Вопрос сушки массива древесины (для строительства дома) это как обсуждение высшего образования- среди тех, у кого оно есть, подавляющее большинство считают, что необходимо, а те, у кого нет- как правило уверены, что и не нужно. А ещё у всех есть свои аргументы. Постараюсь со своей стороны, не сильно углубляясь в технические подробности, ответить на вопрос «стоит ли?» и немного на вопрос «каким образом?».

Влажность древесины как строительного материала является очень важным показателем, от неё зависит биостойкость, формостабильность, прочность и качество механической обработки. На личном опыте могу сказать- сложно переоценить результаты, которые даёт сушка, например:

1. Технология для производства. Сушка превращает дерево в прекрасный технологичный материал, который отлично обрабатывается резанием и шлифуется. Когда производственный процесс стабилен и контролируем, это положительно сказывается и на конечном результате.

2. Более прогнозируемый и стабильный материал для строителей. Домокомплект сохраняет форму даже в разобранном виде, хотя и не бесконечно. 

3. Качественный домокомплект, с минимальными трещинами, усадкой в 2% и заселением через месяц после строительства.

4. Высушенная ниже 25% древесина не интересна вредителям- нет условий для их существования.

5. Не важно в какой сезон заготовлено дерево, и когда из него строится дом.

Немного теории о процессах, происходящих внутри древесины при сушке.

В процессе сушки из дерева выходит свободная влага- она находится внутри и между клеток древесины. Этот процесс не влияет на геометрию. У свежеспиленной летом сосны процент влаги примерно 40% в середине ствола (или в ядре) и около 100% в периферической части ствола (или заболони). Помимо свободной влаги, в дереве есть связанная- она находится непосредственно в стенках клеток и составляет 30%. Она высушивается гораздо сложнее и в последнюю очередь. Выход этой влаги сопровождается изменениями геометрии (уменьшаются размеры изделия, начинается коробление в «винт» или «саблю», или оба сразу, а также начинают появляться трещины). Поэтому все проблемы при сушке начинаются после прохождения порога в 30%.

Более того, заболонь усыхает сильнее чем ядро, что создаёт дополнительные напряжения и усугубляет картину с короблением и растрескиванием.

Пример коробления и растрескивания при естественной сушке в проветриваемом помещении:

Равновесная влажность.

Древесина –гигроскопичный материал, она способна набирать влагу из окружающего воздуха и отдавать обратно. Существует так называемая равновесная влажность- состояние, при котором древесина больше не увлажняется и не сохнет. Для большей части нашей страны это 18%, на юге чуть меньше. Это усреднённая цифра, так как наружные и внутренние стены имеют разную влажность, в том числе и по времени года. Обычно наружные стены более сухие летом и более влажные зимой (в среднем по году влажность изменяется от 10% до 22%). Внутренние стены- наоборот- зимой более сухие, а летом более влажные (8-12% в среднем по году).

Исходя из уровня равновесной влажности, стеновой комплект достаточно высушить до средней влажности 20%, иногда её называют «транспортной». Влажность условной середины пиломатериала при этом будет около 30%, а влажность поверхности около 10%. Можно попытаться высушить с больше, но это сопряжено с дополнительными затратами и высоким риском растрескивания/коробления при околонулевом результате- стены строения всё равно придут в равновесное состояние по влажности именно в том месте где будет установлено здание, а лишние 2-3% влажности уже не критичны.

Норвежский стандарт по строительству деревянных стен из лафета (532.291) требует обязательной сушки материала до средней влажности 14-20%, при чём нижняя граница как раз существует чтобы не допустить появления дефектов, вызванных чрезмерной или некорректной сушкой. Материал влажностью выше 25% не допускается для строительства.

Пример распределения влажности внутри бруса после сушки

 

Почему так сложно высушить массив.

Из-за чего возникают проблемы при сушке массива? Основная причина- медленное движение влаги внутри слоёв материала. При сушке дерева, наружный слой теряет влагу очень быстро, если не соблюдать технологию, то наружная часть усыхает и начинает уменьшаться в объёме. Внутренние слои по-прежнему влажные, поэтому происходит «натяжение» наружного слоя на внутренний, в этот момент и появляются коробление и трещины, которые будут увеличиваться если не повлиять на процесс. Подобное происходит не только в сушильной камере, я столкнулся с этим явлением при хранении бруса 200х300 в помещении, когда пробовал запустить производство на материале естественной влажности. Даже при естественном высыхании в помещении с температурой 15-17град, происходит растрескивание и коробление материала. Первые проблемы появились через 4 месяца. Помимо дефектов геометрии, часть времени была потрачена на обработку антисептиком и последующие проверки очагов синевы. Подобных проблем не происходит при сушке доски и небольшого бруска- перепад влажности по слоям практически отсутствует, прогрев быстрый и выход влаги тоже. Из-за малого размера, нет такой инертности при движении влаги в материале как при сушке массива.

Особенности поведения древесины в зависимости от влажности известны давно, но на рынке сложно найти сушку, где возьмутся работать с массивом с гарантией результата. Сушёный массив не используется в промышленности, поэтому и сушильные камеры выпускаются для работы с досками и небольшим бруском, а также нет технологий (параметров работы оборудования и технических условий) для обработки в сушильной камере крупного массива. Если коснуться параметров сушки, у нас в стране они составлены до сечения 75мм (то есть максимальный размер 75х75).

Что делать, если нужно высушить 200х300 или 240х360?

Немного о технологиях сушки.

Относительно безопасное решение- вакуумная сушка.

Вкратце- это камера, в которой дерево нагревается, а далее создаётся и поддерживается разрежение. Благодаря вакууму вода из дерева выводится принудительно, так как внутри массива давление атмосферное. Более того, при пониженном давлении вода закипает и испаряется при более низкой температуре, поэтому нагревать материал можно меньше- около 50град. Стандартная конвекционная сушка обычно нагревает материал до 70-75град. Такая технология нивелирует пересыхание наружного слоя. 

Вакуумная сушка

Это дорого, небольшое количество за один раз (как правило камеры не больше 8кубм), зато быстро. Подобный объём камера доведёт до транспортной влажности примерно за 6 суток. Тем не менее, результат не будет идеальным- трещины появятся в любом случае, как и коробление. Это происходит из-за разной усушки заболони и ядра и сильно зависит от конкретного дерева.

Когда я искал решение по сушке бруса, основную ставку делал на технологию вакуумной сушки. Но результат несколько разочаровал. Моя проблема что я идеализировал этот способ и рассчитывал, что результат будет без трещин, с самым минимальным короблением. По факту-нет. Думаю, это одна из причин почему её не используют в деревянном домостроении из массива. Есть клиенты, готовые платить за более дорогую сушку, только результат не будет идеальным- он будет нормальным и непросто объяснить потом на что потрачены средства.

На фото: до вакуумной сушки.

На фото: после вакуумной сушки. 

 

Вероятно, при более низком нагреве и более продолжительной работе камеры можно добиться лучшего результата, но это уже станет финансово невыгодным решением. Вакуумная сушка в принципе не дешёвое удовольствие, и обычно применяется для различных пород мебельной древесины.

Несколько иначе вопрос сушки массива решается в скандинавских странах и в Прибалтике (там довольно распространены компании, которые строят дома по норвежской технологии для Европы ввиду более дешёвого производства). Несмотря на изготовление домокомплектов вручную, там применяется только сушёная древесина, так как производители строго следуют норвежским строительным стандартам.

Неожиданно, но дерево сушат с применением обычной технологии конвекционной сушки.

Вкратце- это камера, в которой установлены вентиляторы. В неё загружается материал, подаётся горячий воздух (либо он нагревается прямо внутри камеры ТЭНами, либо от отдельного источника тепла подаётся в камеру вентилятором). Горячий воздух усиленно циркулирует внутри камеры с помощью вентиляторов (обычно от 8 до 16 штук), нагревает материал и забирает испаряющуюся влагу. Дальше могут быть частные отличия- выброс нагретого, насыщенного влагой воздуха в окружающую среду или отправка на рекуперацию тепла и конденсацию воды. Остановка на паузу процесса нагрева, увлажнение материала и пр. Процесс сильно дешевле вакуумной сушки, отлично подходит для пиломатериалов небольшого сечения, применяется в промышленных масштабах.

На что ещё обратил внимание- все камеры обычно самодельные. Даже крупные предприятия, которые легко могут позволить себе самую дорогую конвекционную камеру- используют сушки собственного изготовления. Предположу, что причина в технологии. Первое- при сушке крупного массива не нужны вентиляторы, которые являются неотъемлемой частью любой конвекционной сушки, так как они создадут интенсивное высыхание наружного слоя материала. Второе- нет программ сушки с нужными параметрами (под массив крупного сечения). Так как чем крупнее брус на сушке, тем более важную роль играют параметры каждого конкретного бруса/партии.

Наши эксперименты показали, что оптимальное решение в данной области- сушка без принудительной и интенсивной циркуляции воздуха, с обязательным увлажнением материала. Режим сушки- с паузами нагрев/остывание. Звучит странно, точнее, противоречиво- вроде бы мы сушим материал, зачем его увлажнять? Введение в процесс сушки увлажнения служит для одной единственной цели- не дать пересохнуть наружному слою дерева. Достать влагу из наружного слоя- не проблема. Основная цель всего процесса- плавно «вытащить» воду из середины бруса. Процесс строится на циклах нагрев/пауза, чтобы, опять же, не дать пересохнуть наружному слою и не дать внутренним напряжениям в дереве перейти в фазу трещин и коробления. В момент остывания наружный слой остывает быстрее, на него оседает в виде конденсата часть влаги из воздуха в камере и немного увлажняет материал, сохраняя его от пересыхания. Но центральная часть всё ещё нагрета и движение влаги из центра наружу продолжается. Благодаря этому эффекту принудительное увлажнение применяется не в каждом цикле остывания, а во время паузы продолжается высушивание внутренних слоёв. Таким образом получается результат уровня вакуумной сушки, только за 15-20 дней и в три раза дешевле.

Пример, после конвекционной сушки с оптимальными настройками: 

Среди строительных компаний мнения противоречивые: те, кто используют сушку, эту технологию поддерживают, у кого нет сушки- обычно отзываются негативно. Думаю, основная проблема в этой области на данный момент- разработка технологии и параметров сушки. На личном опыте знаю- это непростое дело, требующее затрат и времени, и не факт, что итоговый результат будет достигнут, поэтому далеко не каждая компания будет в это инвестировать.

В качестве вывода, рассмотрим плюсы, минусы и мифы:

Минусы: 

- Цена.
- Дополнительная технологическая операция на производстве.

Плюсы:

 
- Не появляется синева и другие грибки, не нападают древоточные насекомые.
- Стабильные по времени геометрические параметры. Это позволяет получать точные размеры при производстве. А также при заминке в строительстве домокомплект можно какое-то время хранить в разобранном виде.
- Отличная обрабатываемость режущим и шлифовальным инструментом.
- Минимальная усадка дома- 2%. Это чуть больше чем у клеёного бруса, но в два раза меньше усадки дома из материала естественной влажности. 
- Быстрое заселение и возможность сразу начинать внутреннюю отделку. Фактически после монтажа кровли, дверей и окон- можно начинать внутреннюю отделку и инженерию. Если в планах заселиться и отделывать дом самостоятельно- тоже нет проблем.
- Не нужен отбеливатель, антисептик и компенсационное пропиливание (о нём ниже).
- Не важно зимний или летний лес, не важно в какой сезон Вы строите.
- Более высокое качество поверхности с минимальным количеством трещин по сравнению с материалом естественной влажности.

Мифы:

- Сушка убивает плесень и грибок. Нет, не убивает. Сушка устраняет условия их появления. Если дальше дом собрать без нарушений, защитить дерево маслом или краской- плесени, синевы и насекомых не будет. Если появятся места для развития синевы или плесени, скорее всего, они прорастут. И даже если на момент строительства спор в древесине нет, они всегда могут попасть из вне. 
При строительстве из сырого материала- синева появится неизбежно, даже зимняя стройка и антисептирование не спасают. Поэтому отбелить отдельные участки дома от синевы- это нормальное в таком случае решение.

- Не решается вопрос с трещинами и короблением. Здесь всё относительно: похуже чем у клеёного бруса, но гораздо лучше, чем у материала естественной влажности. Сушка гораздо более мягко работает с массивом древесины, чем просто высыхание даже с плавным отоплением, так как она обеспечивает увлажнение наружных слоёв. 

Трещины появятся из-за неравномерного усыхания ядро-заболонь и частично из-за перепада влажности, но они будут минимальны. Коробление будет так же небольшим и произойдёт не в стене дома, а на производстве на стадии сырья, и будет устранено при последующей обработке.

- Можно высушить массив за год/два на улице под навесом. К сожалению, нет. Таким образом немного подсыхает наружный слой. После такого проветривания с деревом удобнее работать- оно не смолит, позволяет шлифовать стены, не забивая смолой инструмент. Сохнуть оно будет в стенах дома, поэтому нужен год простоя здания, и очень плавный запуск отопления.

- Сушка-это дорого. Не бесплатное удовольствие- это точно. Рассмотрим вариант без использования сушки. Тогда неизбежны следующие затраты:

1. Покупка отбеливателя и антисептика, и выполнение обработки этими составами, особенно внутри продольного паза и угловых замков- там невозможно заметить проблему пока не разберёшь строение.

Пропиливание компенсационного паза. Если этого не сделать- не важно из чего построен дом- бревно или брус, велика вероятность появления одной большой трещины сбоку, на видном месте со всеми вытекающими- видимый дефект поверхности, попадание влаги. Лафет к таким трещинам более склонен чем бревно, так как трещина появляется к центру дерева по кратчайшему пути:

Чтобы этого избежать, в верхней части лафета (бревна- не важно) делается компенсационный пропил. Он создаёт концентратор напряжения, наиболее слабое место, чтобы трещина произошла там- это останется внутри стены, не будет заметно снаружи и туда не будет попадать вода.

Обратите внимание с какой силой раскрыло пропил в этом лафете: до 12-14мм. Для наглядности справа от компенсационного пропила есть свежий пропил той же самой пилой, его ширина 2.5мм. При использовании сухого материала компенсационный пропил не нужен.

Подытожу о цене: все затраты при использовании материала естественной влажности, конечно, меньше по стоимости чем сушка. Хотя на мой взгляд сушка решает проблему влажности непосредственно, а всё остальное, это, как говорят в IT- «костыль». 

Стоимость сушки в цене за домокомплект без монтажа составляет примерно 5%. В цене за всё строение с отделкой это около 1% и ниже. На мой взгляд, преимущества, которые она даёт, того стоят.