Деревянное домостроение, с одной стороны, имеет множество альтернатив, а с другой — альтернатив у него нет. В связи с этим основная задача современных технологий — преодолеть несовершенства «живой» древесины, одновременно сохранив все ее несомненные достоинства. Важным достижением на этом пути стало создание клееных материалов. Клееный брус уже давно и широко используется, а вот о конструкционных клееных CLT-панелях знают у нас еще не все
Структура и свойства материала
CLT-панели (англ. Cross Laminated Timber — перекрестно склеенная древесина) – это многослойный материал, для изготовления которого применяют цельные ламели из хвойных и твердолиственных пород дерева. Набранные из них слои располагают перпендикулярно относительно друг друга, склеивают и отправляют под пресс. Исходным сырьем служит обрезная доска естественной влажности. Ее подвергают камерной сушке (12%), тщательному отбору на предмет отсутствия пороков и скрытых дефектов и калибруют на строгальном станке. Заготовки сортируют (на внешние слои идут ламели с самой красивой текстурой), сращивают их на мини-шип и нарезают по заданной длине. После склейки изделия проходят строгий техконтроль. Все операции автоматизированы, что обеспечивает четкую геометрию панелей и высокое качество обработки поверхностей.
Благодаря своей структуре CLT-панели отличаются стабильностью размеров и формы, на которую не влияет изменение уровня влажности (величина деформации — 0,3 мм/пог. м); отсутствием усадки, а также высокой прочностью на сжатие (вдоль волокон 13–15 МПа, поперек — 1,8 МПа) и на изгиб (9,11–11,67 МПа). Из-за продольно-поперечной ориентации волокон в клееном массиве отсутствуют радиальные напряжения, он нечувствителен к температурным перепадам, лучше сопротивляется горению (препятствует распространению огня), чем обычная древесина, и практически не поддается грызунам.
Материал экологически безопасен, так как для склейки ламелей и слоев используют составы класса Е1–Е0, не выделяющие опасных веществ (эмиссия на уровне естественного фона). Это могут быть либо не содержащие формальдегида полиуретановые клеи (наиболее дорогой вариант), либо меламиновые, в которых он присутствует в объеме 0,5–0,1%. Отношение количества клея к весу панели, составляющему 480–500 кг/м³, — не более 1 или 2,2% соответственно, что гораздо меньше, чем, скажем, у OSB-плит (до 45% по массе). И те и другие составы паропроницаемы и не мешают древесине дышать; толщина клеевого слоя — всего 0,1 мм. Изготовлением CLT-панелей занимаются крупные предприятия с солидной производственной базой, которые имеют на свою продукцию сертификаты качества и соответствия санитарно-гигиеническим требованиям.
Конструкционный материал, изготовленный методом перекрестной склейки, по своим физическим и эксплуатационным свойствам значительно превосходит цельную древесину, а технология строительства из него имеет массу конкурентных преимуществ перед технологиями быстровозводимых каркасных и панельных ж/б зданий
Виды изделий и цены
Самый распространенный тип панелей — 3-, 5- и 7-слойные (выпускаются также плиты из 9 и 12 слоев). Толщина изделий — от 45 до 480 мм, высота — до 4 м, длина — 3, 6, 9, 16,5 м и более, в зависимости от производителя. При этом толщина самих ламелей может составлять, например, 16/20/33/43 мм и в разных слоях отличаться. Так, возможные варианты 5-слойной панели: 43 + 20 + 20 + 20 + 43 мм (общая толщина 146 мм); 33 + 33 + 33 + 33 + 33 мм (165 мм); 43 + 20 + 43 + 20 + 43 мм (169 мм) и т. д. Порядок цен на изделия размером 3 × 9 м: 3 слоя — от 900 руб./м², 5 слоев — от 2000 руб./м², 7 слоев – от 4200 руб./м².
Из перекрестно склеенной древесины производят не только конструкционные стеновые панели, но и плиты перекрытий, перегородки, элементы крыши, длинномерные несущие балки шириной 2,1 м и толщиной 320 мм, в том числе гнутые с радиусом кривизны 5,5 м. Кроме того, выпускаются и гнутые CLT-панели толщиной 350 мм с радиусом до 5 м.
Сферы применения
Сфера применения клееных панелей — малоэтажное и среднеэтажное (до 10 этажей) домостроение с возможностью реализации любых архитектурно-планировочных решений; реконструкция в условиях плотной застройки и повышение этажности зданий на старых фундаментах; возведение мостов и большепролетных переходов, производственных, складских и социальных объектов, в том числе временных с последующей разборкой и установкой на новом месте, и пр. Более того, научные исследования подтвердили, что физико-технические характеристики панелей позволяют строить из них высотные дома в 40 и более этажей — в Европе и США, где технология CLT применяется с 1990-х годов, такой опыт уже имеется.
Помимо строительства, материал используют при обустройстве помещений и придомовой территории. Он прекрасно поддается художественной резке и фрезеровке. Из панелей сооружают легкие перегородки, ширмы, карнизы, террасные настилы, подиумы, лестницы, изготавливают элементы фасадного и интерьерного декора, двери и мебель (скамейки, столешницы, изголовья кроватей и др.). Выпускаются также специальные технические CLT-маты, которые укладывают на слабый грунт для передвижения тяжелой техники по строительному участку. Такое покрытие легко выдерживает нагрузку от самосвалов, кранов, бетономешалок и послужит не на одном объекте.
Согласно заключению японских специалистов, CLT-панели, постройки из которых способны выстоять под воздействием кратковременных экстремальных нагрузок и гарантированно выдержат подземные толчки силой до 7,5 баллов, идеально подходят для массового жилищного строительства в сейсмоопасных регионах
Строительство из CLT-панелей
Строительство из CLT-панелей заключается в сборке готового домокомплекта. Проект может быть как типовым, так и индивидуальным. Как правило, в каталогах компаний представлены одно-двухэтажные дома современной архитектуры (в стиле шале, барнхаус и др.), подходящие для участков разной конфигурации. В условиях производства, на электронных станках, в панелях вырезают запроектированные проемы, выполняют крепежные отверстия и каналы для прокладки инженерных сетей, формируют стыковочные профили. Высокая точность всех операций обеспечивает быстроту и технологичность сборки, исключает необходимость доработки монтажных узлов или подгонки отдельных элементов конструкции на месте.
Сборка дома из клееных панелей ведется силами одной специализированной бригады рабочих с помощью подъемного крана и электроинструментов. Монтаж здания по типовому проекту на уже имеющемся фундаменте занимает обычно не более трех дней и не зависит от погодных условий
В отличие от панельных домов из железобетона, постройки не нуждаются в мощном основании – для них достаточно малозаглубленной ленты или свайно-винтового фундамента, что является весомой статьей экономии в бюджете строительства. Напомним, что при высокой конструкционной прочности удельный вес CLT-панелей составляет всего 480–500 кг/м³, а бетона — 2600 кг/м³.
За счет длины стеновых элементов, количество швов в ограждающих конструкциях минимальное, к тому же профиль стыков не допускает их продувания или промерзания. Перекрытия и элементы крыши предусматривают плотное герметичное примыкание к стенам, не требующее дополнительного уплотнения. К слову, в каркасных зданиях именно в этих местах труднее всего избежать появления мостиков холода.
Древесина сама по себе хороший теплоизолятор — так, у сухой сосны коэффициент теплопроводности λ = 0,18 Вт/(м²‧⁰С), а у перекрестно склеенных панелей этот показатель находится на уровне 0,085–0,13 Вт/(м²‧⁰С), что ниже чем не только у цельного массива, но и у клееного бруса (0,1 Вт/(м²‧⁰С)), особенно если учесть возможные теплопотери через межвенцовые и угловые соединения. Более того, структура панели такова, что точка росы всегда выносится за пределы стеновой конструкции, то есть конденсация влаги в теле материала исключена. В связи с этим, если теплотехнический расчет показывает необходимость утепления дома, наилучшим вариантом можно считать систему вентилируемого фасада со слоем эффективной минераловатной изоляции.
Строительство дома из CLT-панелей
Перпендикулярная ориентация волокон в слоях ломает траекторию звуковой волны в толще материала, намного улучшая звукоизолирующие характеристики CLT-панелей по сравнению с массивной древесиной и клееным брусом
Благодаря отсутствию усадочных процессов, к наружной и внутренней отделке можно приступать сразу после сборки дома. Все поверхности ровные, не нуждаются в оштукатуривании и могут быть покрыты любым декоративным материалом, а у любителей «деревянных» интерьеров есть возможность сэкономить, оставив стены и потолки в их натуральном виде. К тому же производители делают внешние слои панелей из досок с особенно красивым рисунком волокон. Выпускаются и комбинированные изделия с наружными ламелями из древесины лиственных пород: на улицу смотрит «атмосферостойкая» лиственница, а в помещение, например, дуб, тик или ольха. В домах из CLT-панелей не возникает никаких проблем при креплении на стены тяжелого оборудования (радиаторов отопления, электрокотла и пр.) или навесной мебели, что является их существенным преимуществом перед каркасными и панельно-каркасными постройками.
Несмотря на то, что гигроскопичность у CLT-панелей снижена (по причине той же разнонаправленности волокон в слоях), внешние ламели, как и обычная древесина, будут страдать от воздействия влаги и водяных паров, так что обработкой конструкций защитными антисептическими составами пренебрегать нельзя. При соблюдении простейших правил эксплуатации и содержания, общих для всех деревянных зданий, такие дома простоят не менее двух сотен лет — по крайней мере, так заверяют производители CLT-панелей, основываясь на исследованиях, проводившихся зарубежными экспертными институтами.