CC BY
13Доклады IX Академических чтений РААСН «Актуальные вопросы строительной физики»
цн .1
Научно-технический и производственный журнал
УДК 691.771
Л.К. БОГОМОЛОВА, канд. хим. наук (lb102@rambler.ru), В.Д. ИЛЬНИЦКИЙ, инженер (eagle_19@mail.ru)
Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН (127238, г. Москва, Локомотивный пр., 21)
Метод ускоренной оценки долговечности
алюминиевого профиля под действием климатических факторов
Предложена методика ускоренной оценки долговечности алюминиевых профилей светопрозрачных ограждающих конструкций (СОК) для фасадного остекления под действием климатических факторов. Сущность методики заключается в проведении лабораторных испытаний циклическими воздействиями переменной положительной и отрицательной температуры, влажности, ультрафиолетового облучения, слабоагрессивных химических сред (растворов) и соляного тумана. Метод разработан с учетом требований ГОСТ 22233-2001 на профили прессованные из алюминиевых сплавов для светопрозрачных ограждающих конструкций. Установлены критерии оценки долговечности алюминиевых профилей по показателям: адгезия, цветовые характеристики по координатному методу, блеск, несущая способность зон соединения при сдвиге и поперечном растяжении, требования к проведению ускоренных испытаний, к испытательному оборудованию, к методам оценки результатов испытаний. На основании разработанной методики создан стандарт НИИСФ РААСН.
Ключевые слова: алюминиевые профили, долговечность, методика испытаний, светопрозрачные ограждающие конструкции, климатические циклические воздействия, критерии оценки, стандарт.
Для цитирования: Богомолова Л.К., Ильницкий В.Д. Метод ускоренной оценки долговечности алюминиевого профиля под действием климатических факторов // Жилищное строительство. 2018. № 6. С. 36-39.
L.K. BOGOMOLOVA, Candidate of Sciences (Chemistry) (lb102@rambler.ru), V.D. ILNITSKY, Engineer (eagle_19@mail.ru) Scientific-Research Institute of Building Physics of the Russian Academy architecture and construction sciences (21, Lokomotivniy Driveway, Moscow,127238, Russian Federation)
Method of Accelerated Evaluation of Durability of Aluminum Profile under the Influence of Climatic Factors
The method of accelerated evaluation of durability of aluminum profiles of translucent enclosing structures (TES) for facade glazing under the influence of climatic factors is proposed. The essence of the method is to conduct laboratory tests with cyclic effects of variable positive and negative temperatures, humidity, ultraviolet radiation, poorly aggressive chemical media (solutions), and salt fog. The method is developed with due regard for the requirements of GOST 22233-2001 on profiles pressed from aluminum alloys for translucent enclosing structures. The criteria for assessing the durability of aluminum profiles in terms of adhesion, color characteristics by the coordinate method, gloss, bearing capacity of the connection zones at shear and transverse tension, the requirements for accelerated testing, testing equipment, methods for evaluation of test results are established. On the basis of the developed method, the standard of NIISF RAACN was created.
Keywords: aluminium profiles, durability, test procedure, translucent enclosing structures, climatic cyclic impacts, criteria of assessment, standard.
For citation: Bogomolova L.K., Ilnitsky V.D. Method of accelerated evaluation of durability of aluminum profile under the influence of climatic factors. Zhilishch-noe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2018. No. 6, pp. 36-39. (In Russian).
Современное высотное строительство стремительно меняет облик городов России. В последние годы в значительных объемах возводятся новые объекты, которые ранее лишь в единичных экземплярах появлялись в отечественном строительстве: административные здания, офисные центры, торговые центры, автомобильные салоны, рынки, торгово-развлекательные комплексы, элитные жилые комплексы, коттеджи, выставочные комплексы, аэропорты и другие виды зданий и сооружений [1-7].
При огромном разнообразии отечественных и зарубежных строительных материалов и конструкций необходимость жесткого подхода к их качеству и долговечности назревала уже давно, появилась необходимость в методиках испытаний на долговечность.
Алюминиевые светопрозрачные ограждающие конструкции широко применимы как в жилищном строительстве, так и в строительстве промышленных объектов.
3б| —
В настоящее время качество алюминиевых профильных систем регулируется рядом нормативных документов: СНиП 2.03.06-85 «Алюминиевые конструкции», ГОСТ 22233-2001 «Профили прессованные из алюминиевых сплавов для светопрозрачных ограждающих конструкций», ГОСТ 21519-2003 «Блоки оконные из алюминиевых сплавов. Технические условия».
Обзор литературы по отечественной и зарубежной нормативно-технической документации на долговечность алюминиевых профилей показывает, что нормы или методы для испытаний на долговечность алюминиевых профилей в строительстве отсутствуют.
В испытательной лаборатории №10-2 «Стройполимер-тест» НИИСФ РААСН накоплен большой опыт по оценке эксплуатационных свойств и долговечности различных элементов светопрозрачных ограждающих конструкций фасадных систем. В связи с этим лаборатория в 2010 г. начала
^^^^^^^^^^^^^ 62018
Научно-технический и производственный журнал
Reports of the IX Academic reading RAACS «Actual issues of building physics»
разработку методик по определению долговечности таких элементов светопрозрачных ограждающих конструкций (СОК), как герметики, уплотнительные прокладки и алюминиевые профили [8, 9].
НИИСФ РААСН в качестве одного из ведущих научно-исследовательских институтов и экспертно-базового центра России принимает участие в решении проблем строительной физики, долговечности и экологии строительной продукции при возведении уникальных высотных зданий международного делового центра «Москва-Сити» (Москва) и общественно-делового центра «Лахта» (Санкт-Петербург).
В лаборатории «Стройполимертест» НИИСФ РААСН испытаны более 45 алюминиевых профилей разных типов известных фирм, таких как ООО «Юанда Фасад» (Китай), ООО «Йозеф Гартнер» (Германия) и Permasteelisa (Италия), для строительства высотных зданий в Москве и Санкт-Петербурге. Специалистами НИИСФ РААСН разрабатывается методика мониторинга СОК, базирующаяся на российской нормативно-строительной базе и специально разработанных методах испытаний. Работы ведутся по следующим основным направлениям: теплофизические характеристики конструкции, воздухопроницаемость элементов конструкции при возведении здания; акустические характеристики конструкции; долговечность элементов конструкции [10-12].
Разработанная в лаборатории «Стройполимертест» методика определения долговечности алюминиевых профилей для светопрозрачных ограждающих конструкций под воздействием климатических факторов распространяется на профили прессованные из алюминиевых сплавов для светопрозрачных ограждающих конструкций зданий и сооружений по ГОСТ 22233-2001, эксплуатируемые на всей территории РФ, исключая северную строительно-климатическую зону по СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» и ГОСТ 16350-80 «Климат СССР. Районирование и статические параметры климатических факторов для технических целей» и устанавливает метод испытания на стойкость к старению под воздействием искусственных климатических факторов.
В задачу разработки методики входят развитие положений СП «Конструкции фасадные светопрозрачные зданий и сооружений. Правила проектирования и устройства», СП 118.13330.2012 «СНиП 31-06-2009 «Общественные здания и сооружения».
В атмосферных условиях материалы подвергаются воздействию различных агрессивных факторов: повышенной температуры, солнечного облучения, влажности, холода, знакопеременной температуры, химических реагентов (соляной туман, кислотные дожди, щелочные растворы в составе моющих средств и т. д.).
Для ускоренной оценки долговечности материалов, базирующейся на механизмах их старения, авторы предлагают использование лабораторных методов, основанных на оценке изменения значений характерных показателей старения под воздействием циклических нагрузок, имитирующих влияние различных климатических факторов при эксплуатации, в отличие от длительных натурных испытаний, принятых за рубежом.
Сущность этого метода заключается в проведении ускоренных лабораторных испытаний циклическими воздействиями переменной положительной и отрицательной температуры, влажности, ультрафиолетового облучения
и слабоагрессивных химических сред (растворов, соляного тумана).
Одним из важных моментов при определении долговечности алюминиевых профилей является задача сохранения целостности лакокрасочного покрытия, а также несущей способности термовставок. Эти требования были учтены при разработке данной методики оценки долговечности алюминиевых профилей под действием климатических факторов.
Основные физико-механические показатели для комбинированных профилей следующие: несущая способность при сдвиге; несущая способность при поперечном растяжении; цвет защитно-декоративного покрытия; блеск; адгезия; коррозионная стойкость, тест МАХА; толщина лакокрасочного покрытия.
При проведении анализа способов окрашивания алюминиевого профиля отмечены преимущества порошкового покрытия как способа предотвращения коррозии металла. На основании литературных данных сделан вывод о том, что основной причиной выхода алюминиевых профилей из строя является нарушение целостности лакокрасочного покрытия и несущей способности термовставок при сдвиге и растяжении.
С учетом особенностей старения алюминиевых профилей под действием климатических факторов и существующей нормативной документации были установлены характерные критерии оценки долговечности алюминиевых профилей, такие как адгезия, цвет и толщина защитно-декоративного покрытия, несущая способность при сдвиге и при поперечном растяжении, коррозионная стойкость (тест МАХА). Также рассмотрены требования к организации и проведению ускоренных испытаний, испытательному оборудованию, испытуемым образцам, критериям и методам оценки результатов испытаний.
Критерием оценки результатов испытаний алюминиевых профилей является снижение значений основных физико-механических характеристик изделий после заданного числа циклов испытаний.
В качестве характерных критериев оценки долговечности алюминиевых профилей приняты следующие физико-механические показатели и их изменения в процессе ускоренного старения (табл. 1).
Таблица 1
Критерии оценки долговечности алюминиевых профилей
Наименование показателя Норма по изменению показателя через
24 цикла (20 УГЭ)1 48 циклов (40 УГЭ)1
Адгезия, балл Не более 1
Цветовые характеристики по координатному методу Не выше предельных отклонений Ц*<5,5; а*<0,8; Ь*<3,5
Блеск, % Не выше 50% от исходной величины
Несущая способность зон соединения при сдвиге, Н/мм Не более 20% от исходной величины Не более 30% от исходной величины
Несущая способность зон соединения при поперечном растяжении, Н/мм Не более 20% от исходной величины Не более 30% от исходной величины
Коррозионная стойкость к действию соляного тумана (тест МАХА), ч Глубина проникновения коррозии, не выше 0,5 мм по обе стороны насечки, 48 ч Глубина проникновения коррозии, не выше 0,5 мм по обе стороны насечки, 48 ч
Примечание. 1 УГЭ - условный год эксплуатации.
6'2018
37
Доклады IX Академических чтений РААСН «Актуальные вопросы строительной физики»
цн .1
Научно-технический и производственный журнал
Испытания алюминиевых профилей состоят из двух этапов:
• контрольные испытания с целью установления фактических физико-механических характеристик профилей;
• испытания после воздействия климатических факторов.
Испытания на воздействие климатических факторов проводят по режиму, приведенному в табл. 2.
Определение адгезии проводят по ГОСТ 15140-78.
Определение цветовых характеристик поверхности профиля проводят по координатному методу с помощью портативного цветоизмерительного прибора «Минольта CM-508d» (Япония).
Данные выводятся на экран дисплея в виде абсолютных значений: L*, a*, b* и/или цветовых различий: AL*, Да*, Ab*, AE*
На основании экспериментальных данных по определению цветовых характеристик профилей, прессованных из алюминиевых сплавов, установлены номинальные значения цветовых характеристик, приведенные в табл. 3.
Определение блеска проводят по ГОСТ 896-69.
Определение несущей способности зон соединения при сдвиге и несущей способности зон соединения при поперечном растяжении проводят ГОСТ 22233-2001.
Определение коррозионной стойкости к действию соляного тумана (тест МАХА) проводят по ГОСТ 22233-2001.
При проведении испытаний по оценке долговечности алюминиевых профилей использовано современное испытательное оборудование и средства измерения, прошедшие поверку в «Ростест-Москва»: аппарат искусственной погоды (АИП) с ксеноновым излучателем по ГОСТ 23750-79; криокамера с регулировкой температуры в диапазоне от -60 до 23оС с погрешностью измерения 2оС; машина универсальная испытательная серии Zwick/Roell Z005 фирмы Zwick GmbH & Co. KG (Германия), предназначенная для измерения различных строительных материалов на растяжение, сжатие и изгиб; толщиномер цифровой покрытий Elkometr 456 (Англия).
Общая продолжительность испытания, равная 22,5 ч, принимается за 1 цикл. 12 циклов испытаний приравнивают к 10 УГЭ.
После 24 и 48 циклов климатических испытаний, что соответствует 20 и 40 УГЭ, определяют физико-механические свойства.
Оценку результатов определения долговечности профилей под действием искусственных климатических факторов проводят путем сравнения значений каждого характерного показателя, полученного после проведения испытаний с результатами контрольных испытаний.
Таблица 2
Режим циклических воздействий
Вид испытаний и продолжительность
Воздействие соляного тумана, ч Высушивание, ч УФ-облучение, ч Орошение щелочным раствором, ч Замораживание, ч Оттаивание, ч Орошение кислым раствором, ч
12 3 3 0,5 2,5 1 0,5
Цветовые характеристики профилей
Таблица 3
Номинальные значения цветовых характеристик Отклонения от номинальных значений, не должны превышать
L* a* b* L* a* b*
54,9 0,2 -0,2 ±1 ±0,2 ±0,35
Изменение характерного показателя долговечности для образца Y , %, вычисляют по формуле:
Y =
отн
Y -Y
конт исп ---Y-----
.100,
где Y - значение контрольного показателя; Y - значе-
конт исп
ние показателя после испытания.
Показатели, имеющие числовое выражение, вычисляют как среднее арифметическое значение всех испытанных образцов. Нормы по изменению характерных показателей долговечности в зависимости от количества циклов испытаний приведены в табл. 1.
На основе методики разработан СТО 02495359-3.001-2013 «Стандарт НИИСФ РААСН. Метод определения долговечности алюминиевых профилей светопрозрачных ограждающих конструкций под воздействием климатических факторов».
Таким образом, на основании большого опыта по определению эксплуатационных свойств алюминиевых профилей и оценке долговечности под действием климатических факторов различных элементов СОК для фасадных систем разработана методика оценки долговечности для алюминиевых профилей с учетом природно-климатических воздействий в условиях эксплуатации.
Установлены критерии оценки долговечности алюминиевых профилей, требования к проведению ускоренных испытаний, к испытательному оборудованию, к методам оценки результатов испытаний.
На основании разработанной методики создан СТО 02495359-3.001-2013 «Стандарт НИИСФ РААСН. Метод определения долговечности алюминиевых профилей для светопрозрачных ограждающих конструкций под воздействием климатических факторов».
Список литературы
References
2.
3.
Ахмяров Т.А., Спиридонов А.В., Шубин И.Л. Новое поколение энергоэффективных вентилируемых светопрозрачных фасадных конструкций с активной рекуперацией теплового потока // Жилищное строительство. 2015. № 1. С. 18-23. Ахмяров Т.А., Спиридонов А.В., Шубин И.Л. Новые решения для светопрозрачных конструкций // Светотехника. 2015. № 2. С. 51-56.
Бузало Н.А., Царитова Н.Т., Омаров З.М. Моделирование узлов основных несущих элементов многоэтажного здания с подвешенными этажами // БСТ. 2017. № 6 (994). С. 82-84.
1. Akhmyarov T.A., Spiridonov A.V., Shubin I.L. New generation of the energy efficient ventilated translucent front designs with the fissile recuperation of a heat flux. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2015. No. 1, pp. 18-23. (In Russian).
2. Akhmyarov T.A., Spiridonov A.V., Shubin I.L. New decisions for translucent designs. Svetotekhnika. 2015. No. 2, pp. 51-56. (In Russian).
3. Buzalo N.A., Tsaritova N.T., Omarov Z.M. Modeling of knots of the basic bearing elements of the multystoried building with the suspended floors. BST. 2017. No. 6 (994), pp. 82-84. (In Russian).
38
6'2018
Научно-технический и производственный журнал
Reports of the IX Academic reading RAACS «Actual issues of building physics»
4. Орлова С.С., Алигаджиев Ш.Л. Светопрозрачные фасады в современном строительстве. Тенденции развития строительства, теплогазоснабжения и энергообеспечения: Сборник трудов конференции. Саратов. 2016. С. 181-184.
5. Ахмяров Т.А., Спиридонов А.В., Шубин И.Л. Энергоэффективные вентилируемые светопрозрачные и фасадные конструкции с активной рекуперацией теплового потока // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI века. 2015. № 7-8. С. 32-37.
6. Спиридонов А.В., Шубин И.Л. Развитие светопрозрачных конструкций в России // Светотехника. 2017. № 3. С. 46-51.
7. Кирюханцев Е.Е., Фирсова Т.Ф., Мироненко Р.В., Ушаков В.А. Область применения алюминиевых остекленных перегородок в зданиях с атриумами // Технологии техносферной безопасности. 2015. № 3 (61). С. 47-51.
8. Третьяков В.И., Богомолова Л.К., Гузова Э.С. Физико-механические критерии оценки долговечности уплот-нительных прокладок для оконных, дверных блоков и структурного остекления фасадов // Строительство и реконструкция. 2016. № 3 (65). С.165-169.
9. Богомолова Л.К., Гузова Э.С., Ильницкий В.Д. О долговечности элементов светопрозрачных ограждающих конструкций для современных фасадных систем под действием климатических факторов // Строительство и реконструкция. 2017. № 3 (71). С. 112-120.
10. Гагарин В.Г., Широков С.А. Расчет температуры воздуха остекленной лоджии для определения энергосберегающего эффекта // Строительство и реконструкция. 2017. № 3 (71). С. 36-42.
11. Безруков А.Ю., Верховский А.А., Ройфе В.С. Техническое регулирование в области фасадных светопро-зрачных конструкций // Строительство и реконструкция. 2016. № 3 (65). С. 96-101.
12. Гагарина О.Г., Коркина Е.В. Оценка теплоустойчивости ограждающих конструкций и помещений зданий частотным методом // Строительство и реконструкция. 2017. № 3 (71). С. 43-48.
4. Orlova S.S., Aligadzhiyev Sh.L. Translucent facades in the modern construction. Tendencies of development of construction, heatgas supply and power supply: Collection of works of a conference. Saratov. 2016, pp. 181-184. (In Russian).
5. Akhmyarov T.A., Spiridonov A.V., Choubin I.L. The energy efficient ventilated translucent and front designs with the fissile recuperation of a heat flux. Stroitelnye materialy, oboruduvanye, tekhnologii XXI veka. 2015. No. 7-8, pp. 32-37. (In Russian).
6. Spiridonov A.V., Choubin I.L. Development of translucent designs in Russia. Svetotekhnika. 2017. No. 3, pp. 46-51. (In Russian).
7. Kiryukhantsev E.E., Firsova T.F., Mironenko R.V., Ushakov V. A. A range of application of the aluminum glazed partitions in buildings with atriums. Tekhnologii Tekhnosfernoi Besopasnosti. 2015. No. 3 (61), pp. 47-51. (In Russian).
8. Tretiakov V.I., Bogomolova L.K., Guzova E.S. Physicomechanical criteria for evaluation of durability of sealing laying for window, door blocks and structural glazing of facades. Stroiteistvo i rekonstruktsiya. 2016. No. 3 (65), pp. 165-169. (In Russian).
9. Bogomolova L.K., Guzova E.S., Ilnitskii V.D. About durability of elements of the translucent protecting designs for modern front systems under the influence of climatic factors. Stroiteistvo i rekonstruktsiya. 2017. No. 3 (71), pp. 112-120. (In Russian).
10. Gagarin V.G., Shirokov S.A. Calculation of air temperature of the glazed loggia for determination of energy saving effect. Stroiteistvo irekonstruktsiya. 2017. No. 3 (71), pp. 36-42. (In Russian).
11. Bezrukov A.Yu., Verkhovsky A.A., Royfe V.S. Technical regulation in the field of front translucent designs. Stroiteistvo irekonstruktsiya. 2016. No. 3 (65), pp. 96-101. (In Russian).
12. Gagarin V.G., Korkina E.V. Assessment of thermal stability of the protecting designs and rooms of buildings by a frequency method. Stroiteistvo i rekonstruktsiya. 2016. No. 3 (65), pp. 43-48. (In Russian).
Агентство социально-экономического развития компания «АСЭРГРУПП»
ПРОВОДИТ
II Всероссийскую конференцию
«Объекты культурного наследия. Актуальные изменения 2018 г.»
24 сентября 2018 г., Москва, Отель «Арарат Парк Хаятт»
XIII Всероссийский конгресс
«Государственное регулирование градостроительства»
16-17 октября 2018 г., Москва, Конгресс-центр ГК «Космос»
Организатор - компания «АСЭРГРУПП» E-mail: info@asergroup.ru Тел./факс: (495) 988-61-15, 971-56-81 http://www.asergroup.ru
62018
39
