Применение древесных композитов в домостроении

На основе древесины постоянно создаются новые материалы, изделия и конструкции, позволяющие комплексно использовать древесное сырье. Их применяют в промышленно-гражданском строительстве, в том числе в малоэтажном домостроении. Эту продукцию принято называть композитными материалами или композитами.

В промышленности композитами считаются материалы, изделия и конструкции с требуемыми свойствами, создаваемые в результате соединения различных материалов по определенным технологиям. Композиты эффективно применяются в судо- и автостроении, ракетостроении, при создании космических аппаратов, спортивного и армейского снаряжения. Композитная продукция отличается высокими эксплуатационными свойствами и имеет конкурентные преимущества.

Древесные композиты создаются из цельной естественной древесины (доски, панели, шпон) или ее частиц (стружка, волокно) и связующих веществ с различными добавками. Композитами на основе цельной древесины являются фанера, клееные брусья и др. Из частиц древесины изготавливаются древесные плиты разного вида. Фанера и древесные плиты относятся к плитно-листовым материалам, древесно-полимерные материалы составляют отдельную группу.

Виды древесных композитов

Все древесные композиты подразделяются на три группы: материалы, изделия, конструкции.

Материалы – это древесные композиты, использующиеся для изготовления изделий и конструкций – конечной продукции из древесных композитов, а также деталей изделий и конструкций из других материалов, например, корпусной мебели или обшивки стеновых панелей для домостроения.

В основном это плитно-листовые материалы:

• фанера, прежде всего хвойная, строительная, толщиной не менее 12 мм;
• древесно-стружечные плиты, в том числе с ориентированной стружкой (ОСП), цементно-стружечные плиты (ЦСП), облицованные плиты и др.;
• древесно-волокнистые плиты – твердые и мягкие (изоляционные), средней плотности (МDF) и др.

Все плитно-листовые материалы находят применение в малоэтажном домостроении.

К материалам относятся и древесно-полимерные композиты, изготавливаемые из измельченной древесины, полимеров (полипропилена и др.) и химдобавок. Ввиду высокой влаго- и огнестойкости они применяются для создания террасных настилов, отделки фасадов, обустройства придомовых территорий (дорожек, беседок и т. п.).

Если фанера и древесные плиты – давно известные и применяемые в домостроении материалы, производство которых налажено, то древесно-полимерные композиты – материалы новые, и достаточного опыта применения их в домостроении и организованного производства в России нет.

Изделиями называют клееные брусья, щиты и доски, изготовленные из цельной древесины, брусья из листов шпона или осмоленной стружки и доски из плитно-листовых материалов.

Хорошо известно такое изделие из древесного композита, как деревянный клееный брус, широко применяемый в качестве элемента стен малоэтажных зданий и деревянных клееных конструкций разного назначения. Такой брус изготавливается из цельной древесины (ламелей) требуемой влажности с использованием клеев, характеризуется формоустойчивостью, повышенной прочностью и может иметь профильное сечение, соответствующее условиям его применения в определенных конструкциях. При масштабном промышленном освоении клееный брус широко используется в домостроении.

Клееные брусья из шпона и осмоленной стружки характеризуют конструкционную композитную древесину как новый древесный композит для каркасного домостроения; доски пола из фанеры и плит (ламинат) также находят применение в домостроении.

Конструкции представлены двумя видами панелей:

• из перекрестно-склеенных сухих хвойных и лиственных пиломатериалов, соответствующие параметрам стен малоэтажного здания и его эксплуатационным требованиям по прочности, теплоизоляции, формоустойчивости, но не по огнестойкости;
• из двух композитных материалов (фанеры, ОСП, ЦСП) и заполнителя между ними, например, мягкой ДВП (структурно-изоляционные панели (СИП)).

Подробно условия изготовления и применения плитно-листовых материалов и некоторых композитных изделий, в частности, клееных брусьев, приведены в отраслевой технической литературе, а по другим изделиям и по конструкциям – в ряде публикаций.

Применение в домостроении

Материалы, изделия и конструкции из древесных композитов находят широкое применение в разных типах малоэтажных домов. Условия их применения определяются функциональным назначением композитов в проектных решениях дома.

По функциональному назначению все элементы дома подразделяются на несущие, ограждающие и отделочные. Несущие элементы обеспечивают надежность и долговечность дома, эту функцию выполняют стены и перекрытия дома. Ограждающие элементы защищают дом от неблагоприятных воздействий внешней среды (осадков, ветра, температуры). Отделочные элементы – это архитектурно-декоративные детали экстерьера дома и материалы для обустройства его внутренних помещений (интерьера).

Некоторые элементы дома совмещают функции, например, стены дома являются несущими и ограждающими элементами, а полы – ограждающими, отделочными и в какой-то мере несущими.

Композиты применяются при обустройстве придомовой территории – создание дорожек, беседок, малых архитектурных форм (скамеек, качелей и др.). Это могут быть как древесно-полимерные композиты, так и детали из строительной фанеры, клееных брусьев. Применение композитов для обустройства придомовой территории характерно для усадебного домостроения.

Ряд композитных материалов (ОСП, ЦСП, строительная фанера) используются при создании композитных конструкций, например, СИП.

Все древесные композиты для малоэтажного домостроения могут быть классифицированы по функциональному назначению (см. табл.). В основном древесные композиты применяются для создания ограждающих и отделочных элементов дома и деталей его несущих элементов.

В мире, и в России в том числе, накоплен большой опыт производства и применения в различных отраслях строительства, включая малоэтажное домостроение, давно известных древесных композитов: фанеры, твердых и мягких ДВП, ЦСП и отчасти ОСП. Их качество постоянно повышается в соответствии с условиями применения.

Производство и применение в домостроении новых древесных композитов в России не развито, их инновационные преимущества зачастую лишь рекламируются, что не расширяет перспективы использования этих материалов.

Будущее древесных композитов

Постоянное изучение свойств древесины, совершенствование технологий ее обработки и переработки – основа расширения ассортимента лесопромышленной продукции. Мировое научное сообщество считает, что век древесины не в прошлом, а в будущем. Лесопромышленная продукция все больше и больше будет пополняться именно древесными композитами, что принципиально важно для комплексного, то есть полного использования древесного сырья как ценного природного материала.

Применение любого древесного композита в домостроении должно быть обосновано его соответствием тем или иным условиям эксплуатации, то есть функциональному назначению элемента малоэтажного дома. Обоснования должны быть техническими и экономическими.

Технические обоснования включают расчетные и лабораторные оценки, натурные, полигонные, стендовые испытания2. Экономическое обоснование базируется на соотношении цены и качества композита и применяемого заменителя, например, деревянной обшивки (вагонки) и замещающего ее древесно-полимерного композита (сайдинга); при этом учитываются срок службы (долговечность) композита и его ремонтопригодность, то есть возможность замены.

Все эти обоснования должны соответствовать критериям надежности дома в течение нормативного периода его эксплуатации, то есть минимум 50 лет, и комфорту проживания людей. Последнее имеет существенное значение для экологической безопасности человека и окружающей среды, поскольку при изготовлении древесных композитов применяются связующие, выделяющие вредные химические вещества. Для оценки влияния этих веществ на экологию малоэтажного дома, его жилых помещений необходимы нормы предельно допустимой насыщенности жилых помещений не только древесными композитами, но и другими материалами и изделиями, изготовленными с использованием связующих (мебели, ковровыми покрытиями и др.) и используемые для обустройства жилых помещений.

Такие оценки и обоснования необходимы не только для принятия решений о применении древесных композитов в малоэтажном домостроении, но и для совершенствования свойств композитов как перспективного вида лесопромышленной продукции. 

Текст Виктор Кислый, директор фирмы «МП "ДОМ"», канд. техн. наук