1.2 Строительные материалы из дерева

В строительстве широко применяются материалы из древесины. Строительный материал - это материал (в том числе штучный), предназначенный для создания строительных конструкций зданий и сооружений и изготовления строительных изделий.Строительные материалы, это природные и искусственные материалы и изделия, используемые при строительстве и ремонте зданий и сооружений.

В основном для изготовления строительных материалов из дерева используются хвойные породы. Сосна из них самая популярная. Ель содержит меньше смолистых веществ, чем сосна, поэтому легче загнивает в условиях высокой и переменной влажности. Из ели изготавливают преимущественно несущие деревянные конструкции. Лиственница очень стойка к загниванию, обладает высокой твердостью. Прочность, плотность и твердость лиственницы примерно на 30% выше, чем у сосны. Но она обладает и следующими недостатками: склонностью к растрескиванию при сушке и сложностью в обработке.

Основная часть дерева — ствол, нижняя часть (большего диаметра) которого называется комлем, или нижним отрубом, а верхняя — вершиной, или верхним отрубом.

Древесина — наиболее плотная и прочная часть ствола. Она состоит из ряда концентрических годичных колец особо ярко выраженных на деревьях хвойных пород. Каждый годичный слой состоит из весенней (внутренней), более светлой древесины и летней (наружной), более темной. Чем больший процент летней древесины на срезе ствола, тем более прочным считается материал.

В строительстве применяются материалы из дерева, которые можно разделить на три вида:

1. Круглые лесоматериалы

Круглые лесоматериалы - это отрезки древесных стволов, которые уже очищены от сучьев и коры. В строительстве применяют, в основном, бревна хвойных пород (сосны, ели, лиственницы).

Бревна - диаметр верхнего торца не меньше 14 см (для лиственных пород-12 см), а длина 4-6,5 м. Могут быть строительными и пиловочными. 

Строительные бревна - применяются для изготовления несущих конструкций (фермы, стропила). 

Пиловочные бревна - применяются для изготовления пиломатериалов. Чаще всего в строительстве применяют бревна хвойных пород, иногда лиственных. Для производства фанеры используют березовые, осиновые и ольховые кряжи. 

Кряж - толстые обрезки ствола дерева диаметром более 20 см.  От качества бревна зависит его сортность. Сорт определяется по наличию в бревнах пороков древесины. Бревна очищаются от сучьев заподлицо с поверхностью. Торцы отпиливаются под прямым углом к продольной оси. 

Подтоварник - не очень толстые отрезки ствола с диаметром верхнего торца 8-13 см и длиной 3-9 м. Находят свое применение для различных целей в сельскохозяйственном строительстве для вспомогательных и временных построек, в жилищном строительстве. 

Жерди - тонкий кругляк с диаметром верхнего торца 3-7 см и длиной 3-9 м.  Круглый лес хранят в штабелях по породам, длине и сортам.

2. Пиломатериалы

Пиломатериалы выходят при продольном распиле пиловочных бревен. Материалы с опиленными кромками называют обрезными, а с неопиленными - необрезными. Пиломатериал с частично обрезанной кромкой – полуобрезной материал.

Сортамент пиломатериалов, используемых в целом виде и для выработки заготовок изделий и деталей деревянных конструкций, представлен на рисунке 2.1.

Пиломатериалы из лиственных пород разрешается применять только в конструкциях временных зданий и сооружений. По толщине пиломатериалы делят на толстые (40 мм и более для хвойных пород и 35 мм и более для лиственных пород) и тонкие (до 32 мм включительно). Тонкий сортамент пиломатериалов называют тесом.

Пиломатериалы, имеющие ширину более двух толщин (до 100 мм), называют досками. Пиломатериал, имеющий ширину более двух толщин (100 мм и более) - брусками.

По длине пиломатериалы вырабатывают от 1 до 6,5 м (с градацией 0,25 м). Номинальные размеры сечения пиломатериалов установлены для древесины влажностью 12%. При большей влажности по этим размерам должны даваться припуски на усушку.

а – двухкантный брус; б – трехкантный брус; в - четырехкантный брус; г – необрезная доска; д – чистообрезная доска; е - обрезная доска с тупым обзолом; ж – обрезная доска острым обзолом; з – брусок; и – обапол горбыльный; к – обапол дощатый; л – шпала необрезная; м – шпала обрезная; 1 – пласть; 2 – кромка; 3 – ребро; 4 – торец.

Рисунок 1 - Сортамент пиломатериалов.

3. Изделия и полуфабрикаты.

Полуфабрикаты - это профильные погонажные изделия, плинтуса, поручни перил, доски подоконников, наличники для оконных и дверных коробок, паркет. Погонажные изделия включают: шпунтованные доски для полов, у которых на одной кромке имеется паз, а на другой гребень (выступ), обеспечивающие плотное соединение досок; доски с фальцем (вагонка) для обшивки стен; профильные изделия — плинтусы, наличники и т. п. (рисунок 2).

Изделия для паркетных полов включают: штучный паркет, щитовой паркет и паркетные доски. У всех видов паркетных изделий верхний лицевой слой выполняется из твердых пород дерева (дуба, бука, березы и т. п.).

Штучный паркет представляет собой дощечки длиной от 150 до 450 мм, шириной от 30 до 60 мм и толщиной 16 и 19 мм. Дощечки имеют пазы и гребни, аналогичные доскам для пола.

Паркетные щиты и доски представляют собой трехслойную клееную конструкцию, состоящую из лицевого покрытия в виде тонких (4… 10 мм) планок из твердых пород (дуб, бук и т. п.), основания из сосновых или еловых реек и слоя шпона. Волокна древесины в соседних слоях взаимно перпендикулярны. Длина досок 1,2…3 м при ширине 200…250 мм. Паркетные щиты и доски позволяют экономить дорогую древесину и ускоряют работы по настилке пола (рисунок 3).

а — шпунтованные доски с прямоугольным пазом и гребнем;

б — фальцованные доски (в четверть); в — плинтус; г — наличник.

Рисунок 2 - Строганый и профилированный погонаж.

1 — нижний компенсационный слой шпона; 2 — паз; 3 — несущая доска, склеенная из брусков; 4 — лицевой слой.

Рисунок 3 - Паркетная доска.

Изделия из древесины — изделия полученные из опилок, стружек древесины и листов шпона (ДСП, ДВП, фанера).

Фанера (от франц. fournir — накладывать) — многослойный листовой материал, состоящий из склеенных между собой трех и более листов шпона; шпон получают лущением (срезанием тонкого слоя в виде непрерывной широкой ленты) предварительно распаренных кряжей — толстых и коротких (2…2,5 м) бревен преимущественно лиственных пород: березы, ольхи, осины и др. (рисунок 4).

Чаще всего число слоев фанеры бывает нечетным. Фанеру строительную изготавливают путем склеивания шпонов из березы. В зависимости от вида использованного клея фанера может быть:

-повышенной водостойкости (ВСФ) на фенолформальдегидных клеях;

- водостойкой (ФК) на карбамидном клее;

- неводостойкой (ФБА) на белковом (альбуминовом, казеиновом) клее.

Размеры строительной фанеры: длина от 2 до 3 м.; ширина от 1,2 до 2 м.; толщина от 2 до 12 мм. (с градацией через 2 мм.) и 15 мм. Размеры по длине и ширине кратны 100 мм.

Рисунок 4 - Схема изготовления фанеры: а — лущение шпона; 1 — нож; 2 — шпон; 3 — прижим; 6 — склеивание листов шпона (волокна смежных листов взаимно перпендикулярны).

Древесно-стружечная плита (ДСП) - изготавливают путем прессования мелкой древесной стружки (чаще всего малоценной древесины), смешанной со связующим веществом (рисунок 5). Используется как в мебельной промышленности, так и в строительстве.

Рисунок 5 - Древесно-стружечная плита.

Основу ДСП составляют измельченные частицы древесины, после перемешивания со специальным связующим составом они превращаются в однородную массу, которая прессуется в листы различной толщины. Отличительным свойством ДСП является ненаправленное соединение древесных частиц, что исключает деформацию материала.

Древесноволокнистая плита (ДВП) - изготавливается из древесных волокон со связующим веществом или без него (рисунок 6). Сырьем для получения волокон служат древесные отходы.

Рисунок 6 - Древесноволокнистая плита

Их перемешивают с водой и связующими веществами в однородную массу. Для получения плит большей или меньшей плотности применяют различное давление. Плиты большой и средней жесткости незаменимы для внутренней и внешней обшивки стен, для настилки полов. Плиты малой жесткости используют также в качестве утеплителя.

3. Характеристика деревянных зданий

Здание – это наземное строительное сооружение с помещениями для проживания и (или) деятельности людей, размещения производств, хранения продукции или содержания животных.

В наш технологичный век, несмотря на огромное разнообразие строительных материалов, деревянные дома не теряют своей популярности, а наоборот, становится все более и более популярными, особенно в последние годы.

Достоинств у деревянных зданий достаточно много. С единственной в своём роде экологичностью и редким, по своим параметрам, микроклиматом деревянных зданий наверняка никто не будет спорить. Искусственные материалы не обладают свойствами и качествами, присущим деревянным домам. В таких домах всегда поддерживается кислородный баланс, а постоянная влажность воздуха обеспечивает комфортные условия для проживания.

Зданий из дерева можно подразделить на следующие три вида

• дома из массивной древесины;

• каркасные дома;

• панельные дома (иногда называют каркасно-панельными, в том числе модульные).

Дома из массивной древесины

В свою очередь дома из массивной древесины делятся еще на несколько видов: дом из бревна ручной рубки, дом из оцилиндрованного бревна и дом из цельного бруса (в т.ч. профилированного). Основные преимущество домов из массивной древесины – максимальное сохранение полезных свойств древесины и самый большой срок службы среди всех прочих видов деревянных домов.

К конструкциям из массивного дерева относятся дома из бревен и бруса различной степени обработки.

Различают оцилиндрованное бревно и бревно ручной рубки. Специалисты отдают предпочтение именно домам ручной рубки: хотя внешний вид такого строения и отличается меньшей эстетичностью, дом считается более долговечным. В отличие от заводской обработки, где бревна подгоняются (выпиливаются) под стандартные размеры, ручной способ учитывает неравномерность толщины различных слоев древесины и позволяет сохранить защитный слой ("заболонь").

Основным преимуществом оцилиндрованных бревен является высокая точность их производства, которая способствует ускорению процесса сборки. Кроме того, они обладают эстетичным видом, не требующим дополнительной отделки (рисунок 7).

Рисунок 7 - Дом из оцилиндрованных бревен.

В брусовом строительстве также выделяется несколько типов материала – цельный и клееный (рисунок 8). В самом простом случае цельный брус производится путем обтачивания с четырех сторон канта бревна.

Рисунок 8 - Дом из цельного бруса.

Обычно для строительства выбирается профилированный брус: когда материалу придается специальный профиль, позволяющий улучшить стыковку брусов между собой. Преимуществами такого дома являются быстрая сборка и сокращение этапа отделки.

В последнее время при строительстве элитных объектов все более популярным становится клееный брус, состоящий из склеенных между собой дощечек (ламелей). Некоторые фирмы пошли еще дальше, предлагая строительство брусового дома по улучшенной технологии из клееного бруса с утеплителем.

Каркасные дома

Несущей конструкцией в домах, построенных по каркасной технологии, которую также называют "канадской", является каркас (рисунок 9). Он изготавливается из прочной клееной древесины, пропитанной огнезащитными и биологическими составами.

Рисунок 9 - Каркасный дом.

Кровля, наружные стены, полы и перекрытия обшиваются ориентированно-стружечной плитой OSB толщиной 9-16 мм или влагостойкой фанерой.

Внутреннее пространство стен и перекрытий заполняется любым утеплителем (волокнистая теплоизоляция, пенопласты) по выбору заказчика. Толщина стены (панели + утеплитель) – составляет в среднем 150-250 мм. Внутренняя часть стены обивается OSB, цементно-стружечной плитой (ЦСП) или гипсокартоном.

Совместно с каркасной конструкцией можно использовать любые виды внешней отделки (сайдинг, окраска, фасадная штукатурка, искусственный камень, кирпич), внутренней отделки (краска, обои, панели), кровельной системы.

Отдельные компании для обшивки каркаса вместо OSB используют ДВП или ЦСП, однако качество такого дома будет ниже. Основное отличие каркасных домов разных производителей заключается в типе утеплителя (используются минеральная вата, стекловолокно, экструдированный пенополистирол) и в его объеме.

Панельные дома. Объемно-модульные здания.

Панельные дома представляют собой более упрощенную технологию быстровозводимого типа (рисунок 10).

Рисунок 10 - Панельный дом.

Основными элементами такого дома являются: рамочная конструкция, обшивка и прослойка для стен. Внутренние перекрытия выполняются также в виде панелей с внутренним каркасом для придания конструкции жесткости. Комплектация всем необходимым производится на заводе, а на месте необходимо лишь осуществить сборку всех составных частей. Затем процесс завершается внутренней и внешней отделкой и прокладыванием коммуникаций.

Технологию панельного домостроения можно назвать каркасной технологией высокой заводской готовности, поскольку конечная структура стен, построенных по двум методам, является практически идентичной.

Среди основных технологий строительства панельных домов стоит выделить:

• строительство с использованием панелей SIP;

• строительство с использованием панелей произвольной формы;

• модульное строительство.

Более привычным для российских реалий является строительство с использование панелей произвольной формы.

Модульные здания характеризуются полной заводской готовностью блок-модуля.

Наиболее типичный пример модульных зданий – деревянные бытовки. Стены и перекрытия бытовок обычно выполняются по технологии, схожей с каркасной или панельной. Внутренние и внешние перегородки модуля выполняются на основе каркаса из клееного или других видов бруса, который обшивается фанерой, ГКЛ, OSB и другими материалами. В модулях устанавливаются окна, двери, кровельное покрытие, прокладываются инженерные сети, возможна предустановка автономных систем отопления и сантехники.

Хотя большая часть модульных зданий предназначена для временного проживания, существует, так называемое, объемно-модульное домостроение, которое пока мало известно в России. Объемно-модульная технология, по сути, уже не относится к технологии строительства, а напоминает поточное производство, которое за счет масштабных закупок материалов позволяет минимально снизить цену изделия.