Илья Мельников
Строительные материалы из древесины

Введение

   Строительные материалы являются основой строительства. Для возведения зданий и сооружений требуется большое количество разнообразных строительных материалов, стоимость которых достигает почти 60 % всей стоимости строительно-монтажных работ. Промышленность строительных материалов представляет собой сложный комплекс специализированных отраслей производства, изготовляющих большое количество продукции.
   Качество строительных, в том числе и отделочных работ, зависит от тщательного выполнения их технологии, от того, насколько правильно применены строительные материалы. Знание возможностей и эффективности использования конкретных строительных материалов позволяет проектировать и возводить долговечные сооружения, удовлетворяющие современным техническим требованиям и эстетическим запросам. Виды строительных материалов и технология их изготовления изменялись вместе с развитием производственных сил и сменой производственных отношений в обществе. Простейшие материалы и примитивные технологии заменялись более совершенными, на смену ручному изготовлению пришло машинное.
   За тысячи лет до нашей эры в массовом строительстве использовали кирпич-сырец, в монументальных постройках – горный камень и лишь в конструкциях перекрытий и опор долгое время применяли дефицитное дерево. Так, для строительства в странах Востока в основном использовали, предварительно обработанную и для придания прочности смешанную с рубленой соломой, глину. Такой глиной обмазывали стены, из нее лепили крыши.
   Качество и долговечность сооружения существенно повышало применение высушенных или обожженных глиняных кирпичей. Со временем ассортимент строительных материалов расширялся и видоизменялся. Так, вместо традиционных мелкоштучных тяжелых материалов было организовано массовое производство относительно легких крупноразмерных строительных деталей и конструкций из сборного железобетона, гипса, бетонов с легкими заполнителями, ячеистых бетонов, бесцементных силикатных автоклавных бетонов и др. Широкое развитие получило производство гипсокартонных материалов улучшенного качества, звукопоглощающих и декоративных материалов, гидроизоляционных материалов и изделий. В современном строительстве расширяется использование эффективных видов металлопроката, изделий из древесины, керамических и неметаллических материалов.
   Быстрыми темпами развивается производство и применение в строительстве полимерных материалов различного назначения, пластмасс и смол. Создаются предприятия по выпуску теплоизоляционных материалов и легких заполнителей. Все больше в строительстве используется для наружной и внутренней отделки зданий стекло и изделия из него. Для этих целей изготавливают стекломрамор, цветное стекло, ситаллы, шлакоситаллы, мозаичные стеклянные плитки широкой цветовой гаммы. Растет выпуск и применение керамических облицовочных материалов за счет внедрения новых процессов декорирования, расширения гаммы цветных глазурей, создания рельефных рисунков и орнаментов. Увеличивается производство крупноразмерных плиток.
   Разнообразие конструктивных типов зданий и сооружений требует, чтобы сырье для производства строительных материалов было недорогим и пригодным для изготовления широкого диапазона изделий. Таким требованиям отвечают многие виды нерудного минерального сырья, занимающего по объему запасов значительное место среди полезных ископаемых, например, силикаты, алюмосиликаты и др. Добыча нерудного строительного сырья, залегающего в основном в верхней части осадочного покрова, является технологически несложной. По сравнению с другими обрабатывающими отраслями невысок и уровень затрат на переработку этого сырья из расчета на единицу массы готовой продукции.
   Наиболее эффективным является комплексное использование одного вида добываемого нерудного сырья для производства продукции различного назначения. Это подтверждается, например, внедрением метода переработки нефелинового сырья в глинозем для получения алюминия, содопродуктов и цемента. Значительный эффект дает и комплексная переработка сланцев в бензин, фенолы, цемент и серу. Промышленная отрасль производства строительных материалов является единственной отраслью, которая не множит, а потребляет промышленные отходы, такие как зола, шлаки, древесные и металлические отходы для получения изделий различного назначения. При изготовлении строительных материалов используют также побочные продукты – глину, щебень, песок и др., полученные при добыче руд и угля. Комплексное использование сырья является безотходной технологией. Эта технология позволяет осуществить природоохранные мероприятия и многократно увеличить эффективность производства.
   Постоянно возрастающий объем строительства, все возрастающие требования к его качеству требуют от строителей разных специальностей высококвалифицированного подхода, высокого уровня теоретических знаний и профессиональной подготовки, а также умелого сочетания их в повседневной работе.
   Целью книги является ознакомление специалистов в области строительства с основными строительными материалами, их многогранными свойствами и характеристиками, технологией изготовления, а также опытом использования для применения в практических делах. Материал изложен на базе последних достижений в сфере технологии изготовления строительных материалов и изделий, освещены основные направления их совершенствования.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

   В настоящее время с возрастанием экономического потенциала страны строительству и строительным материалам уделяется очень много внимания. Современное строительство характеризуется высоким развитием научно-технической базы, обеспечивающей быстрый рост разработки новых эффективных строительных материалов, совершенствования технологии их производства, стремлением перенести значительную часть строительных процессов в условия производства, что позволяет значительно облегчить и улучшить условия труда, сократить его затраты и снизить стоимость продукции. Чем шире ассортимент, выше качество и ниже стоимость строительных материалов, тем успешнее осуществляется строительство. В процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений строительные материалы, изделия и конструкции, из которых они возводятся, подвергаются различным физико-механическим, технологическим и химическим воздействиям. Поэтому от специалиста требуется умение со знанием дела правильно выбирать строительные материалы, изделия или конструкции, обладающие достаточной стойкостью, надежностью и долговечностью в конкретных условиях эксплуатации. Для этого необходимы специальные знания используемых материалов и изделий, перечень контролируемых свойств, их показатели, виды и классификации выпускаемой продукции.
   Чтобы легче разобраться в многообразии материалов, применяемых в строительстве, их классифицируют (разделяют) на группы, обладающие одним общим признаком. В основном применяют классификацию по технологическому признаку. В основу такой классификации положены вид сырья, из которого изготовляют материалы и производственная технология, обеспечивающая получение материала. Строительные материалы классифицируют:
   – по назначению (отделочные, конструкционные, гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические, герметизирующие, антикоррозионные);
   – по виду материала (древесные, каменные, полимерные, металлические, стеклянные, керамические и др.);
   – по способу получения (природные и искусственные).
   Природные строительные материалы добывают в местах их естественного образования (горные породы), или роста (древесина). Состав и свойства этих материалов в основном зависят от происхождения исходных пород и способа их обработки и переработки.
   Искусственные строительные материалы изготавливают из природного минерального и органического сырья (песка, глины, нефти, газа, известняка и т.д.) и промышленных отходов (шлаков, золы и др.) по специальной технологии. Полученные искусственные материалы приобретают новые свойства, отличные от свойств исходного сырья.
   Возможность использования материалов в строительных конструкциях и изделиях в значительной степени определяется его свойствам. Свойства материалов определяются составом и структурой материала. Структуру материала изучают на микроуровне при помощи микроскопов и на макроуровне – визуально.
   Микроструктура зависит от состава и может быть нестабильной, оцениваемой по вязкости и пластичности (лакокрасочные материалы, цементное тесто). Со временем она переходит в более устойчивую структуру: аморфную (стекло), характеризующуюся однородностью и хаотичным расположением молекул, или стабильную – кристаллическую (металлы, камень).
   Кристаллическая структура представляет собой кристаллическую решетку со строго определенным расположением атомов. Одним из основных показателей кристаллических решеток является прочность. На свойства материалов большое влияние оказывают форма, размеры и расположение кристаллов. Мелкокристаллические более однородны и стойки к внешним воздействиям. Крупнокристаллические материалы, например металлы, имеют большую прочность. Слоистое расположение кристаллов, как у сланцев, обеспечивает легкое раскалывание по плоскостям, что используется при получении отделочных плиточных материалов.
   Микроструктуру искусственно полученных материалов можно целенаправленно регулировать в зависимости от задаваемых свойств и назначений изделий.
   Макроструктура материала зависит от технологии получения материала и сырья. Так, стекло обладает плотной макроструктурой, пеносиликат – ячеистой, пластики – слоистой, песок и гравий – рыхлозернистой. Однако, имея одно и то же основное исходное сырье, например, глину, и изменяя технологию, можно получить облицовочные плитки плотной структуры, стеновой мелкопористый кирпич и теплоизоляционный ячеистый материал – керамзит.
   Свойства материалов условно разделяют на физические, механические, химические и технологические.
   Физические свойства характеризуют вещество и структуру материала, а также его способность реагировать на внешние воздействия, не вызывающие изменения химического состава и структуры материала. Основными из них являются:
   – общефизические свойства: плотность (истинная, средняя, насыпная), объемная масса, относительная плотность, пористость (общая, открытая, замкнутая);
   – гидрофизические свойства: влагоотдача, водопоглощение, морозостойкость, воздухостойкость, гигроскопичность, гидрофобность, гидрофильность, межзерновая пустотность, гидрофобность, влажность, водонепроницаемость, водостойкость, фильтрационная способность (водопроницаемость);
   – теплофизические свойства: теплопроводность, теплоемкость, термостойкость, жаростойкость, огнеупорность, огнестойкость;
   – акустические свойства: звукопоглощение, звукоизоляция, виброизоляция, вибропоглощение;
   – механические свойства: предел прочности на сжатие, растяжение, изгиб, твердость, износ, сопротивление удару, упругость, истираемость;
   – химические свойства: коррозионная стойкость, химическая активность, растворимость, кристаллизация;
   – технологические свойства: вязкость, пластичность, ковкость, свариваемость, гвоздимость, набухание и усадка, хрупкость и др.
   Кроме того, физические свойства включают и механические свойства, которые характеризуют поведение материала при действии на него различных нагрузок. К механическим свойствам относятся: сопротивление материала сжатию, растяжению, изгибу, упругость, пластичность, хрупкость и др.

Физические свойства строительных материалов

   Плотность. Плотность может быть истинной, средней, насыпной, относительной. Под истинной плотностью (кг/м куб.) понимают массу единицы объема абсолютно плотного материала без трещин, пор и пустот. Истинная плотность (кг/м куб.) для основных строительных материалов следующая: сталь, чугун 7800…7900; портландцемент 2900…3100; гранит 2700…2800; песок кварцевый 2600…2700; кирпич керамический 2500…2800; стекло 2500…3000; известняк 2400…2600; древесина 1500…1600.
   Средняя плотность – это масса единицы объема материла или изделия в естественном состоянии, то есть с пустотами и порами. Средняя плотность одного и того же материала может быть разной в зависимости от пористости и пустотности. Сыпучие материалы (цемент, щебень, песок и др.) характеризуются насыпной плотностью – отношением массы зернистых и порошкообразных материалов в свободном без уплотнения насыпном состоянии ко всему занимаемому ими объему, включая пространство между частицами.
   От плотности материала в значительной степени зависят его прочность, теплопроводность и другие свойства. Этими данными пользуются при определении толщины ограждающих конструкций отапливаемых зданий, размера строительных конструкций, расчетах транспортных средств и др. Значения средней плотности строительных материалов находятся в широких пределах.
   Средняя плотность (кг/м куб.) для некоторых строительных материалов следующая: сталь – 7800…7850; гранит – 2600…2800; бетон тяжелый – 1800…2500; кирпич керамический – 1600…1800; песок – 1450…1650; вода – 1000; бетон легкий – 500…1800; керамзит – 300…900; сосна – 500…600; минеральная вата – 200…400; поропласты – 20…100.
   Плотность материала зависит от его пористости и влажности. С увеличением влажности плотность материала увеличивается.
   Относительная плотность – это степень заполнения веществом объема материала. Относительную плотность выражают отвлеченным числом или в процентах.
   Пористость. Пористость материала характеризует объем, занимаемый в нем порами – мелкими ячейками, заполненными воздухом. Мелкие поры, заполненные воздухом, придают строительным материалам теплоизоляционные свойства. По величине пористости можно судить о примерной прочности, плотности, водопоглощении, долговечности и др. Для конструкций, от которых требуется высокая прочность или водонепроницаемость, используют плотные материалы, для стен зданий используют материалы со значительной пористостью. Такие материалы обладают хорошими теплоизоляционными и звукопоглощающими свойствами.
   Для рыхлых материалов при расчетах учитывают насыпную объемную массу. Пористость и относительная плотность в значительной степени определяют эксплуатационные качества материалов (прочность, водопоглощение, морозостойкость, теплопроводность). Значение показателя пористости строительных материалов колеблется от 0 (стекло, сталь) до 90 % (минеральная вата).
   Пустотность. Пустотность представляет собой количество пустот, образующихся между зернами рыхлонасыпного материала. Выражается в процентах по отношению ко всему занимаемому объему. Этот показатель важен для керамзита, песка, щебня при изготовлении бетона. В некоторых строительных материалах (кирпич, панели) имеются полости, также образующие пустоты. Пустотность пустотелого кирпича составляет от 15 до 50 %, песка и щебня – 35…45 %.

Гидрофизические свойства материалов

   Гигроскопичность. Гигроскопичность представляет собой свойство материала поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их на своей поверхности. Она зависит от вида, количества и размера пор, от природы материала, от температуры воздуха и его относительной влажности. Когда влажность снижается, часть гигроскопичной влаги испаряется. Чем мельче поры, тем больше общая площадь поверхности, и следовательно, выше гигроскопичность. Материалы, притягивающие своей поверхностью воду, называют гидрофильными; материалы, отталкивающие воду называют гидрофобными.
   Водопоглощение. Водопоглощение является способностью материала впитывать и удерживать воду. Величина водопоглощения характеризуется разностью между массой образца, насыщенного водой и массой сухого образца. Водопоглощение строительных материалов изменяется в зависимости от объема пор, их размеров и вида. Различают объемное водопоглощение, когда указанная разность отнесена к объему образца, и массовое водопоглощение, когда эта разность отнесена к массе сухого образца.
   Массовое водопоглощение различных материалов колеблется в широких пределах. Так, массовое поглощение обыкновенного кирпича составляет от 8 до 20 %, бетона – 2 – 3 %, торфоплит – 100 % и больше. Вода, попавшая в поры материала, увеличивает его объемную массу и теплопроводность, уменьшает морозостойкость и прочность. Некоторые материалы, в частности, затвердевшие глиняные растворы, разрушаются в воде.
   Водопроницаемость. Водопроницаемость является свойством материала, характеризующим его способность пропускать воду под давлением. Она характеризуется количеством воды, прошедшей в течение 1 ч через 1 м кв. площади испытуемого материала при давлении 1 МПа. Это свойство учитывают при строительстве дамб, мостов, плотин и других гидротехнических сооружений. Сталь, стекло, большинство пластмасс, битум и другие плотные материалы водонепроницаемы.
   Влагоотдача. Влагоотдача представляет собой способность материала отдавать влагу при снижении влажности воздуха. Скорость влагоотдачи зависит от разности между влажностью материала и относительной влажностью воздуха. Чем разность больше, тем интенсивнее происходит высушивание. На влагоотдачу влияют свойства самого материала, характер его пористости, природа вещества. Материалы с крупными порами, а также гидрофобные материалы легче отдают воду, чем гидрофильные и мелкопористые. Влагоотдача строительного материала в естественных условиях характеризуется интенсивностью потери влаги при относительной влажности воздуха 60 % и температуре 20 0С.
   Воздухостойкость. Воздухостойкостью называется способность материала длительно выдерживать многократное увлажнение и высушивание без деформаций и потери механической прочности. Бетон, керамика и другие природные и искусственные каменные материалы, а также надводные части гидросооружений, дорожные покрытия, сжимающиеся при высыхании и расширяющиеся при увлажнении, разрушаются из-за возникновения растягивающих напряжений.

Теплофизические свойства

   Теплопроводность материала. Теплопроводностью называют свойство материала пропускать тепло через свою толщину. Теплопроводность материала принято характеризовать величиной коэффициента теплопроводности. Этот коэффициент показывает количество тепла в в килокалориях, проходящего за 1 ч через 1 м кв. материала толщиной 1 м при разности температур на ее противоположных поверхностях в 1 0С. Как правило, коэффициент теплопроводности выше для плотных материалов и ниже для пористых. Влажность материала резко (до 10 раз) увеличивает его теплопроводность, что объясняется значительной теплопроводностью воды. Когда влажные материалы замерзают, их теплопроводность возрастает еще значительнее.
   Морозостойкость. Под морозостойкостью понимают способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения, то есть не образуя трещин, выкрашивания, расслаивания, не теряя значительно прочности и массы. Вода, находящаяся в порах материала, превратившись в лед, увеличивается в объеме примерно на 10 %. При этом в материале возникают большие внутренние напряжения, которые постепенно его разрушают. Способность материала противостоять морозному разрушению зависит от присутствия в его структуре определенного объема замкнутых пор, в которые под давлением растущих кристаллов льда вода отжимается.
   Морозостойкость материала в строительстве количественно оценивается маркой F – числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые выдерживают образцы без снижения прочности на 5…25 % и массы на 3…5 % в зависимости от назначения материала. По морозостойкости установлены следующие марки: тяжелый бетон – F50…F500, легкий бетон – F25…F500, стеновые керамические камни, кирпич – F15…F100.
   Морозостойкими являются плотные или с малым водопоглощением (до 0,5 %) материалы. Морозостойкость характеризуется количеством циклов попеременного замораживания материала до температуры – 15 0С и оттаивания его в воде при температуре 20 0С. Прочность материала в результате этого понизиться не должна более чем на 20 %, а потеря массы – превысить 5 %.
   Огнестойкость. Огнестойкость является способностью материала выдерживать, не разрушаясь, воздействие огня и воды в условиях пожара. К строительным материалам (стены, перекрытия, колонны и др.) предъявляют требования по огнестойкости, которые зависят от категории здания по пожаробезопасности. Огнестойкость оценивают по показателю возгораемости. Этот показатель основан на нескольких признаках предельного состояния: потере несущей способности, которая выражается в снижении прочности и увеличении деформаций, а также теплоизолирующих свойств и сплошности.
   Предел огнестойкости материалов и конструкций характеризуется временем, выраженном в часах с начала теплового воздействия и до появления одного из признаков предельного состояния. По степени огнестойкости различают сгораемые, трудносгораемые и несгораемые материалы.
   Сгораемыми называют материалы, которые под действием огня или высокой температуры воспламеняются и продолжают гореть после удаления источника огня (например, древесина, рубероид).
   Трудносгораемыми являются материалы, способные гореть, тлеть и обугливаться только при непосредственном действии на них источника огня или высокой температуры и прекращающие гореть после удаления этого источника (например, фибролит).
   Несгораемыми считаются материалы, которые не воспламеняются под действием огня или высокой температуры, а только разрушаются. К ним относятся бетоны, строительные растворы, кирпич, стеклянные и керамические плитки.
   Огнеупорность является свойством материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности строительные материалы подразделяют на огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. К огнеупорным относятся материалы, выдерживающие продолжительное воздействие температуры от 1580 0С и выше. Тугоплавкие выдерживают температуру 1350 – 1580 0С, огнеупорность легкоплавких материалов ниже 1350 0С.
   Жаростойкость. Жаростойкость – это способность материала выдерживать без разрушений определенное количество резких колебаний температуры – теплосмен. Теплосмены являются единицей измерения этого свойства.

Механические свойства строительных материалов

   Прочность. Прочность – способность материала сопротивляться разрушению под влиянием внутренних напряжений, возникающих в результате действия на материал внешних нагрузок или других факторов. В построенном здании почти все конструкции испытывают нагрузки (вес частей здания, вес оборудования, вес мебели и др.), вследствие чего в материалах конструкций возникают напряжения, противодействующие внешним силам.
   Основными показателями, характеризующими прочность материала, являются сопротивление сжатию, растяжению, изгибу. Прочность материала при сжатии и растяжении характеризуется его пределом прочности. Предел прочности, или временное сопротивление, – напряжение в материале образца, соответствующее нагрузке, при которой он разрушается.
   Предел прочности различных материалов при сжатии и растяжении меняется в широких пределах – от 0,5 до 1000 МПа и более. Для многих материалов предел прочности при сжатии резко отличается от предела прочности при растяжении. Одинаково хорошо сопротивляются сжатию и растяжению такие материалы, как сталь, древесина. Плохо сопротивляются растяжению каменные материалы: природный камень, кирпич, бетон и т.п.
   Примером прочности конструкции при изгибе может служить мост, доска через канаву, а также балка, на которую опираются плиты перекрытия, стропила крыши.
   Твердость. Твердость – это способность материалов сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Твердость не всегда соответствует прочности материала. Существуют несколько способов определения твердости. Например, твердость каменных материалов оценивают шкалой Мооса, состоящей из десяти минералов, расположенных по степени возрастания их твердости. Показатель твердости испытуемого материала находится между показателями твердости двух соседних минералов, из которых один чертит, а другой сам чертится этим материалом.

Шкала твердости Мооса

   1 Тальк или мел (легко чертится ногтем).
   2 Гипс или каменная соль (чертится ногтем).
   3 Кальцит или ангидрит (легко чертится стальным ножом).
   4 Плавиковый шпат (чертится стальным ножом под небольшим нажимом).
   5 Апатит (сталь) (чертится стальным ножом под большим нажимом).
   6 Полевой шпат (слегка царапает стекло, стальным ножом не чертится).
   7 Кварц (легко чертит стекло, стальным ножом не чертится).
   8 Топаз.
   9 Корунд.
   10 Алмаз.
   Износ. Износ – это разрушение материала при совместном действии истирания и удара. Прочность при износе оценивается потерей в массе, выраженной в процентах. Износу подвергаются материалы дорожных покрытий, полов промышленных предприятий, аэродромов и др.
   Сопротивление удару. Сопротивление удару имеет большое значение для материалов, применяемых в дорожных покрытиях и полах. Испытание материалов на удар производят на специальном приборе – копре.

Технологические свойства строительных материалов

   Технологические свойства характеризуют способность материала подвергаться тому или иному виду обработки. Так, древесина хорошо обрабатывается инструментами. Технологические свойства некоторых полимерных материалов включают способность сверлиться, обтачиваться, свариваться, склеиваться. Глиняные, бетонные и иные смеси обладают пластичностью, вязкостью, которые обеспечивают заполнение определенного объема.
   Вязкость. Вязкость – это сопротивление жидкости передвижению одного ее слоя относительно другого. Когда какой-либо слой жидкости приводится в движение, то соседние слои также вовлекаются в движение и оказывают ему сопротивление, величина которого зависит от температуры и вещественного состава. Вязкостные свойства важны при использовании органических вяжущих веществ, природных и синтетических полимеров, красочных составов, масел, клеев. При нагревании вязкость этих материалов снижается, при охлаждении – повышается.
   Упругость. Упругость является свойством материала восстанавливать после снятия нагрузки свою первоначальную форму и размеры. Пределом упругости считается напряжение, при котором остаточные деформации впервые достигают некоторой очень малой величины.
   Пластичность – способность материала деформироваться без разрыва сплошности под влиянием внешнего механического воздействия и сохранять полученную форму, когда действие внешней силы закончится. Все материалы делятся на пластичные и хрупкие. К пластичным относят сталь, медь, глиняное тесто, нагретый битум и др.

Акустические свойства строительных материалов

   Акустические свойства проявляются при действии звука на материал. Акустические материалы по назначению могут быть звукопоглощающие, звукоизолирующие, вибропоглощающие и виброизолирующие.
   Звукопоглощающие материалы. Звукопоглощающие материалы предназначены для поглощения шумового звука. Их акустической характеристикой является величина коэффициента звукопоглощения, равная отношению количества поглощенной материалом звуковой энергии к общему количеству звуковой энергии, падающей на поверхность материала в единицу времени. Как правило, такие материалы имеют большую пористость или шероховатую, рельефную поверхность, поглощающую звук. Строительные материалы, у которых коэффициент звукопоглощения выше 0,2, называют звукопоглощающими.
   Звукоизолирующие материалы. Звукоизолирующие материалы применяют для ослабления ударного звука, передающегося через строительные конструкции здания из одного помещения в другое. Звукоизоляционные материалы оценивают по двум показателям: относительной сжимаемости под нагрузкой в процентах и динамическому модулю упругости.
   Вибропоглощающие и виброизолирующие материалы предназначены для предотвращения передачи вибрации от машин и механизмов к строительным конструкциям.
   Ниже приводятся некоторые свойства строительных материалов.

Химические свойства строительных материалов

   Химические свойства характеризуют способность материалов реагировать на внешние воздействия, ведущие к изменению химической структуры, а также воздействовать в этом отношении на другие материалы. Основные химические свойства: растворимость и стойкость к коррозии (кислотостойкость, щелочестойкость, газостойкость).
   Растворимость. Растворимость – это способность материала растворяться в жидких растворителях: воде, керосине, бензине, масле и других, образовывая новые растворы. Растворимость зависит от химического состава веществ, давления и температуры. Показателем растворимости является произведение растворимости, представляющее собой предельное содержание растворенного вещества в граммах на 100 мл раствора при нормальном давлении и заданной температуре.
   Стойкость к коррозии. Стойкость к коррозии является свойством материала сохранять свои качества в условиях агрессивной среды. Такой средой могут быть вода, газы, растворы солей, щелочей, кислот, органические растворители, а также биологические организмы (бактерии, водоросли и т.п.). Древесина, пластмассы, битумы и некоторые другие органические материалы при обычных температурах относительно стойки к действию кислот и щелочей средней и слабой концентрации.
   Адгезия. Адгезия представляет собой соединение, сцепление твердых и жидких материалов по поверхности. Это свойство обусловлено межмолекулярным взаимодействием. Адгезионные силы сцепления очень важны при получении строительных материалов, состоящих из многих компонентов, например железобетон.
   Кристаллизация. Кристаллизия представляет собой процесс образования кристаллов из паров, растворов, расплавов при электролизе и химических реакциях, который сопровождается выделением тепла.
   Долговечность. Долговечность представляет собой способность материала сопротивляться комплексному действию атмосферных и других факторов в условиях эксплуатации. Старение – это процесс постепенного изменения, ухудшения свойств материалов в условиях эксплуатации.
   Знание этих и других свойств позволяет сравнивать материалы между собой и определять область их применения с учетом технико-экономической целесообразности. Так, в условиях эксплуатации гидротехнических сооружений строительные материалы, изделия и конструкции, из которых они построены, подвергаются периодическому или постоянному воздействию воды и агрессивных сред, поэтому к ним предъявляются повышенные требования по водостойкости, морозостойкости, водонепроницаемости, корроизонной стойкости и др.
   Многие материалы под влиянием водопоглощения ярко проявляют повышенные пластические свойства. Практика строительства показывает, что выбор технически целесообразного материала обосновывают не только его прочностные характеристики, но стойкость к воздействию внешней среды, в которой работает конструкция. Обычно эта стойкость материала во времени (долговечность) неразрывно связана с его химическими и физико-химическими свойствами. Физико-химические в свою очередь тесно связаны со структурой материала и зависят от ее изменения под влиянием внешних и внутренних факторов.
   Вследствие проникновения химических реагентов из внешней среды внутренние химические реакции с образованием новых соединений могут значительным образом отразиться на структуре. Изменение структуры (микроструктуры и макроструктуры) в первый период может привести к псевдоупрочнению, а в дальнейшем – к сокращению долговечности материала. Применяемый в строительстве материал обычно подвергают технологической обработке. Cпособность поддаваться такой обработке является порой решающим показателем при выборе материала. Так, при массовой заготовке щебня для бетонных работ учитывается способность горной породы дробиться без образования плоских щебенок, поэтому при выборе материалов всегда учитывают его способность реагировать на отдельные или взятые в совокупности следующие факторы: физические, механические, внешнюю среду, температуру и ее колебания, химические реагенты, технологические операции и т.д. Эта способность материала реагировать на указанные факторы определяется его свойствами.
   Оценить технические свойства и сравнить материалы между собой возможно по показателям, которые получают при испытании материалов в полевых, производственных или лабораторных условиях. Полученные знания основных технических свойств строительных материалов и изделий дают возможность рационально их использовать в строительстве. Например, по известным значениям истинной и средней плотности строительных материалов можно рассчитать, какой плотностью (или пористостью) обладают эти материалы, и составить достаточно полное представление о прочности, теплопроводности, водопоглощении и других важных характеристиках строительных материалов, чтобы в дальнейшем на этом основании решать вопрос об их применении в тех или иных сооружениях и конструкциях.
   Для расчета нагрузок при определении массы сооружений для транспортных расчетов и выбора емкости складских помещений необходимо знать величину средней плотности строительных материалов. Без данных о прочности применяемых материалов невозможны расчеты прочности и устойчивости сооружений и конструкций. Прогноз их долговечности невозможен без знания таких свойств материала, как отношение к влаге, воздействию окружающей среды, смене температур и др.
   Свойства материалов не остаются постоянными, а изменяются во времени в результате механических, физико-химических и биохимических воздействий среды, в которой эксплуатируется строительная конструкция или изделие. Эти изменения могут протекать и медленно (разрушение горных пород), и быстро (вымывание из бетона растворимых веществ). Следовательно, каждый материал должен обладать не только свойствами, позволяющими применять его по назначению, но и определенной стойкостью, обеспечивающей долговечную эксплуатацию изделия или конструкции.
   Знание основных свойств строительных материалов необходимо также для выполнения расчетов, позволяющих оценить их качество, соответствие техническим требованиям, возможность применения в конкретных условиях эксплуатации.
   Употребляемые в строительстве материалы должны удовлетворять определенным требованиям, которые устанавливаются государственными стандартами (ГОСТами). В строительстве соответствие поступающих материалов требованиям ГОСТа проверяют специальные лаборатории.
   Любой вид продукции обладает определенными свойствами, представляющими интерес для потребителей. Для строительных материалов важны такие качества, как прочность, плотность, теплопроводность, морозостойкость, стойкость по отношению к действию воды, агрессивных сред и др. Качеством называется сумма свойств, определяющих пригодность материала и изделия для использования по назначению. Так, для кровельных материалов оценка их качества производится по сумме таких свойств, как водостойкость, водонепроницаемость, термостойкость, прочность на изгиб, атмосферостойкость и др.
   Контроль качества строительных материалов и изделий проводят по разработанным нормам, требованиям и правилам. В зависимости от контролируемого производственного этапа различают контроль входной, технологический и приемочный.
   Входной контроль включает проверку соответствия поступающих материалов и изделий установленным требованиям. Например, на предприятиях сборного железобетона проверяют качество поступающих исходных материалов: заполнителей и цемента для бетона, арматурной стали, закладных деталей, отделочных и других материалов.
   Технологический контроль состоит в проверке соответствия установленным требованиям температуры, давления, времени выдерживания, тщательности перемешивания и других показателей технологического процесса.
   Приемочный контроль заключается в проверке соответствия готовых изделий требованиям стандартов или технических условий.
   Все материалы и изделия выпускают по государственным и межгосударственным стандартам – ГОСТ, СТ СЭВ, ИСО, СТБ, СНБ. Деятельность стандартизации существует для повышения качества продукции, безопасности ее получения и безопасности. Методы испытаний также стандартизированы. Кроме этого, в строительстве существуют «Строительные нормы» и «Технические нормативные правовые акты», представляющие собой объединенные нормативные документы по проектированию, строительству и строительным материалам.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

   Все строительные материалы в зависимости от химического состава условно разделяются на органические и неорганические. К органическим материалам относятся:
   – древесные материалы и изделия из древесины;
   – органические вяжущие материалы (битумы, дегти);
   – синтезированные полимеры.
   По объему использования и разнообразию применения в хозяйственной сфере с древесиной не может сравниться никакой другой материал. В строительстве древесину используют для изготовления деревянных домов, столярно-строительных изделий – дверей, окон, полов, паркета, древесных плит, элементов мостов. Широко применяют древесину для изготовления пиломатериалов, древесностружечных, древесноволокнистых материалов, столярных плит, фанеры, пластиков, лущеного и строганого шпона и др. Из лущеного шпона изготавливают клееную слоистую древесину – фанеру, фанерные плиты, клееные детали встроенной мебели и т.д. Строганый и синтетический шпон является основным облицовочным материалом для деталей, изготовленных из древесины малоценных пород, фанеры и древесностружечных плит.
   Широкому использованию древесины в строительстве способствуют ее высокие физико-механические качества, хорошая обрабатываемость, а также эффективные способы изменения отдельных свойств древесины путем химической и механической обработки.
   Древесина легко обрабатывается, имеет малую теплопроводность, достаточно высокую прочность, хорошую сопротивляемость ударным и вибрационным нагрузкам, в сухой среде долговечна, имеет небольшую массу. Она имеет высокую удельную прочность (отношение предела прочности к массе), а сухая древесина имеет хорошие изоляционные свойства в отношении тепла, звука и электричества. Древесина имеет высокую стойкость к воздействию кислот и щелочей, что позволяет эффективно использовать ее при сооружении зданий химических производств. Важным свойством древесины является хорошая пропитываемость, в том числе веществами, препятствующими гниению (антисептиками), возгоранию (антипиренами).
   Древесина соединяется крепежными изделиями (гвоздями, болтами, шурупами, винтами, нагелями), прочно склеивается, сохраняет красивый внешний вид, хорошо воспринимает отделку. Однако вместе с тем древесина имеет недостатки: она подвержена горению и загниванию, разрушается от действия насекомых и грибов, гигроскопична, вследствие чего может разбухать и подвергаться усушке, короблению и растрескиванию. Кроме того, древесина имеет пороки биологического происхождения, которые снижают ее качество. Чтобы правильно использовать древесину, надо знать ее свойства, строение и пороки.
   В строительстве при изготовлении изделий из древесины применяют клеи, лакокрасочные материалы, отделочные пленки, пластмассы, фурнитуру, приборы для окон и дверей, крепежные материалы и другие материалы. Облицовка стен, устройство оконных и дверных блоков, встроенной мебели, потолков, полов, перекрытий и кровли зданий требуют хороших знаний технологии работ, конструкций изделий и применяемых материалов.
   Вид и свойства используемых материалов из древесины влияют на приемы и режимы обработки, качество вырабатываемых изделий, их внешний вид, прочность, долговечность, стоимость. От материалов зависит структура технологического процесса, состав технологического оборудования, длительность производственного цикла, уровень механизации и автоматизации, условия труда и трудоемкость изделий.
   Широкое применение в строительстве находят древесные прессовочные массы, из которых изготовляют различные изделия. С ростом объема строительства растет потребность в столярных и других изделиях из древесины. Значительно увеличивается строительство различного вида деревянных домов, сельскохозяйственных и общественных зданий, что требует от строителей прочных знаний, экономического мышления и высокого профессионального мастерства.

Характеристика древесины основных пород

   Строение дерева и древесины. В строительстве древесину используют с давних пор благодаря многим присущим ей положительным свойствам, применяя как хвойные породы (сосна, ель, лиственница), так и лиственные (дуб, ясень, береза, осина, бук, граб и др.). Каждая древесная порода имеет характерные особенности, признаки, по которым ее можно отличить от другой.
   Растущее дерево состоит из кроны, ствола и корней. В строительстве практически используется лишь стволовая древесина. Ствол имеет форму, близкую к конусу, что позволяет дереву выдерживать силы тяжести самого дерева, а также нагрузки от ветра и снега. Строение ствола – слоисто-волокнистое. Диаметр ствола уменьшается от корня (комля) к вершине. Древесину пронизывают сучки, являющиеся продолжением ветвей в стволе. Между корой и древесиной имеется невидимый глазу слой камбия. Кора имеет два слоя: наружный, который называют коркой, и внутренний – луб. Корка состоит из мертвых клеток и выполняет функции защиты дерева от колебаний температуры, она не дает влаге, содержащейся в дереве, интенсивно испаряться, препятствует проникновению в дерево бактерий и грибов, предохраняет его от механических повреждений. Луб состоит из живых клеток.
   Между корой и древесиной имеется невидимый невооруженным глазом слой клеток – камбий. Рост древесины и коры происходит за счет деления и роста именно этих клеток. Клетки древесины откладываются внутри камбиального слоя, а коры вне этого слоя. По мере увеличения диаметра ствола кора растягивается, на ней появляются трещины, часть из них зарастает, образуя выступы.
   Древесина, образовавшаяся в начале и конце вегетационного периода, отличается по плотности и цвету. Прирост древесины за один вегетационный период называется годичным слоем. Часть его, образовавшаяся весной, называется ранней древесиной, а в конце лета и начале осени – поздней. Годичные слои обычно хорошо видны, по их количеству можно определить возраст дерева: сколько колец – столько лет дереву. Ранняя древесина годичного слоя значительно отличается от поздней. Она мягче, легче, усыхает меньше в поперечном и больше в продольном направлении. Это предопределяет одно из основных свойств древесины: из-за разного усыхания ранней и поздней древесины в ней возникают напряжения, приводящие к ее короблению, в отдельных случаях – к растрескиванию.
   На поперечном срезе ствола имеются две зоны – наружная (заболонь) и внутренняя (ядро). Обычно заболонь менее плотная, чем ядро, содержит намного больше влаги. Ядро у многих пород древесины темнее заболони, заметно плотнее. Оно более устойчиво к загниванию. Важным свойством является ее волокнистая структура. У лиственных пород волокна – короче, у хвойных – длиннее. Вот почему лучшие сорта древесноволокнистых плиты, целлюлозы, бумаги делают из древесины хвойных пород.
   В стволах деревьев находятся горизонтально расположенные, идущие от сердцевины к коре группы клеток, которые называют сердцевинными лучами. Эти клетки проводят питательные соки поперек ствола. Вдоль ствола соки у лиственных пород проводят сосуды, а у хвойных – волокна. Влажность является одним из важнейших свойств древесины. Она определяется отношением массы содержащейся в древесине влаги к массе абсолютно сухой древесины и выражается в процентах, для чего частное от деления умножается на 100.
   Влажность различных частей ствола различна. Так, влажность заболони больше, чем ядра. В древесине влага находится в виде воды или пара в полостях клеток и в связанном виде – в их стенках. Это свойство важно потому, что при испарении влаги из полостей клеток или из их стенок состояние древесины принципиально различно.
   Состояние, при котором в полостях клеток влага отсутствует, а она имеется только в стенках клеток, называется пределом насыщения. Этот предел соответствует 30 % влажности древесины. При дальнейшем уменьшении влажности физические и механические свойства древесины начинают изменяться. Когда влажность древесины становится ниже 30 %, не увеличивается и не уменьшает под влиянием влажности окружающей среды, ее называют равновесной. При этом она примерно соответствует влажности той среды, в которой древесина эксплуатируется. Краткосрочные изменения влажности окружающей среды практически не влияют на влажность древесины. Значение имеют долгосрочные изменения. Равновесная влажность древесины должна соответствовать средней влажности окружающей среды.
   Чтобы защитить древесину от краткосрочных изменений влажности среды, в которой она эксплуатируется, ее поверхность защищают – олифят, красят, лакируют, покрывают пленкой и т.п. Если влажность древесины свыше 30 %, ее размеры с изменением влажности не меняются, если меньше 30 %, то размеры меняются, она усыхает, происходит усушка при уменьшении влажности окружающей среды и разбухает при увеличении.
   Разбухание и усушка древесины являются отрицательными ее физическими свойствами, так как при этом происходит коробление, растрескивание, раскалывание. Усушка чаще всего бывает неравномерной: почти в два раза больше по годичным слоям и меньше в радиальном направлении. Вдоль волокон древесина фактически не разбухает и не усыхает. В результате усушки доски коробятся. На величину усушки в первую очередь влияет плотность древесины. Чем выше плотность, чем больше усушка.
   Плотность древесины характеризуется отношением массы древесины к ее объему и измеряется в граммах (килограммах) на кубический сантиметр (метр). Плотность меняется как в пределах одной породы, так и по породам. Так как влага входит в массу древесины, а влажность меняется, то плотность измеряют при одной и той же влажности (обычно 12 %). В стандартах указывают среднюю плотность для какой-то породы. Плотность древесного вещества равна 1,53 г/см куб (1530 кг/ м куб.).
   Как правило, в больших объемах древесина эксплуатируется на открытом воздухе, где на нее действуют солнце, ветер, снег и дождь. В таких условиях древесина обветривается и теряет свой естественный цвет, становится серой, поскольку в поверхностном слое частично разрушается целлюлоза и в нем появляется много микроорганизмов. При очень продолжительном обветривании древесина начинает терять массу, что бывает заметно на старых срубах деревянных домов, столбах, заборах. При этом уменьшаются размеры древесины, но происходит это очень медленно – примерно 5 – 10 мм за 100 лет. На открытом воздухе древесина часто увлажняется, высыхает, снова увлажняется, что приводит к появлению трещин.
   Трещин больше всего у твердой и тяжелой древесины, глубина трещин также больше. Неприятности при строительстве доставляет и коробление досок на открытом воздухе. Оно может быть очень большим. Чем шире доски или чем древесина плотней, тем коробление больше. На открытом воздухе древесина быстрее загнивает. Все эти свойства древесины называются атмосферостойкостью, которую необходимо повышать.
   Кроме атмосферостойкости древесины, необходимо заботиться и об ее биостойкости. Проблема защиты древесины от биологического разрушения очень важна. С древнейших времен строители старались древесину чем-либо пропитать, чтобы она не гнила. Природа и здесь позаботилась о древесине. Замечено, что практически не гниет сухая древесина. Почти не гниет древесина, находящаяся в воде. Старые опоры мостов обычно сгнивают в надводной части, а подводная часть сохраняется долгие годы. В некоторых странах сохранились деревянные опоры, простоявшие в воде около 2000 лет. Поэтому в некоторых случаях бревна от гниения предохраняют путем их затапливания.
   Важным приемом предохранения древесины является ее сушка. Правильно высушенная древесина в строительстве хлопот не доставляет.
   Древесина обладает рядом различных природных или условных отклонений от нормы, которые значительно изменяют ее свойства и ограничивают области ее применения. Эти отклонения называются пороками древесины. Самым распространенным пороком, влияющим на качество древесины, являются сучки. Сучки представляют собой отжившие в древесине ствола основания ветвей – живых или отмерших еще при жизни дерева. Однако бревен без сучков не бывает и в пиломатериалах, заготовках, деталях, шпоне, фанере они присутствуют всегда.
   Трещины также являются пороками древесины. Трещины появляются вследствие имеющихся в древесине внутренних напряжений и присущи практически каждому растущему дереву. Возникают они также и при сушке, хранении, механической обработке древесины.
   Снижает качество древесины такой порок древесины, как червоточины. Они характеризуются повреждениями древесины в виде бороздок на ее поверхности, каналов (ходов) в ее толще, проделанных насекомыми или их личинками, в древесине морских сооружений – обитателями водной среды. Живые существа, повреждающие древесину, называются древоточцами. Они могут действовать в свежесрубленной древесине, при ее хранении, при эксплуатации деревянных изделий.
   Следующей группой пороков являются деформации древесины, ее покоробленность. Происхождение этих пороков связано, как правило, с сушкой. К порокам древесины относятся дефекты формы ствола – сбежистость, кривизна, закомелистость и другие, а также строение древесины (отклонение направления ее волокон от продольной оси ствола дерева), раны (повреждения) древесины, ее сухобокость, засмолок, прорость.
   Знание пороков древесины и их характеристик необходимо по нескольким причинам: для оценки ее качества (назначения сорта), для принятия решения о целесообразной области применения древесины, имеющей тот или иной порок, для принятия мер по предупреждению развития порока.
   В строительстве очень ценятся тепловые свойства древесины. Широкое использование ее как стенового материала в домах основано на ее хороших теплоизоляционных свойствах, в первую очередь на низкой теплопроводности, которая значительно ниже, чем у металлов (в 300 раз), у бетона (в 10 раз), у стекла (в 5 – 7 раз), причем вдоль волокон теплопроводность древесины в 2 – 3 раза больше, чем поперек. Из этого следуют практические выводы о правилах строительства деревянных домов: при всей эстетической привлекательности домов со стенами из коротких отрезков бревен, оси которых перпендикулярны стене, теплыми они не будут.
   Древесина состоит из целлюлозы, лигнина, золообразующих минеральных и органических экстраактивных веществ. Соотношение этих веществ, а также различия в строении древесины приводят к тому, что есть древесина легкая и тяжелая, гибкая и жесткая, твердая и мягкая. Различные породы отличаются соотношением этих компонентов и клеточной структурой. При определении породы по древесине основными признаками являются следующие:
   – наличие ядра;
   – ширина заболони;
   – степень резкости перехода от ядра и заболони у ядровых пород;
   – степень видимости годичных слоев и их очертания на поперечном разрезе;
   – четкость границы между ранней и поздней древесиной в годичных слоях;
   – наличие, размеры, окраска и количество сердцевинных лучей;
   – размеры сосудов и характер их группировок в древесине лиственных пород;
   – наличие смоляных ходов, размеры и количество их в древесине хвойных пород;
   – сердцевинные повторения в древесине некоторых лиственных пород.
   Для определения породы древесины необходимо знать и дополнительные признаки, к которым относятся цвет, блеск, текстура (рисунок), плотность и твердость. Породу дерева можно определить и по структуре поверхности коры.
   При определении древесных пород сначала необходимо установить, к какой группе пород относится данный образец: хвойным или лиственным кольцесосудистым или лиственным рассеянно-сосудистым.
   Древесина хвойных пород. У древесины хвойных пород: годичные кольца заметны хорошо, сосудов нет, сердцевинные лучи не видны, древесина некоторых пород имеет смоляные ходы.
   Древесина лиственных пород. У древесины кольцесосудистых лиственных пород годичные слои из-за разницы в строении ранней и поздней древесины хорошо заметны; расположенные в ранней зоне годичных слоев крупные сосуды образуют на поперечном разрезе сплошное кольцо отверстий, хорошо видимое невооруженным глазом; в плотной темной поздней зоне древесины заметны скопления мелких сосудов и клеток в виде светлых радиальных полосок, волнистых линий вдоль границы годичных слоев, отдельных черточек или точек; у большинства пород видны солнцевидные лучи; все породы ядровые.
   У древесины рассеянно-сосудистных лиственных пород годичные слои в большинстве случаев видны недостаточно четко; сосуды, если они заметны, на поперечном разрезе не образуют сплошного кольца; поздняя зона годичного слоя не имеет рисунка; в некоторых породах видны сердцевинные лучи.
   Как правило, при определении породы древесины пользуются определителями, на основании всестороннего изучения строения древесины.
   Породу растущего дерева сравнительно легко определить по кроне, коре, листьям или хвое и плодам.
   Для использования древесины при изготовлении столярных изделий и применении ее в строительном деле лучшим возрастом для ели является примерно 100 – 150 лет, сосны – 80 – 120 лет, березы – 50 – 70 лет.
   В строительстве при производстве фанеры и в мостостроении применяют сосну, ель, лиственницу, дуб, ясень, березу, осину, бук, граб.
   В гидротехническом строительстве применяют лиственницу, дуб, ясень, березу, осину, бук, граб. При изготовлении шпал также применяют лиственницу. Для изготовления паркета применяют дуб, ясень, бук, граб.
   При изготовлении стеновых отделочных материалов применяют дуб, ясень, березу, осину, бук, граб. Отделка поверхностей стен, панелей, потолков, лестниц различными породами древесины является одной из разновидностей отделки зданий. Выполнение такой отделки требует хорошего знания свойств и структуры древесины, умения использовать наиболее ценные ее свойства. В подборе отделочной древесины особенно важно использовать светотеневую игру, что достигается расположением отдельных слоев древесины в различных направлениях по отношению к свету. Декоративные качества древесины – ее текстура, строение и светотеневые возможности особенно выявляются при окончательной отделке – лакировке и полировке.

Хвойные породы

   Сосна. Древесина сосны – плотная, твердая, прочная и среднеусыхающая. Она легко обрабатывается, относительно хорошо склеивается, но плохо отделывается и окрашивается.
   Ель. Род елей включает девять видов. В строительстве чаще всего применяют ель европейскую (обыкновенную) и сибирскую. Ель обыкновенная по физико-механическим свойствам дает лучшую древесину. Из-за большой сучковатости древесина ели обрабатывается и отделывается несколько хуже. Ее преимуществами являются однородность строения, белый цвет и малая смолистость. Древесина мягкая, легкая, малоусыхающая, хорошо склеивается. В строительстве применяется для изготовления оконных и дверных блоков, досок для покрытия полов, плинтусов, наличников, обшивки и раскладки, для изготовления мебели. Важное место занимают также пиломатериалы и балансы из ели.
   Лиственница. Произрастает 14 видов лиственницы, из которых наибольшее значение в строительстве имеют даурская и сибирская. Даурская произрастает на Дальнем Востоке и в Восточной Сибири, сибирская – в лесах Западной Сибири и частично в Восточной Сибири. Древесина лиственницы имеет высокие физико-механические свойства: плотность и прочность ее тяжелой древесины почти на 30 % выше, чем у древесины сосны. Она обладает высокой стойкостью против гниения. Ее часто называют сибирским дубом.
   Используют древесину лиственницы в случаях, когда требуется высокая прочность и стойкость против гниения (гидротехнические сооружения, сваи, столбы связи, шпалы, рудничная стойка). В некоторых случаях древесину лиственницы используют вместо древесины дуба. Используют ее также в мебельном производстве, так как она имеет красивую текстуру.
   Пихта. Имеется несколько видов пихты: сибирская, кавказская, маньчжурская, белокорая и др. Наиболее высокими физико-механическими свойствами обладает древесина кавказской пихты. Она не уступает древесине ели.
   Кедр. Произрастает два вида кедра: кедр сибирский, или сосна кедровая сибирская, и кедр корейский. Сибирский кедр растет почти на всей территории Сибири, корейский кедр произрастает в южной части Дальнего Востока и в Маньчжурии. По физико-механическим свойствам древесина кедра занимает промежуточное положение между древесиной сибирской ели и пихты, но по стойкости против гниения превышает ее. Древесина кедра хорошо обрабатывается в разных направлениях, применяется в столярно-мебельном производстве, для изготовления шпал и др.
   Тис. Древесина тиса имеет красивый внешний вид и поэтому применяется для внутренней отделки помещений, в мебельном производстве, токарных и резных изделий и др.

Лиственные породы

   Многочисленность видов и многообразие свойств лиственных пород обусловливают их разнообразное применение в строительстве.
   Дуб. Древесина дуба характеризуется высокой прочностью и стойкостью против гниения, способностью к сгибанию, красивой текстурой и цветом. Используется древесина дуба в столярно-мебельном, паркетном и фанерном производствах.
   Ясень. Древесина ясеня отличается высокой прочностью и вязкостью, малой склонностью к растрескиванию, красивой текстурой. Применяется наравне с древесиной дуба.
   Береза. Среди множества видов березы наибольшее применение в строительстве имеет древесина березы плакучей, или бородавчатой, и березы пушистой. У березы плотность и твердость средние, она однородна по строению, прочная, достаточно вязкая. Недостатком этой породы является приверженность к растрескиванию и короблению, к тому же береза сильно усыхает, легко поражается червоточиной и загнивает. Древесина березы хорошо обрабатывается инструментом, склеивается, полируется и окрашивается. После соответствующей окраски береза применяется для имитации красного дерева, серого клена, грецкого ореха и т.д. В строительстве применяется для производства лущеного шпона, фанеры, древеснослоистых пластиков, паркета. Из коры березы получают деготь. Наросты и капы березы используют в качестве облицовочного материала в производстве мебели.
   Древесина березы железной по плотности и прочности в 1,5 раза, а по твердости в 2,5 раза превосходит древесину плакучей березы.
   Ольха. Древесина ольхи мягкая, легкая, среднеусыхающая, дает незначительное коробление при сушке, хорошо склеивается, режется, полируется и окрашивается. Ольха может применяться в фанерном, столярно-мебельном производстве, в виде строганого шпона для имитации черного и красного дерева, а также грецкого ореха.
   Осина. Для нужд строительства из древесины ольхи изготовляют кровельную стружку, кровельную плитку, дрань и др.
   Бук. Древесина бука очень прочная, с красивой текстурой, хорошо гнется, подвержена загниванию. Применяется для изготовления мебели, тары для нефтепродуктов, паркетного фриза, строганого шпона и т.д.
   Рябина. Древесина рябины плотная, тяжелая, твердая, прочная, хорошо сопротивляется ударам. Применяется для изготовления рукояток к различным строительным инструментом и др.
   Вяз. Древесина вяза тяжелая, прочная, вязкая, хорошо поддается гнутью. Применяется для изготовления дуг, обода, в столярно-мебельном производстве.
   Ильм. Красивая текстура древесины ильма применяется в основном в фанерном и мебельном производствах.

Общие свойства древесины

   Дерево состоит из ствола, кроны и корней. Ствол является основной и наиболее ценной частью, из него получают от 60 до 90 % деловой древесины. По своему строению древесина является волокнистым пористым материалом, состоящим из живых и мертвых клеток. По назначению клетки подразделяют на проводящие питательные вещества, запасающие их и механические. Макроструктуру древесины изучают в одном поперечном и двух продольных сечениях: радиальном и тангенциальном.
   В поперечном сечении ствола у деревьев хвойных пород имеются годовые кольца. Каждое кольцо складывается из светлого кольца ранней древесины и более темного – поздней. Ранняя древесина образуется весной или в начале лета. Состоит она из крупных тонкостенных клеток, склонна к загниванию, имеет большую пористость и низкую прочность.
   Древесина, образовавшаяся летом и в начале осени (поздняя), имеет темный цвет вследствие насыщения смолянистыми веществами, большую прочность и плотность. Чем больше образовалось поздней древесины, тем выше общая прочность древесины и ее стойкость по отношению к воде. Вследствие волокнистого строения древесина относится к анизотропным материалам, то есть ее физические и механические свойства в разных направлениях различны.
   Каждая порода дерева имеет характерный цвет и текстуру (рисунок). Древесина хвойных пород в основном обладает простым и однообразным рисунком, лиственных пород – сложным. Дуб, бук, орех, каштан и некоторые другие породы благодаря богатству и разнообразию текстуры высоко ценятся в столярно-отделочных работах. Истинная плотность древесины, состоящей в основном из целлюлозы, составляет 1540 кг/м куб. и практически не зависит от породы дерева. Средняя плотность колеблется от 450 кг/м куб. (кедр, пихта) до 900 кг/м куб. и более (граб, железное дерево, самшит, кизил) и зависит от общей пористости, которая для хвойных пород равняется 46…81 %, лиственных – 32…80 %.
   Вследствие гидрофильной природы и волокнистой пористой структуры древесина при изменении температурно-влажностных условий эксплуатации легко впитывает и отдает влагу, которая находится в ней в трех видах – химическая, входящая в состав основного вещества целлюлозы, гигроскопическая, адсорбированная на стенках клеток, и свободная, заполняющая клетки и межклеточные пространства.
   В зависимости от влажности (степени насыщения водой, %) древесину подразделяют на мокрую – свежесрубленную (более 35 %), воздушно-сухую (15…20 %) и комнатно-сухую (8…12 %). Влажность, приобретенная древесиной при длительном нахождении в условиях постоянного температурно-влажностного режима, называют равновесной. Полная влажность (при погружении в воду) может достигать 200 %. Влажность влияет на все физические и механические свойства древесины (увеличение размеров, повышение электро– и теплопроводности, снижение прочности), поэтому с целью анализа области применения вводят показатель стандартной влажности, равный 12 %. Все свойства пересчитывают с учетом этого показателя по специальным формулам.
   Изменения влажности влекут за собой изменения размеров и форм изделий. Вследствие неоднородности строения древесина усыхает в различных направлениях неодинаково. Вдоль волокон усушка составляет 1 см на 1 м (1 %), в радиальном направлении – 3…6 см на 1 м (3…6 %), в тангенциальном – 6 – 12 см на 1 м (6 …12 %). Неравномерность усушки и, как следствие, коробление приводят к появлению внутренних напряжений и растрескиванию пиломатериалов и бревен.
   Для предотвращения коробления и растрескивания деревянных изделий их изготавливают из древесины, предварительно высушенной до той равновесной влажности, которая будет при эксплуатации.
   Для столярных изделий, эксплуатируемых внутри помещения, влажность должна составлять 8…10 %, для наружных конструкций – 15…18 %. Чтобы защитить древесину от последующего увлажнения, ее покрывают водостойкими красками, полимерными пленками. В круглом лесе и пиломатериалах трещины усушки образуются в первую очередь на торцах. Для уменьшения растрескивания торцы бревен, брусьев обмазывают смесью из извести, соли и клея или другими защитными средствами.
   Как предохранить и сохранить древесину от гниения и разрушения. Если древесина эксплуатируется во влажных условиях, она подвергается разрушающему действию микроорганизмов – загнивает. В зависимости от породы и строения древесина имеет различную стойкость против гниения. По стойкости от гниения породы и зоны древесины разделяют на различные классы: стойкие, среднестойкие, малостойкие и нестойкие.
   К стойким породам относятся сосна, ясень, ядро дуба и лиственницы.
   К среднестойким породам относятся ель, пихта, периферическая часть кедра, заболонь лиственницы, центральная зона бука.
   К малостойким – заболонь березы, бука, граба, дуба, клена, ядро вяза.
   К нестойким – ольху, осину, заболонь липы, центральную зону березы.
   В конструкциях зданий и сооружений древесина часто находится в условиях попеременного действия теплоты, холода и влажности и подвергается загниванию.
   Особенно опасно появление гнили, которую вызывают домовые грибы. Разрушение древесины и распространение грибной инфекции происходит очень быстро.
   Чтобы предохранить и сохранить древесину от загнивания, растрескивания, коробления, от действия грибов, насекомых и продлить срок службы конструкций и изделий в зданиях и сооружениях необходимо принять следующие меры:
   – обеспечить предварительную естественную (атмосферную) и искусственную сушку;
   – изолировать древесину от грунта, камня и бетона;
   – сделать каналы для проветривания, вентиляции;
   – защитить деревянные конструкции от атмосферных осадков;
   – отвести воду и устроить гидроизоляцию;
   – предотвратить конденсацию влаги;
   – утеплить подполья;
   – устроить отливы у наружных оконных переплетов;
   – окрасить водостойкими красочными и пастовыми составами;
   – пропитать антисептиками.
   Антисептирование, применяемое для защиты древесины от гниения, используют в случаях, когда мерами конструктивного характера полностью предохранить древесину от увлажения не удается. По пропитываемости антисептиками породы древесины подразделяются на несколько групп:
   – легкопропитываемые (заболонь березы, бука и сосны);
   – умеренно пропитываемые (кедр, ольха, осина, граб, дуб, клен, липа, заболонь лиственницы европейской, сосна, осина, ядро ольхи);
   – труднопропитываемые (ель, лиственница сибирская, заболонь пихты, береза, бук, ядро пихты, дуб, ясень, вяз).
   Применяемые антисептики должны удовлетворять следующим требованиям:
   – обладать высокой токсичностью по отношению к дереворазрушающим грибам, но быть безвредными для людей и животных;
   – легко проникать в древесину, не ухудшая при этом ее физико-механические свойства;
   – не вызывать коррозии металлических креплений и не затруднять отделку древесины;
   – быть стойкими при повышенных температурах и в процессе обработки древесины;
   – не иметь неприятного запаха.
   Чтобы защитить деревянные конструкции до их просыхания при дальнейшей эксплуатации в нормальных условиях раствор антисептика наносят кистью или путем опрыскивания из гидропульта. В зимних условиях растворы подогревают до 45 – 50 0С. Работы производят при наружной температуре не ниже 10 градусов. Обычно для антисептирования применяют водорастворимые антисептики (фтористый и кремнефтористый натрий, хлористый цинк, медный купорос).
   Если пропитывать деревянные конструкции и элементы по способу горяче-холодных ванн, качество пропитки получается наилучшим. В этом случае деревянные элементы, сформированные в пакет на прокладках с зазорами, подают в пропиточную ванну с температурой водного раствора около 95 0С. Время выдержки в ванне зависит от влажности древесины, сечения элементов породы и т.п. После окончания срока выдержки древесины в горячем растворе, его откачивают в запасной бак, затем снизу в ванну подают холодный раствор (20 – 30 0С). Полная замена горячего раствора на холодный производится на 5 минут.
   В горяче-холодных ваннах с маслянистыми антисептиками пропитка древесины производится при температуре от 90 до 110 градусов – горячая ванна и 50 – 60 градусах – холодная. В качестве маслянистых антисептиков применяют антраценовое, каменноугольное и сланцевые масла. Используют их для древесины, находящейся на открытом воздухе, в земле или в воде.
   В автоклаве пропитку производят под действием вакуума – разряженного воздуха и давления. Этот способ обеспечивает быструю и наиболее глубокую, часто сплошную пропитку древесины.
   Пропитка древесины диффузионным способом основана на проникновении в сырую древесину веществ под действием разности их концентрации на поверхности и внутри древесины.
   Антисептические пасты на основе битума и жидкого стекла применяют для защиты элементов из древесины с начальной влажностью от 45 % , а также для защиты элементов, увлажнение которых происходит в процессе эксплуатации, например, концы балок, закапываемых в землю, и др. После обработки антисептической пастой элементы открытых сооружений защищают гидроизоляционным покрытием – толью, рубероидом и др.
   Чтобы предохранить древесину от разрушения насекомыми, применяют способ окорки круглых материалов, а также содержат склад, где хранится древесина, в соответствии с санитарными требованиями. Если насекомые уже поразили древесину в сооружениях и изделиях, то для борьбы с ними применяют профилактические и активные способы. В случае принятия профилактических мер все внутреннее оборудование из древесины жилых помещений, особенно, если они не защищены красками или лаками, следует протирать три раза в год 3%-ным водным раствором фтористого или кремнефтористого натрия. При применении эти растворы не меняют цвета поверхности изделий и неядовиты.
   Как сушить древесину. В любом срубленном дереве имеется влага, необходимая живому дереву для перемещения питательных веществ. При отмирании дерева влага способствует разложению древесины, то есть гниению. Удаление влаги приводит к усадке древесины – усушке. Чтобы обеспечить качество изделий и деревянных конструкций, а также их долговечность, древесину необходимо сушить. Процесс сушки заключается в обезвоживании древесины. Для этого из древесины удаляют влагу при ее нагревании, при котором происходит превращение воды в пар. В парообразном состоянии объем влаги увеличивается почти в 1000 раз. При таком увеличении своего объема влага интенсивно выделяется из древесины.
   Сухая древесина служит намного дольше, поэтому для изделий из нее и ремонтных работ необходимо меньше. Различают массовую сушку, вырабатываемых пиломатериалов до транспортной влажности (18 – 22 %) и технологическую сушку пиломатериалов или заготовок до эксплуатационной влажности, то есть до влажности, назначенной в технической документации на изделия.
   Массовая, атмосферная сушка пиломатериалов производится естественным образом, на открытом воздухе. Камерная сушка производится в специальных сушильных камерах. При комбинировании этих способов выполняют комбинированную сушку.
   При атмосферной сушке материал складывается в сушильные штабеля, конструкции которых зависят от размеров пиломатериалов, уровня механизации укладки, климата и т.д. Штабеля ставят на опоры высотой 50 – 70 см. Между кромками досок или заготовок должны быть промежутки (шпации) для улучшения испарения влаги. Доски (заготовки) разделяются по высоте штабеля прокладками, если же сушатся тонкие пиломатериалы, то они сами являются прокладками. На штабеля устанавливают съемные крыши. Сохнут пиломатериалы медленно – месяц, два и более. Поэтому их нужно непременно антисептировать. Кроме этого, необходимо заботиться о предотвращении растрескивания концов досок, особенно толстых, а также твердых пород любой толщины. Это делают, обмазывая торцы специальными замазками.
   Для искусственной сушки применяют специальные камеры непрерывного и периодического действия с естественной и принудительной циркуляцией воздуха. Сушильные камеры требуют значительных затрат на строительство и эксплуатацию. Теплоносителем в них сначала является водяной пар с температурой 70…80 0С , а затем нагретый до 50…60 градусов воздух. Продолжительность сушки составляет от 3 до 6 суток. Чтобы процесс сушки ускорить до 8…12 часов, пакет деревянных изделий погружают в ванну с нагретым до 130 градусов Цельсия петролатумом, представляющим собой гидрофобный продукт переработки нефти. Сушку особо ценной древесины проводят в поле токов высокой частоты. В этом случае энергия переменного электрического тока превращается в тепловую энергию, вызывающую нагрев древесины и испарение воды. В некоторых случаях комбинируют высокочастотную сушку и камерную.
   Как правило, продолжительность сушки зависит от требуемой конечной влажности. Так, если необходима влажность 8 % , а не 12 %, то продолжаться сушка будет в 1,2 раза больше.

Основные свойства древесины

   Основными свойствами древесины являются механические и технологические свойства.
   Под механическими свойствами древесины понимают ее способность сопротивляться воздействию внешних сил – нагрузок. По характеру действия сил различают нагрузки статические, динамические, вибрационные и долговременные. Статическими называют нагрузки, возрастающие медленно и плавно. Динамические, или ударные, нагрузки действуют мгновенно и в полную силу. Вибрационными называют нагрузки, у которых меняются величина и направление. Долговременные нагрузки действуют в течение очень продолжительного времени. Под воздействием внешних сил в древесине нарушается связь между отдельными ее частицами и изменяется форма. Механические свойства древесины зависят от направления прилагаемой нагрузки по отношению к древесным волокнам, средней плотности и влажности.
   В результате сопротивления древесины внешним нагрузкам в древесине возникают внутренние силы. Если эти силы отнести к единице площади сечения, то получают напряжение, которое выражается в МПа. К механическим свойствам древесины относятся:
   – прочность,
   – твердость,
   – ударная вязкость,
   – деформативность.
   Прочностью древесины называется ее способность сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Прочность древесины зависит от направления действующей нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков. Она характеризуется пределом прочности – напряжением, при котором разрушается образец.
   Значительное влияние на прочность древесины оказывает только связанная влага, содержащаяся в клеточных оболочках. При увеличении связанной влаги прочность древесины уменьшатся. Дальнейшее повышение влажности за предел гигроскопичности, величина которого составляет 30 %, не оказывает влияния на показатели прочности древесины. Показатели пределов прочности можно сравнивать только при одинаковой влажности древесины.
   На показатели механических свойств древесины, кроме влажности, оказывает также влияние и продолжительность действия нагрузок. Поэтому при проведении испытаний древесины придерживаются заданной скорости нагружения на каждый вид испытания.
   Основными видами действий сил являются:
   – растяжение,
   – сжатие,
   – изгиб,
   – скалывание.
   Предел прочности при растяжении. Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон для всех пород составляет 130 МПа. На прочность при растяжении вдоль волокон большое влияние оказывает строение древесины. Снижение прочности снижает даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон. Прочность древесины при растяжении поперек волокон очень мала и составляет примерно 1/20 часть от предела прочности при растяжении вдоль волокон, т.е. 6,5 МПа. Поэтому древесина почти не применяется в деталях, работающих на растяжение поперек волокон. Прочность древесины поперек волокон имеет значение при разработке режимов резания с режимов сушки древесины.
   Предел прочности на сжатие. Различают сжатие вдоль и поперек волокон. Предел прочности при сжатии определяют вдоль и поперек волокон на образцах в виде прямоугольных призм размером 20 х 20 х 30 мм. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца. При сжатии вдоль волокон прочность древесины в 4 – 6 раз больше, чем поперек. Разрушение при сжатии начинается с продольного изгиба отдельных волокон. Во влажных образцах и образцах из мягких и вязких пород оно проявляется как смятие торцов и выпучивание боков. В сухих образцах и в твердой древесине вызывает сдвиг одной части образца относительно другой.
   При сжатии поперек волокон не всегда можно точно установить момент разрушения древесины и определить величину разрушающего груза.
   Предел прочности при изгибе. При изгибе верхние слои древесины испытывают напряжение сжатия, а нижние – растяжения вдоль волокон. Предел прочности при сжатии меньше, чем при растяжении, поэтому разрушение начинается в сжатой зоне. Видимое разрушение начинается в растянутой зоне и выражается в разрыве крайних волокон. Древесина оказывает большое сопротивление изгибу, поэтому ее применяют при изготовлении балок, стропил, ферм. Прочность на изгиб, значения которой колеблются от 50 до 100 МПа, определяют на образцах-балочках размером 20 х 20 х 300 мм. Испытания проводят по схеме балки, свободно лежащей на двух опорах с пролетом 240 мм и нагруженной двумя сосредоточенными грузами на расстоянии 80 мм. Прочность при изгибе в два раза больше предела прочности при сжатии вдоль волокон. Предел прочности древесины зависит также от породы и влажности.
   На скалывание древесина работает в стропильных фермах. Эта прочность составляет 6…13 МПа при скалывании вдоль волокон и 24…40 МПа поперек волокон.
   Твердость, деформативность и вязкость древесины. Под твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. На величину твердости оказывает влажность древесины. При изменении влажности древесины на 1 % торцовая твердость изменяется на 3 %, тангенциальная и радиальная – на 2 %.
   Статическая твердость численно равна нагрузке, которая необходима для вдавливания в поверхность образца половины металлического шарика определенной массы и диаметра. В зависимости от этого показателя все древесные породы подразделяются на мягкие (сосна, ель, ольха, пихта, тополь, липа, осина) – 35…50 МПа; твердые (дуб, граб, береза, бук, вяз, ильм, карагач, клен, яблоня, ясень) – 50…100 МПа; очень твердые (кизил, самшит, акация белая, граб, береза железная) – более 100 МПа. Как уже говорилось, с увеличением влажности твердость древесины понижается.
   Для оценки качества материалов, применяемых для покрытия пола, определяют динамическую твердость по диаметру отпечатка, полученного в результате падения с заданной высоты металлического шарика определенной массы и диаметра. Твердость древесины имеет важное значение при обработке ее режущими инструментами: пилении, фрезеровании, лущении, а также в тех случаях, когда подвергается истиранию при устройстве полов, перил, лестниц.
   Деформативность древесины. Под деформативностью древесины понимают ее способность изменять свои размеры и форму под воздействием усилий. Деформации, исчезающие после прекращения действия силы, называют упругими, а сохраняющиеся после снятия нагрузки – остаточными. Модуль упругости важен при изготовлении арок, балок, ферм и т.д. Рассчитывается он по величине прогиба образца-балочки. Так, для сосны и ели динамический модуль упругости составляет 1000…15000 МПа. С увеличением плотности этот показатель возрастает, при увлажнении снижается. Для древесины разных пород модуль упругости различен.
   Ударная вязкость древесины. Ударная вязкость представляет собой способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения. Определяется она при испытаниях на изгиб. Чем больше величина работы, необходимая для излома образца древесины, тем выше его вязкость. Если древесина хрупкая, то для разрушения образца необходимо затратить меньшую величину работы. Древесина лиственных пород имеет ударную вязкость в среднем в 2 раза большую, чем у пород хвойных.

Технологические свойства древесины

   К технологическим свойствам древесины относятся следующие:
   – способность древесины удерживать металлические крепления;
   – способность древесины к сгибанию;
   – износостойкость древесины;
   – сопротивление древесины раскалыванию.
   Способность древесины удерживать металлические крепления. При вбивании гвоздя в древесину перпендикулярно волокнам, они частично перерезаются, частично изгибаются. Волокна древесины раздвигаются и оказывают на боковую поверхность гвоздя давление, которое вызывает трение, удерживающее гвоздь в древесине. При испытании древесины определяют усилие, необходимое для выдергивания гвоздя или шурупа данных размеров. Величина сопротивления выдергиванию зависит от направления по отношению к волокнам, породы древесины и плотности.
   Выполняя определенные работы, следует помнить, что для выдергивания гвоздя, вбитого в торец, требуется меньшее усилие по сравнению с усилием, необходимым для выдергивания такого же гвоздя, забитого поперек волокон. Чем больше плотность древесины, тем выше сопротивление выдергиванию шурупа или гвоздя. Так, для забивания и выдергивания гвоздей из древесины граба, плотность которого равна 800 кг/м куб., требуется усилие в четыре раза большее, чем для древесины сосны, плотность которой 500 кг/м куб. Влажность древесины облегчает забивание гвоздей в нее, однако при высыхании способность древесины удерживать гвоздь уменьшается. Сопротивление древесины выдергиванию шурупов примерно в два раза больше, чем гвоздей.
   Способность древесины к гнутью. Стандартного способа для определения способности древесины к гнутью нет. Испытания проводят следующим образом. Образцы древесины в форме брусков размерами 10 х 30 х 500 мм последовательно изгибают на сменных шаблонах. Сначала шаблон имеет радиус 500 мм и планка изгибается до соприкосновения с выпуклой поверхностью шаблона. Затем планку загибают на шаблоне с радиусом выпуклой стороны 450 мм. Величину радиуса шаблона уменьшают до тех пор, пока в образцах появятся следы излома или отщепа. Радиус шаблона, на котором произошло разрушение образца, характеризует способность древесины к гнутью. У влажной древесины способность к гнутью выше, чем у сухой.
   Наибольшей способностью к гнутью обладают лиственные кольцесосудистые породы (дуб и ясень, а также береза). У хвойных пород способность к гнутью небольшая.
   Износостойкость древесины. Износостойкость древесины характеризуется ее способностью противостоять износу, то есть разрушению в процессе трения. Во время специальных испытаний создаются условия, подобные реальным условиям истирания полов и настилов. Для испытаний применяют машину, которая обеспечивает истирание древесины при возвратно-поступательном движении образца с одновременным его поворотом. Износ древесины с боковой поверхности больше, чем с торцовой. Уменьшается износ с повышением твердости и плотности древесины. Более подвержена износу влажная древесина.
   Сопротивление древесины раскалыванию. Раскалываемость – это способность древесины под действием клина разделяться на части вдоль волокон. Раскалывание древесины по действию силы и характеру разрушения напоминает растяжение поперек волокон и объясняется малым сцеплением волокон по длине ствола. Это свойство древесины очень важно в практике строительного дела, так как ряд сортиментов древесины заготовляется путем раскалывания, например, обод, спицы, дрань, клепка. Для испытания используют образец, напоминающий бельевую прищепку.
   Сопротивление раскалыванию по радиальной плоскости у древесины лиственных пород (дуб, граб, бук) меньше, чем по тангенциальной. Это объясняется влиянием сердцевинных лучей. У хвойных пород раскалывание по тангенциальной плоскости меньше, чем по радиальной. При тангенциальном раскалывании у хвойных пород разрушение происходит по ранней древесине, прочность которой меньше прочности поздней древесины. Способность древесины к раскалыванию необходимо учитывать при креплении деревянных элементов болтами, шурупами, гвоздями и др.
   Электропроводность и теплопроводность древесины зависят от ее пористости, влажности и направления тепла и электрического тока. В сухом состоянии древесина является хорошим теплоизоляционным материалом и диэлектриком.
   Древесина относится к сгораемым материалам. Возгорание ее происходит при температуре 250…300 0С. Существуют разные способы повышения огнестойкости древесины.
   Для защиты от возгорания деревянных конструкций, работающих в зданиях различного назначения, древесину пропитывают или обрабатывают огнезащитными составами – антипиренами, которые представляют собой водные растворы огнезащитных солей, краски и обмазки. Водными растворами антипиренов древесину пропитывают по способу горяче-холодных ванн, так же как и антисептиками. Огнезащитные растворы, краски и обмазки до их нанесения на древесину тщательно перемешивают.
   Поверхности древесины обрабатывают при температуре не ниже 10 0С и относительной влажности воздуха не более 70 %. В жаркое время под действием солнечных лучей древесину обрабатывать нельзя. Под действием огня пропитанная антипиренами древесина, не горит, а тлеет. Надежным методом огнезащиты древесины является пропитка в горяче-холодных ваннах. Действие антипиренов, введенных в древесину способом пропитки, наиболее продолжительно.
   Кроме этого, огнезащитную обработку древесины выполняют путем поверхностной обработки, во время которой раствор на поверхность древесины наноситься два или три раза кистью или гидропультом под давлением.
   Огнезащитную обмазку делают огнестойкими пастами, которые наносят кистями. Пасты высыхают и образуют на поверхности древесины несгораемый слой толщиной 2 – 3 мм. Обмазку применяют только для огнезащиты, а не для внешней отделки. Так как сцепление обмазочных паст с древесиной не отличается большой прочностью, обмазку необходимо периодически обновлять.
   Традиционными средствами защиты деревянных конструкций от огня являются покрытия на основе цементно-песчаных, глиняных и других штукатурок. Применяют также плитные и листовые материалы. Наиболее часто используют гипсокартонные и асбестоцементные листы. При толщине 10 мм они способны увеличить предел огнестойкости деревянных конструкций до 30 минут.
   Окрашивание древесины огнестойкими красками – невспучивающимися, вспучивающимися, органическими и неорганическими – служит для огнезащиты древесины и внешней отделки. Обычно огнестойкие краски наносят кистями. Они образуют на поверхности древесины огнезащитную пленку толщиной до 1 мм.
   Покрытия и краски защищают материал от воспламенения путем выделения при нагревании газов, препятствующих процессу горения и поглощающих выделяющуюся теплоту, или воды, поддерживающей температуру на уровне 100 0С. Деревянные изделия и конструкции, не защищенные от атмосферных воздействий, окрашивают огнестойкими красками, обладающими водостойкостью и атмосферостойкостью. Огнезащиту деревянных изделий и конструкций сочетают с пропиткой их антисептиками. Для этого в огнезащитные пропиточные составы, краски, пасты и обмазки вводят антисептики.
   Как правило, антисептики и химикаты вредно действуют на организм человека, вызывая отравления и ожоги, поэтому при обращении и использовании их следует соблюдать правила безопасности: работать в комбинезоне, прорезиненном фартуке и резиновых перчатках, защитных очках с респиратором. При отсутствии респиратора следует защищать рот и нос влажными марлевыми повязками. Особенно тщательно нужно защищать глаза и лицо.
   Как улучшить свойства древесины. Одним из перспективных способов существенного улучшения свойств древесины является модификация ее синтетическими полимерами. Для этого натуральную древесину пропитывают жидким мономером, который затем отверждают под действием тепла, химических реагентов или ионизирующего излучения. Особенность модификации состоит в том, что синтетический полимер не просто заполняет свободное пространство между волокнами, а взаимодействует с компонентами древесины. В результате исключаются такие недостатки, как набухание и усушка, коробление и растрескивание, загнивание и возгорание. При этом древесина сохраняет свои положительные качества: низкую плотность, высокую прочность, тепло– и звукоизолирующую способность, химическую стойкость.
   Наилучший эффект от модификации получают в случае, когда в качестве исходного материала используют древесину с низкими физико-механическими показателями, то есть древесину малоценных пород, например, осину.
   В строительстве материалы из древесины используют в качестве конструкционных, отделочных, теплоизоляционных, акустических и столярных изделий.
   Конструкционные материалы представляют собой круглые материалы, пиломатериалы, фанеру, древесные слоистые пластики, фибролит, арболит, цементно-стружечные плиты, древесностружечные плиты, древесноволокнистые плиты.

Круглые лесоматериалы

   Круглые материалы получают путем очистки от коры и распиловки стволов деревьев. Ствол поваленного дерева, отделенный от корневой части и вершины, очищенный от сучьев, называют древесным хлыстом. Поперечное деление хлыстов на части и сортименты называют раскряжевкой. При раскряжевке хлыстов древесину разделяют на деловую и дровяную. Деловая древесина представляет собой круглые и колотые лесоматериалы, кроме дров, а также технологическую щепу.
   В зависимости от качества и назначения сортимента при раскряжевке хлыстов получают отрезки разной длины: бревна, кряжи и чураки. Бревнами называют круглые деловые сортименты, предназначенные для использования в круглом виде или в качестве сырья для выработки пиломатериалов. Кряжи – круглые деловые сортименты, предназначенные для выработки специальных видов продукции (фанерной, шпальной, клепочной, тарной и др.). Чураки представляют собой отрезки кряжа, длины которых соответствуют размерам, необходимым для обработки на деревообрабатывающих станках. Длина кряжей, как правило, соответствует краткому числу чураков.
   К круглым сортиментам относится рудничная стойка для крепления горных выработок, строительное бревно для использования в строительстве без продольной распиловки. Подтоварник – тонкомерные строительные бревна для вспомогательных и временных построек толщиной от 6 до 13 см включительно для хвойных и от 8 до 11 см включительно для лиственных пород древесины.
   Жердь представляет собой тонкомерный сортимент толщиной менее 6 см для хвойных и менее 8 см для лиственных пород древесины для использования в строительстве, промышленности и сельском хозяйстве.
   В зависимости от качества древесины и дефектов обработки круглые лесоматериалы разделяют на несколько сортов. Для определения сорта необходимо учитывать указанные в ГОСТе допускаемые величины пороков, их количество, размеры сортиментов по толщине и ряд других требований в зависимости от назначения сортиментов. При наличии нескольких пороков качество (сортность) устанавливают по пороку, характеризующему худший сорт.
   Круглые лесоматериалы в зависимости от толщины разделяются на три группы: мелкие хвойные (6 – 13 см), мелкие лиственные (8 – 13 см); средние хвойные (14 – 24 см), средние лиственные (14 – 24 см); крупные хвойные (26 и более см), крупные лиственные (26 и более см). Строительные бревна заготовляют из всех хвойных и лиственных пород. При строительстве домов преимущественно применяют бревна хвойных пород. Бревна всех лиственных пород используют для вспомогательных и временных построек. Длина бревен хвойных пород от 3 м, лиственных от 4 до 6,5 м.
   Особое внимание необходимо обращать на тщательность обработки сортиментов и придания им доброкачественного вида: сучья должны быть удалены заподлицо с поверхностью бревен; козырьки, образующиеся при валке деревьев, должны быть оторцованы; плоскости торцов должны быть перпендикулярны оси бревна. Диаметры круглых деловых материалов измеряют без коры. Кроме строительства бревенчатых домов и выработки пиломатериалов, бревна используют для изготовления свай, гидротехнических сооружений, элементов мостов, опор линий связи, радио– и электропередачи.

Пиломатериалы и изделия

   Пиломатериалы получают при раскрое бревен. Они представляют собой пилопродукцию определенных размеров и качества с двумя плоскопараллельными пластями. Строганым пиломатериалом называется пиломатериал, у которого строганием или фрезерованием обработаны хотя бы одна пласть или обе кромки. Пиломатериалы могут быть различного вида и размеров: брусья, шпалы, доски.
   Брусья представляют собой пиломатериалы толщиной и шириной более 100 мм. Соответственно числу пропиленных сторон брусья бывают двухкантные, трехкантные и четырехкантные.
   Досками называются пиломатериалы толщиной до 100 мм, шириной более двойной толщины.
   Шпалы представляют собой продукцию в виде бруса, предназначенную для использования в качестве опор для рельсов железнодорожных путей. Они могут быть обрезные в виде четырехкантного бруса и необрезные в виде двухкантного бруса.
   Обапол – это боковые части бревна, срезанные при продольной распиловке. Обапол подразделяют на дощатый и горбыльный. Дощатый обапол представляет собой прирезанную по длине пиленую продукцию, полученную из боковой части бревна и имеющую одну пропиленную, а другие – частично пропиленные поверхности. У горбыльного обапола пропил только с одной стороны.
   Пиломатериалы общего назначения могут быть разных размеров – тонкими (толщиной до 32 мм включительно) и толстыми (толщиной 35 мм и более) (лиственные), (40 мм и более) (хвойные). По длине лиственные пиломатериалы разделяются на короткие – от 0,5 до 0,9 м; средние – 1,0 – 1,9 м; длинные – 2,0 – 6,5 м. Хвойные пиломатериалы имеют длину от 1 до 6,5 м. Номинальные размеры по толщине и ширине установлены для древесины влажностью 15 %.
   По степени обработки пиломатериалы разделяют на необрезные, обрезные и односторонне обрезные. Необрезными называют пиломатериалы с непропиленными или частично пропиленными кромками, у которых величина обзола (часть боковой поверхности бревна) превышает допустимые стандартами для обрезных материалов.
   Доски, у которых все четыре стороны пропилены, а величина обзолов не превышает допускаемых размеров, называют обрезными. Односторонне обрезные доски имеют одну пропиленную кромку. У обрезных досок на кромках в допустимых размерах может быть тупой или острый обзол. По месторасположению пиломатериалов в бревне (по отношению их к продольной оси) различают сердцевинные, центральные и боковые доски. Сердцевинные доски содержат сердцевину и наибольшее количество сучков всех разновидностей: здоровых, заросших. Сросшиеся здоровые сучки снижают качество и механические свойства древесины. Очень часто в сердцевине растущих деревьев образуются метиковые и отлупные трещины. Эти доски больше подвержены растрескиванию. Как правило, сердцевинные доски выпиливают из толстых бревен толщиной от 40 мм и более.
   В центральных досках сердцевина распилена вдоль ее оси. При распиловке центральных досок раскрываются пороки на внутренней пласти доски. Все годичные слои в центральных досках перерезаны, поэтому эти доски меньше, чем сердцевинные. Центральные доски подвержены растрескиванию.
   При распиливании зоны бревна, расположенной между сердцевинной или центральной досками и горбыльным обаполом, получаются боковые доски. Они менее сучковаты, не имеют разветвленных сучков, обладают большим сбегом и содержат большое количество заболонной древесины, которая имеет повышенную водопроницаемость по сравнению с древесиной ядра.
   Боковые доски легко обрабатываются, обладают более чистой поверхностью, содержат меньшее количество пороков и характеризуются лучшим качеством, чем доски центральные и сердцевинные.
   Пиленые заготовки получают путем раскроя бревен. Пиленые детали получают из заготовок или непосредственно при распиловке бревен. Заготовка из древесины представляет собой пиломатериал с размером и качеством, соответствующими изготовляемым деталям и изделиям, и с припусками на обработку и усушку. Заготовки делятся на калиброванные, досковые и брусковые. Калиброванная заготовка из древесины представляет собой заготовку, высушенную и обработанную до заданного размера; досковая заготовка имеет ширину в два раза больше толщины; брусковая – не более двойной толщины. Пиленая деталь – это пилопродукция с определенными размерами, не требующая последующей обработки для ее использования.
   Заготовки делятся на:
   – пиленые (изготовленные путем пиления, не требующие последующей обработки для ее использования);
   – клееные (изготовленные из нескольких более мелких заготовок путем склеивания их по длине, ширине или толщине);
   – калиброванные (предварительно простроганные или фрезерованные);
   – тонкие (толщиной до 32 мм);
   – толстые (толщиной более 32 мм);
   – брусковые (толщиной от 22 до 100 мм и шириной не более двойной толщины);
   – досковые (толщиной от 7 до 19 мм и шириной более двойной толщины).
   Длины заготовок должны быть от 0,5 до 1 м. Для производства паркетных покрытий допускается изготовлять заготовки длиной 0,27; 032 и 0,42 м.
   По качеству древесины и обработке заготовки хвойных пород делятся на несколько групп.
   Заготовки первой группы качества предназначаются для деталей под прозрачную отделку, мелких лицевых деталей, столярно-строительных изделий, мебели, паркета.
   Заготовки второй и третьей групп используют для изготовления ответственных деталей, покрываемых непрозрачными красками, и деталей под облицовывание (бруски оконных створок, наличники и др.).
   Заготовки четвертой группы вырабатывают для менее ответственных и нагруженных деталей (бруски оконных и дверных коробок, доски пола, обшивки под непрозрачную покраску и т.д.).
   Калиброванные заготовки, обработанные на строгальных станках, называют фрезерованными. Такие заготовки изготовляют из пиломатериалов отборного, первого и второго сортов хвойных и лиственных пород. Фрезерованные заготовки обладают следующими преимуществами: на обработанной поверхности отчетливо видным пороки, что помогает правильно оценить качество и назначение заготовок; при устранении поверхностной синевы, обзолов и других дефектов обработки сортность повышается; занимают меньший объем при перевозках.
   Фрезерованные заготовки по торцовому сечению изготавливают с плоским профилем, в паз и гребень, в четверть, с фигурным профилем. Для плотного соединения заготовок используют пазы и рейки. Двойной паз с рейкой применяют для экономии древесины, так как выступ (гребень) изготовляют за счет уменьшения ширины заготовки.
   Доски с пазом и гребнем используют для покрытия полов, изготовления перегородок, потолков, а также во всех случаях, когда требуется плотное соединение между досками.
   Часто в строительстве используются заготовки, имеющие после фрезерования специальную форму сечения (плинтусы, наличники, бруски для покрытия полов, обшивки, раскладки, поручни, доски).
   Из бревен, досок и брусьев изготавливают клееные конструкции (рамы, арки, фермы, балки, сваи). Прочность, жесткость и несущую способность этих конструкций повышают путем армирования стальными стержнями, проволокой, сеткой или стеклопластиковой арматурой.
   Фанера. Фанера представляет собой листовой материал, склеенный из трех и более слоев лущеного шпона таким образом, чтобы направление волокон в смежных слоях было взаимно перпендикулярным. Такое строение повышает однородность изделия по свойствам, исключает коробление и усадочные деформации. По сравнению с пиломатериалами фанера обладает рядом преимуществ: имеет почти равную прочность во всех направлениях, мало растрескивается и коробится, легко гнется и удобна для перевозки, в ней не бывает сквозных трещин, листы фанеры имеют большие размеры. Длину листа фанеры определяют по направлению волокон древесины наружного слоя. Поверхность фанеры может быть шлифованной или нешлифованной с одной или двух сторон.
   Отделывают фанеру синтетическими пленками, прозрачной бумагой, пропитанной материалами, жидкими укрывающими материалами. Фанера должна быть прочно склеенной, без пузырей и при сгибании не должна расслаиваться. Листы фанеры должны быть обрезаны под прямыми углами, рез должен быть ровным. Используют фанеру для выполнения обшивки внутренних перегородок на деревянной раме, пространственных конструкций в виде сводов и куполов, а также клееных балок, арок, ферм. Для повышения прочности, твердости и жесткости при изготовлении фанеры между ее слоями прокладывают металлическую сетку. В этом случае фанера называется армированной и может применяться в особо ответственных конструкциях. Хранят фанеру в сухих закрытых помещениях.
   В производстве изделий из фанеры важное место занимают трубы. В зависимости от технологии фанерные трубы могут быть прессованными или полученными способом рулонной навивки – витые. Эти изделия обладают повышенной противокоррозийной стойкостью и предназначены для транспортировки сточных вод, нефти, масел, а также слабоагрессивных производственных растворов. В качестве конструкционного материала фанерные трубы используют для колонн, мачт, опор, ферм. Применяемая в строительстве фанера специального назначения может быть облицованной строганым шпоном; декоративной, покрытой бумагой, имитирующей текстуру ценных пород древесины или с другим рисунком; бакелизированной; березовой. Из фанеры изготовляют фанерные плиты.
   Древесный шпон. Древесный шпон представляет собой тонкий листовой материал, полученный путем лущения или строганием распаренных кряжей на специальных шпонострогальных станках. Шпон бывает строганым и лущеным. Строганый шпон изготовляют из березы, бука, граба, груши, клена, красного дерева, липы, ольхи, ореха, осины, тополя, ивы, вяза, дуба, ильма, карагача, каштана, ясеня, сосны, лиственницы.
   Строганый шпон применяют в качестве облицовочного материала для облицовывания фанеры и плит различного назначения, а также при изготовлении мебели.
   Лущеный шпон представляет собой тонкий слой древесины заданной толщины в виде ленты, полученной при лущении чурака на специальных станках. Изготовляют его из древесины березы, кедра, клена, дуба, ясеня, бука, ильма, липы, осины, тополя, сосны, кедра, ели, пихты, лиственницы. Используют для облицовывания поверхности изделий из древесины, изготовления клееной слоистой древесины.
   Древесные слоистые пластики. Древесные слоистые пластики представляют собой листовой материал, полученный методом прессовки нескольких слоев шпона, пропитанного при высокой температуре высокомолекулярными смолами. Технология производства пластика включает подготовку древесного шпона, пропитку его полимерами, сушку пропитанного шпона, сборку в пакеты, прессование, обрезку по заданным размерам. Из пластиков выполняют обшивку градирен, конструкции жестких пространственных оболочек для покрытия помещений больших пролетов (крытые стадионы, цирки, рынки), наружную и внутреннюю отделку производственных помещений.
   Фибролит. Фибролит производят из тонких длинных древесных стружек и минерального вяжущего (чаще портландцемента). Технология его производства включает химическую обработку древесных отходов, смешивание их с водой и цементом до получения однородной массы, заполнение формы и твердение изделий. Плиты фибролита можно пилить и сверлить обычными деревообрабатывающими инструментами, в них легко забивать гвозди и ввертывать шурупы. Они хорошо отштукатуриваются, окрашиваются, прочно сцепляются с незатвердевшим бетоном и надежно крепятся к поверхности бетонных и каменных конструкций. Фибролит морозостоек, не загнивает, не поражается грызунами. По огнестойкости материал относится к трудносгораемым.
   Физико-механические свойства этого строительного материала зависят от его плотности, которую регулируют количеством минерального вяжущего и степенью уплотнения. В зависимости от плотности выпускают конструкционный, теплоизоляционный и акустический фибролит. Конструкционные фибролитовые плиты применяют в качестве перекрытий, перегородок и покрытий сельскохозяйственных и складских зданий, а также стен деревянных стандартных домов, теплоизоляционный и акустический применяют для обеспечения комфортных условий проживания и работы в жилых и общественных зданиях.
   Арболит. Арболит представляет собой легкий деревобетон на минеральном вяжущем. Для изготовления арболита используют дробленые отходы лесопиления и переработки древесины раздичных пород, а также измельченные сучья, ветви, верхушки, горбыли, рейки. В качестве минерального вяжущего обычно применяют портландцемент, реже – известь с гидравлическими добавками, в отдельных случаях – гипс и магнезиальные вяжущие. Технология изготовления схожа с технологией изготовления фибролита. Из арболита делают навесные и самонесущие панели наружных и внутренних стен, плиты покрытий. Поверхность панелей защищают асбестоцементными листами на шурупах, цементным раствором, керамической плиткой. При изготовлении цоколей и стен подвалов арболит не применяют.
   Цементностружечные плиты. Для деревянного домостроения хорошим материалом являются цементно-стружечные плиты. В отличие от фибролита и арболита они прессуются при повышенном давлении, поэтому имеют большую прочность и плотность. Применяют цементностружечные плиты для наружной обшивки стеновых панелей жилых домов, а также при изготовлении санитарно-технических кабин.
   Столярные плиты. Столярные плиты представляют собой щит, изготовленный из узких реек и облицованный с обеих сторон лущеным шпоном в один или два слоя. Щит из реек называется основой, наклеенный шпон – лицевым или оборотным слоем. Лицевые и оборотные слои склеивают со щитом синтетическим клеем.
   Щиты плит изготовляют из древесины хвойных, мягких лиственных пород и березы. Рейки в щите должны быть из древесины одной породы, ширина их должна составлять не более 1,5 толщины рейки. Обрезают плиты под прямым углом. Из них изготовляют двери, полы, перегородки, стены и т.д.
   Строительные материалы из древесины для внутренней отделки выбирают в зависимости от назначения помещений, условий эксплуатации и капитальности зданий, учитывая не только декоративность, долговечность материала, но и удобство его эксплуатации, условия санитарно-гигиенического содержания. Во многих случаях для отделки стен в жилых комнатах применяют вагонку, в помещениях общественного назначения – цементностружечные, древесностружечные, твердые древесноволокнистые плиты с отделкой лицевой поверхности декоративными лакокрасочными составами, полимерными пленками, пластиком или шпоном ценных древесных пород.
   Древесностружечные плиты (ДСП). Древесностружечные плиты (ДСП) представляют собой плиты, изготовленные путем горячего прессования древесных частиц (стружек, опилок), смешанных со связующим веществом. Древесностружечные плиты широко используются в строительстве. По показателям прочности и жесткости они приближаются к древесине хвойных пород.
   Древесносружечные плиты могут быть изготовлены с заранее заданными плотностью, прочностью и внешним видом, которые требуются в конструкциях и деталях. Плитам можно придать необходимую биостойкость, гидрофобность и огнестойкость. Они хорошо склеиваются как по пласти, так и по кромкам, могут быть окрашены или отделаны лакокрасочными материалами, облицованы шпоном, пластмассами, бумагой и иным отделочным материалом. Их можно обрабатывать деревообрабатывающим инструментом.
   Древесностружечные плиты могут изготавливать повышенной, средней и низкой водостойкости, шлифованными и нешлифованными, облицованными и необлицованными, однослойными и многослойными. В строительстве такие плиты используют при устройстве полов, потолков, стен, перегородок, встроенной мебели, временных сооружений, кровли, стеновых панелей, антресолей, подоконников и иных элементов несущих конструкций. Они должны соответствовать санитарно-гигиеническим требованиям и выпускаться в отношении размеров и отделки в виде законченной продукции. Полы из древесностружечных плит обладают большим форматом элементов настила, незначительным количеством швов, высокой теплоспособностью и звукоизолирующей способностью.
   Древесноволокнистые плиты (ДВП). Древесноволокнистые плиты изготовляют из древесных или иных растительных волокон с добавками специальных составов и используют в качестве строительного материала и заменителя фанеры. Основным сырьем для изготовления древесноволокнистых плит является древесная щепа и дробленка, получаемые на рубильных машинах. После гидротермической и химической обработки щепа и дробленка расслаиваются в специальных машинах на отдельные волокна, которые в смеси с водой и другими добавками составляют древесную массу для плит.
   Выпускаются мягкие, полутвердые, твердые и сверхтвердые древесноволокнистые плиты. Кроме них, производят плиты для покрытия полов, плиты с лакокрасочным покрытием, звукопоглощающие, биостойкие и другие. Мягкие плиты состоят из переплетенных волокон древесины или иных целлюлозных волокон, образующих войлокообразный ковер. Эти плиты имеют большую пористость и обладают малой теплопроводностью и звукопроводностью. Лицевая поверхность мягких плит имеет сетчатый или ячеистый отпечаток сетки, а оборотная сторона имеет сетчатую поверхность. Мягкие древесноволокнистые плиты широко используются в строительстве в качестве материала для термоизоляции стен, полов, потолков. Благодаря малой плотности, большим размерам, легкости обработки, мягкие плиты являются хорошей изоляцией элементов щитовых, панельных и каркасных домов. Такие плиты могут применяться для изготовления инвентарных сборно-разборных зданий. В щитовых конструкциях мягкие древесноволокнистые плиты укладывают внутрь щитов наружных стен и потолков. Облицовку щитов выполняют из водостойкой фанеры толщиной 8 мм или из склеенных сетчатыми сторонами в два слоя твердых древесноволокнистых плит. В перегородочные щиты мягкие древесноволокнистые плиты укладывают для звукоизоляции.
   В строительстве существуют проекты новых типов жилых домов с панелями наружных стен. Конструкция панелей состоит из деревянной рамы, заполненной мягкими древесноволокнистыми плитами или полужесткими минераловатными плитами и облицованной твердыми древесноволокнистыми плитами, склеенными в два слоя сетчатыми сторонами. В панельных домах с крупноразмерными железобетонными перекрытиями мягкие плиты используют в качестве звукоизоляционных прокладок, подкладок и выравнивающих слоев под твердые покрытия пола. Кроме этого, мягкие плиты используют для внутренней облицовки стен и потолков зданий. Полутвердые плиты представляют собой листовой материал типа толстого картона толщиной 6, 8 и 12 мм.
   В качестве листового обшивочного материала для облицовывания каркасных перегородок, стен и потолков жилых и производственных зданий применяют твердые плиты. После облицовывания обычные некрашеные плиты покрывают клеевыми или масляными красками или оклеивают обоями. Перед установкой плиты увлажняют. Помещения со значительными колебаниями влажности облицовывают плитами, пропитанными маслами или искусственными смолами. Твердые древесноволокнистые плиты применяют для изготовления щитовых дверей, деталей встроенных шкафов. В мебельной промышленности их применяют для изготовления задних, боковых стенок и донышек.
   Прессованные, или сверхтвердые, плиты в процессе изготовления пропитывают синтетическими смолами или высыхающими маслами, а затем подвергают термической обработке. Лицевая поверхность твердых плит, как правило, гладкая, глянцевая, без пор, с неправильной мелковолокнистой текстурой. При прессовании твердых плит сухим методом их поверхность с обеих сторон гладкая. Цвет древесноволокнистых плит от темно-коричневого до серо-белого. Твердые, полутвердые и мягкие плиты, имеющие специальное назначение, в процессе изготовления могут быть окрашены в нужный цвет за счет введения необходимых красителей. Если сверхтвердые плиты используют для покрытия полов, то в процессе производства их окрашивают или грунтуют под окраску с лицевой поверхности. Окраска позволяет быстро отличать их твердых и полутвердых плит.
   Прессованные и непрессованные древесноволокнистые биостойкие плиты устойчивы к поражению дереворазрушающими грибами. При изготовлении плит в массу вводят антисептики.
   В качестве отделочного материала в строительстве часто применяют древесноволокнистые твердые плиты с лакокрасочным покрытием. В зависимости от внешнего вида лицевого лакокрасочного покрытия плиты могут быть с декоративным печатным рисунком, одноцветные, лицевая поверхность их может быть матовой или глянцевой.
   «Жидкое дерево». Тонкоизмельченные древесные и растительные волокнистые отходы сельскохозяйственного производства (размер частиц от 90 до 300 мкм) используют при получении супернаполненных (до 90 %) полимеров – «жидкого дерева». Из этого материала путем экструзии в зависимости от формы используемой насадки получают конструкционные и отделочные профили: листовые, объемные – оконные, пустотелые, а также листы шириной до 3 м. В качестве связующего применяют пластиковые промышленные бытовые отходы (полиэтиленовые, полипропиленовые, ПВХ) или биологические полимеры (крахмал, казеин). Для повышения эксплуатационных свойств вводят модифицирующие добавки: антиокислители, антимикробные, противоударные, температурные и световые стабилизаторы, огнезащитные вещества. Материалы пригодны для повторной переработки и использования без изменения свойств.
   Для покрытия полов в жилых и общественных помещениях применяют половые доски, паркет, паркетные доски, древесно-стружечные и твердые древесно-волокнистые плиты. Эти материалы нельзя использовать в помещениях с влажными режимом работы и большими пешеходными нагрузками (полы в вестибюлях, торговых залах, столовых). Такие материалы, как теплоизоляционный фибролит, арболит, мягкие древесноволокнистые плиты средней плотностью 175…500 кг/м куб., используют для утепления тонких кирпичных и бетонных стен в сельскохозяйственных постройках, ограждающих стеновых конструкций жилых, общественных и промышленных зданий с сухим режимом эксплуатации.
   Акустические фибролитовые и мягкие древесноволокнистые плиты используют при строительстве зданий аэропортов, фойе театров, кафе, ресторанов, используя их для выполнения звукопоглощающих подвесных потолков. Для улучшения акустических свойств на их поверхность наносят специальные объемные штукатурки или выполняют перфорацию.

Отделка древесных материалов

   Отделкой изделий называют создание на поверхности древесины и древесных материалов защитно-декоративных покрытий для улучшения внешнего вида и защиты от воздействия среды. Для защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов используют лакокрасочные материалы, пленки и пластики.
   Отделка лакокрасочными материалами. В зависимости от того, какие материалы применяются, отделка может быть прозрачной и непрозрачной. Искусственное воспроизведение на отделываемой поверхности текстуры и цвета древесины или различных рисунков называют имитационной отделкой. Нанесение лака на поверхность деталей или изделий называют лакированием, а пигментированных – окрашиванием. Отделка является заключительным этапом. Качество и внешний вид изделий, как правило, зависит от применяемых материалов.
   Прозрачная отделка древесины. Подготовка поверхности древесины при прозрачной отделке включает следующие операции:
   – обессмоливание;
   – отбеливание;
   – поверхностное крашение;
   – грунтование;
   – порозаполнение;
   – промежуточную сушку;
   – шлифование.
   При прозрачной отделке создание защитно-декоративных покрытий включает следующие операции: нанесение лаков, промежуточную сушку, шлифование.
   Непрозрачная отделка древесины. Подготовка поверхности древесины при непрозрачной отделке включает следующие операции:
   – обессмоливание;
   – грунтование;
   – местное шпатлевание;
   –промежуточную сушку;
   – шлифование.
   При непрозрачной отделке создание защитно-декоративных покрытий включает следующие операции: шпатлевание, окраску, промежуточную сушку, шлифование.
   При прозрачной отделке облагораживание лакокрасочных покрытий включает:
   – шлифование;
   – разравнивание;
   – полирование;
   – глянцевание;
   – матирование.
   При непрозрачной отделке облагораживание лакокрасочных покрытий включает:
   – шлифование;
   – полирование;
   – глянцевание.
   Лакокрасочные материалы по своему назначению подразделяются на несколько основных групп: материалы для подготовки поверхности древесины к отделке (грунты, шпатлевки, порозаполнители); материалы, создающие основной лакокрасочный слой (лаки, эмали, краски, отделочные пасты); материалы для облагораживания лакокрасочных покрытий (разравнивающие жидкости, полирующие пасты, политуры, шлифующие пасты, составы для освежения поверхности).
   Лакокрасочные материалы представляют собой композиции, состоящие из ряда исходных веществ – компонентов, выполняющих различную роль в лакокрасочном материале и создаваемом им покрытии. Эти компоненты подразделяются на группы.
   В первую группу входят пленкообразующие вещества и связующие вещества: синтетические и природные смолы, воски, клеи, высыхающие масла, коллоксилин и другие, образующие в результате химических процессов твердую пленку, хорошо скрепляющуюся с материалом изделия.
   Во вторую группу входят сиккативы – компоненты, ускоряющие срок высыхания покрытий.
   Пленочные материалы и декоративные пластики. Для создания защитно-декоративных покрытий на древесине, кроме лакокрасочных материалов, применяют различные пленочные и листовые материалы, которые наклеивают на подготовленную поверхность древесного материала. С этой целью применяют материалы на основе бумаг, синтетических смол, тканей, металлов, а также комбинации различных материалов.
   Пленочные и листовые материалы, применяемые для отделки, могут быть прозрачными и непрозрачными, обладающими собственной адгезией к древесному материалу и не обладающими адгезией, требующие после приклеивания последующей отделки и не требующие отделки.
   Одним из видов отделки изделий из древесных материалов является ламинирование, представляющее собой напрессовывание пленочных материалов на основе бумаг. При этом способе защитно-декоративное покрытие создается за счет пленок, пропитанных синтетическими смолами. Пленки на бумажной основе могут быть имитированные, т.е. с текстурой древесины или другим рисунком, или без имитации. Применяют такие пленки для замены строганого и лущеного шпона.
   Пленки на основе бумаг, пропитанных мочевиноформальдегидными смолами, могут быть пигментированные, без пигмента, декоративные с имитацией различных рисунков. Одноцветные пигментированные и непигментированые пленки применяют для наклеивания на древесные материалы в качестве грунтовочного слоя под эмали. После приклеивания пленки шлифуют и отделывают эмалями. В результате их применения снижается расход шпатлевок и грунтовок, а также уменьшается число слоев эмали. При использовании декоративных пленок на основе пропитки мочевиноформальдегидными смолами с добавкой полиэфирных смол или нанесения их на лицевую поверхность пленки получается поверхность, не требующая после напрессовки нанесения лакокрасочных материалов.
   Пленки, изготовленные на основе бумаг, пропитанных мочевино-меламиноформальдегидными смолами, могут быть пигментированными, непигментированными, а также декоративными с имитацией различных рисунков. Бумагу для этих пленок пропитывают смолами на основе меламина. Приклеивают пленки в горячих прессах с охлаждением.
   Для прессования используют глянцевые или матовые прокладки из нержавеющей стали для получения соответственно глянцевой или матовой поверхности на изделиях. Напрессовывание пленок зависит от материала, на который наклеивается пленка, а также от смол, которыми пропитаны бумаги.
   Наклеиваются эти пленки за счет расплавления в них смолы. Они не требуют предварительного нанесения клея на изделия, как при напрессовываниии мочевиноформальдегидных пленок. Чтобы получить более качественную поверхность, на древесностружечных плитах с крупной фракцией стружки под декоративную пленку подкладывают дополнительную пленку из крафт-бумаги или кроющей бумаги, пропитанной фенольной смолой.
   Используемая для имитационной отделки древесины, а также при отделке с сохранением натуральной текстуры древесины (на поверхность древесины напрессовывают только пленку) прозрачная светостойкая пленка на бумажной основе, пропитанная мочевино-меламиноформальдегидной смолой, обладает адгезией с древесиной. При имитационной отделке на поверхность древесины одновременно со смоляной пленкой напрессовывают бумагу с напечатанным на ней рисунком. Может быть напрессована также бумага и без рисунка. Применяемая для напрессовывания бумага должна быть непроклеенной, хорошо пропитывающейся растворами смол. При использовании этих пленок отделка поверхностей лакокрасочными материалами не нужна.
   При использовании имитированной непрозрачной, пропитанной смесью карбамидных и полиэфирных смол пленки на непроклеенной на бумажной основе клеющие материалы для ее приклеивания не применяют, так как она обладает собственной адгезией с древесиной. Ее применяют для облицовывания внутренних поверхностей деталей с целью уравновешивания напряжений от коробления, возникающих от приклеивания пленок на лицевые стороны.
   Используют также пленки на основе непроклеенных бумаг, пропитанных карбамидными смолами, с имитацией текстуры древесины. На обратную сторону таких пленок нанесен клеевой состав, который при нагревании под давлением плавится, в результате чего пленка приклеивается к изделию. Пленки на основе имитированных бумаг с текстурой древесины называют синтетическим шпоном.
   При отделке изделий из древесины и древесных материалов применяют также пленку поливинилхлоридную прозрачную и пигментированную. Их изготавливают в рулонах толщиной 0,3 – 0,7 мм глянцевыми, матовыми, полуматовыми, жесткими и эластичными. Эти пленки обладают слабой адгезией с древесной, поэтому их приклеивают перхлорвиниловым клеем, клеями-расплавками, водными дисперсионными клеями, латексными клеями.
   Отделывая изделия пигментированными пленками, используют два вида поливинилхлоридных пленок – лицевую и специальную. В состав лицевой пленки введены пигменты и наполнители, в состав специальной добавлена эпоксидная смола. Эпоксидная смола улучшает адгезионные свойства поливинилхлоридных пленок и позволяет обходиться без латексных клеев.
   Поливинилхлоридная пленка текстурная пигментированная с нанесенной текстурой древесины может быть тисненой и гладкой. Изготавливают также текстурные поливинилхлоридные пленки, на нелицевую поверхность которых нанесен липкий слой. К древесине такие пленки приклеивают путем прикатки и легкой притирки.
   Декоративные бумажно-слоистые пластики. Изготовляют декоративные бумажно-слоистые пластики методом горячего прессования нескольких слоев бумаги, пропитанных искусственными термореактивными смолами. Эти пластики могут быть как в виде листов различных размеров, так и в виде рулонов.
   При изготовлении пластиков облицовочные слои бумаги пропитывают мочевино-меламиноформальдегидной смолой, а все остальное – фенолформальдегидной смолой. Кроме того, чтобы получить поверхность с высоким блеском на наружный декоративный лист бумаги при формировании пакета кладут слой бумаги, пропитанный меламиновой смолой. Поверхность листов может быть одноцветной или многоцветной, глянцевой или матовой.
   Другим видом пластиков является рулонный тонкий пластик толщиной 0,4 – 0,6 мм. Он представляет материал, спрессованный из нескольких слоев пропитанной синтетическими смолами бумаги. Лицевая сторона рулонного пластика может быть глянцевой или матовой.
   Декоративный бумажно-слоистый пластик отличается высокой светостойкостью, стойкостью к действию горячих моющих веществ, масел, бензина, слабых кислот и щелочей. Его с успехом применяют в строительстве. Использование его позволяет в некоторых случаях заменить строганый шпон и ликвидировать такие трудоемкие процессы по отделке кромок, как нанесение лака, его сушка, шлифование, полирование, глянцевание.
   Для отделки древесных материалов декоративным бумажно-слоистым пластиком необходимы определенные клеи и технологические режимы. Для приклеивания декоративно-слоистого пластика к древесным материалам применяют эпоксидные, фенолформальдегидные, карбамидные, полиэфирные и каучуковые и другие клеи. Приклеивают пластик холодным или горячим способом.
   Рулонный пластик выпускают разных видов: декоративный, грунтовочный, декоративный с лаковой поверхностью.

Столярно-строительные изделия и детали

   В настоящее время столярно-строительные изделия, конструкции и детали изготовляют на деревообрабатывающих предприятиях поточным методом с применением полуавтоматических и автоматических линий. Поэтому на строительные площадки столярные изделия, фрезерованные детали, элементы паркетных полов и другие строительные элементы поступают почти полностью подготовленные к монтажу. Оконные и дверные блоки поставляют с навешенными створками, фрамугами и полотнами, окрашенными и остекленными, благодаря чему работы по заполнению проемов значительно упрощаются и сводятся к установке готовых оконных и дверных блоков. Фермы, арки, элементы крыши также поступают на стройки в собранном виде или в виде отдельных элементов (полуфермы и др.). В зависимости от характера работы и условий эксплуатации соединение составных частей элементов деревянных строительных конструкций осуществляется на болтах, скобах, шпонках, нагелях, на синтетических клеях и т.д. Клееные конструкции и детали из древесины в виде балок прямоугольного и таврового сечения, прогонов, элементов ферм и арок, свай шпунта и инвентарной опалубки наиболее эффективны в современном строительстве.
   Использование высокопрочных водостойких фенолформальдегидных клеев дает возможность применять маломерный лесоматериал и получать конструкции любых размеров и форм, характеризующиеся высокой прочностью, огнестойкостью и долговечностью. Кроме того, клееные конструкции легче и прочнее обычных, надежные в эксплуатации, так как при их изготовлении учитывают анизотропные свойства древесины, а клеевая прослойка обеспечивает монолитность конструкции. Клеевые деревянные детали и конструкции изготовляют из пиломатериалов преимущественно хвойных пород, иногда с применением строительной фанеры, склеенной водостойкими клеями.
   Изделия используют для покрытий производственных, сельскохозяйственных и некоторых промышленных зданий, в том числе с химически агрессивной средой, строительства зданий в сейсмических районах и т.д. Для промышленного изготовления стандартных малоэтажных домов эффективно комплексное использование изделий из древесины и отходов древесного сырья. На основе отходов выпускается фибролит и арболит в виде плит, древесноволокнистые и древесностружечные материалы, свойства которых изложены выше.
   В виде готовых элементов на строительные объекты к монтажу поступают следующие столярные, деревянные конструкции и изделия:
   – щиты перегородок;
   – оконные блоки;
   – дверные блоки;
   – подоконники;
   – панели;
   – полуфермы;
   – балки; стропила;
   – стойки;
   – лаги;
   – прогоны;
   – ворота деревянные и др.
   Из погонажных изделий в строительстве используют:
   – шпунтованные доски;
   – фальцовые доски;
   –поручень;
   – плинтус;
   – наличник и др.
   К деревянным фрезерованным деталям относятся наличники, плинтусы, поручни, доски для покрытия полов, изготовляемые из древесины хвойных и лиственных пород. Для изготовления поручней нельзя применять древесину пихты, ели, тополя, лиственницы. В фрезерованных деталях сучки несросшиеся, частично сросшиеся, загнившие, гнилые должны быть вырезаны и заделаны пробками или планками на краю средней водостойкости, а в досках, применяемых для полов, – повышенной водостойкости. Древесина заделок по качеству, породе и направлению волокон должна соответствовать древесины деталей.
   На строительство детали поступают длиной от 2,1 м и более с градацией 0,1 м, огрунтованными, упакованными в пачки массой до 50 кг. При хранении их укладывают в правильные ряды в соответствии с типами и размерам и укрывают, чтобы предохранить от влаги и солнечных лучей.
   На строительных площадках, как правило, столяры выполняют следующие виды работ: собирают из элементов оконные и дверные блоки, монтируют встроенные шкафы, устанавливают подоконные доски, устанавливают, а если необходимо, изготовляют перегородки, тамбуры, настилают паркет различной конструкции, устраивают перекрытия, собирают фермы, арки, стропила, фермы, балки, элементы крыш, опалубки и т.д.
   Деревянные конструкции принимают путем внешнего осмотра, проверки размеров. Размеры конструкции должны соответствовать размерам, приведенным в рабочих чертежах с учетом допускаемых отклонений. При приемке оконных и дверных блоков следует проверить правильность их установки, герметизации, правильность подвески переплетов, полотен дверей и установки наличников.
   После устройства паркетных покрытий проверяют прочность крепления к основанию, горизонтальность, плотность соединения элементов покрытия.
   Столярные изделия и деревянные конструкции следует хранить в условиях, исключающих воздействие на них атмосферных осадков, прямых солнечных лучей и грунтовых вод.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНСТРУКЦИИ ДОМА ИЗ ОЦИЛИНДРОВАННОГО БРЕВНА

   В настоящее время имеются многочисленные примеры конструктивных решений использования изделий из дерева для строительства сельских домов, коттеджей, дач и т.д. Практика строительства деревянных домов показывает, что в некоторых случаях для строительства деревянного дома целесообразно использовать оцилиндрованные бревна, если этому способствуют возможности и условия. Возведение таких домов из оцилиндрованного бревна уже давно зарекомендовало себя с положительной стороны, так как они быстро монтируются, экологичны и имеют множество других преимуществ. В предлагаемом практикуме приведены основные технологические характеристики для строительства такого дома.
   Дерево для строительства используют с давних времен. Этот прочный и экологический материал отлично подходит для регионов с любым климатом. В наши дни деревянные дома, в соответствии с особенностями конструкции, разделяют на несколько основных типов: дома из обыкновенного бруса, каркасные дома, бревенчатые дома ручной рубки, дома из оцилиндрованного бревна и профилированного бруса. Различаются дома в основном способами возведения стен и используемыми материалами. Оцилиндрованное бревно является относительно новым строительным материалом.
   Каркасные дома. В наше время на рынке строительных услуг многие предприятия предлагают каркасные дома, сделанные по различным технологиям – финская, канадская и др. Разница между ними небольшая и сводится в основном к использованию различных материалов. Как правило, такие дома представляют собой брусовый каркас, облицованный сайдингом, вагонкой, гипсокартоном или другими материалами с утеплителем внутри. Они получаются теплыми и стоят немного дешевле других домов такого же класса комфортности. Однако они, бесспорно, уступают домам из бревна и бруса по комфортности и экологичности из-за присутствия в стенах синтетических материалов, а также затрудненного влагообмена и воздухообмена. Дело в том, что через бревно и брус в закрытом помещении может меняться до 35 % воздуха в сутки. В сухую погоду в доме свойства этих материалов позволяют отдавать накопленную влагу, а в сырую наоборот впитывать в себя ее излишки. Именно поэтому деревянные дома отличаются особым микроклиматом и удобством.
   Деревянные панельные дома. Деревянные панельные дома обладают более совершенной конструкцией. Основным несущим и ограждающим элементом в них является панель. Дома собирают из мелких панелей размером 1,2 х 2,7 м и крупных панелей, равных размерам стене дома или комнаты. В этих домах перекрытия могут быть панельными либо балочными со щитами перекрытий. Дома этой конструкции легко собираются и имеют сравнительно небольшое число стыков.
   Брусовые дома. До недавнего времени дома из бруса были одними из наиболее распространенных типов деревянных домов. Считалось, что они самые дешевые. Однако фактическая стоимость такого дома, часто почти на 10 – 15 % превышает стоимость подобного дома из оцилиндрованного бревна. Многих вводит в заблуждение факт более низкой стоимости бруса. Здесь следует помнить, что простой брус не имеет теплового замка, из-за чего дом трудно утеплить, так как коэффициент продувания всегда будет в несколько раз выше, чем у стены, сложенной из правильно изготовленного бревна.
   Чтобы в брусовом доме уменьшить теплопотери применяют дополнительное утепление, а также снаружи обшивают его вагонкой или сайдингом или другим материалом. Эти мероприятия полностью поглощают экономию, произведенную при покупке бруса, и добавляют дополнительные затраты. Поэтому стоимость дома правильнее всего определять после того, как в него можно заселиться.
   Тем не менее, дома из бруса очень хорошо себя зарекомендовали, так как дерево само по себе отличается низкой теплопроводностью. Деревянная стена в 35 см по теплосбережению эквивалентна кирпичной, толщиной в 1,5 метра.
   Дом, срубленный вручную. Строительство такого дома наиболее трудоемко и длительно по времени, и стоимость его будет выше дома, построенного из оцилиндрованного бревна, так как это произведение ручной работы. Срубленному вручную дому необходимо выстояться не менее года, и рубка занимает намного больше времени и сил, чем складывание дома из оцилиндрованных бревен.
   Дома из оцилиндрованного бревна. Дома из оцилиндрованного бревна примерно на 15 % дороже каркасных, но они в полной мере обладают всеми преимуществами натуральной древесины. Стоимость домов определяется переносом самых трудных обрабатывающих операций со стройплощадки на производство, где это сделать намного проще. Технология монтажа определяется на этапе проектирования. Из цеха на стройку поступают не заготовки, а уже готовые детали, которые необходимо только правильно собрать.
   Современные технологии позволяют изготавливать на предприятиях изделия больших размеров (24 – 32 см и более), не уступающие по своим физико-техническим характеристикам бревну, рубленному вручную, кроме этого, они дают возможность производить отделку дома из оцилиндрованного бревна сразу после его сборки. Внешний вид также много значит. Оцилиндровка бревен придает дому неповторимую красоту. В настоящее время во многих странах такие дома считаются одними из наиболее престижных.
   Из какой породы дерева строить дом из оцилиндрованного бревна? Что лучше: сосна, лиственница или ель? Лиственница в этом ряду стоит особо, так как отличается большой прочностью и красотой текстуры. Практически она не подвержена влиянию влаги. Это единственное дерево, которое не гниет в морской воде. Из лиственницы или дуба всегда строились опоры деревянных мостов через реки. Древесина лиственницы имеет узкую заболонь, которая удаляется при оцилиндровке, и бревно не синеет. Ее смола обладает природным антисептическим свойством и не подвержена заражению насекомыми, что позволяет использовать лиственницу без антисептической обработки. Огнестойкость лиственницы в два раза больше, чем у сосны. Это дерево оздоравливающе влияет на организм человека, в его древесине содержатся антиоксиданты, замедлящие процесс старения и возникновение различных заболеваний.
   Однако древесина лиственницы относительно дорога и доступна не каждому. Поэтому большинство останавливают свой выбор на ели или сосне. Физические характеристики этих пород очень близки. Ель имеет немного более рыхлую структуру, но за счет этого немного теплее, чем сосна. Что касается степени подверженности болезням, то современные антисептики с успехом решают эту проблему. Схожи и химические составы. Например, в сосне содержится 41,9 % целлюлозы, а в ели – 44,1 %; в сосне содержится 25,5 % лигнина, в ели – 28,9 %. У сосны гораздо чаще встречаются табачные сучки, чем у ели. Сосну чаще поражает синева – заболонная окраска. На прочностных характеристиках это сказывается мало, но является неприятным явлением, борьба с которым требует дополнительных сил и средств. Древесина ели за столетия показала ничуть не хуже древесины сосны, значение которой как строительного материала огромно.
   Что касается синевы, то избежать посинения бревна без проведения определенных мероприятий невозможно, так как заболонные окраски вызываются многими видами грибов. Наилучшей температурой для проявления грибов синевы составляет 20 – 27 градусов, поэтому лучше всего складывать срубы в зимний период. Для профилактики синевы и отбеливания используют антисептики. Сруб рекомендуется покрывать ими только после сборки. Снаружи покрывают сильными специальными антисептиками, а изнутри составами для внутренних работ.
   Для защиты теплового замка – продольного паза бревна – антисептиком пропитывают прокладочный материал, которым может быть джутово-льняное полотно. Таким образом можно максимально защитить дом от внешних воздействий, оставляя его экологически чистым для проживания.
   Чтобы дерево было огнестойким, применяют антипиреновые составы.
   Каким должно быть бревно для строительства дома: сухим или естественной влажности?
   Как правило, для строительства используют бревна только естественной влажности. После укладки в сруб происходит уменьшение их влажности до равновесной. Бревна уменьшаются в объеме под действием собственной тяжести и вышележащих венцов, более плотно прилегают друг к другу, значительно уменьшая продуваемость стен. В результате дом получается прочным, с максимальными теплоизоляционными характеристиками.
   Бревна лучше заготовлять зимой (с ноября по февраль), так как именно в это время в дереве наблюдается влажность. Наименьшая влажность в дереве наблюдается в июле-августе.
   Как спроектировать деревянный дом. Правильно спроектировать деревянный дом – задача очень важная, так как позволяет сэкономить значительные средства (до 25 %) во время строительства. Кроме этого, строительство деревянного дома имеет свою специфику и требует знаний. Проектирование и строительство деревянного дома следует поручать только специалистам, которые уже хорошо зарекомендовали себя в этом сложном деле.
   В некоторых случаях при строительстве деревянного дома не обязательно заказывать полный пакет проектно-сметной документации. В основном это касается таких небольших зданий, как гаражи, бани и др. Подробный проект требуется при производстве и строительстве домов из оцилиндрованного бревна, так как все элементы дома изготавливаются в цехах предприятия и любое отклонение от размеров, предусмотренных в проекте приводит к невозможности последующей сборки дома на строительной площадки.
   Как составить проектную документацию, необходимую для изготовления и строительства дома из оцилиндрованного бревна. В состав документов для изготовления и строительства дома из оцилиндрованного бревна должны входить:
   – эскизный проект;
   – спецификация на элементы с чертежом и маркировкой каждого бревна;
   – технологические карты сборки дома – развертки стен.
   В эскизном проекте должна быть следующая документация:
   – пояснительная записка с исходно-разрешительной документацией и технико-экономическими показателями;
   – справка руководителей проекта о соответствии проекта нормам;
   – план фундамента (подвала, цокольного этажа);
   – планы этажей;
   – фасады с цветовым решением;
   – продольный и поперечный разрезы.
   Эскизный проект необходим застройщику для полного представления о том, что должно получиться в процессе строительства. Он является основным документом на дом и неотъемлемой частью в составе документов, необходимых для проведения согласований с разрешительными органами местной власти.
   Спецификация на элементы необходима для того, чтобы на производстве могли правильно изготовить все элементы строящегося дома. Технологические карты сборки помогут строителям дом собрать правильно. В некоторых случаях приведенный перечень документов дополняют картой оптимизации раскроя бревен, что позволяет минимизировать отходы древесины.
   Проектируя дом из оцилиндрованного бревна, необходимо учитывать, что большинство предприятий для своего производства используют стандартный шестиметровый лес. Так как стены домов во многих случаях превышают эту длину, бревна стыкуют между собой. На открытой стене стыковки выполнять не рекомендуется. Стыки необходимо предусматривать на перерубах, чтобы их можно было закрывать тепловым замком, исключая тем самым мостики холода. Для жесткости сруба и правильной его усадки бревна должны перехлестывать друг друга. Стыковать бревна в одном месте более чем в трех венцах не рекомендуется. Чтобы избежать горизонтальных подвижек бревен, которые могут привести к образованию щелей в стене, не рекомендуется также делать перерубы далее, чем 4,5 – 5 метров друг от друга. При проектировании следует помнить, что в бревенчатом доме может быть только четное количество углов.
   После того, как проект готов, на деревообрабатывающем предприятии начинается изготовление элементов сруба из оцилиндрованного бревна. На разных предприятиях имеются разные механизмы оцилиндровки. На них работают специалисты разной квалификации, которые изготовляют изделия разного качества и разной цены. Чтобы в период сборки дома не было осложнений, следует знать о требованиях, которые предъявляются к качеству производимого бревна.
   Основными требованиями, предъявляемыми к качеству производимого бревна, являются следующие:
   – изделия из оцилиндрованного бревна, изготовленные для одного домостроения, должны состоять из бревен преимущественно одной породы, хотя допускается использование разных пород с одинаковыми свойствами, например, сосна и ель, либо пород с разными свойствами в разных уровнях, например, первые два венца из лиственницы, остальные из сосны и ели;
   – для изготовления изделий должны быть использованы бревна естественной влажности, заготовленные из растущих деревьев. Использование бревен из сухостойных, засохших до рубки, не допускается;
   – на изделиях не допускаются: гниль, червоточина, сколы и механические повреждения обработанной поверхности и торцов; для выявления этих недостатков проводится визуальный контроль каждого изделия;
   – не рекомендуется отклонение диаметра изделия более чем на 5 мм от номинального диаметра, указанного в номинации. Контрольные замеры диаметра должны производиться при помощи кронциркуля у каждого изделия по всей его длине;
   – не рекомендуется отклонение продольных размеров изделия более чем на 5 мм от значений, указанных в спецификации. Контрольные замеры должны производиться у каждого изделия по всей его длине. Контроль осуществляется при помощи шаблонов из полубревна соответствующего диаметра с осевой отметкой;
   – не желательна кривизна изделий со стрелкой прогиба более 0,5 % от длины изделия. Измерение стрелы прогиба кривизны проводят с помощью шнура и линейки на поверхности изделия, по всей окружности изделия;
   – не рекомендуется нарушать продольную геометрию изделия (винт). Ребра теплового замка должны лежать в одной плоскости. Контрольные замеры производятся на каждом изделии. При этом изделие укладывается на ровную горизонтальную поверхность тепловым замком, обращенным вниз. После этого линейкой измеряют зазоры между ребрами теплового замка и поверхностью, на которой лежит изделие. Зазоры не должны превышать 3 мм;
   – ширина теплового замка должна быть равна радиусу изделия. Не желательно отклонение ширины теплового замка более чем на 5 мм. Контрольные замеры должны производиться линейкой у каждого изделия по всей длине теплового замка;
   – радиус дуги теплового замка должен быть равен радиусу изделия;
   – отклонение глубины теплового замка должно быть не более чем на 5 мм по всей длине изделия. Контрольные замеры проводятся рейкой и линейкой у каждого изделия по всей его длине;
   – радиус окружности обработанной поверхности чашек должен быть равен радиусу изделия. Обработанная поверхность чашек должна быть строго цилиндрической формы. Контроль производится шаблоном, изготовленным из полубревна соответствующего диаметра. Поверхность шаблона должна плотно, без зазоров прилегать к поверхности чашки. Зазоры более чем 5 мм не допускаются;
   – оси чашек должны перекрещиваться с продольной осью бревна под углом 90 градусов. Не рекомендуется отклонение оси чашек более чем на 1 градус. Для контроля применяют Т-образный шаблон и транспортир. Шаблон изготавливается из отрезка полубревна и рейки, соединенных под углом 90 градусов. Должны производиться контрольные замеры каждой чашки на каждом изделии;
   – оси чашек должны быть параллельны плоскости, определенной ребрами теплового замка. Для контроля применяют шаблон, изготовленный из полубревна соответствующего размера, и линейку. Производится замер расстояний от поверхности шаблона до одного из ребер теплового замка в четырех угловых точках каждой чашки. Эти расстояния должны быть равны между собой. Отклонение между ними более чем на 2 мм не желательно.
   – остаток изделия над чашкой должен быть не более, чем на 5 мм меньше, чем его радиус. Контрольные замеры производятся при помощи кронциркуля у каждого изделия. Отклонение размеров более чем на 2 мм не желательно;
   – каждое изделие должно иметь маркировку, соответствующую спецификации. Маркировка наносится несмываемой краской на табличку, которую прибивают на один из торцов;
   – складирование, хранение, пакетирование, погрузка, транспортировка и разгрузка изделий должна исключать механические повреждения и загрязнение поверхности. Кузов траспортного средства перед погрузкой изделий должен быть чистым. На дно кузова необходимо укладывать опорные рейки, на которые производится равномерная укладка изделий;
   – на каждую партию изделий необходимо составить отгрузочную спецификацию, в которой вместе с обязательными реквизитами должны быть указаны следующие данные: наименование партии (комлекта); маркировка позиций изделий данной партии; количество изделий по каждой позиции; фамилия, должность и подпись ответственного лица, осуществлявшего контроль отгруженных изделий по качеству и количеству; общий объем отгружаемой партии изделий.
   После того, как изделия для строительства дома из оцилиндрованного бревна изготовлены и доставлены на стройплощадку, их необходимо правильно собрать. Конечно, лучше всего, если сборкой при наличии технологических карт будут заниматься специалисты.
   Чтобы дом получился прочным, необходим правильно рассчитанный фундамент. Его не следует закладывать на глубину промерзания. Как правило, затраты на устройство фундаментов составляют большой удельный вес в общей стоимости строительства малоэтажных домов. Деревянные дома являются относительно легкими сооружениями, и небольшие нагрузки на фундамент (от 40 до 120 кН) обусловливают повышенную чувствительность к силам морозного выпучивания.
   Некоторые территории в большей части состоят из глин, суглинков, супесей, песков мелких и пылеватых, то есть так называемых пучинистых грунтов. При определенной влажности эти грунты в зимний период промерзают и увеличиваются в объеме, что приводит к подъему слоев грунта в пределах глубины его промерзания. Если фундамент находится в таких грунтах, то он подвергается выпучиванию, если действующие нагрузки не уравновешивают силы пучения. Так как деформации пучения грунта неравномерны, происходит неравномерный подъем фундаментов, который со временем накапливается, из-за чего конструкции зданий претерпевают недопустимые деформации и разрушаются.
   Чтобы решить проблему строительства малоэтажных зданий на пучинистых грунтах, применяют мелкозаглубленные фундаменты, которые закладывают в сезоннопромерзающем слое грунта. Главный принцип конструирования мелкозаглубленных фундаментов зданий с несущими стенами на пучинистых грунтах состоит в том, что ленточные фундаменты всех стен здания объединяются в единую систему и образуют жесткую горизонтальную раму, перераспределяющую неравномерные деформации основания. Применение мелкозаглубленных фундаментов основывается на новом подходе к их проектированию, в основу которого заложен расчет оснований по деформации пучения.
   При расчете оснований по деформации пучения допускаются такие деформации основания, как, например, подъем, в том числе неравномерный, однако деформации должны быть меньше предельных, которые зависят от конструктивных особенностей дома.
   Надфундаментные конструкции рассматриваются не только как источник нагрузок на фундамент, но и как элемент, участвующий в совместной работе фундамента с основанием. Чем больше жесткость конструкции на изгиб, тем меньше относительные деформации основания. Практика показывает, что применение мелкозаглубленных оснований дает возможность сократить расходы более чем в 1,5 раза.
   При возведении стен необходимо точно следовать разработанной проектной документации. В конструкции сруба из бревна естественной влажности не должно быть ни одного жесткого крепления. В течение первых двух лет он даст основную усадку – 5 – 7 %. Этой усадке ничто не должно мешать. Учитывая, что усушка и разбухание древесины вдоль волокон значительно отличается от поперечной, все вертикальные конструкции должны быть снабжены компенсаторами усадки. Компенсаторы усадки при необходимости позволяют отрегулировать относительную высоту конструкций и сохранить правильную геометрию дома.
   Осуществляя сборку дома, бревна скрепляют между собой в шахматном порядке деревянными нагелями диаметром 25 мм. Закладывают нагели на расстоянии не более 1,5 – 2 метров друг от друга.
   В течение первого года в процессе усушки бревно начинает растрескиваться по всей поверхности, но эти трещины ничему не угрожают. Далее начинает определяться и расширяться основная трещина, которая, как правило, проходит в месте нарушения годовых колец (в месте теплового замка или компенсационного пропила), все остальные трещины стягиваются. Бревно вновь становится гладким и ровным.
   Если завозят древесину камерной сушки, необходимо помнить, что она, обладая менее равновесной влажностью, на открытом воздухе начинает интенсивно впитывать влагу, что может привести к искривлению бревен. На деревянные нагели такие бревна натянуть невозможно, так как нагели ломаются. В этом случае вместо них применяют металлическую арматуру. Сруб из таких бревен не может дать нормальной усадки и нормального уплотнения. Бревна, наоборот, начинают разбухать и стремятся выпирать из сруба. Способность древесины при стеснении разбухания развивать большие давления известна давно. Чтобы удержать такие бревна в собранном состоянии, применяют стальные стяжки.
   После того, как все изготовленные элементы будут сложены, получится готовая коробка деревянного дома, которую теперь необходимо накрыть крышей и выполнить отделочные работы. При выполнении отделочных работ необходимо знать, что применение каркасных элементов, гипсокартона, облицовочной плитки и других отделочных материалов возможно только по независимому каркасу, который позволит избежать деформации конструкций.
   Строя деревянный дом, особое внимание следует уделить междуэтажным перекрытиям. Как правило, для балок перекрытия используют либо такое же бревно, как и для стен дома, либо брус. Чтобы перекрытия получились прочными, следует правильно рассчитывать сечение балок в зависимости от расстояния между ними и ширины пролета.
   При строительстве крыши нельзя допускать ошибок при ее монтаже. Дело в том, что устройство крыши деревянного дома с бревенчатыми крышами значительно отличается от устройства крыш других типов домов. Основная ошибка при ее конструировании заключается в жестком соединении стропильных ферм с коньковыми и средними прогонами, объединенными в свою очередь с фронтонами дома в единую конструкцию.
   Во время осадки фронтонов их верхняя часть вместе с коньком крыши может опуститься примерно на 20 – 30 см. В этом случае изменяется геометрия стропильной системы. Угол соединения стропильных ног в коньке увеличивается, в результате чего коньковая вязка нарушается. Стропила сместятся на 15 – 20 см относительно прежнего местоположения, нарушив карнизную вязку. Поддерживающие скаты крыши ригеля, наоборот начнут стягивать ее внутрь, либо рваться. Если же стропильная система сделана прочно, она может подвесить на себе часть бревенчатой конструкции и во фронтонах обычно возникают щели, заделать которые будет трудно.
   Для того чтобы избежать подобных осложнений, можно выполнить весь мансардный этаж или только фронтоны в каркасном варианте и обшить его блокхаузом, имитирующим бревно. Если этот вариант не приемлем, и необходимо выполнить бревенчатые фронтоны, то стропильную систему следует сделать независимой от них.
   В таких случаях в карнизной вязке используют специальные ползунки, однако это решение не снимает проблемы коньковой вязки и риглей, а стало быть, и всей проблемы в целом. Если решить своими силами ее не удается, нужно пригласить специалистов, которые построят деревянный дом быстро и качественно.

Илья Мельников Строительные материалы из древесины