Клееное бревно для строительства дома.
Принято считать, что по части современных технологий мы значительно отстаем от Запада и являемся лишь потребителями зарубежных ноу-хау. Это верно, но не на сто процентов.
Технологические прорывы случаются и у нас, и не только в космической отрасли, где мы всегда лидировали. Например, вологодские специалисты умудрились опередить зарубежных коллег в современном деревянном домостроении, которое в нашей стране, как известно, развито не очень сильно. Речь идет о так называемой клееной древесине, о технологиях, которые за рубежом считаются самыми современными, хотя и применяются уже не первое десятилетие.
Обогнать, хоть на шаг, известных финских производителей — дорогого стоит. Вологодскому специалисту, много лет связанному с российской лесной промышленностью, это удалось. В нынешнем году Василий Михайлович Казачковский получил патент на клееное оцилиндрованное бревно и технологию его изготовления. Эту технологию можно смело назвать инновационной даже по сравнению с известными зарубежными, российских же аналогов не существует вовсе.
Автор изобретения подошел к решению вопроса профессионально: первые образцы продукции он «выдерживал» в естественных условиях целых три года. Как объясняет Василий Михайлович, «древесина — материал особый, активно контактирующий с внешней средой, реагирующий на многие внешние факторы, поэтому нужно было посмотреть, что происходит с клееным бревном со временем». Проверка доказала высокое качество бревна, и следующим шагом изобретателя стал поиск компании, которая могла бы разработать технологическую линию для массового производства нового изделия. Партнером Казачковского стала вологодская фирма «Древмашсервис», и в этом году линия была запущена.
«Легкие» деревянного дома
Древесину называют легкими деревянного дома, и это вовсе не метафора. «Бревно имеет особую волокнистую структуру и является естественным кондиционером, за счет которого происходит постоянный воздухообмен между жилищем и внешней средой, — объясняет изобретатель Казачковский. —
К тому же бревенчатые стены обеспечивают оптимальную влажность и комфортный температурный режим в помещениях. Но из-за активного «общения» с внешней средой бревно становится уязвимым — оно подвержено усадке, короблению, растрескиванию. Срубы домов из бревен и брусьев естественной влажности, 60–70%, для просушки и усадки обязательно должны простоять два- три года «на ветру» — без окон и дверей, но под крышей. Поэтому практически все инновационные разработки в нашей области направлены на то, чтобы минимизировать эти негативные явления и сократить сроки строительства «под ключ».
Одним из путей совершенствования древесины как строительного материала стала камерная сушка бревен, которая позволяет сокращать сроки строительства в 5–6 раз. Вариантов сушки много: конвективная, конденсационная, вакуумная электрическая, вакуумная диэлектрическая, с использованием ТВЧ или инфракрасного излучения и др.
Независимо от метода такая обработка древесины позволяет получить бревна влажностью 18–22%, то есть в три раза ниже естественной. В последние годы бревно камерной сушки все больше используется в строительстве, однако назвать его самым лучшим материалом для деревянных домов все же нельзя. У него есть один существенный недостаток: во время камерной сушки на видимой поверхности бревна образуются трещины — как следствие снятия внутренних напряжений в древесине. А трещины не только увеличивают потери тепла, но и ухудшают внешний вид постройки и не способствуют ее долговечности.
Новый этап развития технологий строительства из массива наступил, когда на мировом рынке появился многослойный клееный брус, а следом — клееное бревно и клееные деревянные панели. Сегодня даже российский рынок деревянного домостроения, который технологически все еще значительно уступает зарубежному, довольно активно осваивает эти материалы, признавая их преимущества.
Клееный значит передовой
Специалисты утверждают, что отечественные методы изготовления клееных строительных деревянных конструкций были распространены в советское время, а сегодня происходит лишь возвращение к ним на новом технологическом уровне. Как бы то ни было, сегодня мы видим на российском рынке стройматериалов различные клееные деревянные конструкции, выполненные отечественными производителями, — например, клееный брус, который широко используется в строительстве малоэтажного элитного жилья. Интересно, что российские производители зачастую модернизируют зарубежные технологии для удешевления конечной продукции без ущерба качеству, и у многих это получается. И вообще, многие специалисты считают, что у нас клееные конструкции скоро потеснят широко применяемые оцилиндрованные бревна, хотя бы потому, что для производства таких бревен нужен очень качественный лес, которым мы похвалиться, к сожалению, не можем. Вернемся, однако, к изобретению нашего соотечественника.
Как и все клееные конструкции, бревно Казачковского — продукт индустриальный, проще говоря, оно изготавливается в заводских условиях и хранится на специальных складах. А заводское изготовление гарантирует качество, высокую точность обработки поверхностей, унифицированность элементов и сохранность готового строительного материала.
Способ изготовления клееного бревна основан на известных технологиях производства клееного бруса и оцилиндровки, которые нужно вспомнить, чтобы понять все изюминки изобретения вологодского мастера.
Начнем с клееного бруса, который изготавливается на производственных линиях. Сначала бревно распиливается на доски, которые на языке профессионалов называются ламелями. Доски-ламели высушиваются в камерах, затем обремененные сучками и прочими недостатками части из них вырезаются, а оставшиеся «здоровые» сращиваются по принципу «шип-паз» до необходимого размера будущего бруса. На ламель наносится клей, сверху укладывается другая ламель, причем с иным направлением волокон, потом снова клей и снова ламель и т. д. Затем все идет под пресс — и клееный брус готов. Процесс не так чтобы сложный, но требует времени, а время, как известно, деньги.
Ради чего затевается вся эта «канитель» с ламелями? Во-первых, для того, чтобы изделие было высушенным, но при этом без трещин, как, скажем, обычный брус. Такова физика древесины: тонкая доска при сушке не страдает, а вот в бревне или брусе неизбежны трещины. Далее, поскольку в клееном «пироге» чередуются ламели с разным направлением волокон, исключаются кручение, коробление и усадка древесины. Не забудем и о том, что при производстве клееного бруса из древесины удаляются все «слабые» места — сучки, гниль и т. п., а вот места сращивания не могут считаться «слабыми», потому что современные технологии обеспечивают их высочайшую устойчивость к нагрузкам.
В результате получается материал повышенной прочности, не подверженный усадке и короблению (а то очень важно), с прекрасно обработанной поверхностью, что позволяет «не заморачиваться» по поводу внутренней и наружной отделки дома и т. д. и т. п. Достоинств у клееного бруса действительно много.
Оцилиндрованное бревно тоже изготавливается на заводе и тоже высушивается в печах. Преимущество этого стройматериала — форма цилиндра: ускоряется сборка, улучшается теплоизоляция, облагораживается внешний вид бревенчатого строения.
Брус — хорошо, а бревно — лучше
Кто-то предпочитает дом из бруса, кто-то — бревенчатый. Дело вкуса. Специалисты подчеркивают, что идеального материала для строительства не существует. На бесспорные достоинства всегда найдутся свои недостатки, говорят профи, но зато путь совершенствования бесконечен. С этим трудно не согласиться, и все же возникают сомнения. Зачем было создавать клееное бревно, если в обиходе с незапамятных времен существует обычное, а с недавнего времени еще и оцилиндрованное?
Как мы уже говорили, склеивание и сращивание высушенной древесины позволяют избежать образования трещин в материале. Это важное, но не единственное достоинство клееного бревна. Новейшие технологии позволяют производить бревно большого диаметра, которое не подвергается ни короблению, ни усадке. Причем чем массивнее бревна, тем выше теплоизоляционные характеристики здания. В начале 2000-х годов инженеры научно-технического центра Honka создали клееное восьмиламельное бревно диаметром 260 мм. Его стабильность, размеры и высокие эстетические характеристики, как отмечают в этой финской компании, позволили создать множество интересных домов, частных резиденций и общественных строений.
Изобретатель Казачковкий считает, что к созданию клееного бревна специалистов подтолкнули не только физико-технические характеристики клееных конструкций, но и вкусовые предпочтения потребителей.
«Далеко не всем нравится эстетика брусового строения, у многих красивый деревянный дом ассоциируется именно с бревном, — говорит Василий Михайлович. —
К тому же, несмотря на высокие теплоизоляционные характеристики, клееный брус не обеспечивает такой же тепло- и воздухообмен, как бревно, ввиду сложной конструкции и сплошной клеевой прослойкой между элементами. Поэтому я поставил себе задачу создать клееное бревно, которое будет сочетать в себе эстетичный вид, долговечность, высокую теплоизоляцию и способность обеспечивать постоянный тепло- и воздухообмен, присущую обычным круглым бревнам».
Вологодскому изобретателю удалось разработать конструкцию и способ изготовления бревна с задуманными характеристиками, увеличив при этом полезный выход более чем на 30%. Сначала на одном станке последовательно выполняются две операции: оцилиндровка бревна и распиловка его на составляющие будущей клееной конструкции.
Полученные брусья и боковины сушатся до влажности 12±2% в камерных конвективных сушилках. Мягкие низкотемпературные режимы обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов с сохранением естественных физико-механических свойств древесины, прочности, цвета и содержания в ней смолы. Такая сушка боковин позволяет избежать образования трещин на их лицевых сторонах (в сухом бревне трещины достигают ширины от 4 до 10 мм). Высушенные брус и боковины строгаются по пласти на станках любого типа с шириной строгания до 300 мм. Затем боковины склеиваются с брусом.
Вологодское ноу-хау
В особенностях склейки и заключается та самая новизна, которая позволяет считать бревно Казачковского эксклюзивным. Клей наносят двумя ровными полосами по краям строганых поверхностей боковин и бруса. Ширина клеевого шва не превышает 55% ширины боковины. При этом обеспечивается достаточная прочность клеевого шва и в то же время 75–80% объема полученного клееного бревна пропускают воздух и тепло. Таким образом сохраняется самое главное преимущество дерева как строительного материала: почти все бревно «дышит», обеспечивая высокую экологичность жилища. При этом сокращается расход клея — максимум в четыре раза.
По такой технологии центральная часть бревна может быть выполнена как в виде цельного бруса, полученного путем отделения сегментов от бревна, так и в виде клееного бруса, образованного пакетом досок. И при этом сохраняется присущая естественному бревну способность обеспечивать тепло- и воздухообмен между атмосферой и жилищем.
Боковины могут приклеиваться как к цельному брусу, так и к клееному, изготовленному с применением нового способа нанесения клея. Хотя вариант с формированием основы бревна из клееного бруса более трудоемкий, он дает возможность использовать низкосортную древесину. При изготовлении клееного бруса бревна сортируются по диаметру, затем на специальном станке одновременно выполняются оцилиндровка и распиловка (снятие сегментов) бревна. Полученные черновые клееные бревна подаются на тот же оцилиндровочный станок для чистовой строжки.
Хотя для выпуска этой продукции необходимы немалые затраты на приобретение и установку производственной линии, они в значительной степени компенсируются экономичным способом распиловки и сборки клееного бревна. В готовом изделии за счет применения боковых сегментов используется почти 60% древесины бревна, против 15–20% в клееных бревнах других конструкций. Кроме того, трудоемкость изготовления клееного бревна весьма низкая, поскольку после одного прохода через станок сразу получаются и брус, и боковые сегменты, а на каждое бревно требуется всего три элемента строжки вместо 8–14 при иных способах.
Компания «Древмашсервис» разработала линию для массового производства клееных бревен по технологии Казачковского производительностью около 50 000 куб. м деталей домов в год. Запатентованы узел подачи для лесопильно-фрезерного комплекса, специальные строгальные станки и вертикальные гидравлические прессы. Спроектирован уникальный программный обрабатывающий центр для бруса и оцилиндрованного бревна. Высокая производительность центра по готовой продукции — 30 куб. м/час — достигается вследствие выполнения всех операций обработки параллельно.
Главное отличие линии от аналогов в том, что подача бревен или брусьев в зону обработки, а также их перемещение осуществляются поперечно базовой торцевой линейке с позиционированием обрабатывающего инструмента относительно той же линейки. Причем одновременно могут обрабатываться несколько бревен или брусьев, которые в итоге распиливаются на отдельные детали торцевыми пилами. Еще раз стоит подчеркнуть, что оцилиндровка и распиловка бревна выполняются последовательно на одном станке. Все комплектующие импортные, что обеспечивает высокую точность и чистоту обработки, а также высокую производительность станка. Есть и другие отличия, но это уже нюансы для профессионалов.
Для нас, потребителей, важно, что клееное профилированное бревно, изготовленное по технологии Казачковского, обладает всеми лучшими свойствами клееной древесины и при этом эстетично: видимых клеевых швов у него нет, как и трещин. Это бревно долговечно, потому что приклеиваемые боковины изготовлены из наиболее плотной заболонной части бревен, а отсутствие трещин исключает попадание влаги внутрь.