Сравнительный анализ физико-механических и теплоизоляционных характеристик клееного бруса и оцилиндрованного бревна при выборе материала для строительства индивидуальных жилых домов

№59-1,

Технические науки

В статье проводится аналитическое сравнение физико-механических и теплоизоляционных характеристик клееного бруса и оцилиндрованного бревна при выборе материала для строительства индивидуальных жилых домов. Также в статье проводится выявление материала из двух вариантов, который по характеристикам наиболее подходит для строительства жилых домов и комфортного проживания в них. Результатом анализа является данная статья и сравнительная таблица характеристик.

Похожие материалы

На сегодняшний день в деревянном домостроении используют множество материалов, которые по разным характеристикам уступают или превосходят друг друга. Но самыми распространенными технологиями малоэтажного индивидуального строительства являются строительство из клееного бруса, оцилиндрованного бревна и каркасно-панельная технология строительства [4]. Каркасно-панельные дома являются легковозводимой конструкцией, которую можно с легкостью спроектировать практически для любой климатической зоны, но они значительно уступают домам из клееного бруса и бревна, если проводить сравнение с точки зрения эстетики и индивидуальности домов, как объектов деревянного домостроения.

Клееный брус, как материал для строительства, появился на рынке относительно недавно, и все больше набирает популярность при строительстве индивидуальных жилых домов [4]. До появления этого материала лидером на рынке строительных материалов, безусловно, было оцилиндрованное бревно.

При сравнении этих строительных материалов учитывались следующие критерии: долговечность, усадка, теплоизоляционная способность, экологичность, эстетичность, экономичность и простота в монтаже.

Производство клеёного бруса осуществляется путем сбора отдельных досок (ламелей) в пакеты и склеивания по плоскости. При этом стоит упомянуть, что доски перед склеиванием проходят процессы сушки и обработки антисептиками и антипиренами, что значительно увеличивает срок службы готового изделия и снижает его массу. Изготавливается клееный брус из древесины хвойных пород, преимущественно из ели. В России для производства клеёного бруса, в основном, используется сосна и ель, реже - сибирская кедровая сосна и некоторые виды лиственницы. При склеивании ламелей в брус используются экологически чистые клеи, что позволяет относить клееный брус к натуральным строительным материалам [1].

Склеивание также позволяет изготавливать детали конструкций повышенной длины (до 20-30 м) без потери прочности, что невозможно при строительстве из оцилиндрованного бревна [1].

Кроме того, при производстве оцилиндрованного бревна неравномерно (степень неравномерности зависит от степени сбежистости бревна) снимается заболонь, что влияет на способность древесины к сопротивлению гниению и впитыванию антисептиков и антипиренов. Также оцилиндровка бревна не убирает такой порок строения древесины, как кривизна, кривизна полностью сохраняется.

При строительстве дома из клееного бруса сруб дает среднюю усадку в пределах от 0,5 % до 2 %, что достигается предварительной сушкой материала [2]. Сруб, изготовленный из оцилиндрованного бревна, дает среднюю усадку в пределах от 8% до 12%, что в сравнении с клееным брусом является очень большой величиной.

Высокие теплоизоляционные показатели клееного бруса достигаются за счет того, что минимализируется образование мостиков холода. Естественная древесина подвержена растрескиванию в процессе усушки, при этом глубина трещин может доходить до половины толщины самого материала. А так как клееный брус уже высушен, то возможность появления трещин при усушке мала [2]. Но даже если в одной или нескольких ламелях появятся трещины, то они не пройдут дальше этой ламели, то есть глубина трещины максимально равна толщине ламели. Кроме того при изготовлении клееного бруса одну или несколько ламелей внутри изделия можно заменить теплоизоляционным материалом, например, экструдированным пенополистиролом [3].

При расчете теплопроводности оцилиндрованного бревна следует учитывать, что расчет будет вестись не по толщине самого бревна, а по ширине межвенцового паза, который значительно меньше толщины бревна (в клееном брусе ширина межвенцового паза равна ширине бруса).

При рассмотрении с точки зрения эстетики и экологичности особых различий нет. Оба материала - натуральные (исключение составляет продукция, производимая нерадивыми изготовителями, берущих дешевый клей, производимый не на натуральной основе). Строения, изготовленные из обоих материалов, как правило, не требуют дополнительной внешней отделки ввиду их натуральности.

В сравнении экономичности оцилиндрованное бревно превосходит клееный брус. В среднем по России клееный брус в 1,5 - 2 раза дороже оцилиндрованного бревна [4]. Это достигается за счет довольно трудоёмкого и технически сложного процесса изготовления клееного бруса, в котором используется значительное количество станков и оборудования для распиловки, сортировки, склейки и фрезерования готовых изделий. Но при эксплуатации дома из оцилиндрованного бревна более часто требуется проводить работы по выявлению и устранению дефектов деформации при усушке и последствий поражения грибками и насекомыми, что приводит к дополнительным затратам, и обычно не учитывает конечным потребителем при выборе строительного материала для возведения своего дома.

При рассмотрении материалов с точки зрения сложности при монтаже готовых домов некоторое преимущество имеет клееный брус ввиду своей легкости. При изготовлении обоих материалов производится фрезерование межвенцовых пазов и пазов под угловые соединения (у оцилиндрованного бревна это чаша), что позволяет монтировать дома из этих материалов самостоятельно без привлечения большого количества специалистов.

Все характеристики и описания критериев, использованных при анализе данных строительных материалов, занесены в таблицу 1.

Таблица 1. Сравнение характеристик клееного бруса и оцилиндрованного бревна

Качественные критерии материала

Клееный брус

Оцилиндрованное бревно

1

2

3

Долговечность, прочность

Хорошо сопротивляется поражению грибками и насекомыми, более огнеустойчив. Имеет высокую прочность

Из-за неравномерности пропитывания защитными составами в большей степени подвержен поражению грибками и насекомыми, огнеустойчивость также значительно ниже. Имеет высокую прочность

Усадка

0,5-2 %

8-12 %

Теплоизоляционная способность

Практически не требует дополнительной теплоизоляции, кроме утепления межвенцового паза

Также требует утепления только в межвенцовых пазах, но более капитальной в сравнении с клееным брусом, кроме того дополнительная теплоизоляция может потребоваться в ходе эксплуатации

Экологичность

Натуральный материал

Натуральный материал

Эстетичность

Не требует дополнительной отделки

Не требует дополнительной отделки

Экономичность

Дорогой материал, но требует меньше вложений при эксплуатации

Дешевый материал, но требует больше вложений при эксплуатации

Простота в монтаже

Не требует привлечения большого числа специалистов, легко монтируется

Не требует привлечения большого числа специалистов, легко монтируется

Таким образом, при выборе материала для строительства индивидуального жилого дома стоит выбирать клееный брус. Материал хоть и дорогой, но позволит простоять дому гораздо больший срок.

Список литературы

  1. Калугин А.В. Деревянные конструкции: учеб. пособие. М.: Издательство АСВ, 2003.-224 с.
  2. Нестле Х. Справочник строителя. Строительная техника, конструкции и технологии (в 2-х томах), том 1. М:Техносфера, 2007. - 520 с.
  3. Нестле Х. Справочник строителя. Строительная техника, конструкции и технологии (в 2-х томах), том 2. М:Техносфера, 2007. - 344 с.
  4. Деревянные дома [электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: https://www.forumhouse.ru/threads/126600 (дата обращения 21.01.2017).