В таблице 2 приведены основные физико-механические свойства сосны при стандартной влажности (w = 12 %).
Клееные деревянные конструкции изготавливаются из пиломатериалов любого качества. Качество исходных пиломатериалов оценивается по ГОСТ 8486-86. Основным природным пороком древесины, с которым чаще всего приходится сталкиваться при производстве КДК, являются сучки. Из дефектов древесины механического происхождения наиболее существенное влияние на процесс производства клееных конструкций и их качество оказывают деформации пиломатериалов (покоробленности) и трещины, которые возникают, как правило, в процессе сушки. В зависимости от количества пороков пиломатериалы делятся на сорта. Нормы ограничения пороков в пиломатериалах приведены в таблице 3.
Таблица 2. Физико-механические свойства сосны
| Показатель | Значение | |||
| чистая древесина | I сорт | II сорт | III сорт | |
| Плотность, кг/м³ | 500 | |||
| Пористость, % | 68 | |||
| Теплопроводность, Вт/(м·ºC): | ||||
| - вдоль волокон | 0,35 | |||
| - поперёк волокон | 0,17 | |||
| Предел прочности, МПа: | ||||
| - при сжатии вдоль волокон | 50 | 36 | 33 | 22 |
| - при изгибе (при нагружении пласти) | 85 | 45 | 40 | 31 |
| - при растяжении вдоль волокон | 100 | 37 | 26 | - |
| - при скалывании вдоль волокон | 9 | 7 | 6 | 6 |
Требования к качеству древесины слоев клееных конструкций отличаются от требований к пиломатериалам. На предприятии проводится дополнительная сортировка пиломатериалов, вырезка недопустимых пороков и сращивание заготовок по длине для получения слоев или заготовок требуемого качества. В зависимости от качества слои или заготовки делятся на классы в соответствии с требованиями СТО 36554501-003-2006. Требования к слоям ДКК приведены в таблице 1.
Размеры хвойных пиломатериалов выбираются по ГОСТ 24454-80 исходя из необходимых проектных размеров готовых конструкции и потерь, связанных с выполнением технологических операций (сушки, механической обработки). Для изготовления многослойных прямолинейных несущих конструкций I и II классов, как правило, рекомендуется применять пиломатериалы толщиной до 40 мм. Для конструкций III класса толщина пиломатериала может быть увеличена до 50 мм и более.
С экономической точки зрения для изготовления ДКК наиболее целесообразно использовать пиломатериалы максимально возможной длины, толщины и ширины, так как в этом случае достигается наибольший полезный выход, наименьшая трудоемкость механической обработки и сборки конструкций. Однако, если в отношении длины и ширины это положение можно принять без всяких оговорок, то использование пиломатериалов максимально возможной толщины не является бесспорным.
Таблица 3. Требования к качеству пиломатериалов (ГОСТ 8486-86)
| Пороки древесины | Нормы ограничения пороков в пиломатериалах для сортов | |||||
| I | II | III | ||||
| 1. Сучки | ||||||
| 1.1. Сросшиеся здоровые, а в брусьях и частично сросшиеся и несросшиеся здоровые: | Допускаются размером в долях ширины стороны и в количестве на любом однометровом участке длины на каждой из сторон, не более: | |||||
| Размер | Кол-во, шт. | Размер | Кол-во, шт. | Размер | Кол-во, шт. | |
| пластевые и ребровые | 1/4 | 3 | 1/3 | 4 | 1/2 | 4 |
| кромочные: | ||||||
| - толщиной до 40 мм | 1/2 | 2 | 2/3 | 2 | во всю кромку | 2 |
| - толщиной до 40 мм и более | 1/3 | 2 | 1/2 | 3 | то же | 3 |
| 1.2. Частично сросшиеся и несросшиеся: | Допускаются в общем числе сросшихся здоровых сучков размером в долях ширины стороны и в количестве на любом однометровом участке длины на каждой из сторон, не более: | |||||
| Размер | Кол-во, шт. | Размер | Кол-во, шт. | Размер | Кол-во, шт. | |
| пластевые и ребровые | 1/5 | 2 | 1/4 | 3 | 1/3 | 3 |
| кромочные: | ||||||
| - толщиной до 40 мм | 1/3 | 1 | 1/2 | 2 | во всю кромку | 2 |
| - толщиной до 40 мм и более | 1/4 | 2 | 1/3 | 2 | 2/3 | 2 |
| 1.3. Загнившие, гнилые и табачные | Допускаются в общем числе частично сросшихся и несросшихся здоровых сучков тех же размеров и не более половины их количества. Древесина, окружающая табачные сучки, не должна иметь признаков гнили. | |||||
| 2. Трещины | ||||||
| 2.1. Пластевые и кромочные, в том числе выходящие на торец | Допускаются длиной в долях длины пиломатериала, не более: | |||||
| неглубокие 1/4 глубокие 1/6 | неглубокие и глубокие 1/3 | неглубокие и глубокие 1/2 | ||||
| 2.2. Пластевые сквозные, в том числе выходящие на торец | Допускаются длиной в мм, не более: | |||||
| 150 | 200 | Допускаются общей длиной в долях длины пиломатериала, не более | ||||
| 2.3. Торцовые (кроме трещин усущки) | Допускаются на одном торце длиной в долях ширины пиломатериала не более: | |||||
| 1/4 | 1/3 | 1/2 | ||||
| 3. Покоробленности | ||||||
| 3.1. Покоробленность продольная по пласти и кромке, крыловатость | Допускается стрела прогиба в долях длины пиломатериала в %, не более: | |||||
| 0,2 | 0,2 | 0,4 | ||||
| 3.2. Покоробленность поперечная | Допускается стрела прогиба в долях ширины пиломатериала в %, не более: | |||||
| 1 | 1 | 2 | ||||
2.2 Клей
Для склеивания деревянных элементов используется синтетический клей КБ-3. КБ-3 – фенолоформальдегидный клей. Внешний вид: однородная сиропообразная жидкость; цвет от желтого до красновато-коричневого.
Клей КБ-3 состоит из фенолоформальдегидной смолы Б и керосинового контакта (контакта Петрова), добавляемого в зависимости от температуры рабочего помещения: при температуре 15-16°С – 25%, при температуре 18-20°С – 20%, при температуре 22-25°С – 15% от массы смолы. Для уменьшения вязкости в смолу вводится ацетон.
Наличие в клее свободного фенола (3-4%) делает этот вид клея токсичным, поэтому при работе с ним в закрытом помещении должна быть общая вытяжная вентиляция и местные отсосы с мест приготовления, хранения и с рабочих мест.
Клей КБ-3 обеспечивает весьма высокую прочность склейки (не ниже 130 кгс/см2) и абсолютно водостоек.
Отверждение клея возможно при повышенной температуре без введения отвердителей (горячий способ) и при нормальной температуре (15-17°С) с отвердителями (холодный способ). Скорость отверждения в первом случае существенно зависит от температуры в клеевом шве. Так, при 130°С клей отверждается за 13 мин, а при 155°С – за 3 мин.
При горячем способе отверждения клей может вызвать ослабление древесины из-за наличия в нем контакта Петрова. Однако умеренный нагрев (60-70°С) при умеренном содержании контакта (15-20%) не дает отрицательных последствий.
На проектируемом предприятии клей отверждается холодным способом.
Клей готовится следующим образом. В луженый или эмалированный бачок с двойными стенками наливают точно отвешенное количество смолы. В пространство между стенками бачка заливается холодная вода. После этого вливают ацетон и тщательно размешивают его со смолой, затем вливают отвердитель (контакт Петрова) и смесь снова перемешивают в течение 5-10 мин до получения однородной массы.
Готовый клей выдается на рабочие места в клеянках с двойными стенками, между которыми налита холодная вода. Если вода недостаточно холодна, в нее кладут кусочки льда.
Температура клеевой массы как в баке, где она приготовляется, так и в клеянках должна быть не выше 20°С. При недостаточном охлаждении он вследствие происходящей в нем химической реакции с выделением тепла нагревается, быстро переходит в твердое нерастворимое состояние и для работы становится непригодным. Жизнеспособность клея 2-3 часа (через 2,5 ч вязкость должна быть не более 90 сек по ВЗ-4).
Загустевший клей (при вязкости выше 140 сек по ВЗ-4) к употреблению не допускается. Разбавление его ацетоном и спиртом или добавление к нему свежего клея не разрешается.
После нанесения клея на склеиваемую поверхность должна быть проведена открытая пропитка (выдержка перед соединением намазанных клеем поверхностей) в течение не менее 4 и не более 15 мин. Продолжительность закрытой пропитки (от начала сборки до ее окончания и до начала запрессовки) должна быть не менее 5 и не более 25 мин.
Давление при запрессовке должно быть от 0,3 до 5 кгс/см2 (в зависимости от склеиваемой конструкции). Продолжительность выдержки под прессом без нагрева при температуре 20-35°С – от 3 до 5 ч, а с нагревом до температуры 60°С – от 45 до 85 мин в зависимости от толщины прогреваемого материала, но не более 3 ч. После распрессовки детали выдерживают 1-2 ч, охлаждая их до 20-30°С.
2.3. Защитное покрытие