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 ohella 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?

Puun kutistuminen ja turpoaminen kosteuden vaikutuksesta voi aiheuttaa lamelliliimausten aukeamista eli delaminoitumista. 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, jonka 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.