Дома из дерева — прочного, легкого по массе и в обработке материала — никогда не утратят своей популярности, ведь именно в таком жилище человек сильнее всего ощущает неразрывную связь с природой. Но какой дом выбрать: ручной рубки, из оцилиндрованного бревна, бруса (клееного или из массива) — или отдать предпочтение каркасной конструкции?
Вначале был ствол
Возведение деревянного здания начинается с выбора сырья. Дом будет служить долго и исправно, если древесина на его постройку поставлена качественная. От условий выращивания и способов обработки дерева зависят физико-механические и потребительские качества строительных элементов и деталей.
Ствол дерева по структуре напоминает кабель с центральной жилой, в качестве которой выступает ядро, содержащее в себе живицу. Оно окружено более рыхлой частью, так называемой заболонью, которая покрыта корой. Ядро отвечает за прочность ствола и транспортировку соков к верхушке дерева. Природа создала его невосприимчивым к биологическому воздействию, которое принимает на себя заболонь. Ядро древесины состоит из омертвевших, а заболонь — из живых клеток. Масса заболони нарастает вокруг сердцевины концентрическими годичными кольцами-слоями. Весенняя часть годичного слоя (более светлая) располагается ближе к сердцевине, а более поздняя — ближе к коре.
При ручной обработке ствола структура заболони сохраняется в естественном виде. При механической оцилиндровке и изменении сечения ствола с круглого на прямоугольное ее структура нарушается, что не ухудшает существенно прочностных характеристик древесины. Однако ей потребуется специальная защитная обработка.
Считается, что лучше для строительства дома использовать лес зимней заготовки.
В числе преимуществ такого выбора можно назвать отсутствие сокодвижения в стволах зимой: это обеспечивает хорошие показатели влажности в качестве стартовых параметров для дальнейшей обработки древесины. Кроме того, риск заражения грибком при зимней заготовке намного ниже.
Поскольку дерево всегда содержит какое-то количество влаги, то во время эксплуатации готового дома имеют место усадка деталей (уменьшение их линейных размеров) и осадка всей конструкции.
Увеличение же количества влаги в древесине ведет к ее разбуханию и обратному процессу изменения размеров сооружения. Так, если древесину принудительной (камерной) сушки сразу же уложить в венцы, то, добирая в себя влагу из атмосферы до равновесной влажности, деревянные элементы (бревно, брус) начнут расширяться, воздействуя на узлы конструкции и деформируясь при этом сами.
По мере того как бревна дают усадку и тем самым уменьшаются в поперечном сечении, возникает осадка стены. Полная осадка дома из массива может продолжаться около трех лет. А чтобы этот процесс завершился в основном (на 90%), нужен как минимум годичный период эксплуатации жилища. Величина осадки зависит от сезона строительства, породы дерева, толщины утеплителя, внешних условий, режима эксплуатации дома.
Ручная работа
Исторически первым материалом для строительства деревянного дома был ствол срубленного дерева, то есть бревно.
Традиционно в домах ручной рубки используются обработанные вручную бревна естественной влажности. После укладки в венцы они подсыхают до равновесной влажности, уменьшаются их линейные размеры, что может привести к подвижкам венцов друг относительно друга. Поэтому в рубленых домах не должны применяться жесткие крепления, которые могут вызвать избыточные механические напряжения и деформации. Если использовать подсушенные бревна с влажностью выше равновесной, но ниже естественной, то подобных проблем можно избежать. Основная усадка должна проходить беспрепятственно, в «свободном режиме».
Прежде чем приступить к отделочным работам, коробке рубленого дома нужно дать отстояться хотя бы год.
Существует два основных вида рубки: «в чашу» (или «в обло») и «в лапу». При рубке «в чашу» концы бревен выступают за плоскость стены на 20–40 см. Сруб, выполненный таким способом, считается наиболее устойчивым, а также защищенным от атмосферных воздействий. Углы сруба «в лапу» выглядят как бы застегнутыми «на молнию». Этот способ требует более высокой квалификации строителей и более точной подгонки бревен, но при правильном исполнении в углах сруба образуется прочный замок. Каждый рубленый дом неповторим, поскольку обработка и подгонка бревен производятся вручную.
«Плоское бревно»
В России наиболее распространенным является круглый профиль бревна. А вот в Скандинавских странах, прежде всего в Норвегии, рубленые дома возводят из лафета (полубруса) — ровно обтесанного с двух сторон бревна почти овального сечения. Лафет может быть пиленым, рубленым, а также фрезерованным. Постройки из этого материала в последнее время появляются и у нас.
У данной конструкции есть ряд преимуществ. Во-первых, увеличивается эффективная площадь помещений, поскольку стена из лафета толщиной 200 мм по теплоэффективности равна стене из круглого бревна диаметром 300 мм. Во-вторых, на гладкую стену удобнее монтировать инженерные коммуникации, размещать настенные шкафы и проч. Кроме того, подобные дома отличаются своеобразным угловым соединением венцов, получившим название «норвежского замка». Благодаря специальным подтесам лафет под собственным весом плотно прижимается к нижнему бревну, наглухо закрывая все щели. Получается чрезвычайно надежное самозаклинивающееся соединение, которое обеспечивает безупречную жесткость всей конструкции. «Норвежский замок» по праву признан самым прочным и «теплым» из имеющихся в деревянном домостроении.
К недостаткам данной технологии следует отнести то, что в лафете снимается внешний, самый твердый слой дерева, и более мягкая древесина (заболонь) подвергается воздействию атмосферных осадков. Тем не менее существующие антисептики способны надежно защитить стены.
Кроме того, в лафете неизбежно наличие трещин и разрывов структуры древесины на боковых поверхностях (на круглом бревне при соблюдении правильной технологии рубки видимых разрывов не будет, возможна лишь мелкая паутинка трещинок).
Технология строительства деревянных домов из лафета подразумевает использование древесины естественной влажности, поэтому лафет высыхает непосредственно в самом срубе. Сруб изготавливается на производственной базе, после чего маркируется, разбирается и перевозится на участок, где затем устанавливается на фундамент.
Возможно сочетание в одной постройке лафета и круглого бревна: наружные стены делают из кругляка, а внутренние — из лафета. В этом случае исключаются недостатки лафета, а его преимущества используются по максимуму.
Лафет придает визуальную легкость конструкции сруба — сооружения выглядят добротно и изящно, а благодаря высокому качеству обработки поверхностей дополнительная обшивка стен снаружи и изнутри не нужна.
Обычно лафет делают из дорогих пород дерева: отборной северной сосны, кедра или лиственницы. Возведение домов из этого материала требует высокой квалификации строителей и больших трудовых затрат.
С профилем и без
Если бревно обтесать не с двух сторон, как это делают при производстве лафета, а с четырех, то получится брус. Массовое производство этого материала стало возможным с появлением механизированной распиловки леса. Здесь не требуется столь высокая квалификация, как в «скульптурных» работах по бревну и лафету. Обычный брус — материал недорогой, но построенному из него дому, как правило, помимо межвенцовой теплоизоляции требуется дополнительное утепление стен.
Профилированный цельный брус имеет лучшие теплосберегающие и ветрозащитные качества: сцепление между венцами уплотняется с помощью профилированных поверхностей, поэтому дополнительное утепление проводить не нужно. Исходный материал сушится на воздухе 3–4 месяца и обрабатывается на высокоточных станках, что обеспечивает качественную состыковку венцов. Чтобы брус еще меньше вело и он не растрескивался, иногда делают антидеформационный пропил, снимающий излишние напряжения, возникающие при высыхании материала.
Достоинством домов из профилированного бруса является также их быстрая повенцовая сборка.
Унификация геометрии
При строительстве сруба из бревен, обработанных вручную, необходимо постоянно корректировать их естественную конусность путем чередования в венцах комелей и вершин стволов. Применение же оцилиндрованного бревна значительно упрощает монтаж конструкции. Поэтому сборка венцов происходит гораздо быстрее.
Калибровка бревен, производимая на заводе, облегчает, упрощает и даже исключает многие из традиционных технологических стадий возведения деревянного дома. На площадке строители работают с готовыми деталями, которым не требуется подгонка друг к другу, а монтаж превращается в сборку «конструктора», рассчитанного на компьютере и изготовленного на высокоточных станках. Это заметно снижает стоимость работ и ускоряет не только возведение дома, но и его заселение, поскольку отделочные работы в срубе из оцилиндрованного бревна можно начинать сразу после окончания монтажа.
Соседние венцы соединяют в шахматном порядке деревянными нагелями либо большими гвоздями. Некоторые фирмы применяют специальные пронизывающие все венцы металлические шпильки со стягивающими винтами на концах. Подобное соединение позволяет бревнам перемещаться, а также служит инструментом, регулирующим процесс осадки дома.
Недостатком домов из оцилиндрованного бревна является посинение заболони в местах ее частичного снятия. Данной напасти подвержены все хвойные породы, кроме лиственницы. Специальные антисептические пропитки используют для отбеливания уже посиневшей древесины или проведения профилактики.
Диаметр оцилиндрованных бревен, предлагаемых на рынке, составляет от 14 до 32 см, но эксклюзивно могут изготовляться бревна и гораздо большего диаметра.
Для улучшения теплоизоляционных характеристик дома оцилиндрованное бревно оснащают расширенным утеплительным пазом, гребнями сжатия утеплителя, а для лучшего выхода влаги — компенсационным пропилом в верхней части бревна (аналог паза в брусе-массиве).
Монолит на клею
Клееный профилированный брус — это современный, прочный и экологически чистый материал, у которого практически отсутствует усадка. Чтобы его получить, несколько досок (ламелей) толщиной до 75 мм соединяются при помощи суперпрочного водостойкого экологичного клея под прессом. В результате получается идеально ровная деревянная балка.
Для заготовки ламелей рекомендуется подбирать древесину одной породы: у каждой из них своя плотность, и они плохо сочетаются друг с другом. После «разделки» бревна на доски удаляют портящие вид и структуру материала пороки (черные сучки, смоляные карманы и т.п.), что улучшает характеристики будущего бруса — его меньше ведет. Затем ламели обрабатывают так называемым транспортным антисептиком, который защищает древесину до попадания в сушильную камеру. Вслед за этим приступают к сушке древесины — достаточно длительному процессу (7–14 дней), в результате которого влажность заготовок снижается до 10–12%.
После сушки доски строгаются и сортируются по прочности; им придается требуемая геометрическая форма. На данном этапе маркируются и выторцовываются бракованные участки: большие сучки, трещины, обзолы (откосы и неровности кромок). На торцах различных по длине отрезков досок фрезеруется зубчатый профиль, они сращиваются друг с другом до требуемой длины, а затем отправляются на склейку.
Ламели собирают для склейки в определенном порядке: сердцевиной (ствола) — наружу и волокнами — навстречу друг другу. Это делается для того, чтобы естественное изменение их размеров происходило по разным направлениям, благодаря чему исключаются геометрические отклонения как отдельных элементов, так и всей конструкции в целом, поэтому клееный брус не деформируется.
После нанесения клея ламели собираются в пакеты (заготовку бруса нужного сечения) и прессуются. Готовый клееный брус профилируется — на специальном станке заготовке придают требуемую форму. Соединения «шип-паз» значительно облегчают сборку стены.
Максимальная длина бруса зависит от технологических возможностей производителя. Для малоэтажного домостроения в основном используется брус длиной 6 м (что вызвано в первую очередь удобством транспортировки), но бывает и 12-, и даже 18-метровый.
Теплоизоляционные качества клееного бруса несколько выше, чем у бруса из массива. В России хорошо себя зарекомендовал клееный брус толщиной 200 мм (причем не только в средней полосе, но и в регионах с более суровыми климатическими условиями — в Сибири и на Дальнем Востоке). В южных областях ограничиваются толщиной стен 185 мм.
Еще одно его неоспоримое достоинство — высокая прочность. Балки перекрытий из этого материала выдерживают эксплуатационные нагрузки балок из железобетона (при одинаковом сечении).
Сборка коробки дома из клееного бруса производится способом «венец на венец» с использованием нагелей и шпилек для скрепления отдельных элементов. Они помогают подтянуть или ослабить брусовую стену в процессе эксплуатации. Некоторые компании устанавливают на шпильки компенсирующие усадку пружины. Механическая прочность и стабильность геометрических размеров клееного бруса позволяют собирать дома, как детский конструктор: в цехах деревообрабатывающего предприятия заготавливается комплект деталей, а на строительном участке производится только сборка. При этом не задействуется сложная строительная техника. Подобная технология применяется и при использовании других разновидностей клееных материалов — клееного бревна и лафета.
На каркасе
Технология деревянного каркаса возникла еще в I в. н.э. в Японии. Наибольшее развитие она получила в фахверковом строительстве, распространенном в Германии, Голландии, Скандинавских странах: деревянный каркас заполняли утеплителем, в основном соломой, смешанной с глиной. Стены штукатурили или обшивали досками. Современное каркасное строительство взяло за основу традиционный способ возведения фахверков. Сегодня деревянные каркасные дома пользуются большим спросом благодаря их невысокой стоимости, быстрым срокам возведения и ряду других преимуществ.
Существуют несколько технологий строительства (канадская, финская и т. д.), которые отличаются друг от друга применением разных материалов и конструкцией стены. Принцип же один: брусовый каркас, облицованный каким-нибудь материалом с утеплителем внутри.
Главное отличие конструкции каркасного дома от срубного — разделение несущей и ограждающей функций (в срубе и ту и другую выполняют стены). В основе каркасной конструкции — жесткая рама, пространство внутри которой заполняется утеплителем и используется для прокладки коммуникаций. Главными элементами деревянного каркаса являются несущие стойки, принимающие на себя вертикальную нагрузку, раскосы, придающие каркасу устойчивость, нижняя и верхняя обвязки. Между собой элементы каркаса соединяются оцинкованными крепежами.
Наружная обшивка повышает жесткость конструкции, а также выполняет функцию защиты внутренней части каркаса от атмосферных воздействий. В качестве наружной обшивки применяются фанера марки ФСФ, плиты OSB-3 (ориентированно-стружечные плиты повышенной водостойкости) и ЦСП (цементно-стружечные плиты). Для внутренней обшивки каркаса также могут быть использованы OSB, ЦСП, фанера марки ФК и проч.
Между ребрами жесткости прокладывается утеплитель (как правило, минеральная вата, пенополистирол или пенополиуретан), а за ним (с внутренней стороны) — пароизоляция, защищающая конструкцию стены от влажного воздуха в помещении. По поверхности наружной обшивки или утеплителя укладывают «дышащую» ветроизоляционную мембрану, которая не продувается, но при этом обеспечивает воздухообмен. Таким образом, в деревянном каркасном доме в течение всего года поддерживается комфортный микроклимат. Наружная отделка стен может быть любой: окраска, сайдинг, цементно-песчаная плитка, фасадная штукатурка, кирпич, блокхаус, вагонка и проч. Внутреннюю отделку обычно выполняют гипсокартоном, который крепится к каркасу или плите поверх парозащитной пленки.
Применение каркасно-щитовой и каркасно-панельной технологии значительно сокращает сроки строительства дома. В первом случае щит с обвязкой обшивается с двух сторон досками или водостойкой фанерой, внутри прокладывается тепло- и звукоизолирующий материал, а потом щит устанавливается между деревянными элементами каркаса. При панельной технологии в заводских условиях изготавливается целый элемент дома из дерева — с окнами, дверями, коммуникациями, который затем доставляется на стройплощадку и монтируется за короткий срок. Такая технология приобретает все большую популярность, поскольку предполагает использование сэндвич-панелей, которые по своим свойствам аналогичны бревну, но при этом тоньше и легче. Сэндвич-панели, изготавливаемые из различных современных материалов, имеют внутри воздушный слой. Благодаря этому они не впитывают влагу и, следовательно, не промерзают. Внутри такого дома сухо, даже если помещение долго не отапливалось, что особенно актуально для сезонных построек.
