Деревянные фасады

Ингредиенты и происхождение
Древесина — это натуральный материал, который после использования может быть утилизирован на 100%. Вода, питательные вещества почвы и CO2 вступают в реакцию при участии хлорофилла, образуют крахмал и освобождают кислород при облучении солнечным светом.
Крахмал — это основа для образования целлюлозы, из которой на 50% состоит древесина. Прочие составляющие: примерно 25% гемицеллюлозы и лигнин, а также незначительные количества красителей, дубителей и пропиток.

Строение древесины
Основные структурные элементы — это клетки. Их функции в живом дереве — упрочнение, транспорт и хранение питательных веществ; многочисленные типы клеток сильно отличаются.
Большинство клеток имеют вытянутую по длине форму. Поэтому их называют волокнами, они в продольном направлении ствола. Исключение представляют участки древесины, клетки которых расположены в радиальном направлении.
Поздняя древесина хвойных пород имеет более простое строение. Она состоит преимущественно из клеток одного типа, которые переносят воду и питательные вещества, а также упрочняют древесину.
В древесине лиственных пород имеет место более выраженная специализация клеток, например, одни образуют сосуды. Расположение и направление клеток сосудов способствуют образованию вместе с годовыми кольцами определенной текстуры, которая является существенным признаком древесины.
Строение стенок клетки решающим образом влияет на прочность и упругость древесины. В основном четыре слоя стенки клетки состоят из лигнина для восприятия усилий сжатия и волокон для восприятия усилий растяжения; эти волокна имеют очень прочное сцепление с лигнином.

Анизотропия
Дерево состоит из миллионов клеток, которые имеют стенки и внутриклеточное пространство (так называемые, поры). Эти клетки образуют пучок трубок в продольном направлении, смещенных одна относительно другой. Это определяет анизотропию древесины, т.?е. ее свойства различны в продольном и поперечном направлениях.
Оптический признак анизотропии — это совершенно разные виды среза в продольном, поперечном и радиальном направлениях, а также различное поведение древесины вдоль и поперек волокон (рис. 6 и 7). Анизотропия влияет, например, на величину допускаемых напряжений, которые определяются для древесины вдоль и поперек волокон:
вдоль волокон:

Еще одно следствие анизотропии: имеют место разные деформации при разбухании и усадке в направлении вдоль и поперек волокон в радиальном и тангенциальном направлениях. Для ели относительное разбухание или усадка на 1% влажности древесины составляют:

Объемный вес
Плотность чистого клеточного вещества составляет примерно 1,5 г/cм3 для всех сортов древесины. Толщина стенки клетки и объем поры отличаются для разных сортов древесины. К тому же, клетки весенней древесины имеют более крупные поры по сравнению с клетками поздней древесины.
Соотношение объема пор и стенок определяет плотность древесины: например, для древесины бальзы объем пор — более 90% всего объема и объемный вес — 0,1 г/cм3, а для древесины бакаута (железное дерево) объем пор — всего 10% и объемный вес около 1,3 г/cм3. Объем пор в древесине ели составляет 70%, средняя плотность — 0,45 г/cм3; объем пор древесины дуба — менее 60%, плотность — более 0,60 г/cм3. Плотность — показатель прочности древесины.

Теплозащитные свойства
Строительная древесина Средней Европы имеет среднюю плотность и поэтому обладает хорошими теплозащитными свойствами. Так, коэффициент относительного теплового расширения этой древесины очень мал, он практически не играет какой-либо роли и зависит от вида древесины. Значения этого коэффициента составляют:

Увеличение объема, как правило, не учитывают, так как при повышении температуры происходит высыхание строительной древесины, следствием которого является уменьшение объема.
С повышением температуры уменьшается прочность древесины. Однако это не учитывается при обычной температуре в зданиях.

Влажность
В живом дереве влага содержится в стенках клеток и в порах. Влага в древесине может составлять до 70% массы. При максимальном впитывании влаги стенками клеток говорят о насыщении волокон. Это влажность 22-35%. Независимо от своего применения, древесина остается гигроскопичной, т.е. впитывает и отдает влагу в зависимости от влажности окружения. Для строительной древесины приняты следующие значения равновесной влажности:

Во внутренних помещениях древесина может положительно влиять на микроклимат, поглощая или отдавая влагу. В конструкциях и сооружениях необходимо в связи с возможными последствиями особо учитывать свойство древесины поглощать или отдавать влагу.
Поглощение и выделение влаги приводит к разбуханию и усушке, т.е. к изменениям размеров. Несущая способность древесины уменьшается с повышением влажности, одновременно увеличивается опасность появления повреждающих древесину грибков и насекомых.
Отрицательные последствия могут быть существенно уменьшены, если влажность деревянных конструкций при их установке такая же, как и при последующей длительной эксплуатации сооружения.
Во всех деревянных конструкциях, в которых предполагается изменение влажности (например, конструкция находится на открытом воздухе), необходимо учитывать возможность изменения размеров. Это имеет место в наружных деревянных фасадах, которые подвержены переменному воздействию солнца и дождя. Быстрое изменение влажности способствует образованию трещин в древесине.

Другие признаки
В зависимости от вида древесины, места расположения отдельного дерева и их густоты, имеют место и другие особенности: характер ветвей, наклон волокон, характер сердцевины и годовых колец, наличие трещин, толщина коры, смолистость, искривление, цвет, пороки древесины и повреждение насекомыми. Эти особенности приводят к большому разбросу качества древесины и оказывают определяющую роль при решении вопроса, где и зачем применяется древесина в строительстве.

• Share

• Share

• Share

• Share

Обшивка наружных стен
Обшивка наружных стен является защитой от влаги (особенно от ливней), от температурных воздействий (зимняя и летняя теплозащита), от солнца и ветра, а также выполняет архитектурно-планировочную функцию. Из дерева выполняется малоформатная обшивка (например, гонтом, досками) и крупноформатная обшивка плитами. Выбор наружной обшивки влияет на архитектурно-планировочное решение.

• Share

Кругляк, строительный кругляк
Кругляк состоит из ствола или отрезков ствола. Ступени изготовления:

Строительные пиломатериалы, кругляк из древесины лиственных и хвойных пород (LH NH)
Получение:

Доски из клееной древесины BSH
Это улучшенная цельная древесина, в которой существенно компенсированы естественные дефекты, понижающие прочность. Это сухие доски или пластины, состоящие из трех параллельно склеенных слоев из древесины хвойных пород. Наряду с простыми прямолинейными строительными деталями, могут изготавливаться детали различного поперечного сечения и/или одинарной или двоякой кривизны, или закрученные вокруг продольной оси.
Изготовление:

Профилированные доски
Строганные и профилированные изделия выпиливаются из кругляка. Наряду с содержащимися в DIN 4072 и DIN 68126 часть 1 размерами и формами возможны и другие профили. Доски изготавливаются по заказу и реализуются через торговые организации (рис. 15).

Гонт
Гонт откалывается от блока вручную при помощи специального инструмента, снабжается фаской в зависимости от вида. Для обшивки стен подходит также пиленый гонт, который из-за своей грубой поверхности менее стоек и быстрее выветривается.

ТАБЛИЦА 1. Свойства хвойных пород

• Share

ТАБЛИЦА 2. Свойства лиственных пород

• Share

ТАБЛИЦА 3. Материалы из древесины и их составляющие

• Share

ТАБЛИЦА 4. Изделия из сплошной древесины и их составные части

• Share

Материалы из дерева (HWS)
Промышленность предлагает большой выбор материалов в виде пластин. Для лучшего использования свойств дерева эти материалы оптимизируются для их применения в конструкциях. К наиболее важным характеристикам оптимизации относятся:

Материалы, склеенные синтетическими смолами
Это деревянные материалы (продольные элементы и плиты) из измельченных частиц древесины, склеенных синтетической смолой (фенольная, резорциновая и другие смолы).

Многослойные плиты
Плиты состоят из трех или пяти склеенных друг с другом слоев, в которых доски одного слоя перпендикулярны доскам соседнего слоя. Доски поверхностных слоев параллельны. Прочность обеспечивают очень широкие краевые полосы. Они имеют определенную толщину и изготавливаются из высококачественной древесины.

Многослойная фанера FSH и SVL
Многослойная фанера (FSH) склеена из слоев толщиной 3 мм сухого шпона хвойных пород. Различают следующие виды расположения шпона:

SVL (Structural Veneer Lumber) — строительная фанера. Изделия из этого материала — это преимущественно стержневые элементы. Они склеены из поверхностных слоев и расположенных между ними пластин многослойной фанеры. Пластины склеены из многих слоев шпона толщиной 2,5 мм с расположением волокон в направлении длины пластины. Соединение пластин в продольном направлении выполнено на шипах с расклинкой (рис. 12).

• Share

• Share

ДСП-плоские прессованные плиты FP
Плоские прессованные плиты получают в результате прессования мелкой щепы с клеем или минеральным связующим. Щепа укладывается преимущественно параллельно поверхности и равномерно в несколько слоев или с изменение структуры.

Древесно-волокнистая плита (ДВП)
Жесткие ДВП (HFH), ДВП средней жесткости (HFM) и среднеплотные ДВП (MDF) изготавливаются сухим методом (HFH и MDF) с применением связующего или мокрым методом (HFH и HFM) без связующего в результате сильного прессования. Соединение происходит в результате образования из волокон массы, похожей на войлок, и последующего соединения благодаря собственной склеивающей способности.
Для плиты HFH минимальная плотность должна быть 950 кг/м3, а для плит HFM/MDF — 650 кг/м3. Жесткие плиты HFH имеют одинаковые свойства в двух направлениях. Применяя при изготовлении разные давление, температуру и вид связующего можно изменять свойства.

Цементно-волокнистые плиты
Гидросиликатные плиты состоят из портландцемента, силикатных добавок и волокон клетчатки.

Материалы на основе древесины, с новыми возможностями применения

• Share

• Share

• Share

• Share

• Share

Крепеж
При строительстве фасадов наиболее часто применяются шурупы и гвозди в качестве крепежа. Гвозди необходимо забивать на достаточную глубину (нормативное значение составляет 35 мм). Головка гвоздя не должна выступать над поверхностью деревянного элемента и не должна повреждать этот элемент.
Шурупы имеют преимущество разъемного соединения, например, в случае ремонта. Минимальная глубина завинчивания шурупов — 25 мм. Головка шурупа также не должна выступать над поверхностью деревянного элемента и не должна быть слишком погружена в древесину.
Разрешается применять только шурупы с крестовой или Torx-головкой и неполной резьбой. Такие шурупы со сверлящим острием или рифленой головкой уменьшают опасность растрескивания и позволяют принимать небольшое расстояние от края.
Элементы фасада могут устанавливаться на скобах или специальных крепежных крючьях. Их поверхность должна быть осмолена или иметь покрытие, чтобы увеличить сопротивление выдергиванию. Неустранимый недостаток этого вида крепления — смятие деревянной поверхности.
Крепежные крючья и патентованные скобы применяются в качестве невидимых креплений (рис. 36). Эти элементы прибивают или привинчивают к каркасу, или фиксируют в соединении «шпунт и гребень». Недостаток этих соединений — трудоемкость монтажа, необходимость долговременной защиты от коррозии, чтобы предотвратить окрашивание поверхности ржавчиной или продуктами химической реакции с древесиной. Для дуба и лиственницы необходимо применять крепеж из нержавеющей стали.

Расстояния от края до крепления и шаг креплений
Число точек крепления по ширине доски зависит от ее размеров. Для доски шириной до 120 мм достаточно одной точки.
Доски шириной более 120 мм должны иметь две точки крепления по ширине на расстоянии одной трети ширины доски. По длине доски максимальный шаг креплений — 100 см. Шаг в направлении поперек волокон должен быть минимум 1,5 см, в направлении волокон — минимум 5 cм.
При использовании шурупов с режущей головкой шаг можно уменьшить (в зависимости от вида древесины). Чем больше плотность и твердость древесины, тем в большей степени требуется предварительное сверление древесины. Это же относится и к малым шагам. Альтернатива сверлению: работать с шурупами-саморезами.

• Share

• Share

• Share

• Share

• Share

• Share

• Share

Химические средства
При использовании химических средств профилактической защиты древесины от поражения грибками и насекомыми различают водорастворимые (преимущественно неорганические соли), масляные (например, кменноугольное масло), содержащие растворители и эмульсионные концентраты. Химические средства защиты содержат, как правило, яды в форме биоцидов. Перед использованием химических средств защиты необходимо полностью выполнить строительные мероприятия.
Принципиально химические средства защиты требуются только тогда, когда имеет место опасность поражения насекомыми, повреждающими древесину. Если установлено, что влажность древесины не превышает 20%, то, как правило, нет опасности поражения древоразрушающими грибками. Если влажность ниже 10%, то не следует ожидать поражения насекомыми. Если деревянные конструкции остаются открытыми и поражение насекомыми контролируемо, то можно, как правило, отказаться от химических средств защиты (кроме несущих деревянных элементов).

Биологические средства
Возможна обработка древесины водорастворимыми пропитками соли борной кислоты (смесями буры, борной кислоты), восками (твердым воском, живицей, растворами), продуктами природных смол (лаком, маслом, лазурью), маслами, древесным уксусом, древесной смолой, пеком, препаратами с маслами цитрусовых или экстрактами из натуральных стойких видов древесины.
Проблемы: в настоящее время отсутствуют строительные нормы для биологических мероприятий по защите древесины. Конкретная эффективность: помимо соединений бора, нет средств общего действия. Иногда требуется длительное время сушки нанесенного покрытия и последующая обработка.

Обработка поверхности
a) Пропитки
Образуют гидрофобную поверхность, защищают посредством биоцидов от насекомых и микроорганизмов. Эти пропитки оставляют поры открытыми, не образуют пленку и не проникают вглубь. Возможно применение красителя, чтобы обозначить пропитку.

b) Лазури
Занимают среднее положение между пропитками и лаками по замедленной проникающей способности и образованию относительно тонкой поверхностной пленки. В зависимости от содержания пигмента они позволяют видеть рисунок поверхности дерева. Защита от ультрафиолета зависит от плотности пигмента, имеют место хорошие условия для диффузии пара.

c) Лаковые покрытия
Образуют закрытую поверхность, гидрофобную и прочную при износе. Паропроницаемость может быть сильно уменьшена, так что не происходит выравнивание влажности между древесиной и воздухом. Различают бесцветный и полупрозрачный лаки, которые образуют пленку, слабо пропускают пар, придают блеск поверхности (до полу-блеска) и гладкость; эти лаки отличаются недостаточной защитой против ультрафиолета, не являются фунгицидами. Имеется еще покрывающий лак, который образует пленку, он едва проницаем, создает в основном блестящую и гладкую поверхность, хорошо защищает от ультрафиолета.

d) Дисперсионные покрытия
Образуют кроющие покрытия, растворитель — вода. Пигмент варьируется от лазури до кроющих покрытий. Эти покрытия образуют пленку, являются паронепроницаемыми, сильно разбухают от воды из-за противодействия диффузии пара; поверхность матовая, при тонкой пленке подчеркивает структуру; хорошо защищает от ультрафиолета, иногда обладает свойствами фунгицида.

e) Бейцы
Придают древесине окраску в результате нанесения пигментов (или красителей) или в результате химического процесса (химические бейцы). Рисунок дерева становится видимым и может быть усилен после нанесения бейца. Бейц не выполняет защитной функции, поэтому обработанные им поверхности сильно впитывают влагу, например, после обработки пигментным бейцем на свежем воздухе. В отличие от лазурей и лаков, бейц можно удалить строжкой или шлифованием.

f) Воски
Заполняют поры и мелкие трещины, при этом диффузионная проницаемость сохраняется полностью. По сравнению с лаками и лазурями воск менее прочен при царапании, менее стоек против воздействия тепла и воды; перед нанесением воска проводится пропитка. Воск особенно подходит для гладких, сухих поверхностей в помещениях, защищенных от атмосферных воздействий.

g) Покрытие маслом
Это простейший, наиболее дешевый и экологически чистый метод отделки поверхности, однако это покрытие имеет очень низкую стойкость, например, против механических воздействий. Прежде всего, следует упомянуть льняное масло и олифу. По сравнению с воском они лучше защищают от сырости и грязи.

h) Отделочные материалы
Материалы из дерева можно не только покрывать фанерой, но и облицовывать отделочными материалами. Среди них различают декоративные и рулонные слоистые материалы, фольгу и линолеум.

• Share

• Share

Общее при облицовке
Для находящихся на открытом воздухе деревянных деталей, которые подвержены прямому солнечному облучению, необходимо выбирать покрытия с более светлыми и сильными, почти кроющими пигментами (например, лазури), чтобы температурные поверхностные напряжения при разбухании и усадке были меньше. Черные строительные элементы нагреваются при сильном солнце до 70°C, а белые — только до 40°C. Древесина лиственных пород менее смолиста и более подходит для окраски лазурями, чем древесина хвойных пород. Смолистую древесину (особенно сосну и лиственницу), находящуюся в солнечных местах, не следует окрашивать темной лазурью, так как при этом возможно вытекание разогретой смолы и образование пятен. Чтобы повысить стойкость окраски необходимо, как правило, закруглять углы. Нижние слои необходимо покрывать пароплотными препаратами в качестве наружной окраски (лаковые лазури — внутри / тонкие слои лазури — снаружи), чтобы не отслаивалась краска верхнего слоя в результате диффузии водяного пара [3].

Литература:
1. Volz, Michael: Строительный материал — древесина. В: Атлас деревянных конструкций. Мюнхен/Базель 2003, с. 31-46
2. Scheibenreiter, Johann: Усиление. В: Деревянные фасады. Изд. Исследования древесины в Австрии. Вена 2002, с. 34-39
3. Herzog, Thomas; Volz, Michael: Защита древесины. В: Атлас деревянных конструкций. Мюнхен/Базель 1996, с. 59-60

По материалам Fassaden_Atlas