Перспективы применения CLT-панелей в строительстве зданий и сооружений агропромышленного комплекса

Введение. Объекты сельскохозяйственного назначения, также как гражданские и коммерческие объекты, имеют свои особенности и требования к строительному процессу и материалам. Например, животноводческие или птицеводческие сооружения должны быть теплыми и хорошо проветриваемыми, а зернохранилища нуждаются в поддержании определенных температур и влажности воздуха. Современные деревянные строительные материалы позволяют выполнить эти задачи, а также ускорить строительство, сделать конструкции легче и сократить энергозатраты.

Благодаря таким полезным теплотехническим свойствам, как теплопроводность и сопротивление теплопередаче, древесные материалы все чаще применяются в современном агропромышленном строительстве. Одним из самых популярных современных строительных материалов на этом направлении являются CLT-панели (англ. Cross Laminated Timber, «перекрестно-клееная древесина», – CLT), представляющие собой перекрестно склеенные ламели из хвойных и лиственных пород. Однако, несмотря на кажущиеся очевидными преимущества материала, данный вопрос до сих пор не получил широкого развития в российской практике проектирования и строительства сельскохозяйственных зданий.

Цель исследований – выявление основных преимуществ применения CLT-панелей по сравнению со стандартными материалами для строительства зданий и сооружений агропромышленного комплекса.

Условия, материалы и методы . CLT-панели – это сравнительно новая технология для возведения зданий и сооружений, которая сейчас широко используется в строительстве в Европе и Северной Америке, а также все крепче укореняется в современной российской строительной отрасли.

Данная технология позволяет возводить строения из несущих деревянных панелей. Являясь самостоятельной технологической ветвью, она также дополняет существующие методы строительства деревянных каркасных и брусчатых домов. На данный момент CLT применяются в зданиях и сооружениях, где ранее обычно использовались бетонные, каменные и стальные конструкции (рис. 1) [1].

Рисунок 1 – Здание из CLT-панелей

CLT как материал происходит из традиционных деревообрабатывающих технологий Центральной Европы и Скандинавии. Разработка современной технологии началась в конце 1980-х годов в Австрии и Германии, а в начале 2000-х годов технология производства CLT-панелей быстро распространилась не только в странах Европы, но и Северной Америки. Сейчас предприятия, производящие CLT-панели, есть повсеместно. Наиболее известные: KLH (Австрия, Великобритания, Швеция); Stora Enso, Thoma Holz GmbH и Binderholz (все – Австрия); Martinsons (Швеция); Moelven (Норвегия); FinnForest Merk (Германия/Великобритания); HMS (Германия) [1].

CLT-панели изготавливаются из деревянных досок толщиной примерно от 20 до 40 мм. Доски проходят сортировку, соединяются в длинные полосы с помощью сращивания и укладываются бок о бок, образуя слои. Затем эти слои склеивают и прессуют, получая панели из нескольких слоев (от трех слоев). Каждый из них располагается под углом 90 градусов к предыдущему, образуя перекрестное ламинирование. Готовые доски предварительно высушиваются до содержания влаги 10-14%, что повышает адгезионные свойства клея и уменьшает риск деформации и поверхностных трещин. Дефекты, снижающие прочность досок, такие как крупные сучки, удаляются, а сами доски обрезаются и сращиваются. Затем панели собирают, укладывая доски бок о бок, чтобы сформировать сплошные слои древесины. Каждый следующий слой укладывается перпендикулярно предыдущему, с нанесением клея между слоями. После сборки панели прессуются в больших гидравлических или вакуумных прессах, затем их нарезают до нужного размера и придают нужную форму (рис. 2).

За рубежом для производства CLT-панелей обычно используются два типа клея: полиуретановые (PUR) и, реже, меламин-мочевино-формальдегидные (MUF) клеи c классом эмиссии E1. Полиуретановые клеи более предпочтительны, так как они не содержат растворителей и формальдегида, что делает их менее токсичными и более подходящими для повторного использования или переработки. Однако выбор клея также может зависеть от требований по пожарной безопасности [2].

Рисунок 2 – Схема сборки CLT-панели

CLT-панели стали популярным строительным материалом в Европе и США благодаря их прочности, экологичности и скорости монтажа. CLT-панели имеют потенциал успешного применения в возведении таких построек, как:

• -    фермерские жилые дома;

• -    хранилища, склады и элеваторы;

• -    животноводческие комплексы.

Сельскохозяйственные здания из такого материала имеют ряд преимуществ, которые делают их привлекательными для применения в фермерских хозяйствах и в крупных агропромышленных предприятиях.

• 1.    Экологичность.

• 2.    Высокая несущая способность

• 3.    Пожаробезопасность

• 4.    Скорость строительства.

• 5.    Теплоизоляция и энергоэффективность.

CLT-панели изготавливаются из древесины, что делает их возобновляемым и экологически чистым строительным материалом. Использование древесины помогает снижать углеродный след, так как деревья поглощают углекислый газ во время роста.

Перекрестное ламинирование слоев древесины в CLT-панелях обеспечивает высокую прочность и устойчивость к нагрузкам. Это делает такие панели подходящими для строительства больших и сложных конструкций, включая сельскохозяйственные здания любого назначения. Из-за стабильных размеров и жесткости CLT-панели создают эффективную систему сопротивления нагрузкам.

Распространено мнение, что деревянные конструкции связаны с наибольшим риском возгорания, так как древесина является горючим материалом. Однако, CLT-панели обладают низкой теплопроводностью (0,13 Вт/м*К), что способствует медленному нагреву конструкции. Кроме того, при прямом воздействии огня на CLT-панель, из материала начинает вырабатываться аккумулированный в нем углерод, что дополнительно способствует препятствованию дальнейшего распространения огня. В процессе панели только обугливаются со скоростью 0,7 мм/мин. Подобный показатель позволяет экстренно эвакуировать жильцов дома или сотрудников здания и начать самостоятельное тушение пожара [3].

Сборка зданий из CLT проходит значительно быстрее по сравнению с традиционными строительными методами. Это позволяет сократить время на возведение строений, что особенно важно в АПК, где большую роль играет сезонность выполняемых работ и задач.

Древесина обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, что способствует поддержанию комфортного микроклимата внутри постройки. Это помогает снизить затраты на поддержание и регуляцию температурного режима. Данное преимущество панелей обусловлено низкими показателями теплопроводности и отличной теплоемкостью – 2,1 кДж/кг. Подобные характеристики панелей позволяют получить показатели сохранения тепла в 2-4 раза выше, чем у строений, выполненных из традиционных стройматериалов – кирпича или бетона [5].

Выводы. Таким образом, по результатам проведенного анализа, можно сделать вывод о том, что CLT является современным и перспективным строительным материалом. Они обладают множеством преимуществ, что позволило бы широко применять их в строительстве зданий и сооружений АПК. CLT-панели являются экологически    чистым    материалом,    обладают    высокой    прочностью, энергоэффективностью и хорошими показателями пожаробезопасности. Расширение использования такого строительного материала, как CLT-панели, позволило бы возводить экологичные, современные и функциональные сооружения, полностью отвечающие темпам развития современного АПК России.