- Клеёный брус
-
Клееный брус (клееный профилированный брус; сокращённое международное обозначение — Glulam (glued laminated timber) — строительный материал из древесины.
Производство клееного бруса производится составлением отдельных досок (ламели) в пакеты и склеиваются по плоскости. Изготавливается из древесины хвойных пород, преимущественно из ели. В России для производства клееного бруса, в основном, используются сосны и ели, реже — сибирские кедр и лиственница. В США, Канаде и Японии, клееный брус также производится из кедра и Дугласовой пихты.
Наибольшим классом прочности обладают конструкции изготовленные из северной древесины.
Применяется в строительстве (деревянное домостроение), производстве столярных изделий. Клееный брус — одно из самых перспективных направлений развития деревообработки за счёт глубокой и комплексной переработки сырья, высоких свойств продукта и потенциальной широте его применения в различных видах. Благодаря удалению дефектных мест и слоистой клееной конструкции получается улучшенная продукция, имеющая лучшие свойства по сравнению с массивной древесиной.
Содержание
История
Наиболее древний аналог технологии производства клееного бруса - лук японских воинов. С 12 века дугу стрелкового оружия в Японии начали изготавливать путём склеивания составных частей из бамбука и дерева, что значительно увеличило его упругость, прочность, надёжность, точность и дальность поражения цели.
Идея соединения деревянных брусьев с помощью клина принадлежит архитектору Филиберу Делорму. В 1548 году он впервые применил этот метод соединения деревянных частей при проектировании и строительстве арочных частей зданий дворцового масштаба.
Гнутые, сложенные друг на друга и скреплённые шпонкой или клиньями несущие детали использовали зодчие барокко, в том числе мастера деревянного зодчества в России.
В 19 веке сборные деревянные арочные конструкции начали скреплять с помощью металлических скоб-затяжек, что позволило серьёзно увеличить сферу дуги.
В 1890 году идею усовершенствовал немецкий плотник Отто Хетцер. Он первый при создании массивных конструкций из отдельных деревянных деталей с применением клея из казеина придал им пространственность, изогнутость. 22 июня 1906 года Карл Фридрих Отто Хетцер получил немецкий государственный патент № 197773 на гнутые клееные фермы, состоящие из двух и более ламелей. В Швейцарии способом Хетцера было построено много зданий, большинство из которых сохранились до сих пор.
Свойства материала
- Высокие требования к стабильности формы;
- Свойства массивной древесины;
- Высокая несущая способность при незначительном весе.
- Повышенные, по сравнению с материалом из массива древесины, значения прочности (показатель DIN 1052).;
- Предварительная сушка досок (ламелей) и снятие древесного напряжения (за счёт распиливания и сборки бруса из отдельных ламелей путём прессования) исключает сквозные растрескивания и искривления готового продукта в процессе эксплуатации.
- Не наносит ущерба окружающей среде при производстве и эксплуатации.
Достоинства и недостатки
- Достоинства
- стабильность формы (исключение деформаций) готового изделия в процессе изготовления и эксплуатации
- возможность изготовления конструкций больших размеров (до 60 м в длину)
- минимальная усадка при применении в срубах домов
- высокая огнестойкость
- отсутствие сквозного растрескивания
- высокая теплоизоляция в сравнении с цельной древесиной
- прочность и долговечность
- «мебельное» качество поверхностей
- содержание клея ничтожно мало в сравнении с OSB, LVL, ДСП, фанерой
- Преимущества клееных деревянных конструкций
- Склеивание как неподвижное соединение позволяет получить несущую часть высокой жёсткости, соответствие размеров строительных деталей и стабильность форм;
- В случае пожара клееные балки, в отличие от стальных опор, дольше сохраняют свою прочность;
- Благодаря многослойности склеенных друг с другом ламелей можно получать строительные детали практически любой желаемой формы. Ведущие мировые компании выпускают детали длиной до 60 метров, недостижимые при применении цельной древесины;
- Особенно хорошо подходит для агрессивной химической среды (например, склады для минеральных удобрений);
- Гарантированное качество. Общий процесс производства подлежит строгому контролю российских и международных специалистов.
- Недостатки
- относительно высокая начальная стоимость клееного бруса в сравнении с материалами из цельной древесины;
- нарушение технологии при изготовлении и применение некачественного клея может привести к расслоению клееного бруса, его деформации, потере теплоизоляционных, экологических и эстетических качеств;
- в связи с тем, что древесина при высыхании сокращается неравномерно по срезу радиально и тангенциально, появляются расслоения и неравномерная усадка в поперечном срезе.
- использование клея ухудшает характеристики дома, так как в результате нарушается естественная циркуляция влаги и воздухообмен, нарушается микроклимат внутри помещения.
- данная технология деревянного домостроения относительно молода, поэтому данные о поведении клееного бруса через большие промежутки времени (например, через 50 лет) отсутствуют.
Применение
Строительство
Деревянные гнуто-клеёные несущие конструкции (ДКК) нашли широкое применение при монтаже сложных кровель, ледовых катков, торговых центров, аквапарков, мостов (в том числе автомобильных), вокзалов и т.д.
Стеновой клееный профилированный брус используется в деревянном домостроении при возведении жилых домов, бань, гостиниц, церквей различной конструктивной сложности и масштабности.
Широко применяются как традиционная для России и Северной Америки срубовая конструкция, так и стоечно-балочная конструкция — Fachwerk, Post and Beam (Европа, США и Япония).
Известные здания
- Европа
- Дом Сибелиуса в Лахти (Финляндия) — самый крупный в Северной Европе концертный зал и конгресс-холл из дерева — Зал Сибелиуса (фин. Sibeliustalo, арх. Раймо Рясанен);
- Центр Помпиду в Меце (Франция);
- Зал заседаний Парламентской Ассамблеи Совета Европы в Страсбурге (Франция).
- Россия
- Троице-Измайловский собор — сложные конструкции из клееного бруса использованы при реконструкции Троицкого собора Санкт-Петербурга;
- Дворец Деда Мороза из клеёного бруса площадью более 900 м² в Великом Устюге (Вологодская обл.);
- Активный дом — конструкции каркаса первого в России "активного" дома в Подмосковье сооружены из клееного бруса.
Столярные изделия
Клееный брус используется в производстве окон, дверей, лестниц, перил, подоконников, мебели и других столярных изделий.
Производство клеёного бруса
- Процесс производства начинается с распиловки окоренной древесины на доски.
- Отобранные по размерам и качеству ламели высушиваются в специальных камерах до влажности, соответствующей их применению (8-18 %, в зависимости от типа бруса и применяемого клея). Этим исключается усушка древесины в процессе дальнейшей эксплуатации.
- Высушенные ламели строгаются и сортируются по прочности (DIN 4074-S10). На этом же этапе маркируются и выторцовываются бракованные участки — большие сучки , трещины, обзолы (откосы или неровности кромок). При необходимости доски сортируются по эстетическим критериям.
- На торцах различных по длине отрезков ламелей фрезеруется зубчатый профиль, и они под давлением склеиваются друг с другом до необходимой длины. При таком рациональном производстве теоретически можно получать ламели бесконечной длины.
- Ламели торцуются на требуемые длины, на поверхности с помощью клееналивной машины крайне тонким слоем наносится клей (менее 1 % от объёма клееного бруса). Для склеивания ламелей используются различные виды клея в зависимости от условий эксплуатации готовой продукции:
- Меламиновые клеи — прозрачный клеевой шов, широко применяются в Европе, в т.ч. в России при производстве большепролётных конструкций
- Резорциновые клеи — тёмный клеевой шов, нашли свое применение в США и Японии, применяются для производства всевозможных конструкций, используемых снаружи здания, в т.ч. для условий повышенной влажности (мосты, судостроение и т.д)
- EPI-система — прозрачный клеевой шов, применяется в Японии и России для производства деталей и изделий малоэтажного домостроения
- Полиуретановые клеи — прозрачный клеевой шов, современные быстроотверждаемые клеи, увеличивают производительность производственных линий, позволяют склеивать древесину с влажностью до 18%.
- Классы водостойкости клея: D3 — столярный; D4 — наружный водостойкий; D4 ++++ — водостойкий с повышенными свойствами
- Классы экологической безопасности: Е3, E2, E1 (Европа); F***, F**** (Япония).
- Классы эксплуатации: 1 и 2 (Европа); А, В, С (Япония).
Наиболее известные клеевые системы производят международные компании Akzo Nobel (Casco Systems), Dynea, BASF, которые специализируются на формальдегидные и меломиновые смолы. В области полиуретановых клеев ведущим производителем является компания Klebchemie (торговая марка КЛЕЙБЕРИТ).
Для эксплуатации деталей в помещениях с нормальной влажностью, с повышенной влажностью либо на открытом воздухе используются различные системы клея. Использование различных систем клея подлежит обязательной сертификации.
- После нанесения клея ламели собираются в пакеты (заготовку бруса необходимого сечения) и прессуются.
- После отверждения клея готовый клееный брус строгается и фрезеруется (профилируется).
- Впоследствии из заготовки вырезаются детали будущего строения, в заводских условиях изготавливаются узлы соединения конструкции, например чаши.
Клееный брус является идеальным материалом для деталей заводского изготовления, т.к. впоследствии не деформируется, чем обеспечивается чёткость и плотность примыканий и соединений.
Литература
- С.Мюллер, «Строительство из клееной древесины», Birkhauser, Базель, 2000
- Райнпрехт Л., Йозеф Штефко, «Современное деревянное строительство. Коттеджи. Беседки. Перголы», Ниола-Пресс, 2006
- А. В. Калугин, «Деревянные конструкции», Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008
Категория:- Древесные материалы
Wikimedia Foundation. 2010.