Доцент кафедры металлических и деревянных конструкций строительного факультета Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета Виктор Бызов провел исследования, результатом которых стало изобретение нового способа распиловки древесины хвойных пород, которая раньше считалась бракованной — с гнилью в центре ствола. Применение этого метода, уверен автор изобретения, позволит увеличить количество и улучшить качество пилопродукции. В дальнейшем методика сможет применяться в производстве деталей для малоэтажных деревянных строений, которых возводится с каждым годом все больше в нашей стране. Результаты исследования опубликованы на сайте «Scopus» в статье В.Бызова, А.Торопова, В.Мелехова «Manufacturing structural building components from round timber with heartwood rot»

Древесина хвойных пород — один из самых популярных строительных материалов. К ее главным достоинствам относятся прочность, экологичность, долговечность. Однако имеются и недостатки. И самый главный — подверженность гниению. В последнее время качество пиловочного сырья ухудшается — средний диаметр сырья становится меньше, а в стволах большего диаметра почти всегда есть сердцевинная, или ядровая гниль.

В настоящее время участки древесины с гнилью удаляют: согласно российским нормативам, в строительных пиломатериалах гнили быть не должно. Возить и перерабатывать подпорченную древесину трудно и дорого. Поэтому очень много деревьев, пораженных сердцевинной гнилью, остается в лесу. При этом, во-первых, теряется большое количество хорошей древесины, содержащейся во внешней части поперечного разреза ствола дерева так называемой заболонной части, составляющей до 70% объема. А во-вторых, создаются очаги гниения древесины, где размножаются дереворазрушающие грибы, способные поразить здоровый лес.

Исследования о возможности рационального использования древесины с гнилью, отмечает наш собеседник, проводились и раньше. Сравнивали выход продукции при разных видах распиловки. Выяснилось, что индивидуальная распиловка предпочтительнее распиловки на лесопильных рамах. «В результате проведенных исследований Калитиевским Р.Е. установлено, что применение при распиловке бревен с присутствием гнили на ленточнопильных станках объемный выход пиломатериалов повышается. Песоцкий А.Н. и многие другие исследователи предлагают применять круговой способ раскроя, который позволяет выделить гнилую часть бревен и не включать ее в пилопродукцию. Обработав экспериментальные данные, Петровский В.С. установил корреляционную зависимость между полезным выходом и относительным диаметром гнили. Полученные формулы справедливы применительно к распиловке комлевых сосновых бревен вразвал на пиломатериалы. Он предложил определять предельно допустимый размер гнили для каждого лесопильного предприятия в зависимости от цены сырья, издержек производства и объемного выхода пилопродукции, — рассказал Виктор Бызов. — Под руководством Торопова А.С. разработаны способы раскроя древесины пораженной сердцевинной гнилью, защищенные патентами Российской Федерации, позволяющие рационально использовать заболонную часть лесоматериалов. В частности, предусмотрен раскрой круглых лесоматериалов в продольном направлении на части, из которых удаляется сердцевинная зона, например, путем фрезерования. Далее путем склеивания получают пилопродукцию. Другие патенты также предусматривают рациональный раскрой лесоматериалов с гнилью и получения качественной пилопродукции.

Целью работы Виктора Бызова стало совершенствование метода раскроя круглых лесоматериалов с сердцевинной гнилью для получения двутавровых балок с учетом размеров и расположения гнили. Такие элементы повсеместно применяются при строительстве малоэтажных деревянных домов.

«Поставленная цель требовала решения нескольких задач: получение зависимостей формы и размеров круглых лесоматериалов, установление корреляционных зависимостей диаметра сердцевинной гнили от диаметра сортиментов в поперечном сечении, разработка способа рационального продольного раскроя круглых лесоматериалов для получения максимального выхода элементов строительных конструкций и определение выхода строительных элементов из круглых лесоматериалов с сердцевинной ядровой гнилью», — рассказал Виктор Бызов.

Доцент кафедры металлических и деревянных конструкций строительного факультета СПбГАСУ рассмотрел основные принципы формирования ствола дерева и развития в нем сердцевинной гнили, проводя замеры круглых лесоматериалов из древесины сосны. Через каждый метр длины измерялись диаметры лесоматериалов и диаметры ядровой гнили. Диаметры измерялись в метрах как длину прямой линии, проходящей через центр поперечного сечения перпендикулярно продольной оси лесоматериалов. Затем находили среднее значение для двух измерений в одном поперечном сечении. Проводили сравнение результатов фактических замеров ядровой гнили с данными рассчитанными по уравнениям зависимостей относительного роста.

«По результатам измерений определялись схемы расположения ядровой гнили в круглых лесоматериалах. Круглые лесоматериалы условно подвергались поперечному раскрою по длине на сортименты длиной 6 м. Сортименты раскраивались на брусья квадратного поперечного сечения с максимальной площадью в вершинной части бревна. Затем эти брусья условно делились пополам в продольном направлении. В каждой полученной части имелась ядровая гниль с разными размерами по длине. Минимальный размер гнили имелся на вершинной части бруса, а максимальное значение в комлевой части (рис. 1а). В целях получения из этих брусьев элементов строительных конструкций проводили удаление гнили путем условного фрезерования и получения элемента таврового сечения без гнили (рис. 1 б). Элементы таврового сечения можно использовать для изготовления балочных конструкций различного поперечного сечения. После проведения условного раскроя и удаления гнили замеряли размеры тавровых элементов. Определяли полезный выход древесины элементов из круглых лесоматериалов с гнилью».

В результате исследований доцент СПбГАСУ создал уникальную технологию изготовления балок из считавшимися некачественными лесоматериалов — полностью из дерева. Такая деталь получается более прочной по всему периметру. Сейчас их делают с применением древесины и фанеры, либо материала, склеенного из стружки. Стенки изготавливаются из фанеры, а пояса — из древесины. У такой технологии есть существенный недостаток — по средней части происходит скалывание. Новая технология позволяет этот недостаток устранить.

По расчетам доцента Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, применение этой технологии было бы оптимальным для малых предприятий, выпускающих двутавровые балки. Для налаживания производства потребуется дополнительно лишь небольшое количество простейшего деревообрабатывающего оборудования. «Пока подобной технологии никто в мире не использовал», —рассказал наш собеседник.