Opinnäytetyö ristiinliimatuista puuelementeistä.

CLT ja painumaton hirsi

Ristiinliimatun massiivipuun eli CLT:n käyttö on yleistynyt viime vuosina rakentamisessa muiden insinööri­puu­tuottei­den ohella. Ristiin­liimaamalla valmistetaan CLT-element­tien lisäksi myös painumattomia hirsiä hirsitalo­valmistajien tarpeisiin. Ristiin­liimatuista puu­elementeistä tarvitaan lisää tutkimus­tietoa, ja tähän tarpeeseen vastaa myös Mikko Peltosen opinnäyte­työ. Hän testasi puu­elementin liima­saumojen kestävyyttä ja pohti erilaisia liitos­mahdollisuuk­sia korkeille puu­elementeille.

Tutkimus keskittyy erityisesti painumattomaan hirteen, joka eroaa CLT:stä puuelementtien viimeistelyssä ja käyttö­kohteissa. Hirsi­taloissa hirsipinta jää tyypillisesti näkyviin sekä talon sisä- että ulkopuolella. Siksi painumattomien hirsien ulommaisiinkin kerroksiin tehdään syrjä­liimaus eli lamellit liimataan kiinni toisiinsa, kun taas CLT-elementtien ulommaisista kerroksista syrjä­liimaus voidaan jättää pois. Koska hirsi altistuu ulko­ilman kosteuden ja lämpötilan vaihtelulle, syrjä­liimauksen kestävyys korostuu. Lisäksi tarvitaan liitos­tapoja, joissa liitos­osat eivät jää näkyviin hirren ulkopinnalle.

Miten kosteus rasittaa liimasaumaa?

Kun puu kutistuu ja turpoaa kosteuden vaikutuk­sesta, lamelli­liimaukset voivat aueta eli delaminoitua. Kerrosten erilainen kosteus­käyttäytymi­nen aiheuttaa liima­sauman suuntaises­ti suuria jännityksiä. Puulle on ominaista, että se kutistuu ja turpoaa eniten tangentin suunnassa. Puu­elementin ulommaisiin kerroksiin syntyy veto­jännitystä, kun puu kuivuu ja kutistuu syitä vastaan kohti­suorasti ja alempi ristiin­liimattu kerros rajoittaa ulom­maisen kerroksen muodon­muutosta. Kun veto­jännitys ylittyy, syntyy ulommaisiin kerroksiin halkea­mia lamellien välille tai liima­saumaan. Jos liimapuu­levy on onnistunees­ti syrjä­liimattu, halkeamat muodostuvat puuhun lamelli­saumojen väliin eikä saumaan.

CLT-levyn valmistuksessa yleisesti käytettävät poly­uretaani­liimat ovat joustavia, minkä vuoksi ne voivat paikallisilla muodon­muutok­silla jakaa puun ja liiman raja­pinnan jännitykset tasaisesti liimaan.

Koeasetelma

Mikko Peltonen tutki kokeellisesti CLT-levyjen delami­noitumista. Liimauksen laatua ja kestävyyttä testattiin EN 16351 ‑standardin mukaisella delaminointi­kokeella. Delaminointi­kokeessa koekappale upotetaan veteen, mahdollinen ilma poistetaan puun sisältä ali­paineella, neste pakotetaan tunkeutumaan puun­soluihin paineella ja näin kiihdytetään puun turpoamista. Turpoa­minen aiheuttaa puun ja liiman raja­pinnalle huomattavan rasituksen, jonka vaikutuksesta liima­saumat saattavat aueta. Kuivatuksen jälkeen mitataan auenneiden liima­saumojen pituudet.

Koekappaleet olivat viisikerroksisia CLT-levyjä, joissa käytettiin kahta eri lamelli­paksuutta ja neljää erilaista kerros­asettelua. Liimapuu­levyt valmistettiin tutkimusta varten rakennetulla kitka­puristimella. Mikko Peltonen vertaili, miten kerros­paksuus vaikuttaa delaminoitu­miseen, kun puu­elementti on valmistettu eri­paksuisista lamelleis­ta, ja tarkasteli ulommais­ten syrjä­liimattu­jen saumojen liimauksen kestävyyttä. Standardi EN 16351 ei kata syrjä­liimausta, mutta sitä arvioitiin standardia mukaillen.