Każdy wyrób, który znajduje się w obrocie na rynku krajowym oraz europejskim powinien spełniać wymagania zawarte są w obowiązujących normach. Dotyczy to również szczeliw konstrukcyjnych i/lub odpornych na ultrafiolet, dla których metodyka badań oraz wymagania jakie mają one spełniać zawarte są w normie 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).
Rys. 1 - Standardowa próbka do badań [1]
Oszklenia strukturalne powinny podlegać szczególnemu nadzorowi z uwagi na duże niebezpieczeństwo, jakie może nieść za sobą wadliwe ich wykonanie. Jakość szyb zespolonych stosowanych w oszkleniu strukturalnym ma istotny wpływ na życie i zdrowie użytkowników, dlatego należy prowadzić ścisły nadzór nad produkcją poszczególnych elementów oszklenia, w tym przede wszystkim nad jakością mas uszczelniających. Masom uszczelniającym stosowanym w oszkleniach ze szczeliwem konstrukcyjnym i izolacyjnych szybach zespolonych z odsłoniętym uszczelnieniem stawiane są bardzo wysokie wymagania.
Z uwagi na szczególną rolę jaką spełniają w oszkleniach fasad muszą one być przede wszystkim wytrzymałe na obciążenia mechaniczne.
Badania wytrzymałościowe należą do grupy badań zasadniczych właściwości opisanych w normie PN-EN 15434+A1:2010. [1]
Poza tą grupą badań norma przewiduje również badania identyfikacyjne, wpływu otoczenia, przepuszczalności pary wodnej i przepuszczalności gazu, reakcji na ogień, wpływu substancji niebezpiecznych i kompatybilności z przylegającym materiałem.
Fot. 1. Standardowa próbka do badań rozciągania:
szkło float o wymiarach 50x50x8 mm
szczeliwo o wymiarach 12x12x 50 mm
W ramach badań zasadniczych właściwości należy przeprowadzić badania:
- rozciągania,
- ścinania przy 23°C,
- powrotu elastycznego,
- wytrzymałości na rozdarcie,
- mechanicznego obciążenia cyklicznego,
- przemieszczenia pod trwałym obciążeniem ścinającym (badanie pełzania),
- modułu sprężystości szczeliwa.
Próbki do badań zasadniczych powinny być przygotowane z zastosowaniem standardowego podłoża szklanego, a więc płaskiego szkła float. Zaleca się stosować próbki do badań o wymiarach podanych na rys. 1. Wymiary podłoża mogą być różne od tych podanych na rys. 1, ale wymiary spoiny szczeliwa, powinny zawsze wynosić 12x12x 50 mm.
Fot. 2. Standardowa próbka do badań rozciągania umieszczona w specjalnych uchwytach urządzenia przed wykonaniem próby rozciągania
Próbki do badań należy sezonować przez 28 dni w temperaturze 23°C (±2) i wilgotności względnej 50% (±5), lub zgodnie ze specyfikacją producenta szczeliwa.
W Zakładzie Technologii Szkła Oddziału Szkła i Materiałów Budowlanych w Krakowie ICiMB uruchomione zostało wielofunkcyjne stanowisko pozwalające na wykonywanie pięciu badań zasadniczych właściwości szczeliw konstrukcyjnych i/lub odpornych na ultrafiolet.
Są to badania rozciągania, ścinania przy 23°C, powrotu elastycznego, wytrzymałości na rozdarcie oraz mechanicznego obciążenia cyklicznego. Wśród wymienionych badań na szczególną uwagę zasługuje badanie rozciągania.
Badanie to wykonuje się z zastosowaniem próbek o wymiarach podanych przez normę PN-EN 15434+A1:2010 i zamieszczonych na rys. 1 i fot. 1.
Badanie to, zgodnie z normą [1] należy przeprowadzić z zastosowaniem 10 próbek dla każdej temperatury obowiązującej w klasie T1: -20°C, +23°C, +80°C. Próbne testy w Zakładzie Technologii Szkła wykonano wykorzystując próbki przygotowane z zastosowaniem dwóch rodzajów mas uszczelniających,oznaczonych jako szczeliwo A i szczeliwo B. Z uwagi na ograniczoną liczbę próbek, jakimi dysponowano, w każdej temperaturze (-20°C, +23°C, +80°C) rozciąganiu poddawano po jednej próbce dla danego szczeliwa.
Przed badaniem, zgodnie z PN-EN ISO 8339:2005 [2] próbki zostały poddane sezonowaniu A (tzn. przetrzymywano je przez 28 dni w temperaturze 23°C (±2) i wilgotności względnej 50% (±5). Po kolejnym 24-godzinnym sezonowaniu w tych samych warunkach przeprowadzono próbę rozciągania, każdorazowo mocując próbkę w specjalnych uchwytach urządzenia (fot.2).
W trakcie badania rozciągania, w sposób automatyczny na monitorze komputera prezentowany jest wykres zależności naprężenia [MPa] i wydłużenia [mm] dla badanej próbki. Próbę rozciągania przeprowadzano do zerwania próbki.
Z zarejestrowanego wykresu naprężenia w funkcji wydłużenia, odczytano następujące wartości:
- naprężenia przy wydłużeniach o 5%, 10%, 15%, 20% i 25%;
- naprężenia i wydłużenia przy zerwaniu.
Fot. 3. Próbka po badaniu rozciągania – zerwanie całkowicie kohezyjne
Po przeprowadzeniu badania dokonano wizualnej oceny typu zerwania (adhezyjnego lub kohezyjnego) próbki. Zerwanie, zgodnie z wymaganiami normy [1], powinno być przynajmniej w 90% kohezyjne.
Wszystkie badane próbki uległy zerwaniu w sposób całkowicie kohezyjny. Przykład takiego typu zerwania przedstawiono na fot.3. W przypadku szczeliwa do celów konstrukcyjnych kryteria wytrzymałościowe zdefiniowano w tablicy 2 normy PN-EN 15434+A1:2010 [1]. Dla klasy T1 podczas badania w temp. 23°C wartość Ru,5, która jest charakterystycznym naprężeniem niszczącym dającym 75% ufności, że 95% wyników badań będzie większe od tej wartości, powinna wynosić Ru,5≥0,5 MPa. Natomiast w przypadku szczeliwa do stosowania w niekonstrukcyjnych uszczelnieniach izolacyjnych szyb zespolonych należy zastosować kryteria dotyczące wytrzymałości i wydłużenia zgodnie z PN-EN 1279-4:2004 [3].
Rys. 2. Wyniki badań rozciągania w temp. +23°C dla próbek przygotowanych z zastosowaniem
szczeliwa A i B.
Rys. 3. Wyniki badań rozciągania w temp. -20°C dla próbek przygotowanych z zastosowaniem
szczeliwa A i B
Rys. 4. Wyniki badań rozciągania w temp. +80°C dla próbek przygotowanych z zastosowaniem
szczeliwa A i B
Rys. 5. Zestawienie wyników badań rozciągania w temp. +23°C, -20°C i +80°C dla
próbek przygotowanych z zastosowaniem szczeliwa A
Rys. 6. Zestawienie wyników badań rozciągania w temp. +23°C, -20°C i +80°C dla
próbek przygotowanych z zastosowaniem szczeliwa B.
Wyniki uzyskane w badaniach rozciągania w temperaturach -20°C, +23°C, +80°C dla próbek przygotowanych z zastosowaniem szczeliwa A i B przedstawiono w tabelach od 1 do 3 oraz na rys. od 2 do 4.
Na podstawie wykonanych badań rozciągania w temperaturach +23°C, -20°C i +80°C stwierdzono, że wszystkie próbki wykonane zarówno ze szczeliwa A, jak i szczeliwa B podczas badania uległy rozerwaniu w sposób kohezyjny. W temperaturze +23°C wartości naprężenia przy zerwaniu dla szczeliwa A i B są porównywalne. Należy zaznaczyć jednak, że masa uszczelniająca A podczas rozciągania uległa prawie dwukrotnie większemu wydłużeniu w porównaniu ze szczeliwem B (rys. 2).
Najwyższą wartość naprężenia i wydłużenia przy zerwaniu uzyskały próbki wykonane ze szczeliwa A i B podczas próby rozciągania w temperaturze -20°C (rys.3), a najniższą podczas próby rozciągania w temperaturze +80°C (rys. 4). Zestawienie wyników badań rozciągania w temp. +23°C, -20°C i +80°C dla próbek przygotowa-nych z zastosowaniem szczeliwa A zamieszczone na rys. 5. oraz próbek przygotowanych z zastosowaniem szczeliwa B na rys. 6 stanowi potwierdzenie wniosku, że szczeliwo A i B w badaniach rozciągania najwyższe wartości naprężenia osiągnęło w temperaturze -20°C, a najniższe w temperaturze +80°C.
Próbki wykonane ze szczeliwa B podczas prób rozciągania w temperaturach -20°C i +80°C wykazały wyższe wartości naprężenia przy zerwaniu w porównaniu ze szczeliwem A (rys. 5 i 6). Natomiast próbki wykonane ze szczeliwa A podczas prób rozciągania we wszystkich wymaganych przez normę temperaturach wykazały wyższe wartości wydłużenia przy zerwaniu w porównaniu ze szczeliwem B (rys. 5 i 6).
Podsumowanie
Masy uszczelniające stosowane w oszkleniach ze szczeliwem konstrukcyjnym i izolacyjnych szybach zespolonych z odsłoniętym uszczelnieniem muszą spełniać wysokie wymagania pod względem ich wytrzymałości i trwałości. Bardzo ważnym jest, by były one systematycznie badane i kontrolowane. Wśród badań, jakie należy wykonywać, niezbędne są badania identyfikacyjne, badania zasadniczych właściwości, badanie kompatybilności z przylegającym materiałem oraz wpływu otoczenia na właściwości tych szczeliw.
Badania rozciągania są podstawowym źródłem informacji dotyczących właściwości mechanicznych masy uszczelniającej. Masy uszczelniające poddane badaniom rozciągania w Zakładzie Technologii Szkła spełniły wymagania zawarte w normie PN-EN 15434+A1:2010 [1] w zakresie wytrzymałości na rozciąganie.
mgr inż. Agnieszka Marczewska
ICiMB, Zakład Technologii Szkła
Kraków
mgr inż. Anna Balon-Wróbel
ICiMB, Zakład Technologii Szkła
Kraków
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).
[2] PN-EN ISO 8339:2005 Konstrukcje budowlane. Wyroby do uszczelniania. Kity. Określenie właściwości mechanicznych przy rozciąganiu.
[3] PN-EN 1279-4:2004 Szkło w budownictwie. Szyby zespolone izolacyjne. Część 4: Metody badania fizycznych właściwości uszczelnień obrzeży.
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
więcej informacj: Świat Szkła 7-8/2012
