Текст книги "Двери и окна. Способы установки и декорирования"

Двери и окна. Способы установки и декорирования
Составитель Г. А. Серикова

Предисловие

Крепкие стены, надежная крыша – это, конечно, важно. Но вряд ли кто-нибудь из нас может представить свой дом, включающий только эти элементы. Окна и двери так же относятся к важным атрибутам современного дома, как и названные выше. Внешний вид здания, его красота не в последнюю очередь зависят от сочетания общей архитектуры с дизайном оконных и дверных систем, их формой, размером, цветом.

Окна и двери становятся не просто составляющими в формировании дизайна и уюта, они самым непосредственным образом связаны с проблемами энергосбережения и расходами на содержание здание. Поэтому еще на стадии проектирования строения следует учитывать ряд факторов, чтобы адекватно оценить взаимосвязи и с взаимозависимость всех строительных элементов.

Окна и двери являются частью ограждающих конструкций, поэтому нужно принимать во внимание их теплоизоляционные свойства и способность выполнять естественную вентиляцию помещений. С точки зрения теплосбережения окна и двери превратились буквально в центральные элементы строительных технологий.

Важны и звукоизоляционные характеристики окон и дверей. Традиционные конструкции, как правило, не могут противостоять шумовой агрессии современных городов.

Если вникнуть в проблему, то станет ясно, что тепло– и звукоизоляционные свойства окон и дверей зависят от качества уплотнителей швов и звуко-, теплоизоляции всего здания.

Нельзя забывать, что мы живет в третьем тысячелетии, когда актуальными становятся новейшие технологии.

Речь должна идти о теплосберегающих и вентиляционных системах, что все в совокупности обеспечивает комфортное существование человека в его доме.

Кроме того, отечественный рынок предлагает широкий ассортимент всевозможных конструкций, разобраться в достоинствах и недостатках которых отнюдь не просто. Но приобретение качественной оконно-дверной системы еще не означает автоматически наступившего успеха. Она должна быть правильно и грамотно смонтирована, настроена, чтобы не превратиться в источник постоянного беспокойства и раздражения.

Поэтому в нашей книге достаточно внимания мы уделили вопросам, связанным не только с материалами, из которых изготовлены современные окна и двери, но и с их устройством и монтажом.

Нельзя забывать и о другой стороне проблемы, поскольку окна не только ограждают нас от шума и пыли, а еще и освещают наше жилище, делают его комфортным и уютным. Двери же еще и защищают от непрошенных гостей. Это все, безусловно, важно. Но человек не был бы тем, кто он есть, если бы не стремился украсить мир вокруг себя, в том числе и свой дом. Поэтому вопросы дизайна и декорирования мы также сочли необходимым в меру сил и возможности осветить.

И последнее: чтобы путешествие по миру окон и дверей было не только приятным, но и полезным, мы, помимо необходимых технических подробностей, сопроводили свой рассказ соответствующей терминологией, что поможет читателю лучше разобраться во всех вопросах.

Материалы для окон и дверей. Шаг 1. Древесина и древесные материалы

Общая характеристика древесины

Древесина как материал для различных конструкций относится к самым распространенным в строительстве, даже несмотря на то что постоянно создаются, производятся и внедряются новые, более совершенные, часто лишенные ее недостатков материалы. Поскольку древесина имеет растительное происхождение, то им и обусловлены ее химические характеристики. В состав древесины входят органические вещества:

1) углерод – 49,5%;

2) кислород – 44,2%;

3) водород – 6,3%.

Химические элементы, из которых состоит древесина, образуют целлюлозу, гемицеллюлозу, лигнин, эфирные масла, смолы, а также дубильные и красящие вещества. Древесина идет на изготовление комплектующих для окон и дверей и многих дополнительных элементов, имеющих значение для данных конструкций.

Попутно о терминах

Заболонь – так называется наружный слой древесины, расположенный непосредственно под корой.

Древесина обладает рядом как положительных, так и отрицательных качеств, которые представлены в табл. 1.

Таблица 1 Достоинства и недостатки древесины как строительного материала

Таблица наглядно показывает, что достоинства древесины явно преобладают над ее недостатками, чем в конечном итоге и объясняется широкое применение данного материала в строительной индустрии. Кроме того, уровень современных технологий таков, что специальная обработка может существенно снизить отрицательные качества древесины. В этом не последнюю роль играет подбор пород деревьев, а также возможность производства древесных материалов из щепы и стружки.

Но, прежде чем использовать в строительных целях тот или иной сорт древесины, следует учесть, насколько ее строение и физико-механические свойства соответствуют конкретной области применения.

Попутно о терминах

Камбий представляет собой образовательную ткань, которая состоит из молодых клеток (благодаря этому утолщается стебель) и находится между древесиной и лубом. На срезе выглядит как кольцо.

Строение древесины

Древесина имеет достаточно сложное строение и состоит из элементарных клеток, образующих прочное соединение и отличающихся размерами и формой. В состав клеток входят смолы, вода, камедь.

Из клеток образованы сосуды, сердцевинные лучи и сама древесная масса. Таким образом, древесина представляет собой природный полимер из клеток-волокон, для которых характерны трубчатая форма и размещение вдоль ствола.

Строение ствола представлено на рис. 1.

Рис. 1. Ствол в поперечном разрезе: 1 – сердцевина; 2 – сердцевинные лучи; 3 – ядро; 4 – пробковый слой; 5 – луб; 6 – заболонь; 7 – камбий; 8 – годичные кольца

Стволы сверху покрыты корой, в которой выделяют пробковый и тонкий камбиальный слои. Последний находится на границе между корой и древесиной. Непосредственно под корой лежит заболонный слой древесины. Он обычно бывает светлее остальной массы, имеет повышенную влажность.

Камбиальный слой составляют молодые клетки, за счет которых происходит рост дерева. Центральную часть ствола такого дерева называют спелодревесной. В том случае, если центральная и периферийные части одинаковы по цвету и содержанию воды, древесные породы называются заболонными или безъядровыми.

Основную массу древесины занимает более темная центральная часть – ядровая. Геометрический центр ствола образует сердцевинная трубка диаметром примерно 1 см, для которой характерны ослабленная древесина и наличие кольцевых и радиальных трещин.

Для деревьев, растущих в разных климатических поясах, присущи некоторые особенности. В частности, те породы, что произрастают в умеренном и холодном поясах, отличаются более ярко выраженными годичными кольцами). При этом весенняя часть годового слоя более рыхлая, разреженная, а осенняя имеет большую плотность. Толщина годичных колец и рисунок древесины, выросшей весной и осенью, у разных пород различны.

Попутно о терминах

Тангенциальный наклон волокон (применительно к древесине) означает наклон, направленный по касательной к годичному слою ствола.

Физические и механические свойства древесины

Качественные характеристики древесины, которые проявляются при испытаниях, не связанных с изменением химического состава, называются физическими свойствами. К ним относятся:

1) внешний вид, включающий:

      цвет;

      блеск;

      текстуру;

2) влажность;

3) плотность;

4) тепловые свойства;

5) звукопроводность и др.

Цвет древесины определяется спектром отраженного ею светового потока и является важной характеристикой внешнего вида материала, поскольку его учитывают, выбирая древесину как для строительных нужд (внутренней отделки, окон и дверей и пр.), так и для изготовления музыкальных инструментов, мебели и т. п. Цвет древесины зависит не только от породы дерева, но и от природно-климатических условий местности, где оно произрастает, а также от возраста дерева. Цвет относится к таким качествам, которые могут изменяться, например, под действием воздуха, света, при поражении грибковыми заболеваниями, продолжительном контакте с водой.

Но, несмотря на все особенности, часто многие деревья обладают характерным цветом, позволяющим отличать их от других пород.

Блеском называется способность древесины направленно отражать световой поток. В наибольшей степени блеск свойствен таким российским породам деревьев, как дуб, бук, белая акация. Из импортного материала особым блеском отличается древесина атласного и красного деревьев.

Текстура – это рисунок, возникающий на срезе древесины и образованный годичными кольцами, сосудами и другими элементами структуры дерева.

Влажность представляет собой физическое качество древесины, которое определяется количеством находящейся в ней влаги. Процентное соотношение массы воды к массе сухой древесины называется относительной влажностью.

Вода в древесине представлена в трех видах:

1) в свободном состоянии;

2) в гигроскопическом состоянии;

3) в химически связанном состоянии.

Попутно о терминах

Радиальный наклон волокон представляет собой наклон, расположенный по радиусу.

Свободная (другое название – «капиллярная») влага находится в полостях клеток и сосудов и заполняет межклеточное пространство.

Гигроскопическая влага содержится в стенках клеток.

Химический состав вещества включает химически связанную воду.

На практике древесина различается степенью влажности и бывает:

1) абсолютно сухой при влажности 0% (достижимо только в условиях лаборатории при температуре 103 ± 2°С);

2) комнатно-сухой – 8–15% (при длительной выдержке в отапливаемом помещении);

3) воздушно-сухой – 16–20% (при выдержке на открытом воздухе);

4) полусухой – 21–23%;

5) сырой – более 23%;

6) свежесрубленной – 40–75% (влажность вегетирующего дерева);

7) мокрой – более 75% (при выдержке в течение длительного времени в воде).

Для определения физико-механических параметров древесины ее кондиционируют, то есть доводят до нормализованной влажности – 12%.

Если древесина продолжительное время находится в условиях постоянной относительной влажности, то она приобретает определенную влажность, которая называется равновесной.

При изменении условий хранения материала в ту или иную сторону (то есть при повышении или понижении влажности) наблюдается набухание или усушка материала.

Усушку вызывает удаление из древесины связанной воды, что обусловливает уменьшение ее линейных размеров и объема, в отличие от удаления свободной воды, которое не приводит к усушке. Величина усушки древесины прямо пропорциональна степени уменьшения ее влажности.

Объем древесины при высыхании по разным направлениям уменьшается неодинаково. Средняя величина усушки примерно равна:

1) вдоль волокон – 0,1–0,3%;

2) поперек волокон по окружности годовых колец (в тангенциальном направлении) – 6–10%;

3) поперек волокон от коры к сердцевине (в радиальном направлении) – 3–7%.

Полная объемная усушка варьируется в пределах 11–17%. Усушка, понижающая влажность древесины на 1%, называется коэффициентом усушки и неодинакова у разных пород древесины. Наиболее высокий коэффициент усушки характерен для дуба, бука, граба, клена и составляет до 11%. Умеренное усыхание присуще сосне, осине, тополю – до 3–5%. Менее всего подвержены усыханию ель и лиственница – до 2%. Величина усушки определяется как породой дерева, там и природно-климатическими условиями, в которых оно растет. Усушка должна учитываться при распиловке бревен, сушке пиломатериалов и т. п.

Попутно о терминах

Крыловатость – это дефект пиломатериала, расположенный по всей длине и означающий спиральную изогнутость.

Под влиянием внешних нагрузок и за счет различных изменений объема древесины при сушке в ней возникают внутренние напряжения. При этом для поверхностных слоев, в которых влажность ниже, чем в центре, характерны растягивающие напряжения, а для более глубоких, внутренних слоев – сжимающие. Растягивающие напряжения, достигая предела прочности материала в тангенциальном положении, приводит к трещинообразованию. К тому же, вследствие того что усушка протекает неодинаково в разных направлениях, возникает коробление, которое представляет собой изменение формы пиломатериалов и леса при сушке или неадекватном хранении, а также во время механической обработки, например при несимметричном строгании. Покоробленность бывает продольной и поперечной; продольная, в свою очередь, – по кромке, пласти и в виде крыловатости (рис. 2).

Рис. 2. Виды покоробленности: а – по пласти (простая); б – продольная по пласти (сложная); в – продольная по кромке; г – поперечная; д – крыловатость

Способность древесины впитывать влагу из воздуха называется влагопоглощением. Это ее свойство не зависит от породы и является отрицательным качеством, поскольку сильное увлажнение, возникающее в условиях повышенной влажности, ухудшает физико-механические свойства древесины, ее биостойкость и пр.

При повышенном содержании в древесине связанной воды наблюдается разбухание, то есть увеличение линейных размеров и объема древесины. Данное качество древесины является противоположным усушке и протекает по тем же закономерностям: максимальное разбухание древесины происходит поперек волокон, минимальное – вдоль волокон.

При погружении в воду за счет водопоглощения возрастает влажность древесины. Наибольшая влажность включает максимальное количество как связанной, так и свободной воды. Количество последней напрямую зависит от плотности древесины: чем больше полостей в древесине, тем больше ее влажность, и наоборот.

Попутно о терминах

Сортиментом называется комплекс свойств, признаков, качеств, по которым какие-либо изделия могут принадлежать к тому или иному сорту.

Плотность древесины зависит от совокупности веществ, образующих оболочку клеток. Поскольку клетки разных пород древесины похожи по своему строению, то ее плотность варьируется в пределах 1490–1560 кг/м³ (можно сказать, что этот параметр для всех пород примерно равен 1,53 г/см³).

Плотность бывает условной и средней. Условная плотность представляет собой отношение минимальной массы к максимальному объему образца. Средняя влажность определяется влажностью и пористостью древесины, а ее значение указывается применительно к 12%-ной влажности.

По последнему параметру древесина делится на группы, которые включают древесину малой плотности (540 и менее), средней плотности (550–740) и высокой плотности (750 и выше). Условная и средняя плотность самых распространенных древесных пород представлена в табл. 2.

Таблица 2 Показатели средней и условной плотности древесины

В зависимости от средней плотности древесные породы разделяются на:

1) легкие (пихта, кедр, тополь, липа, сосна);

2) средние (береза, вяз, бук, ясень);

3) тяжелые (клен, дуб, граб).

К тепловым свойствам древесины относятся теплоемкость, теплопроводность и тепловое расширение.

Попутно о терминах

Сбежистость – это равномерное и постепенное уменьшение диаметра по всей длине бревна. Если оно равняется более 1 см на каждый метр длины ствола, то такое изменение считается пороком древесины.

Теплоемкость – это способность древесины накапливать тепло. Показателем теплоемкости является удельная теплоемкость.

Это количество теплоты, требующееся для нагревания 1 кг древесины на 1°С. Теплоемкость едина для любой древесины независимо от породы и возрастает при увеличении влажности.

Теплопроводность является свойством древесины, которое показывает интенсивность переноса тепла в материале.

При изменении таких параметров, как температура, влажность и плотность, коэффициент теплопроводности возрастает, причем вдоль волокон она бывает в 2 раза выше, чем поперек.

Тепловым расширением называется способность древесины увеличивать линейные размеры и объем при повышении температуры. Коэффициент теплового расширения у древесины по сравнению с таким же показателем у металла, стекла или бетона в 3–10 раз меньше.

Звукопроводность – это способность материала проводить звук. Скорость распространения звука в древесине зависит от его направленности и убывает следующим образом:

1) вдоль волокон – 1500 м/с;

2) радиально – 2000 м/с;

3) тангенциально – 1500 м/с.

По сравнению со звукопроводностью воздуха звукопроводность древесины вдоль волокон в 3–4 раза, а поперек – в 16 раз выше.

Прочность, твердость, ударная вязкость – это механические качества древесины.

Попутно о терминах

Закомелистостью называется резкое увеличение диаметра ствола в его нижней части, при этом диаметр торца у комля, как минимум, в 1,2 раза больше диаметра торца, измеренного в метре от первоначальной точки.

Прочность – это свойство древесины сопротивляться механическим нагрузкам (растяжению, сжатию, изгибанию, сдвиганию), оно характеризуется пределом прочности, средняя величина которого равна 130 МПа. При растяжении поперек волокон прочность древесины равна ¹/₂₀ предела прочности при растяжении вдоль волокон.

При сжатии ряд древесных пород может уплотняться на треть начальной высоты образца, при этом не разрушаясь.

Твердость представляет собой способность древесины сопротивляться внедрению в нее постороннего тела, имеющего определенную форму и объем. Практически путем было установлено, что твердость торцовой поверхности выше твердости боковой поверхности. Причем данный показатель неодинаков у лиственных и хвойных пород. У первых он выше на 30%, а у вторых – на 40%.

В табл. 3 приведена классификация древесных пород на группы в зависимости от степени их твердости.

Таблица 3 Классификация древесных пород по степени твердости

Ударная вязкость есть свойство древесины поглощать механическое воздействие, при этом не разрушаясь. Наибольшая ударная вязкость – у граба, березы и осины, наименьшая – у пихты сибирской и сосны кедровой.

Попутно о терминах

Крень – это изменение строения древесины хвойных пород, имеет вид резкого утолщения поздней древесины годичных слоев. Бываем местная, при этом захватывает несколько годичных слоев, и сплошная, занимающая половину и более площади поперечного сечения.

Кроме перечисленных механических свойств древесины, можно назвать ее способность удерживать металлический крепеж (при вбивании гвоздя волокна древесины раздвигаются или перерезаются, оказывая при этом на гвоздь определенное давление, которое называется трением, благодаря чему гвоздь и удерживается) и изгибаться (наилучшей способностью гнуться отличаются лиственные породы, причем кольцесосудистые древесные породы (например, дуб) гнутся более легко, чем рассеянно-сосудистые (например, береза и др.); для хвойных пород это нехарактерно).

Пороки древесины

Чтобы деревянное изделие отвечало определенным требованиям, необходимо подбирать и соответствующего качества древесину, которая может иметь определенные недостатки, называемые пороками.

Чем больше пороков, тем ниже качество древесины, тем более ограничена возможность ее использования.

Наиболее часто встречающимся пороком является сучковатость. Сучок – это часть ветви, включенная в основную древесину ствола.

Сучки различаются по степени зарастания (открытые и заросшие); по форме разреза на поверхности сортимента (круглые, овальные, продолговатые); по положению (пластевые, кромочные, сшивные, ребровые, торцовые); по взаимному расположению (разбросанные и групповые); по степени срастания (сросшиеся, частично сросшиеся, выпадающие); по состоянию древесины (светлые здоровые, темные здоровые, здоровые с трещинами, гнилые, табачные). Разновидности сучков показаны на рис. 3.

Рис. 3. Виды сучков: а – круглый; б – овальный; в – продолговатый; г – пластевый; д – кромочный; е – ребровый; ж – сшивные; з – групповые; и – разветвленные

Не менее часто на древесине встречаются трещины, которые различаются по положению (пластевые, кромочные, торцовые); по типам (морозные, трещины усушки и др.); по глубине (неглубокие (не более 10% толщины сортимента), глубокие (более 10% толщины), сквозные); по ширине (сомкнутые (не более 0,2 мм) и разошедшиеся (более 0,2 мм).

Пороками формы являются сбежистость, закомелистость, нарост, кривизна, овальность ствола; пороками строения – наклон волокон, крень, свилеватость, завиток, глазки, ложное ядро (рис. 4).

Рис. 4. Пороки строения древесины: а – наклон волокон; б – крень; в – свилеватость; г – завиток; д – глазки; е – ложное ядро

Помимо названных, пороками древесины считаются тяговая древесина, засмолок, прорость, сухобокость, пятнистость, внутренняя заболонь, водослой, химические окраски, грибные поражения, червоточины.

Попутно о терминах

Свилеватость – это беспорядочное или путаное расположение волокон древесины. Характерна для разных древесных пород, но чаще всего этим страдают лиственные.

Кроме пороков естественного происхождения, встречаются дефекты, возникшие в процессе механической обработки, к которым относятся инородные включения, механические повреждения, скос пропила, обзол и др.

В результате сушки, неправильного хранения и выпиловки возможно появление деформаций (покоробленности древесины), о разновидностях который говорилось выше.