Древесные пластики, слоистая древесина из клееного шпона (LVL). Марки и сорта строительной фанеры. Применение фанеры в строительных конструкциях.

Лесоматериалы и изделия из древесины

Лесоматериалами (лесным сортиментом) называют материалы из древесины, сохранившие ее природную структуру и состав. Их подразделяют на необработанные (круглые) и обработанные (пиломатериалы, колотые материалы, шпон и др.). Изделия из древесины получают из лесоматериалов путем механической обработки и в ряде случаев соединения отдельных фрагментов в изделие с помощью склейки или крепежных материалов.

Круглые лесоматериалы — очищенные от сучьев отрезки древесных стволов. В зависимости от диаметра верхнего торца круглые лесоматериалы подразделяют на бревна, подтоварник и жерди.

Бревна строительные и пиловочные из хвойных и лиственных пород должны иметь диаметр верхнего торца не менее 14 см и длину 4…6, 5 м, ошкуренную поверхность, а торцы ихдолжны быть опилены под прямым углом к продольной оси. Для строительных конструкций (здания, гидротехнические сооружения, мосты и т. п.) обычно применяют бревна из хвойных пород. Пиловочные бревна готовят из хвойных и лиственных пород для получения различных пиломатериалов.

В последние годы получили распространение оцилиндрованные бревна, получаемые из обычных бревен обработкой их на токарном станке, в результате чего они приобретают цилиндрическую форму (без «сбега»). Такая форма облегчает возведение срубов и другие плотницкие работы.

Подтоварник — часть ствола дерева с диаметром верхнего торца 8…13 см и длиной 3…9 м. Их используют для различных целей в жилом и сельскохозяйственном строительстве, а также для вспомогательных сооружений.

Жерди имеют диаметр верхнего торца менее 8 см и длину 3…9 м; их применяют для вспомогательных (изгороди и т. п.) и временных сооружений.

Пиломатериалы получают при продольной распиловке бревен. По форме поперечного сечения различают следующие основные виды пиломатериалов: пластины, четвертины, горбыль, доски, брусья и бруски.

Пластины получают при продольном распиливании бревен на две половины, четвертины — по двум взаимно перпендикулярным диаметрам.

Горбыль — срезанная во всю длину наружная часть бревна, имеющая с другой стороны плоскую поверхность распила; применяется для вспомогательных и временных построек.

Доски в зависимости от чистоты опиловки продольных кромок бывают необрезные с неопиленными кромками «обзолом» на длину более половины длины доски и обрезные — опиленные полностью или более чем на половину длины доски. Длина досок до 6, 5 м с градацией через 0, 25 м. В зависимости от качества древесины и ее обработки (наличие обзола) доски делят на пять сортов. Доски высших сортов используют для изготовления элементов деревянных конструкций и столярных изделий.

Брусья имеют квадратное или прямоугольное сечение (а: b < 2); брусья, опиленные с двух противоположных сторон, называют двух-кантными, а опиленные с четырех сторон — четырехбитными. Длина брусьев такая же, как у бревен 4…6, 5 м. Брусья используют для устройства стен, перекрытий, стропил и т. д.

Рис. 3.12. Виды пиломатериалов

Бруски — пиломатериал, аналогичный брусьям, но имеющий толщину менее 100 мм; длина такая же, как у брусьев; из брусков изготовляют элементы деревянных конструкций и столярные изделия.

Изделия из древесины. Из древесины хвойных и лиственных пород изготовляют большой ассортимент погонажных изделий, паркета и паркетных изделий, столярных плит, фанеры и т. п.

Погонажные изделия включают: шпунтованные доски для полов, у которых на одной кромке имеется паз, а на другой гребень (выступ), обеспечивающие плотное соединение досок; доски с фальцем (вагонка) для обшивки стен; профильные изделия — плинтусы, наличники и т. п. (рис. 3.13).

Изделия для паркетных полов включают: штучный паркет, щитовой паркет и паркетные доски. У всех видов паркетных изделий верхний лицевой слой выполняется из твердых пород дерева (дуба, бука, березы и т. п.).

Штучный паркет представляет собой дощечки длиной от 150 до 450 мм, шириной от 30 до 60 мм и толщиной 16 и 19 мм. Дощечки имеют пазы и гребни, аналогичные доскам для пола.

Паркетные щиты и доски представляют собой трехслойную клееную конструкцию, состоящую из лицевого покрытия в виде тонких (4… 10 мм) планок из твердых пород (дуб, бук и т. п.), основания из сосновых или еловых реек и слоя шпона. Волокна древесины в соседних слоях взаимно перпендикулярны. Длина досок 1, 2…3 м при ширине 200…250 мм. Паркетные щиты и доски позволяют экономить дорогую древесину и ускоряют работы по настилке пола (рис. 3.14).

Фанера (от франц. fournir — накладывать) — многослойный листовой материал, состоящий из склеенных между собой трех и более

Рис. 3.13. Строганый и профилированный погонаж:

а — шпунтованные доски с прямоугольным пазом и гребнем; б — фальцованные доски (в четверть); в — плинтус; г — наличник

Рис. 3.14. Паркетная доска:

1 — нижний компенсационный слой шпона; 2 — паз; 3 — несущая доска, склеенная из брусков; 4 — лицевой слой из твердых пород

листов шпона; шпон получают лущением (срезанием тонкого слоя в виде непрерывной широкой ленты) предварительно распаренных кряжей — толстых и коротких (2…2, 5 м) бревен преимущественно лиственных пород: березы, ольхи, осины и др. (рис. 3.15).

В фанере листы шпона располагают так, чтобы волокна древесины в смежных слоях находились во взаимно перпендикулярных направлениях. Этим достигается изотропность материала при высоких прочностных показателях, характерных для цельной древесины без пороков.

В зависимости от вида использованного клея фанера может быть:

— повышенной водостойкости (ВСФ) на фенолформальдегид-ных клеях;

— водостойкой (ФК) на карбамидном клее;

— неводостойкой (ФБА) на белковом (альбуминовом, казеиновом) клее.

Толщина листов фанеры от 3 до 19 мм; размеры по длине (ширине) от 725 до 2240 мм.

В строительстве фанера применяется для изготовления дверей, встроенной мебели, перегородок, панелей, подшивки потолков, при устройстве сплошной обрешетки кровли и т. п.

Кроме обычной выпускается декоративная фанера, облицованная Шпоном ценных пород или декоративными полимерными пленками. Для использования во влажных условиях в нагруженных конструкциях производится бакелитизированная фанера (марок ФБС и ФБ), в которой шпон пропитывается фенолформальдегидными смолами.

Рис. 3.15. Схема изготовления фанеры:

а — лущение шпона; 1 — нож; 2 — шпон; 3 — прижим; 6 — склеивание листов шпона (волокна смежных листов взаимно перпендикулярны)

Благодаря пропитке и интенсивному горячему прессованию фанера приобретает абсолютную водостойкость и очень высокую прочность (близкую к прочности стали); плотность такой фанеры до 1200 кг/м. Из бакелитизированной фанеры изготавливают опалубку для бетона, кровельные плиты, трубы и т. п.

Брус LVL (от англ. lamber — лесоматериалы; venear — шпон; laminated — слоистый) — материал, получаемый, как и фанера, из клееного шпона, но волокна шпона в нем расположены параллельно друг другу вдоль изготавливаемого элемента. Первичные заготовки — панели размером до 1, 8 х 18 м при толщине 20…75 мм — получают горячим прессованием шпона с фенольными смолами. Из них могут быть вырезаны элементы требуемого размера и конфигурации.

Преимущества изделий LVL перед изделиями из массивной древесины заключаются в следующем: – большая длина (до 18 м); – повышенная в 1, 5… 1, 7 раз прочность; – отсутствие пороков, характерных для древесины (трещин, сучков косослоя); – пониженные гигроскопичность и деформации «усушки-набухания»; – повышенная гнилостойкость.

При этом материал сохраняет невысокую плотность и декоративность древесины.

Области применения изделий LVL: балки перекрытий, кровельные конструкции, фермы, элементы каркаса и т. п.

Столярные плиты получают склеиванием деревянных реек сечением не более 30 мм в сплошную плиту больших размеров с последующей оклейкой шпоном с одной или двух сторон. Применяют такие плиты для изготовления дверей, мебели и т. п.

Столярные изделия строительного назначения — это главным образом оконные блоки (оконная коробка и рамы) и дверные блоки (дверная коробка и дверное полотно). Эти и другие столярные изделия выпускают деревообрабатывающие комбинаты (ДОК) в виде полностью готовых (антисептированных и окрашенных) изделий.

Строительные конструкции и детали из древесины изготовляют на ДОКе и доставляют на строительство в готовом виде. К ним относятся комплекты для сборных деревянных домов, детали и конструкции для малоэтажных зданий (балки, фермы).

Сборные деревянные дома могут быть двух типов: – дома с деревянным каркасом (из бруса толстых досок и т. п.), заполненным каким-либо теплоизоляционным материалом (минеральной ватой, фибролитом и т. п.) и обшитым с внутренней и наружной сторон; – дома из бревен (обычных и оцилиндрованных) или деревянного бруса.

Оцилиндрованные бревна — получают обработкой бревен на токарном станке, после чего бревна имеют одинаковый диаметр по всей длине. Кроме того, на станке вдоль бревна выбирается паз радиусом, равным радиусу бревна, а в необходимых по проекту местах делаются врубки. Из подготовленных таким образом бревен дом собирается как деревянный «конструктор». На строительство бревна подаются в высушенном до равновесной влажности состоянии. Однако это не исключает образования на бревнах трещин усушки при изменении влажности воздуха.

Более совершенный вариант сборных домов из древесины — дома из клееного бруса. Брус изготовляют на заводе склейкой из 3…5 толстых досок (ламелей) таким образом, чтобы годовые кольца древесины в соседних ламелях были направлены в разные стороны. Такие клееные брусья не трескаются и не коробятся. На верхней и нижней гранях бруса фрезеруются шипы и ответные им пазы для простейшего получения плотного стыка. Для получения желаемой формы и шлифованной поверхности боковые поверхности бруса обрабатываются на станках. Возможна обработка поверхностей тонирующими гидро-фобизаторами типа пинотекс для подчеркивания текстуры дерева и придания желаемого оттенка.

Наиболее перспективны клееные деревянные конструкции. Их получают склеиванием реек и мелкоразмерных досок из древесины хвойных пород в большеразмерные конструкции любой заданной формы (балки, фермы) с помощью водостойких полимерных клеев. Ширина деревоклееных конструкций 120…200 мм, а высота до 1500 мм. Швы склеиваемых элементов делаются «вразбежку». Клееные конструкции имеют много преимуществ перед конструкциями из цельных крупноразмерных пиломатериалов (брусьев, досок).

Технология клееных конструкций позволяет: – максимально полно использовать древесину, в том числе и «неделовую»; – удалить из древесины дефектные участки (сучки, косослой и т. п.); – полнее защитить древесину от гниения и возгорания; – снизить гигроскопичность и предотвратить коробление элементов; – получать конструкции любого требуемого размера и формы.

Клееные деревянные конструкции при современной технологии

превосходят по эффективности железобетонные. Во многих странах мира они рекомендованы для многоэтажных жилых и общественных зданий (например, в новом комплексе посольства Великобритании в Москве из клееных балок переменного сечения выполнено перекрытие главного корпуса, также из клееных балок восстановлены после пожара стропила Московского манежа).

Материалы и изделия из отходов древесины. Для целей строительства производится довольно много материалов на базе неделовой древесины и отходов деревообработки. К ним относятся древесностружечные плиты — ДСП (см. п. 15.3), цементно-стружечные плиты — ЦСП (см. п. 14.6) и древесно-волокнистые плиты — ДВП, фибролит и арболит (см. п. 14.6). В этих материалах древесина в виде стружек, щепы и опилок используется как наполнитель совместно с полимерным (в случае ДСП) или минеральным связующим.

Древесно-волокнистые плиты получают путем распушки размягченной горячей водой или паром древесины до состояния волокна. Волокнистая масса, суспензированная в воде, выливается на частую медную сетку для отфильтровывания воды и образует на ней ковер. В зависимости от вида производимой плиты этот ковер сушится или прессуется на горячем прессе. В первом случае получается легкая малопрочная мягкая плита, используемая для тепловой изоляции (подробнее см. п. 17.3), во втором — тонколистовой прочный материал с гладкой поверхностью — твердые ДВП или оргалит, используемый для обшивки стен, потолков, при настилке полов и как основа сборных элементов покрытия пола — ламината. Плотность твердых ДВП равна 800… 1000 кг/м3. Размеры плит: толщина 2, 5…5 мм, длина 1, 2…3 м, ширина 0, 6…2 м. Оргалит не рекомендуется использовать во влажных помещениях, так как при контакте с водой он набухает и деформируется.

Для отделки помещений с влажным режимом эксплуатации (ванные комнаты, туалеты и т. п.) используют сверхтвердые ДВП плотностью 1100… 1200 кг/м3, в состав которых вводят термореактивные смолы, отверждаемые в процессе горячего прессования плит при 5…7 МПа и 200…240 °С. Поверхности таких плит окрашивают или покрывают декоративными пленками (ламинируют), имитируя облицовку деревом, керамической плиткой или природным камнем.