CC BY
7УДК 666.914.5
A.Ю. СТАРЧЕНКО, генеральный директор ДП «Кнауф Маркетинг»; С.В. КЛИМЕНКО, канд. техн. наук, директор технического департамента ДП «Кнауф Сервис Украина» (Киев);
B.И. БРАТЧУН, д-р техн. наук, А.А. БАРМОТИН, С.В. КОЖЕМЯКА, кандидаты техн. наук, Р.И. ИГНАТЕНКО, А.Б. КОСИК, инженеры, Донбасская национальная академия строительства и архитектуры (Донецкая область, Украина)
Исследование стыков гипсокартонных плит КНАУФ при изгибе
При проектировании и строительстве современных гражданских зданий комплектные системы сухого строительства позволяют решать многочисленные инженерно-технические и архитектурные задачи, направленные на создание комфортных и безопасных условий пребывания людей. Несмотря на универсальность и на первый взгляд простоту и доступность, гип-сокартонные системы требуют тщательного изучения технической документации и выдерживания регламента выполнения работ для обеспечения эксплуатационной надежности и сохранения эстетического вида на протяжении всего срока службы, что характеризуется критерием сохранения целостности гипсокартонной облицовки без образования трещин в реальных условиях эксплуатации объекта.
Прочность облицовки определяется показателями прочности гипсокартонной плиты (ГКП) и швов между плитами. Практика эксплуатации подобного рода облицовок выявила наиболее проблемные и ответственные участки вероятного образования и развития трещин, которыми являются стыки ГКП. Технология устройства стыков ГКП детально разработана и описана в технических листах. Имеется ряд стандартных решений для различных типов кромок и сочетаний комплектов шовного, шпатлевочного и армирующего материалов.
Несмотря на это, в отечественной и зарубежной литературе по данному вопросу отсутствуют сведения о результатах экспериментальных исследований прочности, трещиностойкости и деформативности стыков ГКП. Отсутствие подтвержденных опытных данных о поведении под нагрузкой стыков ГКП для различных типов облицовок не позволяет с гарантированной точностью
устанавливать запас надежности при проектировании и оценке реального напряженно-деформированного состояния как унифицированных плоских конструкций, так и многообразных объемных элементов, имеющих сложную и нестандартную геометрию. Наиболее вероятные причины образования трещин в гипсокартонных конструкциях обусловлены рядом факторов (рис. 1):
— отсутствием достаточного количества деформационных стыков, компенсирующих деформации зданий от различных силовых воздействий;
— наличием неучтенных динамических нагрузок на несущие конструкции;
— значительной концентрацией локальных напряжений от смонтированного оборудования;
— нарушением технологии монтажа (отклонение от конструктивной схемы, прочностных и жесткостных свойств используемых материалов, нарушение требований по расстановке крепежных элементов и др.).
Прочность гипсокартонных плит оценивают по величине максимального изгибающего усилия, приложенного к образцу-пластине. Испытания проводят для образцов, вырезанных в продольном и поперечном по отношению к длине листа направлениях (табл. 1).
Для получения достоверных данных о работе стыков в облицовках из ГКП в лаборатории испытаний дорожно-строительных материалов и изделий ДонНАСА был проведен ряд экспериментальных исследований по определению предела прочности, трещино-стойкости и величин прогибов на стадиях образования трещин и разрушения стыков ГКП толщиной 9,5 и 12,5 мм с использованием различных комплектов шовного, шпатлевочного и армирующего материалов.
Таблица 1
Нормативный документ
Национальный стандарт Украины ДСТУ Б В.2.7-95-2000
Европейский стандарт DIN EN 520:2005
Толщина (t) ГКП, мм
9,5
12,5
9,5
12,5
9,5
12,5
Размеры образцов, мм
a=(450+5) b=(150+5)
a=(40t+100+5) b=(400+5)
a=(400±5) b=(300±5)
Схема нагружения опытных образцов
Расстояние между центрами опор (пролет)
L=350 мм
L=40t, мм
L=(350±1) мм
Разрушающая нагрузка при изгибе, Н
Продольных образцов
222
322
450
600
400
550/725*
Поперечных образцов
81
105
150
180
160
210/300*
* разрушающая нагрузка при изгибе гипсовых плит с повышенной прочностью (тип R).
научно-технический и производственный журнал
Рис. 1. Характерные дефекты в гипсокартонных конструкциях
Подготовка образцов
Подготовка образцов для испытаний проводилась в соответствии с требованиями немецкого стандарта DIN 13963. Контрольные испытания стыков ГКП на изгиб проводились на подготовленных образцах с размерами 12,5x300x400 и 9,5x300x400 мм в количестве 200 шт., которые были изготовлены из ГКП производства ООО «Кнауф Гипс Донбасс». Для заделки стыков между гипсокартонными образцами использовались шпатлевки КНАУФ Фугенфюллер производства ООО «Кнауф Гипс Донбасс» и КНАУФ Унифлот производства Knauf Gips KG (Германия). Для армирования швов гипсокартонных образцов применялись бумажная и сетчатая армирующие ленты производства Knauf Gips KG (Германия).
Проводились испытания стыков с отрезной и заводской (ПЛУК) кромками. Отрезная кромка подготавливалась в соответствии с требованиями технической документации фирмы КНАУФ по применению шпатлевок КНАУФ Унифлот и КНАУФ Фугенфюллер. При изготовлении образцов с отрезной кромкой для шпатлевки КНАУФ Фугенфюллер снималась фаска под углом 45о на глубину 1/3 толщины плиты, а для КНАУФ Унифлотт — фаска под углом 22,5о на глубину 2/3 толщины плиты. Полученные заготовки обрабатывались грунтовкой КНАУФ Тифенгрунд и хранились в естественных условиях в течение 6 ч. Перед нанесением шовного шпатлевочного материала стык проклеивался с обратной стороны клейкой лентой.
В первый слой шпатлевки укладывалась армирующая лента. После высыхания первого слоя широким шпателем (200—300 мм) наносился второй накрывоч-ный выравнивающий слой шпаклевки. Изготовленные образцы высушивались при температуре 23±2оС и относительной влажности воздуха 50±5% в течение 7 сут в лабораторных условиях. После сушки снималась клейкая лента.
Испытания
Испытания прочности стыков гипсокартонных плит проводились в соответствии с требованиями немецкого стандарта DIN 13963 (рис. 2).
Для проведения эксперимента было изготовлено приспособление позволяющее прикладывать к образцу постоянно возрастающее усилие. Для регистрации прикладываемого усилия использовался динамометр с индикатором часового типа и ценой деления 316 г. Для регистрации прогиба образца использовался прогибо-мер с индикатором часового типа и ценой деления 0,01 г. Каждый образец помещался в приспособление
Рис. 2. Изготовление образцов (а) и испытанияе на изгиб стыков гипсокартонных плит(б)
таким образом, чтобы шов был обращен вверх и имел опору.
Шов подвергался непрерывно возрастающей нагрузке со скоростью 250+125 Н/мин и точностью измерений до 1% (рис. 3).
Результаты экспериментальных исследований показали, что пределы прочности при изгибе стыков сопоставимы с аналогичными значениями при испытаниях гипсокартонных образцов, выпиленных в поперечном направлении плиты (рис. 4).
Трещиностойкость стыков составляет в среднем 40—60% от разрушающей нагрузки при изгибе (рис. 5).
Наиболее эффективным шовным шпаклевочным материалом для обшивок из ГКП является комплект шпатлевки КНАУФ Унифлот с бумажной лентой, который превышает среднестатистические показатели базового комплектного варианта (шпатлевка КНАУФ
rj научно-технический и производственный журнал
М ® июль 2012 57"
Рис. 4. Характер разрушения стыков при армировании сетчатой лентой (а) и бумажной лентой (б)
а б
3
.п'Л
Фугенфюллер I Унифлот лист 9,5мм
3
■ п
2 4
Унифлот Фугенфюллер
лист 12,5 мм
Фугенфюллер Унифлот
лист 9,5мм
Унифлот Фугенфюллер
лист 1 2,5 мм
Фугенфюллер) Унифлот
лист 9,5 мм
Унифлот Фугенфюллер
лист 12,5 мм
Рис. 5. Нагрузки трещинообразования (а), разрушения (б) при изгибе и величина прогиба стыков образцов без образования трещин (в) в зависимости от вида шовного и армированного материалов, толщины плиты и вида кромки: 1 - ПЛУК бумага; 2 - ПЛУК серпянка; 3 - отрезная бумага; 4 - отрезная серпянка
Фугенфюллер с сетчатой лентой) для плиты 12,5 мм по пределу прочности в 1,2 раза, по пределу трещиностой-кости в 1,7 раза. Величина возможного прогиба без образования трещин увеличивается в 1,25 раза.
При уменьшении толщины гипсокартонных плит с 12,5 мм до 9,5 мм независимо от комплекта шовного шпатлевочного материала наблюдается снижение аналогичных показателей в среднем на 20—30%.
При соблюдении рекомендаций изготовителя прочность и деформативность шва не зависят от типа кромки (ПЛУК, отрезная).
Проведенные исследования позволяют прогнозировать напряженно-деформированное состояние гипсо-картонных конструкций и с определенной обеспеченностью рекомендовать проектные решения по их устройству без наступления предельных состояний на протяжении нормативного срока службы.
3
150
125
4
4
100
в
научно-технический и производственный журнал
