Применение клееных деревянных конструкций в строительстве промышленных зданий и сооружений

Применение клееных деревянных конструкций в строительстве имеет более чем полувековую историю. За рубежом такие конструкции появились в 1985-2000 гг. Это различные балки и арки, склеенные из досок и фанеры казеиновыми клеями, установленные в жилых, общественных и сельскохозяйственных зданиях. Несмотря на ограниченную водостойкость казеиновых клеев, многие из этих конструкций прослужили более 20 лет.

В России первые клееные деревянные конструкции были применены в 1993 г. в покрытиях промышленных зданий. Для этих конструкций использованы фенолоформальдегидные клеи, подверженные кислотным катализатором при нормальной температуре. В дальнейшем клееную древесину использовали для перекрытий малоэтажных зданий, пролетных строений автодорожных мостов, железнодорожных шпал и брусьев, свайных оснований, шпунтовых стенок, различных ограждений - панелей стен и покрытий, дверных полотен, щитового паркета, инвентарной опалубки.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что сроки службы перечисленных конструкций весьма различны: они зависят от условий эксплуатации, качества применяемых материалов, соблюдения режимов склеивания и многих других факторов. Большую роль играют качество применяемого клея и влажность пиломатериалов. Они определяют кинетику таких процессов, как старение клеевых швов и развитие внутренних напряжений, от которых зависит долговечность клеевых соединений древесины. Помимо сохранности и работоспособности клеевых соединений долговечность клееных конструкций зависит и от сохранности самой древесины, сохранности монтажных креплений (болты, тяжи, нагели), устойчивости конструкций и т.п. Необходимо подчеркнуть, что рассматриваемая в книге тема относится исключительно к долговечности клеевых соединений и не затрагивает случаев выхода из строя конструкций из-за потери устойчивости, нарушения монтажных связей, перегрузок и т.п., относящихся к проблеме надежности.

В проблеме обеспечения долговечности клееных деревянных конструкций важную роль играют прогнозные оценки стойкости клеевых соединений древесины.

При этом прогнозные оценки предполагают не столько предсказание срока службы конструкции, сколько получение относительных характеристик долговечности клеевых соединений при усовершенствовании технологии склеивания, применении новых или улучшенных клеев и т.п.

Под долговечностью клеевых соединений в данном случае понимается способность сохранять адгезионно-когезионную связь в течение длительного времени до достижения какого-либо предельного состояния (например, минимально допустимой прочности) или до разрушения. При этом клеевое соединение может быть нагружено механически постоянной или переменной нагрузкой или оставаться относительно свободным от нагружения, испытывая только влияние температуры и влажностные воздействия.

В механике твердого тела и особенно в механике полимеров долговечностью называют время от момента приложения к образцу нагрузки до момента его разрушения, причем сам процесс разрушения трактуется как термическая деструкция, активируемая напряжением. Применительно к клеевым соединениям древесины можно считать, что их эксплуатационное ослабление происходит вследствие термодеструкции, активируемой внешними (от нагрузок) и внутренними напряжениями. В данном случае при испытаниях на прогноз долговечности не ожидают самостоятельного разрушения образцов, а определяют их прочность путем машинного нагружения после определенных периодов температурно-влажностной обработки. Таким образом, критерием долговечности является изменение кратковременной прочности в процессе ускоренных термоактивационных испытаний.