Клееный брус (клеёный профилированный брус) - сокращённое международное обозначение "Glulam" (glued laminated timber) строительный материал из древесины.

Обозначение "клееный брус" уже многое говорит о производстве: отдельные доски (ламели) составляются в пакеты и склеиваются по плоскости.

Изготавливается из древесины хвойных пород, преимущественно из ели. В России для производства клееного бруса, в основном, используются сосны и ели, реже - сибирские кедр и лиственница. В США, Канаде и Японии, клееный брус также производится из кедра и Дугласовой пихты.

Наибольшим классом прочности обладают конструкции изготовленные из Северной древесины.

Применяется в строительстве (деревянное домостроение), производстве столярных изделий.

Клееный брус - одно из самых перспективный направлений развития деревообработки за счёт глубокой и комплексной переработки сырья, высоких свойств продукта и потенциальной широте его применения в различных видах. Благодаря удалению дефектных мест и слоистой клееной конструкции получается улучшенная продукция, имеющая лучшие свойства по сравнению с массивной древесиной.

История

Наиболее древний аналог технологии производства клееного бруса - лук японских воинов. С 12 века дугу стрелкового оружия в Японии начали изготавливать путём склеивания составных частей из бамбука и дерева, что значительно увеличило его упругость, прочность, надёжность, точность и дальность поражения цели.

Идея соединения деревянных брусьев с помощью клина принадлежит архитектору Филиберу Делорму. В 1548 году он впервые применил этот метод соединения деревянных частей при проектировании и строительстве арочных частей зданий дворцового масштаба.

Гнутые, сложенные друг на друга и скреплённые шпонкой или клиньями несущие детали использовали зодчие барокко, в том числе мастера деревянного зодчества в России.

В 19 веке сборные деревянные арочные конструкции начали скреплять с помощью металлических скоб - затяжек, что позволило серьёзно увеличить сферу дуги.

В 1890 году идею усовершенствовал немецкий плотник Отто Хетцер. Он первый при создании массивных конструкций из отдельных деревянных деталей с применением клея из казеина придал им пространственность, изогнутость. 22 июня 1906 года Карл Фридрих Отто Хетцер получил немецкий государственный патент № 197773 на гнутые клееные фермы, состоящие из двух и более ламелей. В Швейцарии способом Хетцера было построено много зданий, большинство из которых сохранились до сих пор.

Свойства материала

Отличительные признаки продукта:

Высокие требования к стабильности формы;

Свойства массивной древесины;

Высокая несущая способность при незначительном весе. Повышенные по сравнению с материалом из массива древесины значения прочности (показатель DIN 1052).;

Предварительная сушка досок (ламелей) и снятие древесного напряжения (за счёт распиливания и сборки бруса из отдельных ламелей путём прессования) исключает сквозные растрескивания и искривления готового продукта в процессе эксплуатации.

Не наносит ущерба окружающей среде при производстве и эксплуатации.

Преимущества клееных деревянных конструкций:

Склеивание как неподвижное соединение позволяет получить несущую часть высокой жёсткости, соответствие размеров строительных деталей и стабильность форм;

В случае пожара клееные балки, в отличие от стальных опор, дольше сохраняют свою прочность;

Благодаря многослойности склеенных друг с другом ламелей можно получать строительные детали практически любой желаемой формы. Ведущие мировые компании выпускают детали длиной до 60 метров, недостижимые при применении цельной древесины;

Особенно хорошо подходит для агрессивной химической среды (например, склады для минеральных удобрений);

Гарантированное качество. Общий процесс производства подлежит строгому контролю российских и международных специалистов.

Производство клеёного бруса

Процесс производства начинается с распиловки окоренной древесины на доски.

Отобранные по размерам и качеству ламели высушиваются в специальных камерах до влажности, соответствующей их применению (8-18%, в зависимости от типа бруса и применяемого клея). Этим исключается усушка древесины в процессе дальнейшей эксплуатации.

Высушенные ламели строгаются и сортируются по прочности (DIN 4074-S10). На этом же этапе маркируются и выторцовываются бракованные участки - большие сучки , трещины, обзолы (откосы или неровности кромок). При необходимости доски сортируются по эстетическим критериям.

На торцах различных по длине отрезков ламелей фрезеруется зубчатый профиль, и они под давлением склеиваются друг с другом до необходимой длины. При таком рациональном производстве теоретически можно получать ламели бесконечной длины.

Ламели торцуются на требуемые длины, на поверхности с помощью клееналивной машины крайне тонким слоем наносится клей (менее 1 % от объёма клееного бруса).

Для склеивания ламелей используются различные виды клея в зависимости от условий эксплуатации готовой продукции:

• Меламиновые клеи - прозрачный клеевой шов, широко применяются в Европе, в т.ч. в России при производстве большепролётных конструкций
• Резорциновые клеи - тёмный клеевой шов, нашли свое применение в США и Японии, применяются для производства всевозможных конструкций, используемых снаружи здания, в т.ч. для условий повышенной влажности (мосты, судостроение и т.д)
• EPI - система - прозрачный клеевой шов, применяется в Японии и России для производства деталей и изделий малоэтажного домостроения
• Полиуретановые клеи - прозрачный клеевой шов, современные быстроотверждаемые клеи, увеличивают производительность производственных линий, позволяют склеивать древесину с влажностью до 18%.

Классы водостойкости клея:

• D3 - столярный
• D4 - наружный водостойкий
• D4 ++++ - водостойкий с повышенными свойствами

Классы экологической безопасности:

Е3, E2, E1 (Европа); F***, F**** (Япония).

Классы эксплуатации:

1 и 2 (Европа); А, В, С (Япония).

Наиболее известные клеевые системы производят международные компании Akzo Nobel (Casco Systems), Dynea, BASF, который специализутся на формальдегидные и меломиновые смолы. В области полиуретановых клеев ведущим производителем является компания Klebchemie (торговая марка КЛЕЙБЕРИТ). Для эксплуатации деталей в помещениях с нормальной влажностью, с повышенной влажностью либо на открытом воздухе используются различные системы клея. Использование различных систем клея подлежит обязательной сертификации.

После нанесения клея ламели собираются в пакеты (заготовку бруса необходимого сечения) и прессуются.

После отверждения клея готовый клееный брус строгается и фрезеруется (профилируется).

Впоследствии из заготовки вырезаются детали будущего строения, в заводских условиях изготавливаются узлы соединения конструкции, например чаши.

Клееный брус является идеальным материалом для деталей заводского изготовления, т.к. впоследствии не деформируется, чем обеспечивается чёткость и плотность примыканий и соединений.

Применение

Строительство

Деревянные гнуто-клеёные несущие конструкции (ДКК) нашли широкое применение при монтаже сложных кровель, ледовых катков, торговых центров, аквапарков, мостов (в том числе автомобильных), вокзалов и т.д.

Стеновой клееный профилированный брус используется в деревянном домостроении при возведении жилых домов, бань, гостиниц, церквей различной конструктивной сложности и масштабности.

Широко применяются как традиционная для России и Северной Америки срубовая конструкция, так и стоечно-балочная конструкция - Fachwerk, Post and Beam (Европа, США и Япония).

Самые известные здания с применением клееных деревянных конструкций

Европа:

Дом Сибелиуса в Лахти (Финляндия) - самый крупный в Северной Европе концертный зал и конгресс-холл из дерева — Зал Сибелиуса (фин. Sibeliustalo, арх. Раймо Рясанен) ;

Центр Помпиду в Метце (Франция);

Зал заседаний Парламентской Ассамблеи Совета Европы в Страсбурге(Франция).

Россия:

Дворец Деда Мороза из клеёного бруса площадью более 900 м² в Великом Устюге (Вологодская обл.);

Троице-Измайловский собор - сложные конструкции из клееного бруса использованы при реконструкции Троицкого собора Санкт-Петербурга.

Активный дом - конструкции каркаса первого России "активного" дома в Подмосковье сооружены из клееного бруса.

Столярные изделия

Клееный брус используется в производстве окон, дверей, лестниц, перил, подоконников, мебели и других столярных изделий.

Достоинства и недостатки клеёного бруса

Достоинства

• стабильность формы (исключение деформаций) готового изделия в процессе изготовления и эксплуатации

• возможность изготовления конструкций больших размеров (до 60 м в длину)

• минимальная усадка при применении в срубах домов

• высокая огнестойкость

• отсутствие сквозного растрескивания

• высокая теплоизоляция в сравнении с цельной древесиной

• прочность и долговечность

• «мебельное» качество поверхностей

• содержание клея ничтожно мало в сравнении с OSB, LVL, ДСП, фанерой

Недостатки

• относительно высокая начальная стоимость клееного бруса в сравнении с материалами из цельной древесины;

• нарушение технологии при изготовлении и применение некачественного клея может привести к расслоению клееного бруса, его деформации, потере теплоизоляционных, экологических и эстетических качеств.

Литература

1. С.Мюллер, «Строительство из клееной древесины», Birkhauser, Базель, 2000

2. Райнпрехт Л., Йозеф Штефко, «Современное деревянное строительство. Коттеджи. Беседки. Перголы», Ниола-Пресс, 2006

3. А. В. Калугин, «Деревянные конструкции», Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008

4. Александр Вячеславович Волков, ГК «Строительный Дивизион» 2012