущих строительных конструкций из массивной древесины

Ускорения склеивания возможно достигнуть использованием нагрева в поле ТВЧ, токами промышленной частоты. Величина давления зависит от размеров и жесткости склеиваемых слоев, дефектов их формы, шероховатости склеиваемых поверхностей. Применяют давление в пределах 0,3—0,5 МПа при склеивании прямолинейных и 0,8—1 МПа при склеивании криволинейных несуш,их конструкций. Однако эти рекомендации даны при условии равномерного распределения давления по всей склеиваемой поверхности в случаях использования пневматических шланговых прессов, а также прессов непрерывного действия. В винтовых и гидравлических прессах, где усилие прессования передается в отдельных точках, величина давления в точках приложения давления и в промежутках между ними отличается в 2 раза и более. Поэтому при использовании прессов такого типа величина давления должна быть увеличена.
После распрессовки конструкции должны находиться не менее 1 сут в помещении при 18—20 °С для релаксации внутренних напряжений и углубления процесса отверждения клея до величины, позволяющей производить механическую обработку склеенных элементов конструкций.
Контроль качества при склеивании многослойных конструкций включает в себя проверку технологических свойств клеев и способов их приготовления, расхода клея и равномерности его нанесения, проверку правильности формирования пакета, проверку параметров режимов склеивания — величины давления и продолжительности технологических выдержек. Качество клеевых соединений оценивают по результатам стандартных испытаний клееных образцов на скалывание вдоль волокон. При этом среднее значение показателя прочности должно быть не менее 6,5 МПа, а минимальное значение — не менее 4,5МПа.
Механическая и защитно-декоративная обработка. Цель заключительного этапа технологического процесса изготовления КДК — доведение конструкций до проектных размеров, защита их от увлажнения, возгорания, гниения, придание конструкциям соответствующего их назначению внешнего вида.
Механическая обработка включает в себя операции: фрезерование боковых поверхностей конструкций, обрезку торцов в размер по длине, опиливание скосов, сверление отверстий под болты и закладные детали.
Фрезерование боковых поверхностей конструкций можно выполнять на продольно-фрезерных станках СР8-1, С12-3, С2Р8-3, С2Р12-3, позволяющих фрезеровать конструкции высотой сечения 800—1250 мм. Станки с шириной просвета 1800— 2200 мм, установленные на поворотных кругах, дают возможность обрабатывать криволинейные элементы и конструкции большой ширины. При небольшом объеме производства используют ручной механизированный инструмент, например ручной электрорубанок марок ИЭ-5707А и ИЭ-5701А, машины для фрезерования полов СО-40А, СО-97 и др. Шероховатость поверхностей, подлежащих прозрачной отделке, не должна превышать Rz mах = 200 мкм, а непрозрачной — Rz mах не более 500 мкм.
Операции продольного прямолинейного или криволинейного распиливания, торцевания концов, опиливания скосов и т. п. выполняют на стационарно установленных или перемещаемых по направляющим круглопильных и ленточнопильных станках. Чаще для выполнения этих операций применяют ручной механизированный инструмент типа ручных дисковых пил ИЭ-5106, ИЭ-5102Б. Сверление отверстий, выборку пазов также выполняют ручным механизированным инструментом: сверлильными машинами ИЭ-1003, ИЭ-1023 и др., долбежником ИЭ-5601А.
Во время хранения, транспортировки, монтажа и эксплуатации конструкции могут увлажниться. Периодическое увлажнение и высушивание древесины вызывает дополнительные напряжения в конструкциях, что может послужить причиной их растрескивания и расслоения. Длительное увлажнение может привести к загниванию древесины. Поэтому КДК требуют защиты от увлажнения и загнивания. Несмотря на высокую огнестойкость, КДК следует предохранять и от возгорания.
Антисептической обработке обычно подвергают те места конструкций, которые при эксплуатации соприкасаются с бетоном, камнем, металлом и т, п. Для этого используют пасту на латексе ПАЛМ-Ф, 10—15%-ный раствор кремнефтористого аммония, 3—4 %-ный раствор фтористого натрия. Для защиты от возгорания используют пропиточный состав ДСК-П и др. Известны составы, одновременно обладающие свойствами антисептика и антипирена. Например, тетрафторборат аммония или состав ДСК-П с добавкой кремнефтористого аммония или фтористого натрия.
Для защиты от увлажнения используют прозрачные и укрывистые лакокрасочные покрытия, например лаки ХВ-784, УР-19, УР-294; ПФ-170 или ПФ-171. Для непрозрачной отделки используют пентафталевую эмаль ПФ-115, краски ХВ-1100, ХВ-5169, МЧ-181, ОС-12-03 и др.
Вязкость лакокрасочных составов при 18—23°С при нанесении кистью или валиком должна быть 45—60 с (по ВЗ-4), а при нанесении распылением 25—35 с. Норма расхода лакокрасочного материала на 1 м2 обрабатываемой поверхности 220—300 г. Общая толщина защитного покрытия 100— 160 мкм.
Технологический процесс защиты конструкций включает в себя приготовление защитных составов, антисептическую и огнезащитную обработку, сушку изделий до первоначальной влажности, нанесение влагозащитных лаков и эмалей, сушку покрытий. Если по условиям эксплуатации конструкций защита от гниения и возгорания не требуется, на поверхность наносят только влагозащитные покрытия.
Защитные составы наносят на поверхность КДК пневматическим или безвоздушным распылением, в электрическом поле высокого напряжения, кистью или валиком. Способ нанесения выбирают с учетом объема работ, конфигурации обрабатываемой поверхности, свойств защитного материала. При пневматическом распылении используют краскораспылители ЗИЛ, СО-71, КА-1 и др., работающие от компрессора или от централизованной линии сжатого воздуха. Для безвоздушного распыления материалов без подогрева используют установки УБРХ-1М, «Факел-3», «Радуга 0,63-П» и др.
При массовом выпуске конструкций окраску производят на специальных линиях, в которых покрытия сушатся в камерах туннельного типа с конвекционным нагревом, где конструкции перемещаются со скоростью 0,6—3 м/мин. Продолжительность сушки лакокрасочных покрытий зависит от вида материала и составляет в среднем при температуре 18—22 °С до 9 ч для каждого промежуточного слоя и не менее 24 ч для последнего слоя. При 100—150°С (конвекционный или терморадиационный нагрев) продолжительность сушки промежуточных слоев 30 мин, последнего слоя — 60 мин.
Контроль качества на участке механической и защитно-декоративной обработки КДК включает в себя: контроль точности размеров конструкций, шероховатости поверхности перед отделкой; после приготовления защитно-декоративных составов контролируют их условную вязкость, расход, степень и продолжительность высыхания покрытия, содержание летучих и нелетучих твердых и пленкообразующих веществ.
Контроль качества. Контроль качества КДК — составная часть технологического процесса их изготовления. Так как эти конструкции выполняют в сооружениях роль несущих элементов, надежность и долговечность их имеют большое значение.
Общая система контроля качества включает в себя три основных этапа: контроль материалов, используемых в производстве КДК; операционный контроль и контроль готовой продукции. Остановимся на контроле готовой продукции.
В реальных конструкциях клеевые соединения могут оказаться менее прочными из-за неравномерного отверждения клея, разнотолщинности клеевой прослойки, наличия непроклеенных мест, покоробленность заготовок и других дефектов. Поэтому наряду с испытаниями клеевых соединений в процессе изготовления КДК возникает необходимость испытания клееных конструкций и их элементов.
Из партии КДК размером обычно 50—200 шт., прошедших внешний осмотр и обмер, отбирают три худшие по внешнему виду конструкции. Несущую способность КДК оценивают путем механических испытаний отобранных конструкций до разрушения. Специально оборудованные стенды обеспечивают плавное приложение нагрузки, раскрепление конструкций во избежание выхода их из плоскости во время нагружения, удобство и безопасность работы. Схемы нагружения и требования к контрольным нагрузкам приводят в рабочих чертежах на конкретные конструкции. Нагрузку в процессе испытания прикладывают ступенями величиной равной 10% контрольной нагрузки. Продолжительность выдержки испытываемой конструкции на каждой ступени — 5—10 мин. Партия конструкций считается принятой, если при испытаниях разрушающая нагрузка больше или равна контрольной.
Наряду с кратковременными испытаниями КДК целесообразно проводить испытания на расслоение путем цикличного вымачивания под вакуумом и давлением и последующего высушивания. Эти испытания имитируют эксплуатационные влажностные воздействия и позволяют в относительно короткий срок дать характеристику качества клеевых соединений по всему сечению конструкции. Для проведения таких испытаний из частей клееных элементов, оставшихся после опиливания конструкций, вырезают образцы размером, соответствующим сечению элемента, и длиной вдоль волокон 70 мм. Образцы загружают в автоклав с водой, выдерживают 1,5 ч при разрежении 700 мм рт. ст., затем 2 ч под давлением 0,5 МПа. Вынутые образцы высушивают при 60—80 °С до первоначальной влажности. Прочность оценивают по отношению длины расслоившихся клеевых прослоек с двух торцов образца к их общей длине. Величина расслоения не должна превышать 5 % после первого цикла и 10 % после третьего цикла.
Принятые конструкции маркируют, на каждую партию принятых ОТК конструкций составляют паспорт, где указывают завод-изготовитель, марку КДК и номер партии, дату изготовления, данные контрольных испытаний, шифр стандарта.
Экономические характеристики производства КДК по величине и удельному соотношению основных статей затрат на разных предприятиях колеблются в больших пределах. В общей себестоимости продукции статьи расходов распределены следующим образом, %: сырье и материалы 32—76; заработная плата 6—15; топливо и электроэнергия 4—12; содержание оборудования 5— 25; накладные расходы (цеховые и общезаводские) 6—26. Из общих затрат на сырье и материалы 80—85 % приходится на пиломатериалы, 5—10% — на клей и до 10 % на прочие материалы (отделочные и вспомогательные). Расход пиломатериалов при изготовлении КДК колеблется от 1,6 до 2,3 м^ на 1 м3 конструкций, расход клея на 1 м3 КДК составляет 10—30 кг.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: