+371 22841890

KOKSNES MATERIĀLI, INŽENIERIJA

Inovāciju nozīme būvniecībā kopumā dod stimulu tiekties uz priekšu, pieņemt un iemācīties izmantot jauninājumus, kā arī mainīt savus iepriekšpieņemtos priekšstatus – kāda ir pareiza un piemērota būvniecība. Globāli skatoties par galveno izvirzās tendence veidot ilgtspējīgu, videi nekaitīgu un tai pat laikā efektīvu produktu, vienalga, vai tas būtu materiāls, vai koka privātmāja, vai mēbeles, vai  vesela biznesa nozare. Tāpat, jāsaka, ka līdzās tradicionālajai, sentēvu būvniecībai arvien pastāvēs tendence izmantot jaunākos materiālus, konstruktīvos risinājumus un piedāvājumus. Nav vairs modē ātri izlietot un izmest! Modē ir uzlabot un padarīt labāku jau esošo.

Koksne pati par sevi būtu raksturojama kā dabīgs šūnmateriāls – mikroskopā koksnei ir redzama līdzīga struktūra kā sintētisko šūnu sešstūra šūnai. Tomēr, neskatoties uz dažādiem ķīmiskiem apstrādes veidiem, koksne ir neizturīga pret mitrumu. Pret mitrumu koksni gan sargā sveķi vai lakas/eļļas aizsargkārta, vai lamināta slānis, kurā iestrādāta koksne. Šādai, sviestmaizei līdzīgai struktūrai, tiek pielietota ciedra koksne vai balsas koksne.
Ciedra koksnes pamatne bieži tiek izmantota jūrniecībā – kuģu būvniecībā. Kuģu konstrukcijās izmantojamais materiāls tiek veidots, sloksnes dēļu konstrukcijā, ieskaujot ciedru no abām pusēm ar kompozītmateriāla laminējošu kārtu. Ciedra šķiedra ir paralēla laminējošajam slānim un kuģa korpusam, korpusa priekšgalam un pakaļgalam sniedzot papildus stingrību.
Balsas koksne ir izplatītākais pildmateriāls – kur īpašai stiprībai speciāli tiek izmantota koksne šķērsgriezumā. Pirmo reizi materiāls pielietots tālajos 40tajos gados, lidojošo laivu būvniecībā, balsu ieskaujot ar alumīnija plāksnēm, lai nodrošinātu konstrukcijas izturību pret nosēšanos ūdenī. Balsas koksne raksturojama ar augstu triecienizturību, siltumizolāciju un skaņas absorbciju. Materiāls karsējot nedeformējas, uguns tiešā ietekmē materiāls darbojs kā izolācija, koksnei degot ļoti lēni, kodola struktūra paliek stabila. Koksnei ir labas peldēšanas īpašības (būtisks aspekts kuģu būvniecībā), kā arī ir viegli apstrādājama ar vienkāršiem instrumentiem. Pildmateriāls pieejams gatavā veidā jau kā līmētu šķērsgriezumu loksnes ar biezumu no līdz 100 mm, iepriekš apsrādāts ar sveķu kārtu vai ar spiediena balstītām ražošanas metodēm.  Protams, materiālam ir savi trūkumi – augsts minimālais blīvums, kā rezultātā materiāls uzsūc lielu daudzumu aizsarglīdzeļu un kļūst smags. Līdz ar to šāda veida materiāls nav atļauts vietās, kur ir ierobežots konstrukcijas svars vai augsti noslogotās vietās.

Darbs pie koksnes apstrādes un būvniecības tiek arvien vairāk automatizēts, darbs top rūpnieciskāks, atstājot mazāk un mazāk vietas kļūdām. Ierīces un materiāli tiek ražoti arvien savstarpēji saderīgāki izmēros un savienojumu veidos. Koksnes materiālu ražošanā ir panākta ļoti plānas līmes kārtiņas izveide, kas iepriekš ir radījis lielus izdevumus un rūpnieciski panākt to bijis teju neiespējami. Darbu atvieglo un precizē speciāli zāģi, kas spēj paneļus griezt slīpā griezumā. Materiāli tiek pētīti un uzlaboti, domājot par izmaksu ziņā efektīviem  un ilgtspējīgiem risinājumiem, par tradicionālo smago materiālu aizstāšanu un tirgū viegli pieejamas alternatīvas radīšanu. Tā kā modē nāk ilgmūžīgu koka karkasa ēku būvniecība, pasīvo māju būvniecība, tiek pievērsta pastiprināta uzmanība jaunu vai uzlabotu kokmateriālu ražošanai.

Līdz ar tehnoloģiskiem un rūpnieciskiem uzlabojumiem, kļūst iespējams veidot arī augstceltnes no koka. Koka ēkas sniedzas arvien tuvāk debesīm, veidojot tādu pašu vai pat labāku strukturālo vienotību kā ierastās betona un tērauda konstrukcijas. Betons un tērauds palēnām zaudē savas pārliecinošās līdera pozīcijas būvniecības materiālos. Spoža nākotne tiek prognozēta tieši kokmateriāliem, koka iztrādājumiem un inovācijām apstrādes tehnoloģijās. Koks ļauj būvēt ātrāk, lētāk un videi nekaitīgāk. Materiālu un konstrukcijas izveide ir videi nekaitīgāka, turklāt materiāls ir atjaunojams resurss, kas mūsu planētas vides kopvērtējumā ir ļoti būtisks aspekts. Tādēļ arvien pieaug to ēku skaits, kas izmanto  inženierētus koknes materiālus, elementus vai sastāvdaļas.

Kas ir inženierēta koksne?
Par tādu sauc koka izstrādājumus, kas izgatavoti, sasaistot vai nostiprinot koka šķiedras, daļiņas, finierus vai plāksnes ar līmi vai citām saistvielām un metodēm, veidojot kompozītmateriālus. Par inženierētu koksni sauc koksnes kompozītmateriālus, cilvēku radītos kokmateriālus vai rūpnieciski radīto koksni. Ražošanas procesi novērš nepilnības, dabiskās izmaiņas kokmateriālā, lai galaprodukts (t.i. kompozītmateriāls) pilnībā atbilstu strukturālajiem, siltuma, akustiskajiem un ugunsdrošības kritērijiem, kurus izmanto ierastās konstrukcijās.  Visizplatītākie produkti ir – CLT, Glulam, LVL, LSL, SIPs, saplāksnis, MDF, kokskaidu plātne, OSB. Turpinājumā neliels ieskats inženierētās koksnes produktos.

Krusteniski līmēts zāģmateriāls (CLT- cross laminated timber)
Viens no uzlabotajiem materiāliem  ir līmēta koksne, kas sastāv no trīs, piecām vai septiņām koksnes kārtām, līdz pat 10 kārtām, kas viena virs otras līmēta krusteniski, veidojot strukturālu paneli ar izciliem izturības rādītājiem, stabilitāti telpā un stingrību. Šādā struktūrā pat zemas kvalitātes koksne spēj izturēt milzu slodzi. Izturības ziņā CLT ir izturīgāks un ugunsdrošāks par tēraudu, turklāt, būvniecībā izmantojot CLT, tiek samazināta oglekļa emisija par 40%. Izturībai pret uguni  CLT paneļi degot veido slāni, kas pretojas turpmākai degšanai. CLT tehnoloģijas ļauj kokmateriālus izmantot ne tikai koka karkasa mājās, divu stāvu ēkās, bet arī vidēja un liela izmēra būvēs. Koka debesskrāpju izgājiens pasaulē  jau ir sācies, milzu ēkām stiepjoties debesīs no Kanādas līdz Austrijai un Japānai. Pasaules arhitektūrā pastāv pat īpašs apzīmējums šādiem debesskrāpjiem, kas varētu būt latviskojams kā – kokaskrāpji (no angļu val. – plyscrapers). CLT materiāls atbilst koka debesskrāpju būvniecībai – tas ļauj būvēt droši, ātri un – augstu.

Līmēti laminēti zāģmateriāli (Glulam – glued laminated timber)
Par glulam sauc līmētus standarta izmēru dēļus, kuri līmēti ar ilgnoturīgu, mitrumizturīgu līmi. Ražošanas procesā no mazākām kokmateriālu, zāģmateriālu vienībām tiek veidoti masīvi strukturāli elementi – kolonnas, sijas, arkas un liekti elementi. Elementu savienojumiem tiek izmantoti tērauda skrūves un stiprinājumi. Tā kā ražošanā tiek izmantotas izmēros mazākas koksnes vienības, vienlaicīgi tiek paplašināts izejmateriālu klāsts un nodrošināta gala rezultāta kvalitāte, jo šāda materiāla ražošanā var tikt izmantoti koki ne tikai no nobriedušiem kokiem, bet arī jaunaudzēm, kā arī šādi var veiksmīgi izvairīties no dažādiem koksnes defektiem, piemēram, zarojumu vietām, kas citādi ir neizbēgama parādība veselos dēļos. Glulam izmēru un formu variācijas ir lieliski piemērotas dažādām arhitektoniskajām izpausmēm, neietekmējot ēkas strukturālo vienotību. Tādēļ materiāls ir piemērots dažādu ēku būvniecībā – sporta kompleksu, stadionu, tiltu, katedrāļu, daudzstāvu māju u.c. Konstrukcijām nepieciešamās īpašības pielīdzināmas tēraudam, bet ir glulam materiāls ir vieglāks un ugunsdrošāks. Materiāls uzrāda lieliskus zemestrīču izturības rādītājus, kā arī izturību pret agresīvām vielām. Glulam sijas, kas veido griestu vai sienu plakni sauc par GLT paneļiem (glue-laminated timber panels). Vislabākās īpašības materiāls uzrāda īsos garumos, bet var trikt pielietots arī garākā skonstrukcijās.

 

Laminētas finieru zāģmateriālu (LVL – laminated veneer  lumber)
LVL sijas un kolonnas tirk izgatavotas no finiera slāņiem, kas salīmēti, laminēti kopā līdzīgi kā saplākšņiem, bet, atšķirībā no saplākšņa, LVL visas šķiedras vērstas vienā virzienā, netiek līmētas krusteniski. Materiāls tiek līmēts un sacietināts karstajā presē. Līdz ar to tiek iegūta milzu izturība virzienā pa šķiedrai un iespēja veidot garas, izturīgas konstrukcijas. Ražošanas procesā tiek panākta materiāla viengabalainība, līdz minimumam samazinot iespējamību tam šķelties, griezties, sarauties. Tādēļ tas tiek dēvēts par dimensionāli stabilu konstruktīvo materiālu, ko pielieto vienlīdz labi jaunceltnēm, kā arī renovējamām ēkām. Sienām un grīdām veidotas plaknes veido LVL paneļus. LVL ir plašs materiāla pielietojuma spektrs – sijas, baļķi, rāmji, jumts, grīda, griesti, grīda, kā arī durvis, logi, kāpnes u.c.

Laminētu šķiedru zāģmateriāli (LSL – laminated strand lumber)
LSL ir strukturāls kompozītmateriāls, kas veidots no koksnes šķiedrām, sajaucot ar līmi. Vispirms koksnes šķiedras tiek orientētas paralēli sijas garumam, pēc tam tās tiek saspiestas, izmantojot tvaika iesmidzināšanas presi. Koksnes šķiedras tiek iegūtas no skaidām un šķeldām, sasmalcinot koksni no strauji augošiem, zemas vērtības cietkoksnes baļķiem, piemēram, apses, bērza un papeles. Koksnes šķiedru nejaušā orientācija veido materiāla viendabīgumu, savienojumu izturību un elastību.

SIPS – Strukturāli izolētas paneļu sistēmas (Structural Insulated Panel Systems)
Viena vienība SIPS sastāv no divām ārējām OSB koka plātnēm un viena iekšējā EPS (polistirola) slāņa, kas nodrošina akustikas izolāciju un siltumizolāciju.

Saplāksnis (Plywood)
Saplāksnis tiek ražots, plānas koka finiera kār

tas salīmējot krusteniski kopā. Katra nākamā kārta tiek pagriezta 90 grādu leņķī pret iepriekšējo.

MDF – vidēja blīvuma kokšķiedru plāksne (Medium-density fibreboard)
MDF materiāls tiek izgatavots, defibratorā sadalot cietkoksnes vai skujkoku atlikumus koka šķiedrās, apvienojot to ar vasku un sveķu saistvielu. Pielietojot augstu temperatūru un spiedienu, tiek veidoti paneļi. Pēc raksturīgajām īpašībām MDF plāksne ir blīvāka nekā saplāksnis, un daudz blīvāka nekā skaidu plātne, un var tikt izmantota līdzīgiem mērķiem.

Kokskaidu plātne (Particle board, low-density fibreboard -LDF)
Kokskaidu plātnes vai skaidu plātnes tiek ražotas no koksnes šķeldām, zāģu skaidām vai procesa atlikumiem, kas apvienotas ar sveķu saistvielu un pēc tam tiek presētas un formētas. Lai arī materiāla ražošana ir lēta un iegūtais materiāls ir biezāks nekā koksne, šis ir vieglākais un vājākais no šķiedru plākšņu veidiem. Kokskaidu plātnes gan atšķiras savā starpā ar biezumu un blīvumu. Jāpiemin, ka, jo lielāks blīvums, jo lielāks ir materiāla stiprums un izturība pret skrūvju stiprinājumiem.