Каркасный дом в картинках. Как надо и не надо. Вопросы и ответы (только с изображениями)

Про древесину. От бревна до элемента каркаса.
Часто возникают вопросы на тему из чего строить каркас: естественной влажности (ЕВ), камерной сушки, атмосферной сушки? Строганной/нестроганной? Усушки, грибки, "винт" досок? Качество распила?
Попробую ответить на все подобные вопросы разом в меру сил и возможностей.
Ограничусь типичными случаями и только европейской части РФ. Т. е. говорить буду о преимущественно применяемых сосне и ели в условиях тех реалий который обычно попадаются на глаза. Иначе получится не сообщение, а целый талмуд

Ну и само собой настоящий текст не норматив, а выражение моего мнения. Применение материалов на свой страх и риск.

Содержание:
Про лесозаготовку
Про влажность древесины
Про сушку
Про почерневшие доски
Про усушку
Про распиловку
Мое мнение о строганном ЕВ материале
А когда (если очень надо) можно обойтись ЕВ материалом
Нужно ли именно строганный?
Как хранить доски ЕВ?
Как хранить доски камерной сушки, в том числе СС?
Гниет ли ЕВ зимой на морозе?
Сохнет ли ЕВ зимой на морозе?
Как узнать влажность древесины?

Про лесозаготовку
Практика лесозаготовки у нас во многом "варварская". Производится вырубка определенных площадей лесов по принципу "все подряд". В составе спиленного получаются бревна разного качества, разных диаметров, даже разных пород (сосна, ель, береза, ...). Эти бревна сортируют и перерабатывают, что-то уходит непосредственно на деревянное строительство, из чего-то получают пиломатериалы, в т. ч. доски и брус, что-то просто на дрова.
Можно и непосредственно строить каркасник из бревен - Каркас из бревен, однако большинство все же строят каркасники именно из досок.
Лес заготавливают преимущественно летом и зимой. Весна и очень исключаются из-за того что в лесах нет дорог и в условиях дождей практически не возможно подъехать к большинству делянок.
Какой лес лучше зимний или летний? На мой взгляд не имеет большого значения. Главное чтобы не ранней зимой (осенью) и не ранним летом (весной), так как повышенное влагосодержание грунта приводит к повышенной влажности древесины.
Иные мнения можете почитать тут FAQ - Деревянные дома и пройтись по ссылкам.
Вот например

Т. е. не особо важно зимний или летний, главное не осенний

Про влажность древесины
Теперь начинаем говорить о влажности дерева. Сразу обращу ваше внимание, что определений влажности существует два. Одно - отношение массы воды к полной массе образца (т.н. абсолютная влажность) и второе отношение массы воды к массе сухого остатка, точнее к массе высушенного образца (относительная влажность).
Если для бревен иногда применяют именно абсолютную влажность, ее же применяют для дров, то для пиломатериалов пользуются практически исключительно относительной.
Например 100% относительной соответствуют 50% абсолютной. Я буду ниже говорить только об относительной (которая больше в числах).

Влажность древесины влияет на плотность древесины и связана с равновесной влажностью воздуха, температурой.
Вот картинки:




Про сушку
Изначально срубленная сосна имеет влажность на уровне 80% - (тут 88% http://stanokwood.ru/articles/8/)
Бревно само по себе до распила сохнет крайне медленно и то преимущественно в районе торцев, поэтому распиленная обрезная доска, брус которые покупаем на рынке часто имеют влажность довольно высокую 40-50% и возможно выше. Такой пиломатериал будем называть естественной влажности (ЕВ), он не свежеспил, но все таки сырой.

При этом известно что влажности выше 25% опасны с точки зрения развития грибков, биопоражения
древесины.

Влажность 18-22 (20-22, ниже 22%) называют транспортной. Т. е. той влажностью до которой следует досушить чтобы без опасности перевозить пиломатериалы и нет необходимости антисептирования (см ГОСТ 8486).
От ЕВ до 25% можно высушить на воздухе (см график равновесной влажности). Для этого укладывают материал в вентилируемый штабель, укрывают от осадков навесом, иногда пленкой непосредственно на штабеле, но тут следует обеспечить открытый доступ воздуха к бокам штабеля.

При этом влажность этих досок купленных например на рынке может быть исходно значительно выше неопасных 22-25% и процессы биопоражения все равно могут пойти пока довезли доску до места, уложили, вдарило солнце и процессы начались. Поэтому, во избежание черноты лучше обрабатывать антисептиком влажную доску, а еще лучше просто не связываться с ЕВ.
При атмосферной сушке надо:
1) Выбрать открытое место где ветер может гулять сквозь штабель.
2) Стараться минимизировать ширину штабеля и увеличивать толщину прокладок (ИМХО, для небольших объемов и климата типа Московского ширина около метра, прокладки не менее 35мм).
3) Укрыть от осадков и желательно от прямого действия солнечных лучей.
4) Нагружать штабель стяжками или грузом для меньшего коробления верхних досок.

Время атмосферной сушки доски пятидесятки до транспортной влажности составляет порядка нескольких месяцев и зависит от климата. По мере изменения толщины время сушки изменяется в квадрате.
Более подробно и точно про атмосферную сушку, а также рекомендуемые способы укладки штабеля можно почитать в нормативе -
ГОСТ 3808.1-80


Значит бывает естественная влажность и транспортная, но в конструкции здания дерево имеет равновесную влажность ниже 18-25% тут уже говорят об эксплуатационной влажности древесины (мебельная еще бывает и абсолютно сухая), которая составляет ~8-15% в зависимости от места расположения конкретного деревянного элемента. Такие уровни влажности достигнуть просто атмосферной сушкой получается только за весьма длительный период, поэтому при необходимости древесину сушат принудительно в сушильных камерах.
Сушка заканчивается при температуре ~100град с достижением заданной влажности, часто ~10%.
Дальнейшая сушка (~6% и ниже) приводит к пересушиванию древесины, повышается ее скалываемость при обработке и возникает опасность набухания при эксплуатации.
При камерной сушке в конвекционных камерах штабели устраивают аналогичным воздушной сушке образом.

Про почерневшие доски
Оставшийся за кадром момент. Доска однажды высушенная при правильной эксплуатации не намокает до опасного предела ~25% и, соответственно, не подвержена биопоражению. Антисептировать ее не за чем. Имеет смысл антисептировать только те элементы что могут намокать вследствие протечек, осадков, конденсатов, воздействия паров из грунта.

Теперь про все таки почерневшую древесину. Если доски почернели, но их все же высушили, то действие грибка останавливается, он консервируется и не будет разрушать древесину вплоть до нового намокания доски. Соответственно прямой необходимости в замене почерневших досок предназначенных для каркаса или стропил нет, если биопоражение раннее и не наблюдается существенного снижения прочности деревяхи.
Второй момент. Иногда пытаются отбеливать почерневший пиломатериал с помощью отбеливателей на хлорной основе (аля белизна).
После обработки такими средствами удается убирать синеву (почернение) однако древесина становится более рыхлой (менее прочной) и появляется характерный белесый цвет.
(картинка только с бревном попалась)
В общем, ИМХО, если отбеливать, то нужно серьезно подойти к вопросу, а не просто помазать хлоркой. И то что скрыто лучше оставить как есть.
При этом, существует мнение, что оставлять посиневшую доску в каркасе нельзя и надо бороться с появлением грибка (транспортное антисептирование), а также с уже появившимся грибком надо (отбеливание).

Про усушку
По мере изменения влажности древесины меняется не только ее плотность, но и объем. Вместе с объемом меняется ширина и толщина досок/бруса, диаметр бревна. Длина при этом остается практически неизменной (дерево вдоль волокон не усыхает).
Обратимся к графикам с плотностями древесины. После ряда расчетов сделал вывод =>
Как выясняется, большую правдоподобность для сосны дает полученная мной ранее формула: Ro=0,47+0,003W W- влажность в %, Ro - плотность.
Исходя из этой формулы нетрудно посчитать плотность сухого остатка при каждой влажности и соответственно уменьшение объема занимаемого самим деревом по мере увеличения влажности. Ну и наконец относительные "усушки".
Вот график:


Пользоваться им относительно просто. Допустим была доска влажностью 40% с реальным сечением 50х150. Вопрос, каково же будет сечение после достижения влажности 15%?
смотрим, при 40% - 0,072; при 15% 0,027. Берем разницу =>0,045, умножаем на сечение и вычитаем. Получается 143х48
Если же сначала доска была не ЕВ, а транспортная (25% к примеру) то усушка сильно уменьшается до 147х49.

Про распиловку
Итак, бывают разные влажности и непосредственно обрезная доска и брус сами по себе близки к свежеспилу, часто продаются подсушенными ровно на столько, насколько подсохи сами в вентилируемых штабелях на складе и/или непосредственно в точке продажи.
Сама же доска получается распилом бревен. Распил осуществляют по так называемой карте распила.


Пилят с помощью пилорамы, которые бывают следующих видов:
1. Дисковая (в т. ч. многопил)
2. Цепная
3. Ленточная
Необрезные доски потом кромкуют на специальном дисковом станке.
При этом, в МО продаются пиломатериалы практически исключительно попиленные с волной как по глади, так и по ребру примерно следующего вида:

Карта распила указана условно, речь о том что волна и по глади и по ребру получается за счет применения ленточной пилорамы и без надлежащего кромкования досок. Нарушение перпендикулярности боковых граней и глади из-за неточной установки заготовки при распиловке на ленточной пилораме. При этом если посмотреть на нарисованную мной карту распила и приведенную выше в качестве примера видно что это одно и то же. наши доски каркаса (лаг и т. п.) тут в центре и становятся обрезным при распиле, а не кромковании. Отсюда и нижеописанные беды.

Ленточная пилорама обладает массой достоинств:
1. Низкая цена
2. Высокий выход (тонкий пропил)
3. Нет необходимости следовать заранее заданной карте распила, можно принимать решение по снимаемой толщине будущей доски непосредственно на каждом шаге
4. Относительно проста в обслуживании (предполагаю).
При том обладает очень важным недостатком - лента колеблется при пилении, и чем быстрее вести тем сильнее волна на выходе. Поскольку работники часто получают зарплату по выходу, то им есть смысл торопиться
При этом началом колебаний часто служит например сучок, при прохождении которого следовало бы замедлить скорость движения пилы и все было бы нормально... Но в результате имеем то что имеем.
Для понимания, на ленточной пилораме фиксируют заготовку и ведут каретку (м.б. другой термин) с пилой вручную.

Вот об этой волнявой доске и поговорим. Если доску аккуратно распилили на многопиле, дисками же кромковали, высушили, то, с определенными оговорками на усушку и коробление ее можно успешно применять сразу для строительства, а вот с волнистой доской есть трудности.
Если говорить о стойках каркаса, стропилах, лагах, то волна глади не играет почти никакого значения. Не сказывается существенно на жескости конструкции, не создает дополнительных мостиков холода и не мешает утеплению минватами невысокой плотности, засыпками, эковатой, ППУ и др. Возникают только сложности при плотном утеплении плитными материалами, например пенопластом.
Самая главная проблема у такой "волнявой" доски, на мой взгляд, именно в боковых гранях, а также и в глади в местах где они примыкают к обшивкам (ригели, угловые стойки).
Если применяется обшивка деревом типа вагонки, шпунта, иммитации, блокхауза то там нарушение геометрии стены из-за волнистой стойки (лаги, стропилы, ригеля, хедера,...) малозаметны из-за развитой фактуры самой такой поверхности. Если же речь идет об внутренней отделке ГКЛ к примеру то любые эти неровности становятся очевидно заметны на готовой стене и мешают монтажу. Поэтому под них либо надо устанавливать выравнивающую контробрешетку, либо заранее так приводит геометрию доски в удобоваримый вид.
При этом уже на стройке, из-за паралелограмности не удается такие стойки откромковать на рейсмусе, получается параллелепипед. Остается либо фуговать, либо кромковать дисками:



Решением всех бед связанных с усушкой и плохой геометрии досок является сухая строганная (СС) доска, влажностью не более 15%

Эта доска получается камерной сушкой и обработкой в т. н. четырехстороннике - станке фрезы (на подобие барабана электрорубанка, только с ножами более сложной формы) которого обрабатывают все стороны заготовки за один проход. В этом случае относительная паралельность/перпендикулярность граней не играет большой роли, нужно только чтобы материала было "достаточно для заготовки".

Мое мнение о строганном ЕВ материале:
В продаже встречаются доски не сухие, но строганные. От них надо бежать подальше. Не смотря на вправленную единократно геометрию эти доски могут быть подвержены биопоражению, они будут усыхать, крутится и все прелести ЕВ. И самое важное, при работе с ЕВ в разы быстрее происходит амортизация ножей четырехсторонника (и любого другого строгального аппарата) в результате стоимость острожки будет выше чем для сухого материала. В результате сырой строганный это:
- нецелесообразно дорого
- усохнет
- покрутит, выгнет, может почернеть
Если уж никак не получается именно сухой материал, а важна хорошая геометрия, то лучше озадачится поиском качественного распила тем же многопилом (как минимум с кромкованием), чем связываться с сырым строганным.

А когда (если очень надо) можно обойтись ЕВ материалом:
1. Когда нет наружной обшивки ОСП/фанерой (это довольно пароограничивающие материалы и запаковывая сырую доску снаружи таким пароограничением можно получить достаточно длительные нежелательные процессы внутри пирога.

2. Когда утепление производится минватой, эковатой, опилкой, соломой и другими высокопаропроницаемыми материалами. Надо дать возможность каркасу высохнуть наружу.
3. Вместо 1,2 если обеспечивается период порядка нескольких месяцев когда каркас стоит сам по себе без наружной обшивки и утепления. В таком состоянии, обдуваемые всеми ветрами доски будут сохнуть даже быстрее чем в вентилируемом штабеле.

Нужно ли именно строганный?
1. При обшивке плитами, особенно ГКЛ внутри весьма желательно. Если деревянные обшивки благодаря свой сложной форме несколько скрадывают неровности стойки (лаги, стропилы), то на плите эти вещи могут оказаться более заметны и трудноустранимы. Поэтому либо выравнивать обрешеткой/контробрешеткой, либо применять материал с ровными кромками.
2. При постоянной толщине досок все таки проще гарантировать хорошее прилегание утеплителя (особенно плитного) к стойкам, соответственно лучшие теплозащитные свойства стены.

Как хранить доски ЕВ? В вентилируемых штабелях
Как хранить доски камерной сушки, в том числе СС? Упакованные по одной/несколько штук в пленку либо в плотном штабеле без прокладок. В обоих случаях укрыть от осадков. Если дождь будет попадать на пленку, то все равно найдутся отверстия где затечет внутрь и будет увлажнять доску, а испаряться воде пленка не дает. Аналогично с плотным штабелем, если его прольет дождь, протекшая внутрь вода будет увлажнять доски не имея возможности испарится. Если же хранение длительное и нет возможности нормально укрыть от осадков, то пожалуй следует даже СС переложить в вентилируемый штабель.

Гниет ли ЕВ зимой на морозе? Нет, биологическая активность зимой незначительная. Но вот с приходом весны, теплых дней - активизируется.
Сохнет ли ЕВ зимой на морозе? Да сохнет, но медленно, примерно на порядок медленее чем летом (скорость сушки падает примерно в два раза при снижении температуры на каждые 10 градусов). К слову, процесс испарения из льда называется возгонкой или сублимацией.

Как узнать влажность древесины?
В порядке убывания достоверности:
1. Идеальный способ - с помощью сушилки и весов. Взвесили заготовку получили m1. Высушили, снова взвесили, получили m2. Исходная влажность будет W=100%(m1-m2)/m2. Сушить надо долго, кропотливо при высокой температуре. В процессе сушки контролировать массу заготовки или обеспечить иными способами достижение близкой к нулю влажности.
2. С помощью Влагомера. При измерении обратить внимание на то, что влажность в глубине заготовки может существенно отличаться от поверхностной.
3. Прикинуть влажность на основании знания породы древесины и измеренной (оцененной) плотности. Грубо, но для оценки вполне.
Если сосна, то плотность 0,5 кл/л - сухая (~10%), 0,55 - транспортная (~25%), 0,6 - влажная (~40%), 0,7 - практически свежеспил.
Плотность измеряем измерением массы и объема. Если заготовка корявая то при расчете объема можно значимо ошибиться, тут пожалуй точнее будет измерить вытеснением воды.
4. Посверлить буром по дереву 6-8мм, пофрезеровать. Смола не лезет, пар не идет, легко сверлится - сухая (порог определения на уровне транспортной влажности).
5. Пощупать рукой, постучать, проверить на "звонкость", внешний вид (порог определения на уровне транспортной влажности).
...
N. Спросить продавца.

Пока все. Спасибо за внимание!
Вопросы? Замечания? Если с изображениями можно в этой теме, иначе прошу сюда