1 стр. из 1

В настоящее время руководство страны пытается не только как раньше стимулировать сверху строительство доступного большинству населения жилья, но и создать  на строительном рынке экономические условия, благоприятствующие этому. К сожалению, российский бизнес, занимающийся деревянным домостроением, не сможет сейчас достойно конкурировать на открывающемся рынке социального жилья. Он, в основном,  обслуживает потребности состоятельных клиентов. Данная ситуация ненормальна и является исключением в мировой практике. Попробуем разобраться.

Анализ различных конструкционных систем малоэтажного деревянного домостроения, приведенный В. В. Даниловым на отраслевой конференции "Деревянное домостроение. Инновационная стратегия развития" (октябрь 2003 г.), позволяет  сделать следующие выводы. Для строительства социального жилья дорогими материалами являются  клееный профилированный брус, профилированный массивный брус, оцилиндрованное бревно и традиционное бревенчатое строительство. Дома из пиленого бруса не удовлетворяют современным требованиям к качеству жилья. Приемлемыми по цене остаются каркасное и панельное домостроение, что и подтверждает опыт других стран, в первую очередь, США и Канады, где благодаря указанным строительным системам на одного человека приходится более 50 кв. м жилой площади (у нас меньше 10 кв. м). В нашей стране эти строительные системы развиты недостаточно. Рассмотрим их подробнее.

Каркасное домостроение предъявляет очень жесткие требования к качеству строительных материалов (конструкционная древесина, плитные материалы, желательно ОСП, качественные утеплители), а главное, к качеству монтажных работ на строительной площадке, т. е. к квалификации исполнителей.

*Информация к размышлению. Закрытая статистика советского хозяйствования показывала, что 95% брака было следствием несоблюдения технологической дисциплины и только 5% следствием конструктивно-технологических недоработок.

В Западной Европе картина с точностью до наоборот. С тех пор, к сожалению, у нас мало что изменилось в лучшую сторону.

Эффективную систему контроля качества  легко и дешево наладить на потоке (конвейере) в условиях предприятия и сложно на строительной площадке. Поэтому реальное каркасное домостроение с хорошим соотношением цена - качество у нас на данном этапе очень проблематично.

Остается дешевое панельное строительство. Основные недостатки крупнопанельного домостроения хорошо известны. В первую очередь, это малые архитектурные возможности и необходимость применения тяжелой подъемно-транспортной техники. Применение мелких панелей устраняет эти недостатки. По мнению автора, развитию строительства из легких небольших  панелей, изготавливаемых с применением древесины и древесных материалов уделяется незаслуженно мало внимания. Техника и технология деревообработки сейчас достигли такого уровня, при котором возможен качественный скачок усложнения конструкций для достижения новых потребительских свойств. Причем в конце технологической цепочки конечный продукт для потребителя совсем необязательно должен стоить дороже. Для этого необходимо устранить устоявшиеся стереотипы. А это, как всегда, самое сложное. Что имеется в виду?

Основная задача рабочего на объекте, качественное выполнение которой определяет его квалификацию, - правильно установить и закрепить строительный элемент. Предлагается радикально упростить монтаж строительных элементов, сделать его доступным для старательного, думающего исполнителя с минимальной теоретической  и практической подготовкой (без обязательных профессиональных навыков).

В идеале - до простоты конструктора Lego. (см. журнал "ЛесПромИнновации", №1 (1), 2004 г., стр. 31). Возможности для этого всегда есть, но они требуют, как минимум, повышения точности  размеров строительных элементов, составляющих главные размерные цепи, и, как правило, усложнения конструкции самих строительных элементов и средств их соединения. То есть предлагается за счет усложнения производства на предприятиях стройиндустрии (с их массовым производством на поточных линиях, конвейерах, обрабатывающих центрах, с применением роботов и т. д.) снизить требуемый уровень к квалификации исполнителей и уменьшить трудоемкость работ на строительной  площадке, где они с трудом поддаются механизации, а тем более автоматизации. Предлагаемое перераспределение, по  глубокому  убеждению автора, позволит удешевить малоэтажное строительство, повысить его качество до востребуемого, избавиться от "прорабской романтики"… Главное, привлечь незадействованный ныне труд самих застройщиков. И многие мужчины будут горды тем, что они своими руками построили свой дом.

Рассмотрим один из возможных вариантов решения поставленной задачи.

Анализ свойств массивной древесины и существующих из нее конструкций, а также других древесных материалов в преломлении к поставленной цели, привел автора к созданию стержневой* переклейки (далее СП) - конструкции деревянной клееной, представляющей собой новый древесный клееный строительный материал.

*Стержень - конструктивный элемент, один из размеров которого намного превосходит два другие.

Изобретение защищено патентом России. Логика конструкции проста. Два слоя деревянных реек (стержневых элементов, далее - с. э.) образуют плоскую решетку, две и более решеток, склеенных по толщине, составляют конструкцию - СП (рис.). Минимальное количество слоев, образующих  две решетки, равно трем.

По данной схеме можно изготавливать строительные элементы  любых размеров - от мелкоштучных стеновых материалов (деревянных кирпичей) до панелей стен и перекрытий.

Хотел бы особо обратить внимание на отсутствие корреляции длины и ширины изделий из СП с усушкой, разбуханием древесины в радиальном и тангентальном направлениях. СП изготавливается из долевых стержневых элементов. Поэтому ее разбухание и усушка будут одинаковы во всех направлениях плоскостей слоев и будут равны продольным разбуханию и усушке, то есть будут минимальными для данной породы древесины. Это гарантирует стабильность размеров в плоскостях двух главных направлений изделия при его эксплуатации.

Минимизация изменения размеров и формы строительных элементов из клееной древесины при колебаниях температурно-влажностного режима эксплуатации была основной целью разработки. С уверенностью можно сказать, что она достигнута. Например, сезонные колебания высоты здания из СП, при одинаковых условиях, будут в 40-80 раз меньше, чем из клееного бруса.

Теоретически жизнеспособность конструкции для специалиста очевидна. В то же время проведение лабораторных и натурных испытаний конкретных конструкций на прочность и атмосферостойкость совершенно необходимо.

*Информация к размышлению.
Для большинства районов России характерна следующая статистика.
В отапливаемых помещениях с сухим режимом средняя за сутки влажность воздуха меняется от 60-65% в сентябре до 18-20% в марте.
Влажность наружного воздуха максимальна  в декабре - от 72% до 92% и минимальна в мае-июне - от 43% до 83%.
Влажность древесины внутренних слоев меняется  по сезону, но не более 1-2% в месяц с перераспределением между внутренними и поверхностными слоями.
В отапливаемых помещениях максимальная амплитуда колебания влажности в средних слоях наружных ограждающих конструкций 5% в год, в наружных слоях толщиной 5 мм без прямого увлажнения - 8-10%.
Средняя по сечению влажность древесины наружных ограждающих конструкций в отапливаемых помещениях с сухим режимом эксплуатации  изменяется от 8% в октябре до 5% в марте.
Усушка сосны севера европейской части России вдоль волокон в 45 раз меньше, чем в радиальном направлении, и в 81 раз меньше, чем в тангентальном.

Любые материалы из стержневой переклейки представляют, по сути, многослойную каркасную конструкцию и обладают всеми ее свойствами. Два варианта изготовления слоев конструкции сводятся к экстремальным величинам зазоров между с. э. в слое. В первом случае они минимальны и представляют собой деформационные швы, а внешний вид для потребителя ассоциируется с массивной древесиной. Назовем его массивная СП. Во втором случае зазоры максимальны и рассчитываются, исходя из требуемой прочности. Назовем его обедненная СП. Оба варианта исполнения СП могут сочетаться послойно в одной конструкции. Зазоры между с. э. могут заполняться тепло- и звукоизоляционными материалами.

С применением стержневой переклейки можно изготавливать легкие, теплые, с хорошей звукоизоляцией блоки и панели для ограждающих конструкций, перегородок  и перекрытий с объемной долей древесины от 98% до 20%.

Один из возможных вариантов выполнения СП: с. э. из древесины  ели квадратного сечения склеиваются в смежных слоях своими радиальными поверхностями под углом 90° друг к другу. Между с. э. проклеен вспененный полиэтилен. Наружный слой выполнен из  слоистого пластика. Стержневые элементы подслоя выполнены с компенсационными прорезями. Лицевой слой выполнен из сосновых досок тангентальной распиловки с конструкционными пропилами - прорезями и проложенными во внешние из них полосками пробки. Внутренняя часть одного из средних слоев заполнена теплоизоляционным материалом.

Почему материалы из СП могут обеспечить дешевое строительство?
1. В СП с. э. могут ориентироваться по направлениям максимальных напряжений, поэтому конструкции из нее воспринимают внешние нагрузки* оптимальным образом.

*Информация к размышлению.
Если принять предел прочности при сжатии вдоль волокон равным единице, то поперек волокон он будет 0,1-0,3, при растяжении вдоль волокон 2-3, при растяжении поперек волокон 0,05-0,3, при статическом изгибе 1,5-2, при скалывании вдоль волокон 0,15.
Допускаемые напряжения для строительной древесины в конструкциях зданий: сжатие вдоль волокон - 100 кг/кв. см; сжатие и смятие поперек волокон на всей поверхности - 15 кг/кв. см.

Необходимое количество (плотность) с. э. можно изменять в зависимости  от величин эксплуатационных нагрузок не только в разных конструкциях, но и в разных частях одного строительного элемента.
С. э. в слое или в смежных слоях могут образовывать треугольники жесткости.
Это позволит изготавливать  строительные материалы с объемной долей древесины до 20% (остальное - легкие наполнители). Следовательно, и сооружения будут легкими, не требующими мощных фундаментов и больших транспортных затрат.

2.  С. э. имеют небольшие размеры сечений, а в длину их можно наращивать. Поэтому для изготовления СП можно использовать короткомерную пилопродукцию, дощатый горбыль, отходы лесопильного производства, выборку из низкосортных  пиломатериалов, экономя конструкционные пиломатериалы. Квадратное сечение с. э. не требует ориентированного распила. В настоящее время доля качественной древесины в общих запасах неуклонно снижается. Поэтому "неприхотливость" к качеству исходного сырья при высоких конечных показателях упругости и прочности в изделии является весомым аргументом  в пользу широкого использования стержневой переклейки.

3. Гарантированные логикой конструкции минимальные допуски на эксплуатационные  деформации (в том числе при хранении и транспортировке) плюс заводское качество изготовления позволят обеспечить простоту, качество и высокую скорость монтажа.

4. Необходимые профессиональные навыки для обеспечения  качественного строительства позволят застройщикам самим при желании выполнить большой объем работ при возведении своего дома.

5. При изготовлении КДК до 80% энергии тратится на сушку пиломатериалов. Если сушить мелкоразмерные заготовки для с. э., то можно уменьшить затраты энергии минимум в 2-3 раза.

Легкие каркасы из обедненной СП могут отделываться ЦСП, гипсокартоном или другими плитными материалами непосредственно по поверхности или с организацией вентиляционных зазоров.  Наружные слои  также можно выполнить по технологии массивной СП, включая финишную заводскую отделку.  Внутреннее пространство каркасов лучше всего заполнять утеплителем на основе целлюлозных волокон с добавкой антисептиков и антипиренов (например, "Эковаты", выпускаемой в Санкт-Петербурге).
Строительные элементы из СП могут соединяться с помощью комбинаций любых столярных соединений (шип-паз, цилиндрический шип, клей, металлические крепежные элементы и т. д.).

При массовом изготовлении СП возможна полная  автоматизация производства. Однако и на небольших предприятиях выпуск СП будет рентабельным при изготовлении необходимой технологической оснастки.

Расчет себестоимости продукции должен привязываться к конкретному предприятию, технологии и виду продукции. Но зная расходы на сырье, материалы, покупные полуфабрикаты и учитывая пропорции затрат (К=2,5), сложившиеся на предприятиях, выпускающих КДК в нашей стране относительно этих расходов, можно рассчитать полную себестоимость продукции. Рассчитаем себестоимость обедненной СП с объемной  плотностью с.  э. 20% и с наполнением - целлюлозным утеплителем.

 - Максимальная стоимость древесины с. э. (из ели) для одного куб. м конструкций - 400 руб.
 - Стоимость наполнителя для одного куб. м конструкций - 400 руб.
 - Покупные полуфабрикаты для одного куб. м конструкций - 180 руб.
 - К=2,5.
 - Полная себестоимость одного куб. м конструкций - 2450 руб. или $85.
 
Следовательно, себестоимость одного кв. м конструкций для перегородки толщиной 80 мм составит 200 руб. или $6,8, а для стены толщиной 140 мм - 350 руб. или $12.

Получаем уровень цен, сопоставимый с ценами на газобетон.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет изготавливать из экологически чистого возобновляемого сырья с возможностью полной автоматизации технологического процесса, использованием "щадящих" природу технологий материалы:
 - из короткомерной пилопродукции;
 - для применения в разных условиях эксплуатации, пригодные для внешних несущих ограждающих конструкций;
 - с одинаковой   усушкой и разбуханием в плоскости слоев, равных продольным для используемой древесины, то есть минимальных;
 - с возможностью перераспределять прочностные ресурсы материала в нужных для конкретного применения направлениях;
 - легкие, с повышенными теплоизоляционными свойствами;
 - композиционные, с несколькими структурными уровнями для увеличения прочности.
Разработка обоснована стремлением к гуманизации среды обитания человека.

Каркасное домостроение предъявляет очень жесткие требования к качеству строительных материалов (конструкционная древесина, плитные материалы, желательно ОСП, качественные утеплители), а главное, к качеству монтажных работ на строительной площадке, т. е. к квалификации исполнителей.

Отзыв
НА ИЗОБРЕТЕНИЕ С. Ю. ОВЧИННИКОВА "КОНСТРУКЦИЯ ДЕРЕВЯННАЯ КЛЕЕНАЯ, ВЫПОЛНЕННАЯ В ВИДЕ СТЕРЖНЕВОЙ ПЕРЕКЛЕЙКИ"

Изобретение обладает новизной на международном уровне, о чем свидетельствует и решение ФИПС о выдаче патента на изобретение Российской Федерации.

Стержневая переклейка представляет собой строительный материал, из которого могут быть изготовлены строительные элементы - от деревянного клееного "кирпича" и бруса до панелей стен и перекрытий для крупнопанельного строительства. Несомненным преимуществом строительных элементов из стержневой переклейки является стабильность размеров в двух взаимно перпендикулярных направлениях при влиянии эксплуатационных воздействий, что не имеет места для массивной древесины из-за ее анизотропии. Это свойство предложенного материала обеспечивает безусадочность зданий и постоянство теплосопротивления ограждающих конструкций из него, что не характерно для чисто деревянных конструкций.

Размеры сечений стержневых элементов связаны с отсутствием больших внутренних напряжений в древесине и клеевом слое, возникающих при влажностных деформациях. Это положительно скажется на сроках эксплуатации зданий по сравнению с клееными деревянными конструкциями из досок.

Для изготовления стержневой переклейки пригоден неконструкционный и малогабаритный сортамент при гарантии достижения требуемых показателей прочности. Это позволит использовать более дешевую низкосортную древесину из лесных запасов.

Древесина - это традиционнный и общепризнанно благоприятный материал для жилища человека. Использование натуральных материалов без покрытия (например, лиственницы) и клеев без фенола для слоев стержневой переклейки, обращенных внутрь жилой зоны, создаст в помещении здоровый   климат. При этом возможно избежать даже малейших щелей в стенах, что нереально при использовании массива и известных КДК.

Для широкого внедрения в строительстве элементов из предложенного материала необходимо провести лабораторные и натурные  испытания на прочность и атмосферостойкость в конкретных конструкциях. Также необходимо провести исследовательскую и конструкторскую проработку систем сопряжения (базирования, герметизации, крепления) различных строительных элементов из стержневой переклейки - от деревянного "кирпича" и бруса до панелей.

Для серийного производства стержневой переклейки необходимо будет разработать технологии и новые поточные линии, включающие, в том числе, и нестандартное оборудование. Не вызывает сомнения, что производство предлагаемого материала будет рентабельно только при массовом производстве. Особое внимание нужно обратить на экономическую сторону проекта. Именно она будет определять выбор технологии и необходимость разработки нового оборудования. Но нужно не забывать о том, что в стоимость изделий будет входить и упрощение строительно-монтажных работ на стройплощадке. Считаем, что предлагаемая конструкция имеет реальные перспективы для применения в строительстве.

Б. К. МИХАЙЛОВ, зав. кафедрой конструкций из дерева и пластмасс СПбГАСУ, д. т. н., проф.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!