Структура и анализ технологических процессов изготовления элементов стен деревянных домов

Ни для кого не секрет, что древесина - один из лучших строительных материалов, которому на сегодняшний день нет полноценной замены в строительстве небольших особняков и коттеджей. И это действительно так, ведь древесина - экологически чистый природный материал, который обеспечивает постоянный обмен воздуха в помещении. Поэтому в деревянных домах поддерживается кислородный баланс и оптимальная влажность воздуха. Низкая теплопроводность древесины позволяет изготавливать стены в 4 раза тоньше, чем из кирпича, а это приводит к уменьшению общей массы дома. Стены из древесины не накапливают влагу, не промерзают, а также отвечают санитарным требованиям. Натуральный цвет древесины успокаивает нервную систему и делает отдых полноценным. Кроме этого, древесина, имея высокие физико-механические свойства, легко поддается обработке, что позволяет использовать ее для изготовления широкого ассортимента строительных материалов.

Сейчас известно целый ряд конструктивных схем, которые используют в строительстве стен современных деревянных домов (рис.1).

Рис.1. Типы основных конструктивных схем стен деревянных домов.

каркасное строительство

Каркасный метод строительства сооружений известный со времен неолита. Наибольшее развитие этот метод получил в фахверковом строительстве, распространенном в Германии, Голландии и скандинавских странах.

Современное каркасное строительство можно разделить на две группы:

¨ каркасная система на платформе. Строительство начинается с пола, которая представляет собой поверхность для установки вертикальных элементов.

¨ стоечно-балочная система. Строительство начинается с монтажа каркаса здания, состоящий из стоек и балок. Каркасная конструкция требует двусторонней обшивки (доской, вагонкой, листовыми материалами и т.п.). Между внутренней и внешней обшивками вкладывают утеплитель.

Преимуществами каркасного метода строительства над срубным является простота конструктивных элементов, отсутствие усадки в процессе эксплуатации, трещин и деформации, экономичность, минимальный расход материала, легкое изменение планирования в процессе строительства.

Строительство деревянных сооружений с оцилиндрованного бревна

Изготовление домов из сруба - один из самых распространенных методов на территории Украины. Еще во времена Киевской Руси использовали около 50 типов сруба, который изготавливали с помощью ручного инструмента высококвалифицированные мастера. Сейчас ручной метод изготовления деревянных домов еще можно встретить, но он требует больших трудозатрат и высокой квалификации мастеров.

Совершенствование оборудования и методов обработки привело к появлению новых, усовершенствованных профилей, которые характеризуются высокой точностью соединений. Более того, механическая обработка бревен уменьшает трудозатраты на изготовление сооружения, значительно повышает производительность, позволяет изготавливать сложные конструкции и улучшает эстетический вид дома в целом.

Широкое распространение получила технология изготовления деревянных домов из оцилиндрованного бревна (рис.2).

2)

Рис.2. Технологические операции изготовления оцилиндрованного бревна.

При выполнении операции оцилиндрування происходит срезание мягкой части древесины - заболони, а остается более твердая - пропитанное смолой ядро. От этого механические свойства древесины только выиграют: уменьшается ширина трещин на бревне при высыхании, а соответственно - улучшаются теплоизоляционные свойства материала.

Для выбора паза и чашек используют специализированное оборудование, позволяющее получить оцилиндрованное бревно, которые идеально прилегают друг к другу. Использование ручного инструмента не позволяет получить такого качества и точности соединений.

Для защиты стен от огня и грибков рекомендуется использовать метод глубокой пропитки древесины антисептиками и антипиренами в автоклавах.

Основными недостатками деревянных домов, изготовленных из оцилиндрованного бревна, считаются теплопотери за счет появления трещин (а они могут достигать середины толщины бревна), а также значительная усадка конструкции сооружения в процессе эксплуатации.

Строительство деревянных сооружений из бруса

По теплосбережением брус шириной 14-16 см обладает такими же свойствами, что и бревно со средним диаметром 19 см. Брусья могут быть квадратного и прямоугольного сечения, с простым и сложным профилем. Простой считается технология изготовления сплошного профильного бруса, который может быть с естественной влажностью или с предыдущим принудительным сушкой (рис.3).

Рис.3. Технологические операции изготовления сплошного профильного бруса.

Свойства бруса естественной влажности напоминают свойства оцилиндрованного бревна. И к преимуществам можно отнести значительно меньшее количество трещин, а также меньшую толщину стен.

Рекомендуется использовать принудительное сушки бруса в процессе его изготовления, так как высушенный материал характеризуется естественным цветом древесины, меньшей усадкой и деформацией, а правильный выбор режимов сушки позволяет получить брус с минимально возможным количеством трещин. Перед сушкой целесообразно осуществлять фрезерования продольных пазов на нижней пласти бруса, это позволит равномерно и качественно сушить древесину до оптимальной влажности (14-16%). Благодаря продольным пазам при монтаже дома в стенах образуются воздушные полости. В результате термическое сопротивление стен, изготовленные из такого бруса, в 1,6 раз выше, чем стен из обычного бруса такой же ширины. Кроме этого, за счет низкой влажности поверхности стен, практически нет трещин, а усадка сооружений не превышает 0,7%.

Новым материалом для изготовления стен деревянных домов считается брус «преслог», он сплошной и практически не имеет трещин. Такой брус изготавливается по технологии сухого прессования (рис. 4).

Рис.4. Технологические операции изготовления профильного бруса «преслог».

Фрезерованный брус сушат в камере при температуре 65-70 0С в течение трех недель, постепенно сжимая гидравлическим прессом. В результате прессования существенно уменьшается возможность возникновения на его поверхности напряжений, которые являются основной причиной растрескивания древесины в процессе сушки. Полученный брус обладает более высокой теплоемкостью и повитрепроникнистю, чем клееный брус такой же ширины. Недостатком его является стоимость: на 20% дороже клееный брус.

И все же одним из лучших материалов для изготовления деревянных домов считается клееный профильный брус. В бывшем Советском Союзе первые клееные деревянные конструкции были изготовлены в 1938 году, а использовать их в строительстве начали после войны. Современный процесс изготовления клееного бруса, как и классический, состоит из нескольких этапов (рис.5).

Рис.5. Технологические операции изготовления профильного клееного бруса.

Клееный брус может состоять из 2-5 частей, размеры которых значительно меньше сплошного бруса, поэтому их гораздо проще высушить до нужной влажности. Он не имеет недостатков, характерных для массивной, сплошной бревна или бруса. Он сухой, с влажностью 10 ± 2%, имеет большую прочность и меньше подвергается поражению грибками и гниению. Усадка стен дома не превышает 1%, что позволяет сократить время на изготовление и монтаж дома.

Основным недостатком клееного бруса является его цена, которую можно уменьшить за счет:

¨ использование унификации деталей стен, длина которых должна быть кратной определенном модулю. Это позволяет уменьшить стоимость деревянного дома, улучшить точность использования элементов, упростить производство, комплектацию и монтаж дома в целом.

¨ использование передового оборудования, которое характеризуется высокой производительностью и качеством выпуска продукции.

Как видим существующие технологии изготовления деревянных стен дома имеют свои особенности, преимущества и недостатки. Отечественные производители деревянных домов работают по вышеприведенным технологическими схемами. Однако в одном технологическом процессе производства элементов дома не обойтись без четырехсторонней обработки. Группа Weinig - один из мировых лидеров среди тех, кто занимается разработкой и изготовлением многошпиндельных четырехсторонних продольно-фрезерных станков, при высокой производительности обеспечивают высокую чистоту и качество обработки заготовок. Это исключает из технологического процесса такую ​​операцию, как шлифования. Использование автоматического регулирования режущего инструмента и самого процесса резки дает возможность сократить время на выполнение операции и изготовления изделия в целом.

Любомир Сорока,
кандидат технических наук, доцент,
Иван ПОЛОЗ, аспирант.
УкрДЛТУ

Газета "Деревообробник"