Aktualne wydanie

okladka SS-7-8 2018-do Internetu

20180123-BANNER-160X600-V3-PL FENSTERBAUEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 RODO

 

25575923 

  

480x100px RFT18 engl

 

abs banner 480x120 English

 

glass2018 480x120  

 lisec SS FastLAne

 

Wytrzymałość mechaniczna szczeliw konstrukcyjnych po badaniach symulujących przyspieszone starzenie Część 1: Odporność na rozciąganie i ścinanie
Data dodania: 20.04.16

Zapewnienie oszkleniom strukturalnym odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej oraz trwałości w znacznym stopniu zależy od właściwości mas uszczelniających.

 

Szczeliwa stosowane na fasadach muszą być objęte szczególnym nadzorem i podlegać obowiązkowym badaniom. 

 

 

Wstęp

 

Odporność na promieniowanie UV i nieuleganie procesowi degradacji pod wpływem czynników klimatycznych stanowi podstawowy czynnik o przydatności szczeliw do zastosowań konstrukcyjnych. Muszą się one ponadto charakteryzować wystarczającą adhezją do szkła i innych materiałów stosowanych w konstrukcji, odpornością chemiczną na działanie czynników środowiskowych oraz odpornością na różnice temperatur.

 

Szczeliwa obecnie stosowane na fasadach różnią się pomiędzy sobą właściwościami. Badania odporności na rozciąganie i ścinanie tych materiałów poddawanych działaniu warunków symulujących przyśpieszone starzenie, a więc warunków, w których funkcjonują w rzeczywistości, mają istotne znaczenie. Wpływ temperatury czy wilgoci może bowiem powodować ich degradację w takim stopniu, że nie będą one nadawać się do tego typu zastosowań, a użycie ich może być nawet przyczyną katastrofy budowlanej.

 

W artykule przedstawiono wpływ temperatury, wilgoci, mgły solnej oraz promieniowania UV na wytrzymałość na rozciąganie i ścinanie dwóch rodzajów szczeliw. 

 

Badania laboratoryjne wykonano zgodnie z obowiązującymi normami w Zakładzie Technologii Szkła Oddziału Szkła i Materiałów Budowlanych Instytutu Ceramiki i Materiałów Budpwlanych.

 

 

Zakres i metodyka badań

 

Badania wytrzymałościowe przeprowadzono zgodnie z normą PN-EN 15434 +A1:2010 [1], z wykorzystaniem próbek wykonanych z dwóch różnych mas uszczelniających, oznaczonych na potrzeby badań jako S i T. Wszystkie próbki poddano standardowemu sezonowaniu w temperaturze 23oC i wilgotności 95%, a następnie działaniu wybranych czynników środowiskowych.

 

W celu wykazania ewentualnych różnic we właściwościach w zakresie odporności na rozciąganie i ścinanie, które cechują zastosowane szczeliwa po działaniu czynników, na jakie są one narażone podczas użytkowania w rzeczywistości, poddano je działaniu czynników symulujących przyśpieszone starzenie takich jak: wilgoć, mgła solna, promieniowanie ultrafioletowe oraz wysoka (100oC) i niska (-20oC) temperatura.

 

Na badane serie próbek oddziaływał jeden czynnik środowiskowy. Okres oddziaływania poszczególnych czynników był różny i wynosił od 7 do 42 dni. Następnie masy uszczelniające poddano badaniom rozciągania i ścinania jako zasadniczych właściwości mas uszczelniających ujętych w normie PN-EN 15434 +A1:2010 [1].

 

Badania te wykonano w temperaturze 23oC, po poddaniu ich działaniu czynników symulujących przyśpieszone starzenie.

 

Na schemacie (rys. 1) przedstawiono etapy realizacji badań z uwzględnieniem czasów działania poszczególnych czynników.

 

 

2016 4 40 1

Rys. 1. Schemat etapów realizacji badań z uwzględnieniem czasów działania poszczególnych czynników

 

 

Ogólna charakterystyka badań

 

Badanie rozciągania i ścinania prowadzono do momentu zerwania, które powinno być przynajmniej w 90% kohezyjne.

 

Badania mas uszczelniających wykonano wykorzystując wielofunkcyjne stanowisko umożliwiające wykonanie testów m.in. rozciągania, ścinania, powrotu elastycznego, rozdarcia i mechanicznego obciążenia cyklicznego.

 

Badania zrywania przeprowadzono w temperaturze 23oC na próbkach które poddano wcześniej wstępnemu sezonowaniu oraz próbkach, które po  wstępnym sezonowaniu poddano procesowi starzenia (fot. 1).

 

 

2016 4 41 1

Fot. 1. Próbka po badaniu rozciągania umieszczona w specjalnych uchwytach urządzenia

 

 

Główne kryterium oceny, czy dane szczeliwo spełnia wymagania normy [1], a tym samym może być stosowane w szkleniu strukturalnym w badaniu rozciągania i ścinania stanowi Ru,5 będąca charakterystycznym naprężeniem niszczącym dającym 75% ufności że 95% wyników badań będzie większe od tej wartości. Zgodnie z normą [1] wartość Ru,5 dla klasy T1 (tj. temp. badania 23oC) powinna wynosić Ru,5 ≥ 0,5 MPa.

 

Wartość ta określana jest przy pomocy następującego wzoru: 

2016 4 41 4

gdzie: 

Xmean – średnie naprężenie niszczące pod wpływem rozciągania

S – standardowe odchylenie rozważanej serii

ταβ – stała zależna od ilości badanych próbek

 

(...)

Omówienie wyników badań

 

Zgodnie z normą, kryteria oceny wytrzymałości mechanicznej szczeliw konstrukcyjnych poddanych badaniom po wcześniejszym oddziaływaniu czynników symulujących przyspieszone starzenie zależne były od rodzaju przeprowadzonego badania. Należy do nich zaliczyć: sposób zerwania, wydłużenie i naprężenie przy zerwaniu, wytrzymałość przy zerwaniu Ru,5.

 

 

Badanie rozciągania

 

Wyniki uzyskane podczas przeprowadzania badania rozciągania dla próbek po sezonowaniu wstępnym, poddawanych i nie poddawanych warunkom starzenia przedstawiono w tabeli 1 (dla szczeliwa S) i w tabeli 2 (dla szczeliwa T).

 

 

Tabela 1. Wyniki badania rozciągania próbek wykonanych ze szczeliwa S

2016 4 41 5

 

 

 

Przykładowy przebieg próby rozciągania próbki wykonanej na bazie szczeliwa S poddanego działaniu mgły solnej przedstawiono na rys. 2 ( dla szczeliwa S) oraz na rys. 3 (dla szczeliwa T).

 

 

2016 4 41 2

Rys. 2. Przebieg próby rozciągania próbki wykonanej na bazie szczeliwa S poddanego działaniu mgły solnej

 

 

Działanie promieniowania ultrafioletowego spowodowało, że masa uszczelniająca S uległa zerwaniu przy najniższym wydłużeniu (33,6%) i równocześnie dużym naprężeniu (1,14 MPa) (tab. 1). Wpływ wilgoci spowodował zerwanie przy najwyższym wydłużeniu (51,7%), ale naprężenie przy zerwaniu było stosunkowo niskie (1,03 MPa).

 

Największą wytrzymałością przy zerwaniu (1,03 MPa) charakteryzowały się próbki, które poddane zostały działaniu mgły solnej.

 

Jedynie wpływ promieniowania UV nie spowodował, że zerwanie próbek nastąpiło przy większym wydłużeniu w porównaniu do próbek poddanych jedynie wstępnemu sezonowaniu.

 

Porównując wytrzymałość przy zerwaniu próbek poddanych jedynie wstępnemu sezonowaniu można stwierdzić, że wpływ wilgoci oraz niskiej temperatury spowodował obniżenie wytrzymałości przy zerwaniu.

 

Wszystkie próbki uzyskały wartość Ru,5 wyższą od wymaganej i zerwały się w sposób 100% kohezyjny, tzn. zerwanie nastąpiło w masie (fot. 2). Świadczy to o braku negatywnego wpływu czynników środowiska na parametr Ru,5 określony podczas rozciągania szczeliwa.

 

 

2016 4 41 3

Fot. 2. Zerwanie próbki w sposób kohezyjny (widok z boku)

 

 

Najmniejsze wydłużenie przy zerwaniu spośród badanych próbek wykonane z masy uszczelniającej T uzyskały próbki poddane działaniu mgły solnej (53,9%) (tab. 2).

 

 

Tabela 2. Wyniki badania rozciągania próbek wykonanych na bazie szczeliwa T.

2016 4 41 6

 

 

Oddziaływanie wilgoci na próbki spowodowało, że uległy zerwaniu przy najwyższym spośród badanych wydłużeniu wynoszącym 138,0%. W tym wypadku naprężenie przy zerwaniu osiągnęło najniższą wartość równą 0,70 MPa.

 

Próbki po wstępnym sezonowaniu i działaniu wysokiej temperatury uzyskiwały porównywalną wartość wytrzymałości przy zerwaniu. Wartość wytrzymałości przy zerwaniu wszystkich pozostałych próbek była od nich niższa.

 

W przypadku szczeliwa T należy również stwierdzić brak negatywnego wpływu czynników środowiska na parametr Ru,5. Wszystkie badane próbki uzyskały wartość Ru,5 wyższą od wymaganej. Jednak szczeliwo to nie spełnia wymagań normy [1], gdyż próbki uległy zerwaniu w sposób adhezyjny, a więc oderwały się od powierzchni szkła.

 

 

2016 4 42 1

Rys. 3. Przebieg próby rozciągania próbki wykonanej na bazie szczeliwa T poddanego działaniu mgły solnej

 

2016 4 44 1

 

Rys. 4. Przebieg próby ścinania próbki wykonanej na bazie szczeliwa S poddanego działaniu temperatury 100oC.

 

2016 4 44 2

 

Rys. 5. Przebieg próby ścinania próbki wykonanej na bazie szczeliwa T poddanego działaniu temperatury 100oC

 

 

 

Badanie ścinania

 

Wyniki uzyskane podczas przeprowadzania badania ścinania dla próbek po sezonowaniu wstępnym poddawanym i nie poddawanym warunkom starzenia przedstawiono w tabeli 3 (dla szczeliwa S) i w tabeli 4 (dla szczeliwa T).

 

 

Tabela 3. Wyniki badania ścinania próbek wykonanych na bazie szczeliwa S

2016 4 42 2

 

 

Tabela 4. Wyniki badania ścinania próbek wykonanych na bazie szczeliwa T

2016 4 42 3

 

 

 

Wpływ promieniowania na próbki ze szczeliwem S spowodował, że zerwanie podczas ścinania nastąpiło przy najniższej wartości wydłużenia i jednocześnie naprężeniu zrywającym zbliżonym do wartości naprężenia dla próbek po wstępnym sezonowaniu (tab. 3), co oznacza, że szczeliwo to okazało się być odporne na promieniowanie UV.

 

Działanie mgły solnej wpłynęło na zerwanie próbek podczas ścinania przy najwyższych wartościach wydłużenia (147,5%) i naprężenia (0,83 MPa). Wartości wytrzymałości przy zerwaniu badanych próbek były zbliżone poza próbkami poddanymi działaniu wilgoci i kształtowały się na poziomie od 83,9% do 114,2% dla wydłużenia i od 0,72 MPa do 0,79 MPa dla naprężenia. Próbki te nie uległy zerwaniu w trakcie ścinania w ramach założonych parametrów (20 mm).

 

Najniższą wartość naprężenia uzyskały próbki poddane działaniu wysokiej temperatury, tj. 0,72 MPa. 

 

Stwierdzono, że podczas ścinania wszystkie próbki wykonane na bazie szczeliwa S i poddane działaniu czynników środowiskowych spełniły wymagania dotyczące wartości parametru Ru,5 uzyskując wyniki wyższe od wymaganych oraz uległy zerwaniu w sposób kohezyjny.

 

Jedynie działanie niskiej temperatury spowodowało, że zerwaniu podczas ścinania uległy wszystkie próbki wykonane z zastosowaniem szczeliwa T (tab. 4). Wilgoć i wysoka temperatura spowodowały, że żadna z badanych próbek podczas prób ścinania nie uległa zerwaniu w ramach założonego parametru wydłużenia (20 mm). W przypadku pozostałych próbek nastąpiło zerwanie adhezyjne, co spowodowało negatywny wynik badania. 

 

 

Wnioski

 

1. Biorąc pod uwagę kryteria oceny, tj. wartości parametru Ru,5, oraz sposób zerwania można stwierdzić, ze szczeliwo konstrukcyjne S poddane badaniu rozciągania i ścinania, spełniło wymagania normy PN-EN 15434+A1:2010.

 

2. Uzyskanie porównywalnych wyników badań podczas prób rozciągania i ścinania szczeliwa S poddanego i nie poddanego działaniu czynników środowiskowych pozwala stwierdzić brak istotnego wpływu działania promieniowania UV, mgły solnej, wilgoci (95%), wysokich i niskich temperatur na pogorszenie właściwości mechanicznych tego szczeliwa. 

Szczeliwo to wykazało odporność na czynniki symulujące przyśpieszone starzenie

 

3. Natomiast szczeliwo T poddane badaniom wytrzymałościowym nie spełniło podstawowego wymagania normy PN-EN 15434+A1:2010, gdyż wykazało w większości przypadków zerwanie adhezyjne, co dyskwalifikuje go jako materiał konstrukcyjny w oszkleniach strukturalnych.

 

 

mgr inż. Anna Balon-Wróbel
ICiMB, Oddział Szkła i Materiałów
Budowlanych w Krakowie

 

mgr inż. Agnieszka Marczewska
ICiMB, Oddział Szkła i Materiałów
Budowlanych w Krakowie

 

 

Literatura
[1] PN-EN 15434+A1:2010 Szkło w budownictwie. Norma wyrobu dla szczeliw konstrukcyjnych i/lub szczeliw odpornych na ultrafiolet (do stosowania w oszkleniach ze szczeliwem konstrukcyjnym i/lub izolacyjnych szybach zespolonych z odsłoniętym uszczelnieniem).

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 04/2016

 

 

 

 

01 chik
01 chik