CC BY
134
Технология деревянного домостроения
О ЗАДАЧАХ И ПУТЯХ РАЗВИТИЯ ДЕРЕВЯННОГО ДОМОСТРОЕНИЯ В РОССИИ
В.А. КОНДРАТЮК, проф., ген. директор ФГУП «ГНЦЛПК», д-р экон. наук,
В.А. КОСАРЕВ, доц., зам. ген. директора ФГУП «ГНЦЛПК», канд. техн. наук
gnclpk@mail.ru
В России издавна строили деревянные дома. В северной части страны в лесоизбыточных районах - бревенчатые, в малолесных - чаще каркасного типа с применением различного рода утеплителей и обшивочных материалов.
В сельской лесной местности строили почти исключительно бревенчатые дома, оптимально приспособленные для удобного проживания и ведения домашнего хозяйства. Под одной крышей размещались отапливаемые жилые помещения и неотапливаемые хозяйственные - скотный двор, кладовые, сеновал и другие. Эти бревенчатые дома строились способом ручной рубки, практически без использования металлических крепежных элементов. Как правило, бревенчатые дома строились с вместительным чердачным помещением, позволяющим лучше сберегать тепло жилой части дома в холодное время года. Кровля домов также изготавливалась из материалов местного производства: дранки из качественной еловой древесины, досок хвойных пород, соломы или других подобных материалов растительного происхождения. Вместо возведения фундамента чаще применялись способы строительства домов на подложенные под углы и перерубы дома валуны или, на увлажненных землях и в болотистых местах, на сваях из массивных хвойных бревен.
Если в деревнях бревенчатые жилые дома изготавливались в основном одноэтажными, то в городах часто строились двухэтажными многоквартирными. Кроме того, многоэтажные бревенчатые дома возводились для общественных целей: школы, различные местные учреждения.
Бревенчатые дома считаются традиционно русским видом деревянного домостроения. Однако из-за высокой трудоемкости и большого объема тяжелого малопроизводительного ручного труда строительство бре-
венчатых домов в последнее время практически не ведется.
Анализ применяемых технологий деревянного малоэтажного домостроения
Деревянное домостроение является одним из наиболее эффективных видов индивидуального жилищного строительства. В настоящее время оно является во многих странах мира приоритетным. Перспективность такого домостроения обусловливается усилением значения экономических, экологических и социальных факторов, а также тем, что древесина является возобновляемым экологически чистым местным дешевым сырьем.
К преимуществам деревянного домостроения также следует отнести:
- короткие сроки изготовления и строительства домов;
- использование древесины в качестве строительного материала оказывает положительное воздействие на экологию, климат и человека;
- строительство из древесины способствует решению задачи обеспечения жильем различных категорий граждан, сохранению культурного наследия и традиций.
Однако в настоящее время в России деревянное домостроение в общем объеме индивидуального жилищного строительства, по информации Госкомстата, занимает только около 10 %. Участникам рынка ситуация впрочем видится несколько привлекательнее - 12-15 %, но и это далеко не соответствует возможностям и потребностям такого строительства.
В современном деревянном домостроении в мире используются 3 основные технологии строительства малоэтажных деревянных домов (рисунок): домостроение из массивной древесины; строительство каркасных домов; строительство панельных домов
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2012
79
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2012
00
о
Рисунок. Классификация технологий малоэтажного деревянного домостроения (по конструктивно-технологическим признакам)
Технология деревянного домостроения
Технология деревянного домостроения
(в т.ч. каркасно-панельных домов и объемномодульных зданий).
Домостроение из массивной древесины
К домостроению из массивной древесины относится строительство из бревен и бруса, преимущественно хвойных пород древесины.
Домостроение из бревен
В строительстве бревенчатых домов используют в качестве основного конструкционного материала 3 вида строительных бревен:
- бревна ручной рубки (традиционный и привычный для россиян тип деревянных домов);
- бревна с неполной механической обработкой. Это в основном бревна с фрезерованной или выпиленной чашкой для угловых соединений бревен в срубе дома (остальная обработка произведена ручными инструментами);
- бревна оцилиндрованные (как правило, с полной механической обработкой - пропазованные с выполненными чашками и другими присадочными обработками для всех соединений бревен в конструкции сруба).
Дома из бревен ручной рубки характеризуются тем, что весь процесс обработки строительных бревен выполняется с помощью ручных инструментов - начиная с окорки и заканчивая выполнением всех присадочных обработок.
Дома из бревен с неполной механической обработкой характеризуются тем, что часть процесса механической обработки строительных бревен, как правило наиболее тяжелая и трудоемкая, выполняется с помощью специализированного ручного электроинструмента - цепной электро- или бензомоторной пилы, электрофрезера.
Оба данных вида обработки строительных бревен осуществляются непосредственно на строительной площадке.
Дома из оцилиндрованных бревен строятся обычно из строительных элементов с полной механической обработкой - оцилинд-рованных, пропазованных и с фрезерованными чашками, выполняемой в производственных условиях, что позволяет существенно ускорить процесс сборки дома.
Все 3 вида домов требуют тщательного уплотнения всех соединений, что выполняется с помощью прокладывания и последующего, после осадки дома, «пробивания» материала утеплителя: джута, пакли.
Домостроение из бруса
В период 30-50-х годов прошлого века в деревянном домостроении стал преобладать способ возведения домов из бруса. Особенно это проявилось в лесных районах страны.
Наиболее простой вариант - строительство из пиленого бруса с прямоугольным поперечным сечением. Брус для этого использовался нестроганый, без сушки, чаще сечением 150 х 150 мм. Дома из такого бруса строились с простыми соединениями, что позволяло значительно снижать трудоемкость всех работ. В стенах между брусьями прокладывался слой теплоизолирующего материала, который после технологической выдержки (необходимой для завершения процесса естественной усадки сруба) подлежал пробивке (уплотнению).
Однако простота строительства домов из указанного бруса отрицательно сказывается на их эксплуатационных показателях и долговечности, теплофизических показателях, комфортности проживания в них до комплексного капитального ремонта.
Разновидностью брусового дома является дом из двухкантного бруса (лафета), так называемый «норвежский дом». Брус выпиливается из бревен большого диаметра и в стену дома укладывается в вертикальной плоскости, что позволяет оптимально формировать площади помещений дома. Такая конструкция дома занимает промежуточное положение между бревенчатым домом ручной рубки и обычным брусовым домом.
В настоящее время в строительстве брусовых домов основным конструкционным материалом является профилированный строганый четырехкантный брус: цельномассивный и клееный. Фрезеруемая пазогребневая система на данном конструкционном брусе не унифицирована и у разных производителей отличается очень сильно и по числу фрезеруемых пазов и гребней, и по их размерам и профилю. От глубины пазов фрезерованных
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2012
81
Технология деревянного домостроения
профилей прямо зависит и величина коэффициента полезного использования древесины.
Следует отметить, что в настоящее время в России цельномассивный брус в отличие от клееного подвергается механообработке в основном без сушки, то есть с естественной влажностью, величина которой обычно превышает 30 %. В таком виде он поступает и на стройку, следствием чего являются его последующее сильное растрескивание и наличие коробления в конструкции дома.
Сборка конструкций дома здесь производится с использованием прокладочных теплоизоляционных материалов или без таковых.
Строительство каркасных домов
Прообразом современных каркасных домов явились фахверковые дома Западной Европы. Их основное отличие - редко расположенный несущий каркас, который может быть заполнен любым материалом, в том числе и кирпичом, и может быть, к примеру, полностью застеклен. Позднее эти технологии строительства получили общее название «стоечно-балочные».
Несущей конструкцией в домах, построенных по каркасной технологии, которую также называют «канадской», является каркас. Он изготавливается из прочной древесины, обработанной антипиреновыми и антисептическими составами.
Основная специфика каркасного дома - разделение функций несущей и ограждающей конструкций. Несущие конструкции выполняет каркас, ограждающие - утеплитель в комбинации с ветро-, гидро- и парозащитными материалами, внутренней и наружной обшивкой. Внутри этого «пирога» прокладываются инженерные коммуникации
Кровля, наружные стены, полы и перекрытия современных каркасных домов обшиваются ориентированно-стружечной плитой OSB толщиной 9-16 мм или влагостойкой фанерой. Внутреннее пространство стен и перекрытий заполняется любым утеплителем (различная волокнистая теплоизоляция, мягкие древесноволокнистые плиты, эковата, экструдированный пенополистирол) по выбору заказчика. Толщина стены (панели + утеплитель) - составляет в
среднем 150-250 мм. Внутренняя часть стены обивается OSB, цементно-стружечной плитой (ЦСП) или гипсокартоном.
В строительстве каркасного дома используются любые виды внешней (сайдинг, окраска, обшивочная деревянная доска, фасадная штукатурка, искусственный камень, кирпич) и внутренней отделки (краска, обои, панели), разные кровельные системы. Отдельные компании для обшивки каркаса вместо OSB используют ДВП или ЦСП, однако качество такого дома будет ниже. Основное отличие каркасных домов разных производителей заключается в типе утеплителя и в его объеме.
В строительной лексике также встречается понятие «щитовые дома», которое является в большинстве случаев синонимом термина «каркасно-панельные дома». Это означает, что под щитовым домом может пониматься дом, построенный как по панельной, так и по каркасной технологии.
Строительство панельных домов
Чисто панельные дома монтируются из отдельных деревянных панелей, изготавливаемых в заводских условиях на высокоавтоматизированных технологических линиях. Панели изготавливаются по разным технологиям (панели клееные, сбитые гвоздями и каркасного типа с теплоизоляционным наполнителем) и характеризуются своими размерами по толщине и по площади. Монтаж панельного дома производится непосредственно на стройплощадке на подготовленном фундаменте.
Разделение каркасной и панельной технологий является традиционным для российского рынка деревянного домостроения. Напротив, в США например, рассматривается объединенная технология каркасно-панельного строительства. Часто этот термин перенимается российскими строителями, что вызывает путаницу в понятиях. Основное отличие каркасной технологии от панельной заключается в степени заводской готовности комплекта: по каркасной технологии каркас здания возводится непосредственно на месте строительства и там же обшивается плитами, в то время как панели собираются на заводе и требуют меньше времени на установку на месте строительства.
82
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2012
Технология деревянного домостроения
Особое место среди технологий панельного деревянного домостроения занимает производство и строительство модульных домов и объемно-модульных зданий. Их отличительная особенность состоит в использовании систем принудительной вентиляции с теплообменом в рекуператорах удаляемого и входящего воздуха. Каждый модуль имеет жесткий деревянный каркас, различное количество перегородок и при блокировке позволяет получить большие помещения. Модули имеют чистовую отделку, смонтированное инженерное оснащение и сети, соединяемые при монтаже муфтами, что позволяет существенно сократить объемы работ на строительной площадке. В месте застройки проводят лишь укрупнительную сборку на готовых фундаментах и подключение инженерного оборудования к заранее подведенным коммуникациям. В дальнейшей работе над развитием деревянного домостроения, по разработке и совершенствованию его технологий в настоящее время преобладающим направлением в мировом развитии деревянного домостроения является индустриализация производства и строительства деревянных домов. Здесь развитие идет тремя основными методами:
1. Основной объем работ осуществляется на строительной площадке - строительство по системе «открытая платформа».
2. Значительный объем работ выполняется на производстве - изготовление домокомплектов деталей различной степени технологической готовности.
3. Основной объем работ осуществляется в заводских условиях. Это крупнопанельное и модульное домостроение.
В России находит сегодня быстрое распространение второй метод развития, когда в условиях деревообрабатывающего производства (с различной степенью специализации по домостроению) изготавливаются комплекты заготовок и деталей для строительства и последующей реализации через торговлю и строительные фирмы заказываемых домов.
К результатам анализа технологий деревянного домостроения
Рассматривая состояние российского рынка деревянного домостроения, находим
применение всех рассмотренных выше технологий. То же можно сказать и о мировом рынке домостроения.
Приоритет тех или иных технологий домостроения на рынке определяется их конкурентоспособностью, которая зависит от ряда факторов:
- экономические возможности заказчиков;
- функциональное назначение возводимого строения;
- сырьевые возможности региона по развитию деревянного домостроения;
- тенденции развития деревянного домостроения;
- исторические и национальные традиции строительства жилья;
- уровень индустриализации производства и строительства домов;
- теплофизические характеристики
дома;
- надежность и долговечность дома, его ремонтопригодность;
- качество и уровень сервиса строительства домов;
- интенсивность и грамотность рекламы определенных типов деревянных домов, предоставление возможности показа предлагаемых домов заказчикам и консультирование последних;
- архитектурное оформление и инженерное оснащение дома, уровень комфортности проживания в доме;
- уровень экологичности дома, отсутствие в нем экологически небезопасных материалов.
Последний из названных факторов в последнее время часто выходит на первое место при принятии заказчиком решения о строительстве дома.
Строго рассуждая, условиям полной экологичности жилья удовлетворяют только дома, построенные из бревен и цельномассивного бруса. В таких домах обеспечивается так называемое «дыхание» дерева и полное отсутствие неблагополучных для здоровья материалов. В остальных типах деревянных домов присутствуют в большей или меньшей степени синтетические материалы - пласт-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2012
83
Технология деревянного домостроения
массы, клеи и обработанные с их применением природные материалы.
Все рассмотренные выше технологии ориентированы на использование только качественной хвойной древесины. Однако при рассмотрении в целом вопросов деревянного домостроения нельзя обойти вниманием существующую системную проблему лесопромышленного комплекса, заключающуюся в недоиспользовании лесных ресурсов, в том числе лесоматериалов невысокого качества.
Отсюда вытекает задача разработки технологии производства строительных материалов для деревянного домостроения с использованием мягколиственной древесины.
Мягколиственные породы древесины - береза, осина, ольха и другие - составляют около половины лесфонда страны. Эти породы имеют специфику в том, что древесина легко обрабатывается, имеет невысокую плотность, в состоянии повышенной влажности легко повреждается насекомыми и грибами, а деревья часто растут с искривлениями стволов. Заготовляемые в небольших объемах лесоматериалы данных пород находят ограниченное применение - это использование для выработки строганой и клееной фанеры, различных заготовок для последующего производства мебели, лыж и других товаров широкого потребления. Большая часть этой древесины остается в лесу, затрудняя ведение лесного хозяйства и лесоразработок.
Несмотря на указанные недостатки, древесина мягколиственных пород должна быть максимально вовлечена в хозяйственный оборот с выработкой из нее высоколиквидной продукции - паркета, столярно-строительных изделий, мебели, домов и т.п.
ФГУП «ГНЦ ЛПК» совместно с ООО «КБ Крапухина», ОАО «Сенежская научнопроизводственная лаборатория защиты древесины», при выполнении других текущих работ параллельно длительное время осуществляет мониторинг поведения материалов и изделий из лиственной древесины при воздействии переменных температурно-влажностных условий (в атмосферных условиях): формоустойчивость (величины появляющихся коробления и крыловатости), целостность (отсутствие рас-
трескивания), изменение линейных размеров, срок службы и т.п. Выявлено:
- при обеспечении начальной влажности древесины после искусственной сушки не выше 10-12 % изделия длительное время сохраняют форму и размеры, однако целостность изделий нарушается в виде появления различных трещин;
- после сушки и относительно легкой термомодификации материалы из мягколиственной древесины еще более упрочняются (твердость и жесткость строительных элементов увеличиваются в разы) и менее подвержены влиянию колебаний величин влажности и температуры.
Вовлечение в хозяйственный оборот вышеуказанных материалов лиственных пород древесины позволит в широких масштабах организовать производство конкурентоспособной продукции, значительно улучшить экологическую обстановку в лесных местностях, создать дополнительные рабочие места.
Применение лиственной древесины в производстве продукции, где традиционно использовалась только хвойная древесина, например, в деревянном домостроении, позволит получить значительный технико-экономический эффект. Так к примеру, при строительстве в год 10 тыс. домов площадью 150 м2 каждый (1 % потребного объема годового ввода жилья в эксплуатацию) и расходе этого бруса 0,5 м3/м2 жилой площади дома вовлекается в производство, с учетом образующихся отходов, около 2 млн м3 маловостребованной низкокачественной лиственной древесины - березы, осины, ольхи - взамен дефицитной строевой хвойной древесины. При этом стоимость 1 м2 домов из данного бруса составит не более18 тыс. руб. в сравнении со стоимостью 20-22 тыс. руб. аналогичных домов из других традиционных древесных материалов. К тому же разрабатываемая технология позволяет производить деревянные дома заводской готовности.
Реальная возможность для этого существует. Практика показывает, что хорошо высушенная древесина лиственных пород, в том числе и мягколиственных, в условиях исключения воздействия на нее высокой влажности, сохраняет неограниченно формо-
84
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2012
