Строительный материал дерево: Древесина как строительный материал

Древесина – традиционный строительный материал

Уже на протяжении тысячелетий во всем мире древесина сохраняет за собой первенство в качестве строительного материала. Причина кроется в том, что ни у одного другого конкурирующего материала нет тех преимуществ, какими обладает дерево.

Древесина – возобновляемый строительный материал, а на постройку деревянного сооружения тратится очень мало энергии. Древесина – экологичный строительный материал, к тому же лёгкий, прочный, долговечный, гибкий, его легко обрабатывать и соединять. Дерево приятно и в тепло, и в холод. Оно очень красиво, если за ним правильно ухаживать. Древесина горюча, но крепкие деревянные конструкции все же намного пожаробезопаснее, чем, например, стальные.

Министерство сельского хозяйства Финляндии более 20 лет тому назад принимало участие в большом европейском проекте по деревянному строительству в сельском хозяйстве, проводившемся под руководством Шведского агроуниверситета. В проекте под названием ”European Rural Constructions in Timber” сравнивались различные примеры строительства и решений из дерева в сельском хозяйстве Европы. Тогда еще были видны значительные региональные различия в культуре и традициях строительства производственных помещений. Но, начиная с 1990­х годов, глобализация, коснувшаяся и агросектора, привела к тому, что сейчас здания и сооружения в разных странах все больше походят друг на друга. В северных странах, и вообще в холодном климате, конечно же, необходима теплоизоляция и обогрев, но несущие конструкции могут быть одинаковыми. Это касается и России.

Если во всей Европе доля древесины как основного строительного материала составляет неполых 5%, то в Финляндии, – почти половину. Это отчасти объясняется большим годовым приростом лесов у северного соседа. Еще у каждого фермера во владении находится несколько десятков гектаров леса, так что строительный материал всегда под рукой. Россия с ее огромными лесными ресурсами также имеет большой потенциал использования древесины в строительстве. Ведь постоянно необходимо строить новые здания, ремонтировать и реконструировать старые, для чего нужны нормальные пиломатериалы и другие строительные материалы из древесины. Строительство небольших домов облегчается применением стеновых и других строительных элементов из дерева. Это же касается и строительства сельскохозяйственных производственных зданий.

Сельскохозяйственные здания

За последние 10­20 лет сформировалась практика, взятая из других северных стран и Северной Америки, когда в конструкции крыши коровника на бетонные или стальные колонны ставятся балки из клееного бруса. Конечно же, строительные материалы всегда стоит выбирать в соответствии с их свойствами, и чтобы они наилучшим образом подходили к условиям эксплуатации. Конструкция пола должна быть из железобетона или как вариант – асфальта. Также важно, чтобы напольные конструкции, такие как навозный канал, были бы герметичными и кислотостойкими. Колонны, удерживающие конструкцию крыши, необязательно должны быть из дерева, иначе они будут слишком массивными, займут много места. Также колонны должны выдерживать наезд трактора или другую механическую нагрузку, поэтому лучше, если несущие колонны будут из бетона или стали. Крышу обычно делают из огнестойких сэндвич­панелей, покрытых листовым металлом и с полиуретановой прослойкой (фото 1).

Начиная с 1990­х годов, несущую конструкцию двора беспривязного содержания молочного стада делают в виде трехшарнирной рамы из клееного бруса или ламинированной фанеры LVL (Laminated Veneer Lumber). Преимуществом данной конструкции является то, что внутри двора нет колонн. Отрицательной стороной можно назвать иногда возникающую необходимость моментного укрепления дуги или места соединения стены и крыши (фото 2).

Значительно дешевле строить простые конструкции без теплоизоляции и отопления, в которых прекрасно себя чувствуют животные, приспосабливающиеся к таким условиям. Но все­таки важно предоставить всем животным возможность укрываться от ветра и дождя и пить незамерзшую воду. Укрытия для мясного скота и овец можно строить из бревен без коры или бревен, пропитанных под давлением и расточенных столбов, например, из старых телефонных столбов. В качестве крыши пойдет стальной лист с высоким профилем, без теплоизоляции.

Для финского фермера свой лес всегда был источником стройматериалов. И строил он себе сам, что экономически было оправдано. Сейчас тоже умельцы самостоятельно строят немало, но чаще небольшие и простые здания. За последнее время размеры сооружений настолько выросли и стали сложными, что их строительство может вестись только под руководством профессионалов или профессионалами. Проверка прочности пиломатериалов и их сортировка тоже должны проводиться специалистами, ведь в сложных конструкциях должны применяться только высококачественные пиломатериалы.

В конце можно отметить, что дерево и в дальнейшем можно будет использовать по всему миру в не меньших масштабах, а его возможности будут расширяться с помощью достижений науки. Особенно подходят для деревянного строительства сельские здания и сельскохозяйственные производственные сооружения. Но из дерева можно построить и что­нибудь покрупнее, даже многоэтажный жилой дом. Такие «высотки» уже строят в Финляндии и в других странах по мере ослабления требований пожарной безопасности в пользу деревянного строительства.

Почему древесина?

Древесина легкая. Плотность хвойного дерева – примерно 500 кг/м³, для сравнения: стали – 7800 кг/м³, бетона – 2400 кг/м³. То есть фундамент под деревянное здание может быть легче, чем под здание из более тяжелых материалов. Это важно для грунтов с плохой несущей способностью. Из легких материалов можно строить без подъемного крана, а их перевозки значительно легче и дешевле.

Древесина прочная. По сравнению со своим весом, древесина прочнее, чем другие строительные материалы. Клееная древесина и вообще ламинированная древесина имеет большее соотношение прочности к весу, чем алюминий и сталь.

Древесина крепкая. Дерево хорошо выдерживает удары и нагрузку от животных и техники. Поэтому дерево очень хорошо подходит для внутренних поверхностей и стойлового оборудования.

Древесина выдерживает движение. Деревянное здание без повреждений сопротивляется неравномерному давлению. Поэтому каркас здания может быть более легким, и не из-за более легкого веса, а потому что деревянные конструкции выдерживают движение.

Древесина изолирует. Дерево имеет лучшую теплоизолирующую способность, и по сравнению со сталью и бетоном образует меньше мостов холода.

Древесина может быть огнестойкой. Вопреки общему убеждению, дерево прекрасный материал, стойкий к огню. Дерево горит управляемо, без неожиданных обвалов и падений, что снижает опасности для пожарных. Огонь уничтожает несущую способность дерева медленно и прямолинейно. Момент обвала горящего деревянного здания можно предугадать довольно точно, в отличите от бетонного или стального.

Древесина легко обрабатывается. На деревянное строительство требуется небольшое количество энергии. С деревом можно работать простыми инструментами профессионалам и любителям. Дерево хорошо подходит для строителей «сделай сам», ведь многие из них еще детьми занимались в школьной столярной мастерской. Если строить по месту, можно подгонять детали, а отходы использовать на другие цели.

Древесину легко соединять. Деревянные части можно скреплять между собой и с другими материалами разными способами — гвоздями, шурупами, болтовыми соединениями, склеиванием, гвоздевыми пластинами, шурупными пластинами, деревянными или стальными нагелями и т. д. Современный клей поможет надежно схватить пальцевые соединения как клееной древесины и фанеры, так и ламинированных пиломатериалов.

Древесина долговечна. Существуют хорошо сохранившиеся здания возрастом более 1000 лет. Хорошо спроектированное здание можно защитить от влажности естественным образом. В особо влажных местах дерево можно обработать защитными веществами, или применяя в ограниченных количествах другие, более влагостойкие материалы.

Древесина приятна и в теплую, и холодную погоду. Дерево не становится хрупким на морозе, оно прочно и при высоких температурах. При изменении температуры проявляется лишь незначительная деформация.

Древесина эстетична. Древесина может быть очень привлекательной и иметь множество оттенков. Это природный материал, позволяющий ощутить близость к жизни и теплые чувства. Разнообразные способы обработки, такие как распиловка, строгание, отбеливание, пропитка, покраска и т.д., могут реализовать индивидуальные потребности и предпочтения.

Древесина достойна высоких оценок. Учитывая разнообразие и возможности использования, дерево чрезвычайно конкурентоспособно и экономично. Доставка и работа с деревом относительно выгодны, а затраты на поддержание правильно используемой древесины низкие. Преимущество древесины ведет к его практичности и экономным решениям, а это на благо потребителям.

Древесина как строительный материал для дома

Без дерева как без рук

Древесина является традиционным и можно сказать, незаменимым строительным материалом. Наряду с экологичностью, природной красотой и способностью «дышать» и создавать благоприятный микроклимат она обладает целым рядом положительных свойств.

Строительные конструкции изготавливаются в основном из древесины хвойных пород, которые отличаются от лиственных большей прямослойностью волокон и наличием смол. Вместе с тем, высокая прочность древесины твердых лиственных пород позволяет использовать её для изготовления соединительных элементов (нагелей, шпонок, накладок), а также ответственных опорных деталей.

До 95% массы дерева составляют ориентированные вдоль ствола состоящие из пустотелых оболочек отмерших клеток волокна. Их стенки представляют собой многослойное сплетение волокон молекул целлюлозы, формирующих каркас и обеспечивающих прочность. Между собой волокна склеены межклеточным веществом лигнином. Упрощенно структуру древесины можно сравнить со склеенными между собой в пучок соломинками. Что позволяет понять истоки всех характеристик.

Влажность строительной древесины

Важнейшим параметром конструкционной древесины является влажность. Древесина обладает способностью впитывать в себя воду и терять её по мере снижения относительной влажности окружающего воздуха. От количества влаги в древесине в значительной мере зависят и ее свойства.

Влага может быть свободной, гигроскопической и химически связанной. Свежесрубленное дерево имеет до 80-100% влажности. Для строительных целей используется древесина с влажностью в пределах от 8 до 20%. Стандартным показателем считается 12%, именно при ней нормируются все другие параметры древесины как строительного материала.

Особенностью свободной влаги является то, что она покидает дерево достаточно легко и без особых последствий. Снижение влажности до 30% достигается воздушной сушкой в штабелях. Достаточно вспомнить, что промокшее под дождём дерево высыхает за несколько часов. Оставшаяся влага испаряется медленно и, чтобы высушить дерево естественным путём, требуется несколько лет.

Суть различия между свободной и гигроскопической влагой заключается в том, что при испарении первой изменяется только вес дерева, а при испарении второй ещё и объём, происходит усушка.

Движение и потеря влаги при высыхании происходит как поперек, так и вдоль волокон, однако с большей интенсивностью влага перемещается вдоль волокон. Поэтому именно торцы обычно нуждаются в дополнительной защите. Потеря влаги поперек волокон приводит к состоянию, когда наружные слои высохли, а внутренние остаются сырыми. Возникающие внутренние напряжения являются причиной растрескивания и коробления.

Наиболее трудным и ответственным является процесс сушки от 30% влажности и ниже. Важно, чтобы наружные и внутренние слои сохли равномерно. Такие условия возможны только при мягком режиме сушки, когда все процессы происходят медленнее. Экономически такой процесс менее выгоден производителю, поэтому так трудно бывает найти по-настоящему качественно высушенный пиломатериал.

При намокании уже высушенной древесины она набухает и увеличивается в объёме, а её прочность снижается. При этом в стесненных условиях (в полу или стене) могут возникнуть значительные внутренние напряжения, которые приведут к деформациям (выпучиванию) деревянных элементов и конструкций. Важно знать и то, что чем плотнее древесина, тем больше размеры усушки и разбухания при прочих равных условиях.

При сильном увлажнении снижается и биостойкость древесины, что приводит к быстрому появлению и развитию плесени и грибка. С плотностью и влажностью тесно связана способность древесины удерживать металлические крепления. Чем больше плотность, тем выше сопротивление выдергиванию гвоздя или шурупа. Влажность облегчает забивание гвоздей.

Преимущества дерева как строительного материала

Вес. Используемая в строительстве древесина хвойных пород (средней плотности 500 кг/м³) почти в 16 раз легче стали и в 5 раз легче бетона, что позволяет значительно снизить затраты на транспортировку и обходиться без тяжёлых грузоподъемных механизмов.

Удельная прочность. Является одним из показателей эффективности применения конструкций из различных материалов. У древесины он всего на 4,4% меньше стали и более двух раз выше бетона. Что подтверждает целесообразность применения деревянных конструкций наравне с металлическими там, где собственный вес имеет решающее значение.

Эластичность и вязкость. Из всех традиционных строительных материалов только древесина, обладая высокой эластичностью, позволяет зданию реагировать на неравномерную усадку без появления и развития трещин. Вязкий характер разрушения таких конструкций позволяет перераспределять усилия, исключая возможность мгновенного обрушения.

Температурное расширение. Температурное расширение древесины при нагреве значительно меньше, чем у других строительных материалов. Именно поэтому исчезает необходимость расчленять деревянные конструкции на блоки ограниченной длины путём устройства температурных швов.

Теплопроводность. Малая теплопроводность делает древесину идеальным с точки зрения энергосбережения строительным материалом. Коэффициент теплопроводности поперек волокон в 6 раз ниже, чем у стандартного керамического кирпича, в 2 раза ниже, чем у газо- и пенобетонов плотностью 800 кг/м³. Поэтому при одинаковой толщине стен дом из дерева всегда будет теплее.

Химическая стойкость. Деревянные конструкции применяются там, где бетон и сталь разрушаются уже через два-три года. Объясняется это тем, что целлюлоза как основной компонент дерева представляет собой химически стойкое и нерастворимое во многих традиционных растворителях и органических кислотах вещество. Её могут растворять только растворы, которые в повседневной жизни не встречаются. В отношении химической стойкости с древесиной могут конкурировать лишь некоторые виды полимеров.

Простота обработки. Древесина легко режется, пилится, строгается, фрезеруется, сверлится и гвоздится, легко поддается термической обработке. Пластичность позволяет придавать конструкциям из древесины криволинейные формы.

Акустические качества. Доказательством служит то, что лучшие театры мира имеют в зрительных залах облицовку стен и потолков из древесины.

Недостатки дерева в строительстве

Свойство ползучести. Известно, что при быстром, мгновенном действии нагрузки древесина сохраняет значительную упругость и подвергается сравнительно малым деформациям. При длительном действии неизменной нагрузки ее деформации существенно увеличиваются.

Неоднородность строения. Дерево в поперечном сечении состоит из совершенно разных по своим механическим свойствам частей: слабая сердцевина, прочная ядровая древесина, влажная заболонь, пористая кора. К тому же имеет естественные пороки (сучки, свиль и косослой), что приводит к нестабильности характеристик. Сучок изменяет направление, либо прерывает волокна, значительно влияя на прочность. В этом месте возникают наибольшие напряжения. Сильно снижает прочность и наклон волокон древесины относительно оси ствола (косослой). При их отклонении всего на 6-10% от продольной оси сопротивление растяжению снижается в полтора раза, а изгибу на 20%.

Подверженность биопоражению. При наличии влажности более 18%, кислорода и положительной температуры возникают благоприятные условия для развития грибов и быстрого разложения древесины. Таким образом, если обеспечить древесине влажность не более 15-18%, она гнить не будет. При отсутствии свободного кислорода (в воде) древесина также не гниёт.

Горючесть. Температура воспламенения древесины 230°С, устойчивого горения 260°С, при нагревании до 800-900°С происходит термическое разложение с образованием угля. С наружной стороны дерево быстро обугливается, что сильно замедляет процесс горения ввиду малой теплопроводности «угольной шубы» (её коэффициент теплопроводности в 2,5 раза ниже древесины) и появления слоя золы, препятствующего поступлению кислорода. Поэтому массивные деревянные конструкции (брус сечением 200х200 мм или бревно диаметром 220 мм) имеют достаточно высокую огнестойкость, существенно превышающую огнестойкость стальных конструкций.

Таким образом, если отбросить ставшие в последние годы актуальными требования к экологичности, безопасности процесса утилизации и возобнавляемости, остаются только характеристики дерева как строительного материала и голые цифры. Так вот эти факты подтверждают, что перспектив прекращения использования древесины в строительном процессе нет. Слишком многим человечество обязано этому материалу.

Веский аргумент в пользу дерева как строительного материала

• Без категорий

В течение долгого времени древесина была одним из лучших материалов для строительства. Однако со временем все больше людей отказываются от дерева и вместо этого выбирают изделия, изготовленные из инженерных материалов, в том числе такие металлы, как алюминий. Древесина на самом деле является одним из лучших строительных материалов на рынке, особенно если учесть такие факторы, как производительность, а также воздействие на окружающую среду. Читайте дальше, чтобы узнать больше о преимуществах использования дерева для строительства вашего жилого помещения или офиса!

Преимущества использования дерева

Хотя дерево считается относительно легким, оно на самом деле является одним из самых прочных материалов на рынке и даже превосходит сталь. Дерево является одним из лучших материалов, способных выдерживать собственный вес, а это означает, что в некоторых строительных конструкциях требуется меньшая поддержка.

Древесина также устойчива к теплу и электропроводности. Следовательно, размеры и прочность здания из дерева не будут сильно зависеть от тепла. Это делает готовое здание более стабильным и повышает безопасность для тех, кто находится в здании. Этот материал также отлично поглощает звук, что приводит к уменьшению эха в офисных или жилых помещениях.

Благодаря широкому ассортименту древесины у домовладельцев и владельцев зданий есть большой выбор эстетичных решений.

Древесина — возобновляемый материал

В отличие от металлов или бетона, древесина — это материал, который можно постоянно пополнять с помощью программ управления лесным хозяйством, а также путем повторных посадок. Надлежащие правила также означают, что можно заготавливать более крупные деревья, способствуя при этом росту более молодых. Это делает их возобновляемым материалом, что дает ему «зеленое» преимущество.

Более высокая энергоэффективность

Благодаря естественной ячеистой структуре дерева, его теплоизоляционные свойства намного выше, чем у пластика и стали. Это означает, что здания и дома, построенные из дерева, требуют гораздо меньше энергии для поддержания своей температуры, что приводит к меньшему количеству энергии, необходимой для охлаждения или обогрева помещений. Кроме того, древесина способна в небольшой степени регулировать уровень влажности воздуха.

Древесина является биоразлагаемым материалом

Обычно огромной проблемой, с которой сталкивается строительная отрасль, является количество времени, необходимое строительным материалам, таким как металл, бетон и пластик, для разрушения после того, как они были выброшены. С другой стороны, древесина может разрушаться намного легче и быстрее, когда она подвергается воздействию естественного климата. Древесина также может помочь пополнить и удобрить почву.

Вы занимаетесь строительством дома или офиса? Если вам нужна помощь и рекомендации о том, что использовать в дизайне интерьера вашего пространства, не стесняйтесь проверить Материалы. Inc. Независимо от того, какой дизайн вы задумали, у нас есть большой выбор привлекательных и прочных материалов, которые помогут улучшить ваше пространство. Будьте спокойны, зная, что вы работаете с одними из самых опытных профессионалов в отрасли, когда вы работаете с нами. Не стесняйтесь обращаться к нам, чтобы узнать больше о том, что мы можем предложить сегодня!

Делиться:

Предыдущий пост

В небольшой квартире можно построить домашний бар

Следующий пост

Введение в современный классический стиль

Дерево возвращается в качестве любимого строительного материала

Когда вы думаете об идеальном материале для строительства прочного и надежного дома , квартира или офисное здание, что приходит на ум?

Сталь, бетон.

Подумайте еще раз.

Дерево быстро становится любимым строительным материалом среди архитекторов и строителей. Это один из старейших на Земле, но в то же время один из самых устойчивых, возобновляемых и экологически чистых.

«Древесина — идеальный строительный материал, потому что она является поглотителем углерода, то есть накапливает углерод, а не выбрасывает его в окружающую среду», — сказал Кристофер Мейер, доцент Школы архитектуры Университета Майами.

«Вопрос о том, производят ли здания углерод, является важной темой», — сказал он. «Чем меньше углерода наши здания выбрасывают в атмосферу, тем лучше для окружающей среды, потому что выброс углерода способствует нагреванию атмосферы Земли».

Мейер и его профессиональный и личный партнер Шона М. Мейер, лектор школы, считали Майами эпицентром последствий изменения климата и идеальным местом для создания Лаборатории прибрежного урбанизма (LU Lab). В этом космосе проводятся исследования прибрежной среды, а студенты, архитекторы и другие лица узнают о преимуществах понимания строительных конструкций через их материальные ресурсы, такие как дерево.

Во вторник, 4 февраля, лаборатория LU в партнерстве с Советом по изделиям из древесины Woodworks проведет семинар «Устойчивость Майами: разработка стратегии в отношении роли древесины в устойчивом урбанизме», чтобы собрать вместе студентов, архитекторов, инженеров и других членов сообщества, чтобы узнать о преимуществах использования древесины. Мероприятие пройдет в Художественном музее Переса в центре Майами.

В тот же день в 18:00 состоится еще одно мероприятие Школы архитектуры, на котором ключевые заинтересованные стороны проведут нетворкинг с часовой беседой и короткой презентацией. Посетите https://www.eventbrite.com/e/miami-resilience-strategizing-on-timbers-role-in-sustainable-urbanism-tickets-86975647503 для получения дополнительной информации о мероприятиях.

Эти мероприятия являются первыми из многих для лаборатории LU, которая финансировалась за счет гранта Wood Innovation Grant в размере 250 000 долларов США от Департамента лесного хозяйства США. Хотя многие жители Южной Флориды этого не осознают, по словам Шоны Мейер, около 40 процентов территории штата Флорида занимают леса.

— Северная Флорида — часть древесной корзины Северной Америки, — сказала она. «Это отличный ресурс для строительной отрасли. Есть большой потенциал для его использования».

Оба педагога надеются, что Лаборатория LU станет эпицентром обучения дереву в Южной Флориде, объединяя ученых, студентов, архитекторов, строителей и других специалистов строительной отрасли.

По словам Кристофера Мейера, студенты, записавшиеся на курсы в студии, узнают об универсальности дерева, называемого «здоровым продуктом», поскольку его не нужно обрабатывать или покрывать краской для оформления интерьера. Он сослался на движение в строительной отрасли, где кросс-клееная древесина или CLT используется для обнажения дерева в интерьере комнат. По его словам, это исключает использование краски и других химикатов, которые не являются экологически чистыми.

Древесина также становится более податливой, поскольку новые технологии, такие как использование процессов фрезерования с числовым программным управлением, позволяют выполнять точные разрезы, исключая отходы.

Хотя штормовые нагоны и наводнения могут пропитать деревянные конструкции, все необходимые материалы должны быть высушены, сказал Кристофер Мейер. Недавнее исследование дельты Луизианы, которая демонстрирует те же условия затопления, что и Флорида, показывает, что некоторые из их структур были созданы из дерева, особенно колонны и сваи. По его словам, в случае повреждения их можно заменить намного проще, чем сталь или бетон.

«Мы не говорим, что вся конструкция должна быть сделана из дерева», — сказал Кристофер Мейер.