Неисчерпаемый ресурс: дерево с помощью науки обретает новые свойства

Я бы этот вопрос немного переформулировал. Почему оно вновь стало популярным в строительстве? В период индустриализации, в XX веке, дерево отошло на второй план, более активно использовались железобетон, стальные конструкции.

Новая жизнь деревянного многоквартирного домостроении началась в XXI веке благодаря появлению материала CLT — древесины перекрестноклееной. Это плитный материал, который позволяет создавать панели, аналогичные железобетонным. Благодаря этому появилась возможность изготавливать конструкции зданий, в том числе многоэтажных. Примеров таких реализованных проектов много в Северной Америке, Европе, Австралии и Японии.

Почему это особенно актуально для России?

Наша страна богата древесиной, но этот ресурс мы используем крайне слабо по сравнению, например, с США и Канадой. Именно поэтому в России стартовала соответствующая программа — «дорожная карта» по развитию деревянного домостроения, принятая Минстроем России и МЧС, включающая строительство зданий высотой до 12 этажей. «Дорожная карта» включила в себя развитие нормативно-технической документации, а также проведение ряда научно-исследовательских работ.

Таким образом, первая причина актуальности дерева — это использование ресурса, который практически равномерно распределен по всей стране. Вторая причина, по которой этот тренд стал набирать обороты, — это экологические проблемы. Древесина — единственный строительный материал, который является возобновляемым. Лес — бесконечный источник материала.

Есть также ряд сопутствующих экологических вопросов: при выплавке стали, при обжиге цемента выделяется огромное количество углекислого газа. А древесина является углеродно-нейтральной, более того, она в процессе роста еще и поглощает углекислый газ.

Нарастают проблемы, связанные с утилизацией железобетонных конструкций при реновации жилого фонда. А древесина позволяет вторичное использование.

Вы упомянули МЧС, и это неспроста. Древесина ведь хорошо горит...

Мы проходим довольно сложный путь. Сохраняется недоверие населения к зданиям из деревянных конструкций. Понятно, что древесина горит. Но немногие знают, что предел огнестойкости дерева — самый высокий среди всех строительных конструкций. В этом плане древесина превосходит железобетон и металл. У древесины стойкость при пожаре очень высокая. Если здание горит, то горит долго и при этом не обрушивается, и люди успевают эвакуироваться. Кроме того, во всем мире уже существуют разработки по химической и конструктивной огнезащите таких зданий в соответствии с пожарными требованиями.

Какие новые технологии позволяют использовать древесину в конструкциях современных зданий?

Прорыв в домостроении произошел с появлением CLT. С 2010 года материал активно внедряется в Европе и Северной Америке. Там с 2016 года стали возводить здания в 18 этажей и выше. У нас сейчас по пожарной безопасности обсуждается проект свода правил для строительства многоэтажных деревянных зданий, которые разрабатывает МЧС России. В нашей лаборатории выполнялись исследования, результатом которых стала разработка требований и расчетных методик в нормативные документы для того, чтобы строительство таких зданий стало возможно с точки зрения механической безопасности.

Про ДСП и ДВП, где основным материалом была древесина, говорили, что они выделяют фенол и прочие сомнительные вещества. А что насчет плит нового поколения?

Да, действительно, мы эту озабоченность видим и понимаем. В нашем подразделении создана лаборатория для исследований выделений вредных веществ из клееных деревянных конструкций. Это сделано для того, чтобы и потребители, и застройщики могли выполнять исследования и подтверждать безопасность строительных материалов и конструкций с применением древесины. Что касается CLT-плит, то этот материал приживается с применением полиуретановых клеев, в составе которых отсутствуют фенолы и формальдегиды, поэтому эти вещества из них выделяться не могут.

Что можно сказать о прочности деревянных конструкций? Вы наверняка проводили сравнительные испытания на прочность CLT-плит, например, с бетоном?

Есть такой показатель, как соотношение плотности и прочности. Так вот, по этому показателю древесина очень близка к стали! То есть при правильном проектировании здания из металла и из дерева при общей схожей прочности будут иметь одинаковую массу. Сечения будут разные, но масса будет одинаковая. А вот с железобетоном совершенно иная ситуация. Там аналогичное по прочности здание будет иметь массу в два раза больше, чем масса здания из деревянных конструкций, именно по этой причине в сейсмически опасных районах предпочтительнее строить более легкие деревянные здания, так как масса здания в значительной степени определяет сейсмическую нагрузку.

Над какими новыми возможностями деревянных конструкций вы сейчас работаете?

Мы работаем больше не с материалом, а с разработкой методов строительства, основанных на применении конструкций максимальной заводской готовности. Это, как правило, сборные конструкции, у которых на заводе-изготовителе выполняются закладные детали по аналогии с железобетонными каркасами, после чего эти конструкции собираются на строительных площадках с помощью болтовых соединений. Это позволяет достигнуть высокой скорости монтажа.

Если же говорить о трендах строительства деревянных зданий, то на первом этапе в мире начали строить по аналогии с железобетоном, то есть применять панельную технологию строительства деревянных зданий, но панельная технология требовала большого расхода сырья. В этом плане конкурентное преимущество по цене все-таки было на стороне железобетона. Позднее стали строиться деревянные здания с каркасной системой. В чем тут суть? В том, что древесина в этих зданиях применяется только для несущих конструкций, колонн, перекрытий, стеновых диафрагм. По сути, эта технология является аналогом строительства железобетонных монолитных зданий и позволяет рационально использовать массивную древесину только для несущих элементов каркаса здания, а в качестве перегородок, ограждающих фасадных конструкций и не несущих элементов использовать другие материалы, например, газобетонные блоки. То есть идет оптимизация расходов, и как раз именно за такими зданиями будущее.

Проводили ли вы сравнительный анализ цены бетонного строительства и деревянного?

Если говорить о CLT, то она за счет слоистой конструкции позволяет в слоях, которые менее нагружены, использовать древесину более низкого сорта в отличие от внешних слоев, которые изготавливаются из более качественной и ценной древесины.

Это похоже на технологию изготовления дамасской стали...

Действительно, по аналогии можно сравнить с этим — наклеп разных сортов стали. Примерно тот же смысл, только у стали менее прочные слои снаружи. Что касается сравнительной стоимости, то за счет массовости применения и отработанной логистики железобетонные конструкции по цене пока выигрывают.

Наша задача как раз — разработать технологии, которые позволили бы сделать деревянные здания сопоставимыми по стоимости с железобетонными.

Опыт западных стран говорит о том, что при больших объемах производства и сопоставимой логистике, для чего требуется спрос на такие здания и строительство заводов по производству CLT по всей стране, стоимость деревянных конструкций будет снижаться.

Сейчас уже есть целая программа освоения Арктических регионов. В этой связи вопрос: как в условиях аномальных температур ведет себя новый материал?

В нашей лаборатории проводятся испытания морозостойкости современных материалов на основе древесины, в том числе и СLТ. По морозостойкости самой древесины вопросов нет, есть вопрос к морозостойкости клеевых соединений. Мы такие исследования проводим. Те клеи, которые применяются сегодня в России, отвечают требованиям морозостойкости. Кроме того, у древесины есть очень большое преимущество для освоения Арктики — это легкий вес конструкций, что существенно упрощает логистику.

Это дает плюс при воздействии на подстилающую вечную мерзлоту?

В НИЦ «Строительство» есть идеи проведения исследований по деревянным сваям для Арктической зоны. Там сваи из древесины традиционно активно применяются, и это связано с тем, что дерево не передает тепло и вокруг сваи не происходит оттаивание грунта. Это очень важный момент. Такие исследования предполагается проводить как раз с деревянными сваями из клееной модифицированной древесины с применением оголовков из железобетона или металлических конструкций.