Клеёный брус

Клеёный брус — это строительный материал из древесины, представляющий собой многослойную конструкцию, склеенную из отдельных, предварительно высушенных и остроганных досок (ламелей), расположенных таким образом, что направление волокон в соседних слоях, как правило, параллельно (реже — перпендикулярно, для получения двутавровых балок). Клеёный брус относится к категории инженерных деревянных конструкций (ИДК) и обладает более высокими прочностными характеристиками, стабильностью геометрии и устойчивостью к деформациям по сравнению с массивной древесиной аналогичного сечения.

История

Технология склеивания древесины для получения крупноразмерных элементов известна с середины XIX века. Первые патенты на производство клеёных деревянных балок были получены в Европе (в частности, в Германии и Швейцарии) в 1860–1870-х годах. Однако промышленное развитие технологии началось в начале XX века, когда появились казеиновые и фенолоформальдегидные клеи, способные обеспечить достаточную прочность и водостойкость соединения.

В 1906 году в Швейцарии была построена первая клеёная деревянная арка для здания вокзала. В 1920–1930-х годах технология активно применялась в США и Европе для строительства ангаров, мостов, спортивных сооружений. В СССР производство клеёного бруса начало развиваться в 1960-х годах, преимущественно для нужд промышленного и сельскохозяйственного строительства (клеёные балки, стойки, арки). Массовое применение в малоэтажном жилищном строительстве клеёный брус получил в России с конца 1990-х годов, когда началось активное возведение загородных домов и коттеджей.

Технология производства

Производство клеёного бруса включает несколько последовательных этапов, каждый из которых влияет на конечное качество материала.

Сушка и сортировка ламелей

Исходное сырьё — пиломатериалы (доски) из хвойных пород древесины (сосна, ель, лиственница, кедр). Доски подвергаются камерной сушке до влажности 8–12% (оптимально — 10±2%). После сушки производится сортировка по качеству (сучки, трещины, смоляные карманы) и механическая обработка — строгание для создания ровной поверхности.

Сращивание по длине

Для получения ламелей необходимой длины (до 12–18 метров) отдельные отрезки досок сращиваются по длине на микрошип (зубчатый шип) с использованием специального клея. Это позволяет использовать короткомерные отходы лесопиления и изготавливать брус практически любой длины.

Склеивание по сечению

Подготовленные ламели укладываются в пакет с параллельным (или заданным) направлением волокон. На каждую ламель наносится клей (обычно полиуретановый, меламиновый или резорциновый). Пакет помещается в пресс (гидравлический или винтовой), где под давлением (0,4–1,5 МПа) и при определённой температуре (в некоторых технологиях — с подогревом) происходит полимеризация клея. Количество ламелей в сечении бруса может варьироваться от 2 до 10 и более.

Профилирование и калибровка

После склеивания и выдержки брус проходит механическую обработку: калибрование (выравнивание по высоте и ширине), профилирование (создание системы шип-паз на боковых гранях для плотного примыкания венцов), фрезеровка торцов. На этом этапе может наноситься защитная обработка (антисептирование, антипирирование).

Классификация и виды

Клеёный брус классифицируется по нескольким признакам.

По конструктивному назначению

• Стеновой брус — для возведения несущих стен деревянных домов. Имеет прямоугольное или профилированное сечение (обычно 140–200 мм в высоту, 140–240 мм в ширину).
• Балки перекрытий — для создания перекрытий между этажами. Могут быть двутавровыми или прямоугольными, с большей высотой сечения (до 600 мм).
• Клеёные колонны и стойки — для каркасных конструкций.
• Арочные и гнутоклеёные элементы — для создания куполов, арок, сводов.

По профилю

• Прямоугольный (непрофилированный) — простой брус с ровными гранями, требует дополнительной герметизации стыков.
• Профилированный — имеет систему шип-паз (гребень) на верхней и нижней гранях, что обеспечивает плотное соединение венцов без зазоров.
• D-образный (блок-хаус) — имеет выпуклую наружную сторону, имитирующую оцилиндрованное бревно.

По типу клея

• Полиуретановый — водостойкий, эластичный, не содержит формальдегида. Наиболее распространён в современном домостроении.
• Меламиновый — высокая водостойкость, термостойкость, содержит формальдегид (в малых количествах). Используется для несущих конструкций.
• Резорциновый — очень высокая прочность и водостойкость, применяется для мостов, кораблестроения, но даёт тёмный шов.

Характеристики и свойства

Клеёный брус обладает рядом преимуществ перед массивной древесиной и другими стеновыми материалами.

Преимущества

• Геометрическая стабильность — благодаря сушке и склеиванию, материал практически не подвержен короблению, растрескиванию и скручиванию.
• Высокая прочность — прочность на сжатие и изгиб в 1,5–2 раза выше, чем у массивного бруса аналогичного сечения, за счёт отсутствия внутренних дефектов и равномерного распределения напряжений.
• Возможность изготовления больших пролётов — клеёные балки могут перекрывать пролёты до 30–40 метров без промежуточных опор.
• Эстетичность — ровная поверхность, чёткая геометрия, возможность выбора породы дерева.
• Экологичность — при использовании современных клеев (полиуретановых) выделение формальдегида минимально и соответствует классу E1 (безопасно для жилых помещений).
• Скорость строительства — дом из клеёного бруса может быть возведён за 2–4 месяца, включая сборку стен и кровли.

Недостатки

• Высокая стоимость — клеёный брус значительно дороже массивного бруса, оцилиндрованного бревна и каркасных конструкций (в 1,5–3 раза).
• Необходимость вентиляции — как и любая древесина, требует устройства вентиляционных зазоров и защиты от увлажнения.
• Ограниченная паропроницаемость — клеевые швы снижают способность стен «дышать» по сравнению с массивом.
• Сложность ремонта — замена отдельного участка стены из клеёного бруса затруднена.

Применение

Основные области применения клеёного бруса:

• Малоэтажное жилищное строительство — загородные дома, коттеджи, таунхаусы (как стеновой материал).
• Многоэтажное строительство — в последние годы в мире (в том числе в России) строятся деревянные здания высотой до 4–6 этажей с использованием клеёного бруса и CLT-панелей.
• Спортивные и общественные сооружения — бассейны, стадионы, выставочные павильоны, где требуются большепролётные конструкции.
• Мосты — пешеходные и автомобильные мосты малых и средних пролётов.
• Интерьеры — лестницы, балки, перекрытия, арки, мебель.

Интересные факты

• Самое высокое деревянное здание в мире (Mjøstårnet в Норвегии, 85,4 м, 18 этажей) построено с использованием клеёного бруса и CLT-панелей.
• В России самый высокий деревянный дом из клеёного бруса (около 30 метров) находится в Подмосковье.
• Технология позволяет изготавливать гнутоклеёные элементы, которые могут иметь радиус кривизны до 2–3 метров.
• Клеёный брус, как и любая древесина, является горючим материалом, но при горении образует слой обугленного угля, который замедляет дальнейшее распространение огня (эффект самозащиты).

Критика и ограничения

Основные критические замечания в адрес клеёного бруса связаны с его стоимостью и экологичностью. Оппоненты утверждают, что использование клея (особенно меламинового или резорцинового) может приводить к выделению формальдегида, хотя современные полиуретановые клеи практически не содержат летучих органических соединений. Кроме того, при производстве клеёного бруса требуется значительное количество энергии на сушку и склеивание, что увеличивает его углеродный след по сравнению с массивной древесиной. Однако по сравнению с бетоном и сталью деревянные конструкции (включая клеёный брус) имеют значительно меньший углеродный след за счёт связывания углерода в древесине.

Источники

1. ГОСТ 20850-2014 «Конструкции деревянные клеёные. Общие технические условия».
2. СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80».
3. Строительные нормы и правила (СНиП) по проектированию деревянных конструкций.
4. Технические регламенты производителей клеёного бруса (например, «Татпроф», «Сокол», «ДСК-Групп»).
5. Учебные пособия по деревянным конструкциям (В. А. Иванов, А. А. Погорелов, 2010–2020).
6. Научные статьи по технологии склеивания древесины (журналы «Деревообрабатывающая промышленность», «Лесной вестник»).