¿Qué es la madera laminada?
Una breve historia
La madera laminada se utilizó como estructura de construcción desde 65438 hasta 0893. Una sala de conciertos construida en Basilea, Suiza, utilizó madera laminada como arco. En 1905, el alemán Otto Hetzer obtuvo en Suiza una patente para el "método de construcción con madera laminada". Esta tecnología se utilizó en Europa alrededor de 1900 y se introdujo en los Estados Unidos. Desde la década de 1930 se ha desarrollado la aplicación de materiales laminados en la construcción de edificios. Durante 1948, los dormitorios construidos por China en la mina de carbón de Huainan utilizaban vigas de techo arqueado de madera laminada producidas por la fábrica de madera Yangzi de Shanghai. En 1963, la fábrica de madera Guanghua de Beijing produjo con éxito una estructura de madera laminada sin metal con una luz de 26 metros. Del 65438 al 0989, la Planta Anticorrosión de Beijing del Ministerio de Ferrocarriles cooperó con el Instituto de Investigación de la Industria de la Madera de la Academia Forestal de China y la Corporación de Desarrollo de Tecnología de la Construcción de China para construir una viga de madera laminada de 30 metros de luz para el Palacio de Diversiones. Estructura del Parque Acuático en el proyecto de los Juegos Asiáticos. El pegamento de caseína se utilizó por primera vez para pegar madera, y luego se utilizaron pegamento de resina de urea-formaldehído, pegamento de resina fenólica y pegamento de resina de resorcinol-fenol-formaldehído, lo que mejoró enormemente el rendimiento del pegado y amplió el alcance de la aplicación.
Especies de árboles glicados
Según las condiciones de uso, forma y finalidad, se pueden dividir en tres categorías: ① Laminas laminadas de exterior y laminadas de interior. El primero está hecho de pegamento de resina de resorcinol-fenol-formaldehído y pegamento de resina fenólica con alta resistencia al agua y a la intemperie; el segundo está pegado con pegamento de resina de urea-formaldehído o pegamento de urea-formaldehído modificado con melamina, que es resistente a la humedad o al agua. . ②Laminas laminadas rectas y laminadas curvas. Los primeros se utilizan principalmente como vigas y columnas de casas, mientras que los segundos se utilizan a menudo como arcos, quillas de construcción naval, nervaduras, proas y materiales de esqueleto de popa. Según la forma de la sección transversal de los productos anteriores, se pueden dividir en rectangulares. , En forma de I, en forma de T y en forma de caja. (3) Laminas laminadas estructurales y laminadas no estructurales. El primero se utiliza como miembro portante y el segundo como miembro no portante.
Principales características de la madera laminada
①Rendimiento de alta resistencia. La resistencia a la flexión estática del laminado estructural es aproximadamente un 23% mayor que la de la madera, y el módulo elástico de flexión estática es aproximadamente un 22% mayor. Esto se debe a que algunos defectos naturales de la madera, como nudos, descomposición, etc., se eliminan o los defectos del material concentrado se dispersan razonablemente durante el proceso de fabricación, mejorando la resistencia desigual de la madera. ②Buena estabilidad dimensional. Debido a que el laminado se seca y se pega sobre madera de gran tamaño, el contenido de humedad interna es uniforme, lo que evita problemas tales como dificultad para secar la madera de gran tamaño y fácil agrietamiento y deformación. (3) La madera de diámetro pequeño se puede convertir en madera de diámetro grande, lo que proporciona una manera de utilizar madera de diámetro pequeño, enchapados y madera de diámetro corto. ④ Los miembros de sección transversal variable y los miembros de flexión y de formas especiales se pueden diseñar y fabricar de acuerdo con los requisitos de resistencia. En comparación con la madera aserrada, la madera laminada tiene las desventajas de un alto consumo de energía, múltiples pasos de procesamiento y un alto costo. Además, los requisitos en cuanto a tecnología de procesamiento, equipos de procesamiento y gestión de calidad también son muy estrictos.
Fabricación de madera laminada
El proceso de fabricación se muestra en la Figura 1.
Figura 1 Materiales Laminados
Seleccione la especie de árbol, calidad, espesor, etc. según el propósito de la madera laminada. Las especies de árboles deben ser coníferas o árboles de hoja ancha con las propiedades anteriores, con buenas propiedades de pegado y no fáciles de agrietar ni deformar. La norma nacional de mi país "Código para el diseño de estructuras de madera (GBJ 5-88)" tiene regulaciones sobre el grado de madera de los componentes de encolado, la selección de materiales y la selección de especies de árboles para estructuras de encolado de carga. Las capas que componen la madera laminada deben ser del mismo espesor y especie. El espesor del laminado comúnmente utilizado es de 20 ~ 50 mm. En mi país, cuando se utilizan árboles coníferos y árboles de hoja ancha blanda, el espesor del laminado no debe ser superior a 40 mm. Cuando se utilizan pinos de madera dura o árboles de hoja ancha dura. el espesor del laminado no debe ser superior a 30 mm. Al doblar madera laminada, el espesor del laminado no debe ser superior a 1/300 de su radio de curvatura y el espesor no debe ser superior a 30 mm. El contenido de humedad de los laminados debe estar entre el 8 y el 15 %, y la diferencia en el contenido de humedad entre los laminados debe minimizarse o controlarse dentro del 2 % del contenido de humedad especificado.
Proceso de soldadura
Las extensiones laminadas se deben unir con los dedos (consulte Madera unida con los dedos). En ausencia de tecnología de unión tipo dedo, se puede utilizar una conexión diagonal, es decir, los extremos de las dos tablas que se van a extender se cortan en el mismo bisel y luego se pegan (Figura 2a). Las juntas a inglete tienen buena resistencia, pero la madera pierde mucho. La fuerza de unión depende de la relación del ángulo de inclinación t/1, generalmente T/L = 1/8 ~ 1/12. Para ahorrar madera y reducir la carga de trabajo del encolado, también se pueden utilizar juntas a tope en partes de la madera encolada que están sometidas a menos tensión (Figura 2b). Al acoplar, la diferencia de espesor entre las dos placas de acoplamiento no debe ser superior a 0,1 mm. Generalmente, el ancho de los laminados es de borde a borde. Los laminados extendidos o ensanchados deben cepillarse y la calidad del cepillado debe cumplir los siguientes requisitos: ① Las superficies de unión superior e inferior deben estar unidas firmemente sin transmisión de luz local. Las marcas convexas provocadas por defectos del filo de la cuchilla en algunas partes de la placa no deberán ser superiores a 0,5 mm. (2) En virutas de madera, la longitud rugosa cerca de las juntas no debe ser superior a 10 mm. El laminado cepillado debe pegarse en un plazo de 12 horas y no más de 24 horas se debe eliminar el polvo y el aceite de la superficie antes de pegar.
Figura 2 Adhesivos
Los adhesivos deben seleccionarse en función del propósito de la madera a pegar, el entorno de uso, las condiciones de trabajo y otros factores. La resina de resorcinol-fenol-formaldehído se usa comúnmente como material estructural, cura a temperatura ambiente y tiene excelentes propiedades de unión y resistencia al envejecimiento. También se pueden utilizar resinas fenólicas. El pegamento de resina de urea-formaldehído o el pegamento de urea-formaldehído modificado con melamina se utilizan comúnmente para la madera laminada no estructural. Los equipos de encolado de uso común incluyen máquinas encoladoras de cuatro rodillos, máquinas pulverizadoras de pegamento y máquinas pulverizadoras de pegamento. La cantidad de recubrimiento de materiales pequeños es generalmente de 250 g/m2, y la cantidad de recubrimiento de materiales estructurales grandes es generalmente de 350 ~ 400 g/m2.
Componentes en blanco
Al apilar espacios en blanco, preste atención a los siguientes puntos: (1) Las texturas de las dos superficies de unión deben ser similares (porque el material cortado en cuerda no debe adherirse a el diámetro del material cortado) juntas); asigne costuras y costuras planas para evitar la concentración o delaminación; el espacio entre las juntas de los dedos no debe ser inferior a 10 t, y el espacio de inglete entre dos capas no debe ser inferior a 20 t (Figura 3) . El espacio entre juntas debe ser mayor que el espesor de la placa (Figura 4). La capa exterior de madera laminada debe estar hecha de madera aserrada de alta calidad y la capa central puede estar hecha de madera aserrada de baja calidad. Al doblar madera laminada, la capa exterior debe ser una tabla entera y no se deben utilizar laminados longitudinales o con juntas de bordes.
Figura 3
Figura 4 Presurización en blanco
Requiere que todas las piezas a lo largo del material se compriman uniformemente. La presión está determinada por la densidad de la madera, la precisión del procesamiento de la superficie del tablero y la viscosidad del pegamento. Presión unitaria utilizada para la presurización: 0,5 ~ 1 MPa para madera blanda; 1 ~ 1,5 MPa para madera dura. Durante el proceso de prensado, el prensado y el curado se pueden completar en el mismo equipo o en dos equipos respectivamente. El equipo presurizador debe seleccionarse según el método de calentamiento, las especificaciones del producto y la producción (Tabla 1).
Tabla 1 Los dispositivos de presurización en espiral y de cilindro de aceite son adecuados para la presurización a largo plazo de madera larga y curvada con calentamiento de aire a temperatura normal y media. El prensado, el prensado continuo, el calentamiento de alta frecuencia y el calentamiento con placa caliente son adecuados para el prensado a corto plazo de materiales de gran volumen y especificaciones. Las piezas en bruto de madera laminada prensada se someten a cepillado, lijado, corte, decoración de superficies y otros procesos para fabricar productos de madera laminada terminada.
Propiedades físicas y mecánicas de la madera laminada
Las propiedades que tienen un impacto importante en el uso son la resistencia de la unión, la velocidad de despegue de la capa de unión, la resistencia a la flexión estática y el módulo elástico de flexión estática, y Seguridad de combustión.
Fuerza de unión
Uno de los indicadores importantes que reflejan la calidad del encolado de madera laminada. Es la tensión medida por unidad de área de unión cuando la capa adhesiva se destruye bajo la acción de una fuerza externa. Cuando la muestra se somete a la prueba de corte paralelo, se calcula de acuerdo con la siguiente fórmula:
De acuerdo con la norma nacional china GBJ 5-88 "Código de diseño para estructuras de madera", la resistencia al pegado del laminado debe cumplir con los requisitos enumerados en el valor de la Tabla 2.
Tabla 2 Tasa de daño a la madera
Otro indicador de la calidad de la unión. Es la relación entre el área dañada de la madera en la superficie de encolado y el área de encolado total cuando la muestra se somete a daños por corte al medir la resistencia del encolado. Generalmente se utiliza la inspección visual, con una precisión del 5 al 10%. La tasa de daño de la madera se calcula mediante la siguiente fórmula:
La tasa de pelado de la capa adhesiva
refleja la durabilidad del glulam. Durante el uso del glulam, éste se ve afectado por los cambios de temperatura atmosférica, especialmente la humedad, las radiaciones ultravioleta y sustancias nocivas del ambiente, provocando que la madera se expanda y contraiga, provocando cambios dimensionales entre cada capa de tableros, actuando sobre la capa de cola para Forman tensión interna, lo que hace que el pegamento se agriete y se pele, lo que afecta la vida útil de la madera laminada. Generalmente, se utiliza una prueba de envejecimiento artificial acelerado para promover el despegado de la capa adhesiva del extremo de la lamina laminada, que se mide por la relación entre la longitud total de la capa adhesiva del extremo que se despega y la longitud total de la cara del extremo. capa adhesiva de la muestra. La tasa de pelado se calcula de la siguiente manera:
Resistencia a la flexión estática y módulo de elasticidad a la flexión estática
Son los dos indicadores principales de las propiedades de resistencia de la madera encolada, especialmente en aplicaciones estructurales ( Tabla 3). Los principales factores que afectan la resistencia a la flexión estática del laminado son: la resistencia de la propia madera; la configuración de la laminación de cada capa, etc. Dentro del mismo espesor de madera laminada, aumentar el número de capas del laminado también puede mejorar significativamente sus propiedades de resistencia.
Tabla 3 Seguridad en la combustión
Aunque la madera es inflamable, la sección transversal de la madera encolada utilizada para los componentes de la construcción es grande, se encoge cuando se expone al fuego y arde lentamente, prolongando así la vida útil. tiempo de colapso y mejora de la seguridad contra incendios. El tiempo de combustión segura de las vigas laminadas se puede calcular según la siguiente fórmula:
Donde t es el tiempo de combustión segura (minutos); d es la altura de la viga antes de quemarse (cm); después de la quema (cm); β es la velocidad de carbonización, y la velocidad de carbonización promedio de las vigas encoladas es de 0,05 ~ 0,06 cm/min. Para mejorar la seguridad, la superficie del glulam generalmente se recubre con una capa de asbesto ignífugo o pintura ignífuga para prolongar el tiempo de ignición.