Файл: Материаловедческие вопросы проектирования.pdf

34
5.2.3. Определение разрывной силы при растяжении
и относительного удлинения при разрыве
Методика: Определение силы, которую необходимо приложить к образцу материала для его разрыва; определение изменения длины образца после испытания на разрыв.
Оборудование: Разрывная машина для испытаний, обеспечивающая нагружение в пределах
0-
1000 Н и постоянную скорость перемещения подвижного захвата 100 мм/мин; линейка металли- ческая с ценой деления 1 мм.
Образцы: три полоски размером 300×50 мм, вырезанные в продольном направлении.
Ход работы. Образцы помещают в захваты разрывной машины по установочным меткам, расстояние между которыми 200 мм. За величину разрывной силы принимают максимальное по- казание шкалы силоизмерителя в момент разрыва образца.
Для определения относительного остаточного удлинения части разорванного образца, осво- божденные из захватов машины, помещают на горизонтальную поверхность и через 120 с после разрыва измеряют расстояние, ограничивающее рабочий участок двух сложенных вместе (без за- зора по месту разрыва частей образца.
Относительное удлинение (ε, %) вычисляют по формуле (11):
ε =
????
2
− ????
???? ∙ 100,
(11) где ???? — длина рабочего участка образца до испытания, мм;
????
2
— длина рабочего участка образца в момент разрыва или максимального значения силы, мм.
Лабораторная работа 6
ИСПЫТАНИЕ ЛИСТОВЫХ И ПЛИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СУХОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
6.1. Общие сведения
«Сухое строительство» - способ возведения и отделки зданий с применением унифицирован- ных крупноразмерных листов и плит заводского изготовления, при котором сводится к минимуму использование «мокрых» процессов на строительном объекте и существенно повышается эффек- тивность и качество строительства. Под «мокрыми» процессами подразумевается монолитное бе- тонирование, кладка из мелкоштучных элементов с использованием строительных растворов, штукатурные работы и др.
Гипсокартонные листы(ГКЛ)состоят из негорючего гипсового сердечника, все плоскости которого кроме торцевых кромок облицованы специальным картоном, приклеенным к сердечнику.
Применяется гипсовое вяжущее марок не ниже Г-5. Для достижения необходимых характеристик материала сердечника в гипсовое тесто вводят специальные добавки. Выпускаются обычные ГКЛ; влагостойкие с пониженным водопоглощением ГКЛВ; огнестойкие с повышенной стойкостью при воздействии открытого пламени ГКЛО и влагоогнестойкие ГКЛВО. Каждый вид имеет свои внешние отличительные признаки: цвет картона лицевого слоя: ГКЛ — серый/синий, ГКЛВ — зеленый/синий, ГКЛО — розовый/красный, ГКЛВО — зеленый/красный (рис. 46).
а
б
в
Рис. 46. Гипсокартонные листы: а — ГКЛ; б — ГКЛВ; в — ГКЛО
По внешнему виду и точности изготовления гипсокартонные листы делятся на группы А и Б, по форме продольных кромок — с прямой кромкой ПК, с утоненной УК, с полукруглой с лицевой стороны ПЛК и т.д. Номинальные размеры, мм: длина от 2000 до 4000 с шагом 50, ширина 600 и
1200, толщина от 6,5 до 24,0. Средняя плотность листов в пределах 800…1050 кг/м
3
. Масса 1 м
2
от
10,5 до 25 кг, разрушающая нагрузка не менее 125...490 Н в зависимости от толщины листа. Для листов ГКЛВ и ГКЛВО водопоглощение — не более 10 % по массе. Пожарно-технические харак-

35 теристики листов всех видов: Г1, В2, Д1, Т1. Класс пожарной опасности КМ2. А
эфф не должна пре- вышать 370 Бк/кг. Листы ГКЛ и ГКЛО применяют в помещениях с сухим и нормальным режима- ми эксплуатации (относительная влажность воздуха не более 60 %), ГКЛВ и ГКЛВО целесообраз- но использовать в помещениях с влажным и мокрым режимами с защитой лицевой поверхности красками, ПВХ пленкой и др. Листы ГКЛО и ГКЛВО предназначены для помещений с повышен- ными требованиями по пожарной безопасности.
Пример условного обозначения влагостойкого гипсокартонного листа группы А с утоненными кромками, длиной 2500 мм, шириной 1200 мм и толщиной
12,5 мм: ГКЛВ-А-УК-2500×1200×12,5 ГОСТ 6266-97.
Гипсоволокнистые листы (ГВЛ) получают прессовани- ем смеси гипсового вяжущего марок не ниже Г-5 и целлю- лозных волокон, например, распушенной бумажной макула- туры. Лицевая поверхность шлифуется и обрабатывается против меления (рис. 47).
В зависимости от условий применения выпускаются обычныеГВЛ и влагостойкие ГВЛВ с ограниченным поверхностным водопоглощением за счет пропитки латексом. По виду продольных кромок листы бывают: с прямыми кромками ПК и фаль- цевыми ФК. Номинальные размеры, мм: длина от 1500 до 3000, ширина от 500 до 1200, толщина от 10,0 до 20,0. Средняя плотность ГВЛ не более 1250 кг/м
3
. Масса 1 м
2
от 10,5 до 25 кг, предел прочности при изгибе не менее 4,5…6,0 МПа в зависимости от толщины листа. Твердость лицевой поверхности — не менее 20 МПа. Поверхностное водопоглощение ГВЛВ — не более 1 кг /м
2
. По- жарно-технические характеристики: Г1, В1, Д1, Т1. Класс пожарной опасности КМ1. А
эфф не должна превышать 370 Бк/кг. Применяются в помещениях с сухим, нормальным и влажным
(ГВЛВ) режимами эксплуатации и повышенными требованиями по пожарной безопасности, а также для огнезащитных облицовок.
Пример условного обозначения гипсоволокнистого обычного листа с фальцевой кромкой, длиной 2500 мм, шириной 1200 мм, толщиной 12,5 мм: ГВЛ-
ФК-2500×1200×12,5 ГОСТ Р 51829-2001.
Гипсостружечные плиты (ГСП) изготавливают прессо- ванием увлажненной смеси гипсового вяжущего марок не ниже Г-5 с древесными частицами и замедлителем схваты- вания гипса (рис. 48). Влагостойкие плиты обрабатывают гидрофобизирующим составом.
Выпускают обычныеГСП и влагостойкие ГСПВ с огра- ниченным поверхностным водопоглощением. По физико-механическим свойствам и точности из- готовления плиты бывают марок ГСП 1 и ГСП 2. Выпускают плиты с нешлифованными или шли- фованными Ш поверхностями, с прямыми ПК или фальцевыми ФК продольными кромками.
Номинальные размеры плит, мм: длина 1500, 2500, 3000; ширина 1250; толщина от 8 до 18 с ша- гом 2 мм. Средняя плотность не более 1250 кг/м
3
. Предел прочности при изгибе не менее 4...8 МПа в зависимости от марки и толщины плиты. Предел прочности на растяжение перпендикулярно по- верхности плиты — не менее 0,2…0,3 МПа в зависимости от марки и обработки поверхности. Во- допоглощение ГСП — не более 30 % (для шлифованных — не более 35 %), разбухание по тол- щине — не более 2 % (для шлифованных не более 3 %). Поверхностное водопоглощение ГСПВ — не более 1 кг/м
2
. Пожарно-технические характеристики: Г1, В1, Д1, Т1. Класс пожарной опасности
КМ1. Применяются в помещениях с сухим, нормальным и влажным (для ГСПВ) влажностными режимами эксплуатации и повышенными требованиями по пожарной безопасности.
Пример условного обозначения гипсостружечной обычной плиты марки ГСП 1 шлифованной с фальцевой кромкой размерами 2500×1250×10 мм: ГСПШ-1 ФК 2500×1250×10 ТУ 5742-004-
05292444-2010.
Негорючие плиты КНАУФ Файерборд представляют собой гипсовый сердечник, облицован- ный стеклохолстом. Для изготовления сердечника используют гипсовое вяжущее марок не ниже
Г-5, вспученный вермикулит, рубленое стекловолокно. Номинальные размеры плит:
2500
×1200×
12,5 мм. Средняя плотность около 850 кг/м
3
. Разрушающая нагрузка при изгибе не менее
350 Н. Теплопроводность — 0,22 Вт/м⋅°С. Материал негорючий, класс пожарной опасности КМ0.
Рис. 47. Гипсоволокнистые листы
Рис. 48. Гипсостружечные плиты

36
Применяются в качестве огнезащитного облицовочного материала на путях эвакуации и в зальных помещениях в зданиях различного назначения; для огнезащитной облицовки стальных конструк- ций. Пример условного обозначения негорючей плиты КНАУФ-Файерборд длиной 2500 мм, шири- ной 1200 мм, толщиной 12,5 мм: ПНКФ 2500×1200×12,5 ТУ 5742-006-01250242-2009.
Цементно-стружечные плиты (ЦСП)изготавливаются прессованием увлажненной смеси древесных частиц хвойных или лиственных пород с портландцементом, гидрофобизирующими добавками и добавками-минерализаторами (рис. 49).
Рис. 49. Цементно-стружечные плиты
ЦСП в зависимости от точности изготовления и физико-механических свойств делятся на марки ЦСП-1 и ЦСП-2. Номинальные размеры, мм: длина 2700, 3200 и 3600, ширина 1200 и 1250, толщина от 8 до 40 с шагом 2 мм. Средняя плотность 1100...1400 кг/м
3
Отпускная влажность 6…12 %.
Предел прочности при изгибе не менее 7...12 МПа (в зависимости от толщины плиты и марки).
Предел прочности при растяжении перпендикулярно к поверхности плиты — не менее 0,4 МПа для ЦСП-1 и 0,35 МПа для ЦСП-2. Водопоглощение за 24 часа — не более 16 %, а разбухание по толщине — не более 2 %. Морозостойкость — 50 циклов при снижении прочности при изгибе не более 10 %. ЦСП стойки к воздействию грибков, насекомых, термитов и грызунов. Пожарно- технические характеристики: Г1, В1, Д1, Т1. Класс пожарной опасности КМ1. Применяются для внешней обшивки зданий и внутри помещений с различными влажностными режимами эксплуа- тации, в том числе в помещениях с повышенными требованиями пожарной безопасности.
Пример условного обозначения цементно-стружечной плиты марки ЦСП-1 размерами
3200
×1200×
12: ЦСП-1 3200×1200×12 ГОСТ 26816-86.
Цементноволокнистые листы получают из портландцемента, волокнистого армирующего компонента (хризотил-асбестовых, целлюлозных, синтетических и др. волокон) и минерального наполнителя. Цементноволокнистые листыпроизводят путем отливки жидко-вязкой сырьевой смеси на частую металлическую сетку с последующим обезвоживанием и формованием. В зави- симости от способа формования листы подразделяются на: прессованные (ЛПП — листы плоские прессованные) и непрессованные (ЛПН). Листы выпускаются гладкие и рельефные, с неокрашенной или окрашенной поверхностью, а также декорированные крошкой из природного камня. Номи- нальные размеры листов, мм: длина от 1200 до 3600 ширина от 1000 до 1570, толщина от 6 до 12 мм.
Средняя плотность хризотилцементных листов, кг/м
3
, не менее 1800 для прессованных листов, и 1600 — для непрессованных. Предел прочности при изгибе не менее 23 МПа и не менее 18 МПа соответственно для прессованных и непрессованных листов. Ударная вязкость не менее 2,5 кДж/м
2 для прессованных листов, не менее 2,0 кДж/м
2 для непрессованных. Морозостойкость прессован- ных листов не менее 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания, непрессованных - не менее 25 циклов. У фиброцементных листов несколько ниже средняя плотность и прочность, но выше морозостойкость — для прессованных листов не менее 150 циклов попеременного замора- живания и оттаивания, непрессованных — не менее 50 циклов. Цементноволокнистые листынего- рючие НГ, класс пожарной опасности КМ0. А
эфф не должна превышать 370 Бк/кг. Применяются для внешней облицовки фасадов зданий и для внутренней отделки помещений с повышенной влажностью или пожарной опасностью. Для хризотилцементных изделий не допускается абразив- ная обработка. Для всех цементноволокнистых изделий нежелательны ударные нагрузки, напри- мер, пробивка отверстий.
Пример условного обозначения плоского хризотилцементного прессованного листа длиной
3000 мм, шириной 1500 мм и толщиной 10 мм: ЛПП
3000×1500×10
ГОСТ 18124-2012.
Цементные плиты АКВАПАНЕЛЬ представляют собой сердечник из мелкозернистого керам- зитобетона, все плоскости которого, кроме торцевых кромок, армированы стеклосеткой. Продоль- ные кромки дополнительно армированы рубленым стекловолокном. На поверхности плит нано- сится накрывочный слой из жидкого цементного теста (рис. 50).

37
Цементные плиты выпускаются двух видов: АКВАПАНЕЛЬ Внутренняя и АКВАПАНЕЛЬ
Наружная. Номинальные размеры плит, мм: длина от 1200 до 3000, ширина 900 и 1200, толщина
12,5 мм. Средняя плотность плит 1000…1200 кг/м
3
, при этом масса 1 м
2
плиты — 15…16 кг. Пре- дел прочности при изгибе в водонасыщенном состоянии не менее 8 МПа (АКВАПАНЕЛЬ Внут-
ренняя), не менее 10 МПа (АКВАПАНЕЛЬ Наружная). Водопоглощение по массе, %, не более 20
(
АКВАПАНЕЛЬ Внутренняя), — 15 (АКВАПАНЕЛЬ Наружная). Морозостойкость не менее 75 циклов (АКВАПАНЕЛЬ Наружная).
а
б
Рис. 50. Цементные плиты АКВАПАНЕЛЬ: а — внешний вид; б — структура
Материал плит негорючий НГ, класс пожарной опасности КМ0. А
эфф не должна превышать
370 Бк/кг. АКВАПАНЕЛЬ Внутренняя применяется в помещениях с влажным и мокрым режимом эксплуатации (душевые, прачечные, кухни, мойки и проч.), АКВАПАНЕЛЬ Наружная — для облицовки наружных стен, цоколей, балконов, лоджий и др. Условные обозначения изделий:
АКВАПАНЕЛЬ Цементная плита Внутренняя; АКВАПАНЕЛЬ Цементная плита Наружная.
Древесно-стружечные плиты (ДСП) производят го- рячим прессованием древесных частиц, преимущественно стружки, с полимерным связующим и специальными до- бавками (рис. 51). В качестве связующего применяются фенолоформальдегидная или карбамидная смола; для вла- гостойких плит — добавляются гидрофобизатор и анти- септик, для огнестойких — антипирен. Исходя из особен- ностей применения ДСП делятся на:плиты общего назна- чения (типы Р1, Р2); влагостойкие (типы Р3, Р5, Р7); огне- стойкие (классы Г1, Г2). В зависимости от наличия де- фектов на поверхностях плиты делятся на сорта 1 и П; по виду поверхности — на обычные О и мелкоструктурные М, по степени обработки поверхности — на шлифованные Ш и нешлифованные НШ. ДСП с мелкоструктурной поверхностью имеют наружные слои из дополнительно измельченных и отсортированных древесных частиц.
Номинальные размеры, мм: длина — от 1800 и более, ширина — от 1200 и более, толщина
8…40. Наиболее часто выпускаются плиты размерами 2440×1830 и толщиной 10, 12, 16 и 22 мм.
Средняя плотность 600...750 кг/м
3
В зависимости от толщины плиты и ее типа предел прочности при изгибе для плит общего назначения не менее 7,0...11,0 МПа, для влагостойких - 9...22 МПа, для огнестойких - 8,5...12,5 МПа. Предел прочности на растяжение перпендикулярно пласти для плит общего назначения не менее 0,14...0,4 МПа , для влагостойких - 0,30...0,75 МПА, для огне- стойких — 0,17...0,3 МПа. Разбухание по толщине за 24 ч не более 10...17 % (для влагостойких Р3,
Р5, Р7). Влагостойкие плиты противостоят воздействию грибов, бактерий и насекомых. Пожарно- технические характеристики: Г4, В3, Д3, Т2; класс пожарной опасности КМ5 (кроме огнестойких).
Для огнестойких плит группа горючести Г1 или Г2, другие характеристики — В2, Д2, Т2. Класс пожарной опасности КМ2 или КМ3 в зависимости от группы горючести. Древесностружечные плиты используют для всех видов строительства с учетом класса эмиссии формальдегида: Е0,5,
Е1 — внутри жилых помещений; Е2 — вне жилых помещений.
Пример условного обозначения: плита типа Р1, 1 сорта, мелкоструктурная, шлифованная, класса эмиссии Е1 размерами 3500×1750×15 мм: Р1,1,М,Ш,Е1,3500×1750×15 ГОСТ 10632-2014.
Рис. 51. Древесно-стружечные плиты

38
Ориентированно-стружечные плиты (ОСП) отлича- ются тем, что древесная стружка специальной формы ори- ентирована в заданных направлениях: в наружных слоях — вдоль длины плиты, во внутреннем — перпендикулярно.
Получаемая на специальном оборудовании стружка имеет длину 50...100 мм, толщину — 0,4...0,7 мм (рис. 52).
В зависимости от физико-механических показателей плиты делятся на: ОСП-1 — плиты общего назначения, не несущие нагрузку, применяемые в сухих условиях; ОСП-2 и ОСП-3 — несущие нагрузку, применяемые соответствен- но в сухих и влажных условиях; ОСП-4 — плиты, несущие повышенную нагрузку, применяемые во влажных условиях. По степени обработки поверхности плиты делятся на нешлифованные НШ и шлифованные Ш. Номинальные размеры, мм: длина и ширина — от 1200 до 2500, толщина 8…40. Средняя плотность 600...650 кг/м
3
Отпускная влаж- ность 2...12 %. Предел прочности при изгибе 16...30 МПа (по главной оси плиты). Прочность на растяжение перпендикулярно пласту плиты — не менее 0,26...0,5 МПа. Разбухание по толщине за
24 ч не более 12...15 % — для ОСП-3 и ОСП-4 соответственно. Пожарно-технические характери- стики: Г4, В3, Д3, Т2; класс пожарной опасности КМ5. Применяются для всех видов строитель- ства с учетом класса эмиссии формальдегида: Е0,5, Е1 — внутри жилых помещений; Е2 — вне жилых помещений.
Пример условного обозначения древесной плиты типа ОСП-3, шлифованной, класса эмиссии
Е1 размерами 2500×1250×12 мм:
ОСП-3, Ш,Е1, 2500×1250×12 ГОСТ Р 56309-2014.
Фанера представляет собой плоские листы, полученные склеиванием и последующим горя- чим прессованием трех, пяти и более слоев древесного шпона (рис. 53, а, б). Шпон — тонкий лист древесины, полученный при лущении распаренных коротких бревен (рис. 53, в). Толщина слоя шпона составляет 0,8...3 мм. Количество слоев шпона, как правило, нечетное, так как при этом уменьшается коробление фанеры. Листы шпона располагают так, чтобы волокна смежных листов были взаимно перпендикулярны.
а
б
в
Рис. 53. Фанера и древесный шпон: а — неламинированная; б — ламинированная; в — древесный шпон
В зависимости от внешнего вида наружных слоев шпона фанеру выпускают пяти сортов: Е (элита,
I, II, III, IV.
По степени водостойкости клеевого соединения фанера делится на марки: ФСФ — по- вышенной водостойкости на фенолоформальдегидной смоле для внутреннего и наружного ис- пользования и ФК — водостойкая на карбамидоформальдегидной смоле для внутреннего исполь- зования. По степени обработки поверхности фанера бывает шлифованная Ш и нешлифованная
НШ. Номинальные размеры, мм: длина и ширина — от 1200 до 3600, толщина 9,0…30. Средняя плотность 650...750 кг/м
3
Предел прочности при изгибе вдоль волокон наружных слоев не менее
25 МПа — для фанеры из шпона лиственных пород и не менее 30 МПа — хвойных. Прочность при растяжении вдоль волокон не менее 20...30 МПа. Прочность при скалывании по клеевому слою: для ФК — не менее 0,9 МПа (после вымачивания в воде), для ФСФ — не менее 1,0 МПа
(после кипячения). Пожарно-технические характеристики: Г4, В3, Д3, Т2; класс пожарной опасно- сти КМ5. Внутри помещений применяется фанера с классом эмиссии формальдегида не выше Е1, а снаружи — Е1 и Е2.
Рис. 52. Ориентированно-стружечные плиты