Заклепки: типичные ошибки и контроль качества

Заклепка — относительно небольшой, но очень важный конструктивный элемент,
который служит для скрепления компонентов фасадной системы. Ее устойчивость к
негативным воздействиям окружающей среды и прочностные характеристики определяют
степень надежности крепежного узла, а, стало быть, влияют на качество и
долговечность всей НФС. В статье, предлагаемой вниманию читателя, речь пойдет о
типичных ошибках, совершаемых на различных стадиях реализации проекта (при
проектировании, подготовке технической документации, поставках и монтаже), и
возможных методах контроля качества этого элемента крепежа.

Сначала напомним о самом элементе. Это важно, поскольку на практике
существует некоторая путаница с терминами. Вытяжная заклепка (с выступающим
бортиком — тип заклепки, используемой в строительстве), ее составные части и
размеры детально изображены на рис. 1, 2, 3, 4.

Иногда в коммерческих предложениях и технической документации системщиков и
строителей встречается словосочетание “потайная заклепка”. Наиболее вероятная
версия его происхождения — неправильный перевод с английского blind rivet.
Путаницу вносит и тот факт, что согласно терминологии ИСО и принятым среди
продавцов крепежа обозначениям, существует понятие “вытяжная заклепка с потайным
бортиком” (рис. 5).

Такую заклепку для краткости иногда называют “потайной”. Ее использование
предполагает, что отверстие в скрепляемом материале (в нашем случае — в
кронштейне, направляющей или облицовочном материале) развальцовывается под углом
120°. В строительной практике подобные заклепки используются крайне редко.
Реально предлагаются и применяются системщиками и строителями вытяжные заклепки
с выступающими бортиками (рис. 1).

Составные части вытяжной заклепки с выступающим бортиком

Тело заклепки. Применительно к этой части заклепки достаточно часто
используются названия “корпус”, “втулка”, “гильза”, “цилиндр”. Внесем
ясность: это та часть заклепки, которая после ее установки выполняет
несущие функции (рис. 2).

Бортик (рис. 2 и 4). Можно встретить также термины “головка”, “головка
тела”, “шляпка” и даже “юбка”. Толщина и диаметр бортика играют
важную роль в характеристиках прочности на разрыв или вырыв заклепки
(что не одно и тоже).

Увеличенный бортик. (Возможен вариант “широкий бортик”). У каждой стандартной
заклепки имеется бортик стандартного размера. Например, заклепки
наиболее популярного диаметра 4,8 мм изготавливаются с бортиком
9,5 мм, заклепке диаметром 4 мм соответствует бортик 8 мм. Но в
ряде случаев (при фиксации мягких материалов) применяются заклепки
с бортиком увеличенного диаметра (по сравнению со стандартным).
Как правило, это диаметры 11,14 или 16 мм.

Стержень (рис. 3). (Некоторые предпочитают названия “стержень-гвоздь”,
“сердечник”). Элемент заклепки, который играет важную роль при ее
установке и в период эксплуатации системы может повлиять на характеристики
коррозионной стойкости крепежного узла.

Наиболее типичные ошибки при использовании заклепок в строительстве.
Ошибки, совершаемые на стадии проектирования и подготовки технической документации.

Наименование материала, из которого изготовлена заклепка. В документации
должен указываться материал тела заклепки и ее стержня. При этом
необходимо называть конкретный сплав и по возможности приводить
химический состав этого сплава. На практике же чаще всего указывается
что-то типа “алюминиевая заклепка”, “заклепка из алюминиевых сплавов”,
“коррозионностойкая сталь”, “стальная заклепка” и т.д. Порой встречаются
и очевидные противоречия. В одном и том же документе сначала можно
встретить наименование “стержень из коррозионностойкой стали” (какой
именно?), а затем, в следующей таблице — “стальной стержень-гвоздь”.
То есть в первом случае имеется в виду заклепка AL/A2, а во втором
— Al/St. Почему-то точное указание сплавов, что давно принято при
маркировке остальных конструктивных элементов вентилируемого фасада
— кронштейнов, направляющих, кляммеров и т.д., — в ситуации с заклепками
не практикуется. А зря, поскольку устойчивость к коррозии и прочностные
характеристики заклепки в значительной степени зависят от химического
состава сплава, из которого она изготовлена. Рассмотрим пример с
алюминием. За рубежом согласно требованиям европейских стандартов
при производстве заклепок используется сплав 5154, так называемый
AlMg3,5%. В России же повсеместно применяется заклепка, изготавливаемая
из сплава AlMg1%. Оценить прочностные характеристики заклепок с
телом из AlMg3.5% и АlМg1% помогут таблицы 1 и 2, в которых приведены
результаты лабораторных испытаний этих заклепок на срез и разрыв.

Прочностные характеристики
заклепок. К числу типичных ошибок, совершаемых как при внесении
системщиками данных в технические свидетельства на систему, так
и при проектировании, относится использование прочностных характеристик,
приведенных в каталоге производителя заклепок. Однако каталог не
является нормативным документом. В каталогах даются усредненные
значения результатов испытаний, которые производились изготовителем
продукции. Но в действительности прочностные характеристики могут
быть как ниже, так и выше значений, указанных в каталогах. Пример:
показатель прочности заклепок в значительной степени зависит от
качества сырья, из которого они изготовлены.

Ранее упомянутый сплав
5154 имеет допуски по содержанию магния 3,1-3,9% (чем выше % магния,
тем прочнее сплав). Поскольку сплавы разных партий могут отличаться
по количеству содержащегося в них магния, то и показатели прочности
изготовленных их этих сплавов заклепок будут неодинаковыми. То же
самое можно сказать и об остальных материалах. Поэтому правильнее
ориентироваться на нормативные документы — стандарты ISO регламентирующие,
а также на минимально допустимые показатели по прочности (табл.
3; 4; 5).

Прочностные характеристики
узла с заклепкой. Этот момент зачастую неправильно понимается или
просто игнорируется. Как правило, в технической документации приводятся
прочностные характеристики на срез и разрыв самой заклепки. Но,
во-первых, прочность на разрыв самой заклепки и прочность на разрыв
узла — не одно и то же. При испытаниях самой заклепки по методике
ISO 14589 используется оснастка из материалов заведомо более прочных,
нежели сама заклепка. Поэтому происходит разрыв самой заклепки,
а не вырыв ее из оснастки. В случае же с системами вентилируемых
фасадов компоненты системы наоборот могут оказаться менее прочными
по сравнению с заклепками. Прежде всего, это относится к системам
с подконструкциями, изготовленными из алюминиевых сплавов (в основном
АД-31, 6060, 6063) и навесными алюминиевыми композитными панелями,
прочность которых меньше прочности алюминиевых (из сплава AlMg3,5%)
заклепок. В результате происходит вырыв заклепки из скрепляемых
ею материалов. Чтобы исключить риск возникновения подобных проблем
используют заклепки с увеличенным бортиком, благодаря которому происходит
перераспределение нагрузки на большую площадь и повышается прочность
всего узла. Но точные данные можно получить только в ходе испытаний
всего узла в целом.

Во-вторых, следует определять запас прочности, и в проект закладывать
предельно допустимые значения с учетом этого запаса. (Аналогично ситуации с
анкерными дюбелями, для которых определен запас прочности 5-7).

Коррозионная стойкость. К категории наиболее проблемных в отношении
устойчивости к воздействиям агрессивных сред относятся заклепки Al/St со
стержнем из оцинкованной стали и заклепки St/St из оцинкованной стали.

Заклепки Al/St с телом из сплава AlMg3,5% и стержнем из оцинкованной стали
достаточно широко используются отечественными производителями систем НВФ.
Серьезные
зарубежные фирмы, как правило, применяют заклепки из нержавеющей стали А2/А2
или Al/A2 со стержнем из нержавеющей стали и телом из сплава 5154. Почему?
Ответ прост. Толщина цинкового покрытия стержня заклепки составляет 5-7 мкм.
Однако при эксплуатации НВФ в городских условиях толщина цинкового покрытия
ежегодно уменьшается на 5-7 мкм. Стало быть, через год, максимум через два в
теле алюминиевой заклепки останется ничем не защищенный стальной стержень.
Сочетание
“сталь-алюминий” вызовет электрохимическую реакцию, в результате которой
коррозия
алюминия многократно ускорится, и прочностные характеристики заклепочного
соединения
существенно снизятся.

Примерно по той же схеме будет разрушаться цинковое покрытие заклепки St/St,
a потому ее тело через год или два тоже начнет коррозировать. Для дополнительной
защиты крепежного узла европейские производители предлагают увеличивать толщину
цинкового покрытия до 8 мкм и покрывать заклепку специальным гидролаком, что
существенно сказывается на ее стоимости. Поэтому на российский рынок
поставляются
в основном стандартные стальные оцинкованные заклепки. При желании их можно
обработать защитным составом (как оцинкованные направляющие), но на практике
этого никто не делает.

Совместимость материалов. Один из основных показателей совместимости
материалов — невозможность протекания электрохимической реакции между
компонентами системы. Наиболее распространенная ошиб ка — использование в НФС
материалов, которые при контакте образуют гальваническую пару (например,
алюминиевые заклепки + стальные направляющие и кронштейны). На данный момент
этот вопрос скорее уже относится к разделу “брак при монтаже”, так как в
последнее время разработчики систем и контролирующие органы уделяют вопросам
коррозии гораздо более пристальное внимание.

Толщина соединения. Длина заклепки должна подбираться в зависимости от
толщины скрепляемых материалов. Диапазон толщин, при котором допускается
использовать ту или иную заклепку, можно узнать у поставщика заклепок. Но иногда
длина заклепки выбирается с запасом. Почему-то считается, что это «не помешает,
что будет прочнее». Это заблуждение: будет не прочнее, а скорее -наоборот. Ведь
производители не зря дают свои рекомендации, и их следует принимать во
внимание.

Ошибки и нарушения при поставках и монтаже

Использование
заклепок AlMg1%/сталь. Как уже упоминалось выше, использование этих
заклепок недопустимо в НВФ. Но их по-прежнему продолжают широко
применять ввиду дешевизны. Причин, как видится, две:

1. Отсутствие четкого указания на сплавы, из которых должны изготавливаться
заклепки. В этой ситуации монтажники руководствуются принципом «если разницы не
видно, зачем платить больше».

2. Сознательная подмена в расчете на то, что контролирующие органы ее не
заметят.

Использование заклепок AlMgЗ,5%/сталь вместо заклепок AlMg3.5%/нерж.сталь,
определенных технической документацией. Проблемы со стержнем из оцинкованной
стали уже рассматривались выше. Из года в год увеличивается количество систем
НВФ, в которых «прописаны» заклепки AlMgЗ,5%/А2 со стержнем из нержавеющей стали
А2, но монтажники нередко пренебрегают регламентирующими документами и покупают
заклепки AlMg3,5%/St, которые минимум в 2,5 раза дешевле. Расчет прост — не
специалисту по металлам трудно определить (особенно тогда, когда заклепка уже
установлена, и стержень едва виден), что стержень изготовлен не из нержавеющей,
а из обычной стали.

Крепление кляммера из нержавеющей стали при помощи алюминиевой заклепки
(заклепка должна быть тоже из нержавеющей стали). В системах с керамогранитной
облицовкой в целях пожарной безопасности разрешается применять только стальные
(из нержавейки) кляммеры. В недалеком прошлом для их крепежа использовались
преимущественно алюминиевые заклепки, что резко понижало пожарную безопасность
системы. В последнее время этот вопрос решается контролирующими органами
исключительно в пользу заклепок из нержавеющей стали. Хотя на практике это
требование нередко нарушается.

Применение заклепки существенно меньшего диаметра по сравнению с диаметром
отверстия. Эта проблема чаще всего возникает при закреплении кляммеров. В
нормативах ISO четко указано, что диаметр отверстия под заклепку должен быть на
0,1 -0,2 мм больше диаметра самой заклепки. Увеличение этой разницы может
негативно повлиять на прочностные характеристики установленной заклепки. У
производителей систем данный вопрос тщательно продуман. Когда же начинаются
«творческие поиски» путей удешевления фасада и по этой причине отдельные
элементы системы, например те же кляммеры, приобретаются не у разработчика
системы, а у случайных людей, размер отверстий в кляммере может существенно
отличаться от диаметра заклепок.

Крепление композитных панелей при помощи заклепок со стандартным бортиком.
Серьезные производители/поставщики алюминиевых композитных панелей
рекомендуют использовать заклепки с увеличенным (11 мм и 14 мм)
бортиком. Например, при листовом методе крепления панелей можно
использовать заклепки с бортиком не менее 14 мм. Поскольку заклепки
со стандартным бортиком дешевле, эти рекомендации из соображений
экономии сознательно нарушаются. Результаты такой экономии — смятый
заклепкой композит — можно увидеть сразу же после монтажа (см. фото).
Однако при сильных ветровых нагрузках следует ожидать и более серьезных
последствий вплоть до разрушения крепежного узла.

Регламентирующие документы: o Российские сертификаты соответствия по системе
ГОСТ-Р. Это документ, который обычно предъявляют поставщики заклепок. На самом
деле сертификат соответствия заклепок ГОСТу 1 0304-80 никоим образом не является
документом, подтверждающим их качество и пригодность для использования в
системах НВФ. ГОСТ 10304-80 разработан для забивных заклепок, у которых очень
мало общего с вытяжными заклепками.