Деревянный дом: садитесь, пожалуйста!

Деревянный дом всегда был, пожалуй, самым экологичным жильем. Многие люди хотели бы иметь деревянный дом в качестве постоянного места проживания. Но специфический характер древесины как строительного материала растительного происхождения порой приводит людей к отказу от его использования.

В большинстве случаев отказ от использования дерева в качестве конструкционного материала мотивируется свойством бревенчатых и брусовых конструкций к усадке. Ниже мы хотели бы дать некоторые разъяснения будущим владельцам деревянных домов: что такое усадка деревянного дома и стоит ли ей пренебрегать.

Из какого бы материала не возводились стены дома, главное их предназначение — оградить человека от воздействий, оказываемых на него со стороны природы (тепло, холод, влага). Герметичность стен достигается путем соблюдения следующих условий:

-              стены не должны пропускать избыточное тепло снаружи внутрь дома,

-              накопленное внутри дома тепло не должно слишком интенсивно уходить наружу,

-              влажность воздуха снаружи дома не должна оказывать влияния на уровень влажности внутри него.

Недостаточная герметичность стен приводит к нарушению комфортной для человека среды пребывания внутри дома:

-              стены, предрасположенные к интенсивному восприятию солнечного тепла, отдают его внутрь дома, создавая тем самым душную атмосферу внутри помещений,

-              отопительная система дома не должна противостоять наружному холодному воздуху, но должна поддерживать комфортную температуру внутри дома,

-              закономерное выравнивание уровня влажности воздуха внутри дома с уровнем влажности снаружи приводит к сырости.

Живое дерево

В процессе своего роста дерево интенсивно питается. Оно потребляет растворенные в воде минеральные и органические вещества. Вода как растворитель этих веществ остается в дереве и после того, когда его срубили. Способность воспринимать влагу называют гигроскопичностью. Дерево обладает хорошей гигроскопичностью. Но с другой стороны, дерево также способно и отдавать ее в атмосферу. В сырую погоду оно более влажное, а в сухую – менее. И по большому счету, не важно, лежит ли оно спиленным на строительном рынке или является частью вашего дома.

Одним из факторов, влияющих на усадку деревянного дома, является изменение влажностного режима дерева. После того как дерево спилили, внутри него нарушается естественный влагообмен. Дерево перестает питаться и, как следствие этого, уровень влажности внутри дерева понижается. Оно начинает менять свою геометрическую форму.

Самым незначительным изменением формы можно считать изменение по длине. Оно в среднем равно 0,3% от первоначальной длины.

Более существенным изменением можно считать радиальное уменьшение (уменьшение диаметра). Оно в среднем составляет 4%.

Но самое значительное изменение первоначальной формы происходит в направлении окружности (параллельно годовым кольцам). Оно составляет 8%. Результатом последнего является расслаивание волокон и образование трещин.

Древесные соки внутри ствола поднимаются от корней к вершине не по всей площади ствола, а только по его краям. Поэтому наружная часть ствола имеет более рыхлую структуру, чем сердцевинная. Более рыхлая часть ствола в связи с этим содержит больше влаги, чем сердцевинная и имеет большую поверхность и глубину испарения в спиленном и ошкуренном состоянии. Именно поэтому склонностью к образованию трещин в большей степени подвержена наружная часть ствола, чем его сердцевина. Образование трещин не зависит от того, используете или вы в качестве стенового материала бревно или брус. Как показывают исследования, образование трещин не влияет на прочностные характеристики дерева. Трещины в большей мере нарушают общую эстетику стен.

Изменение геометрических параметров дерева как строительного материала происходит не равномерно по разным направлениям, поэтому с незапамятных времен плотники укладывали между венцами избыточное количество уплотнителя (мох, пакля и т.п.). К тому же нагрузка на стену от веса крыши, собственного веса распределяется по горизонтальной оси, также как и по вертикальной, неравномерно. Нижняя часть стены испытывает большие нагрузки, чем верхняя. И после того, как уплотнитель примет профиль межвенцового пространства, его избытками уплотняли края венцов. Это делалось для того, чтобы влага больше не проникала внутрь межвенцового пространства и не способствовала проникновению холода внутрь дома, а изнутри – для того, чтобы теплый воздух не уходил наружу. А в связи с тем, что наибольший эффект от уплотнения достигается естественным путем, от начала строительства деревянного дома и до заселения в него должно пройти минимум 1,5 года.

Спор с природой

Борьба со своенравным характером древесины как строительного материала началась, как ни странно, с придания стене более эстетичного вида.

Чтобы уменьшить образование трещин и сделать стену более гладкой и не испещренной трещинами, решили искусственно провоцировать их образование на невидимой части – на месте прилегания венцов друг к другу. Как у бревна, так и у бруса делается неглубокий пропил (рукотворная трещина), вдоль которого и провоцируют их естественное образование. Но избавить от образования трещин такой метод не в состоянии. Они неизбежно появляются на видимой поверхности стены, пусть и не в таком количестве и не столь большого размера.

Вопрос плотности прилегания венцов друг к другу стали рассматривать во вторую очередь. Никто и никогда не ставил под сомнение вопрос о необходимости дать дому время на усадку. Потому что только путем естественного осаждения дома можно добиться наибольшей плотности прилегания венцов друг к другу. Дерево является более мягким (изгибаемым) материалом, чем, например, металл или бетон и поэтому слабее противостоит сжатию от смятия. Давление на деревянную стену должно распределяться равномерно по всей ее длине. Неравномерное давление образуется в большинстве случаев из-за неправильной геометрической формы дерева вследствие его усушки.

С древности этот вопрос решался за счет увеличения количества уплотнительного материала или благодаря хорошей квалификации плотника. Поэтому-то деревянные дома ручной рубки считаются самыми дорогими.

С появлением механизированной обработки древесины решение вопроса плотности прилегания венцов друг к другу частично был решен.

Постоянное сечение по всей длине увеличило вероятность более равномерного распределения давления в стене, а значит более плотного прилегания венцов друг к другу. Но вопрос герметичности остался нерешенным. Из-за сезонного колебания формы древесины, зависящей от количества влаги в атмосфере, не исключалось разуплотнение межвенцовых швов. Постоянное сечение было решено усложнить путем придания ему определенной формы, которая бы компенсировала сезонные колебания материала.

За двумя зайцами

Одним из способов решения вопроса сезонного колебания материала было придание ему гребенчатого профиля. Этим пытались решить сразу несколько вопросов одновременно (плотность прилегания, герметичность и устранение усадки стены). Такое решение было принято в связи с насущной необходимостью экономии древесины как строительного материала.

Особенностью данного профиля является распространенное в столярном производстве соединение деталей «шпунт-гребень». Наличие большого количества гребней на месте прилегания венцов друг к другу должно было решить проблему герметичности соединения, что исключило из употребления дополнительную изоляцию соединения и, как следствие, необходимость усадки стены.

Получившаяся в результате большая площадь поверхностного контакта дерева с деревом породила целый ряд новых проблем. Для достижения плотного прилегания венцов друг к другу надо, чтобы гребень и шпунт идеально подходили друг к другу. Достичь этого на древесном материале практически невозможно из-за его мягкости. Решение этого вопроса путем искусственного сжатия с помощью разного рода стяжек создает в древесине дополнительное давление, которое снижает его несущую способность. В столярном деле шпунт и гребень соединяются путем приложения перпендикулярных сил относительно их расположения, что не дает дополнительного напряжения.

Повреждение хотя бы одного гребня в процессе транспортировки или монтажа нарушает всю систему герметичности конструкции.

Не лучшим образом сказывается на герметичности стены и скапливающаяся на поверхности во время монтажа влага. При испарении вода расширяется, а плотное прилегание венцов друг к другу не дает ей испаряться, поэтому при замерзании она резко снижает теплотехнические свойства стены.

Поэтому использование гребенчатого профиля оправдано только в тех случаях, когда стена не отвечает за сохранение тепла в доме, а выполняет только ограждающую функцию.

Дань опыту предков и новые технологии

Последовательное развитие традиций использования древесины при возведении стен дома привело к появлению иных профилей. Это стало возможным благодаря сохранению накопленного опыта и появлении большого запаса древесины.

Издавна плотность прилегания венцов друг к другу обуславливалась толщиной межвенцового уплотнителя. При создании профиля предпочтительней сохранить для него место как для основной гарантии герметичности стен. То есть при выборе профиля надо следить за тем, чтобы верхний венец был в состоянии смять уплотнитель под силой собственного веса. Уплотнительные материалы органического происхождения (мох, пакля, джут) склонны к хорошей воздухопроницаемости, поэтому сейчас больше стали использовать воздухонепроницаемые полиуретановые и пропиленовые уплотнители.

Для того чтобы дать возможность скопившейся влаге выходить из межвенцового пространства, надо максимально избегать большого количества точек соприкосновения венцов друг с другом. Оптимальным вариантом сейчас считается соприкосновение венцов по двум крайним точкам. Пространство между этими точками заполняется уплотнителем.

Во избежание попадания влаги под межвенцовое пространство профилю придали специфическую конструкция, которая образует при прилегании венцов друг систему, получившую название «капающий нос». Разновидности такого профиля получили общее название – трапецеидального профиля.

Последовательное совершенствование этого типа профиля заставило позаботиться и о том, чтобы дерево как можно меньше было подвержено усыханию уже будучи конструкционным материалом. Так появилась технология предварительной принудительной сушки древесины перед его профилированием. Влажность древесины, пригодной для возведения стен, составляет в среднем 25%. Такая влажность между тем является избыточной, оптимальной влажностью древесины считается 10-15%. Добиться такого уровня влажности естественным путем нереально, для достижения таких параметров влажности используют сушильные камеры.

Благодаря принудительной предварительной сушке можно значительно снизить склонность древесины к изменению своей геометрической формы, а значит уменьшить усадку стены в целом, т.к. межвенцового уплотнителя потребуется уже значительно меньше.

Дальнейшие попытки совершенствования материала привели к созданию клееных деревянных конструкций.

Использование клееных деревянных материалов позволило добиться максимально четкой геометрической формы профиля по всей его длине, что обеспечило более качественное влагонепроницаемое соединение венцов между собой.

Благодаря клеевому соединению стало возможно переместить наиболее мягкие слои древесины внутрь материала, а более твердые сердцевинные — наружу.

Но даже при использовании клееных деревянных конструкций необходимо дать стене усадку.

Максимально, что дали клееные деревянные конструкции в отношении усадки, это то, что ее стало возможно контролировать. Удалось исключить изменение геометрии древесины. Единственное, чего невозможно пока избежать, так это необходимости в естественном, под собственном весом стены, сминании межвенцового уплотнителя для получения максимально герметичного соединения.

Идеальной сегодня считается усадка в 1 см на 1 м высоты стены.

Описанные выше проблемы, связанные с использованием гребенчатого профиля для межвенцового соединения, заставили производителей изменить его и приблизить к трапецеидальному с использованием тонкого уплотнителя.

Этот промежуточный вариант пытается сохранить главную идею гребенчатого профиля – отсутствие усадки, но при этом достижение герметичности остается трудоемким процессом.

При использовании древесины при постройке дома надо в первую очередь заботиться не о возможной или невозможной усадке, а о герметичности межвенцовых соединений.

Умелое сочетание векового опыта, новых достижений в лесопереработке и здравой инженерной мысли уже сегодня способно существенно сократить сроки и упростить процесс строительства деревянного дома.

Не надо противоречить природе, надо научиться ее понимать.

Матвей Мамченко, специалист-технолог по деревянному домостроению

Дом из бруса,  деревянный дом 

03.05.2011, 656 просмотров.