Введение в деревозащиту
Опыт показывает, что в большинстве случаев деревянные конструкции зданий и сооружений выходят из строя не вследствие их естественного износа, а в результате гниения и разрушения древоточцами и огнем.
Советский Союз обладает огромным фондом деревянных конструкций, зданий и сооружений, который непрерывно пополняется. Однако в результате недостаточной защиты древесины на восстановительный ремонт этого фонда по всему Советскому Союзу ежегодно расходуется, по данным Центрального научно-исследовательского института механической обработки древесины (ЦНИИМОД), более 1 млрд. руб., что соответствует ежегодному расходу древесины общим объемом приблизительно 35 млн. м3, или почти 20% заготавливаемого для строительства леса. Если при этом учесть, что выход деловой древесины с 1 га леса в среднем составляет 120 л3, то можно подсчитать, что на восстановительный ремонт деревянных конструкций, зданий и сооружений ежегодно вырубается около 300 тыс. га леса (в основном хвойных деревьев в возрасте 60—120 лет).
Такой непродуктивный расход древесных материалов, конечно, недопустим. Чем же объяснить, что такое огромное количество древесины ежегодно разрушается в процессе эксплуатации?
Основных причин две — ошибки, допущенные в проектировании и строительстве, и недостаточная химическая защита строительных конструкций.
Таким образом, вопрос о долговечности деревянных конструкций, зданий и сооружений не только не перестал быть актуальным, а, наоборот, приобрел особенно важное народнохозяйственное значение и требует радикального решения.
Современной наукой и техникой достигнуты большие успехи в деле защиты деревянных конструкций от разрушающих факторов. Многие конструктивные и химические защитные мероприятия хорошо оправдывают себя на практике, но есть еще и немало нерешенных вопросов.
Рубка леса для строительства производилась, как правило, в зимние месяцы (в декабре, январе или феврале), поскольку зимой древесина содержит наименьшее количество воды (клеточного сока) и в это время года в лесу нет летающих древоточцев (жуков), поражающих древесину червоточиной. Заготовленная и вывезенная из леса древесина подвергалась дли тельной сушке, а затем обрабатывалась. Этот народный способ заготовки леса для строительства следует признать положительным.
Защита деревянных конструкций от гниения. Приемы защиты в народном зодчестве
Как объяснить длительную сохранность многих деревянных сооружений, построенных зодчими разных стран и народов? Как объяснить, что сооружения, простоявшие многие века, не поражены ни гниением, ни червоточиной?
Народные зодчие на всех этапах развития строительства стремились обеспечить долговечность возводимых деревянных сооружений. Они знали, что основной причиной разрушения является гниение, возникающее при увлажнении конструкций в естественных условиях. Поэтому для защиты деревянных сооружений народные зодчие применяли целый комплекс специфических конструктивных мероприятий.
Выбор земельных участков под застройку уже издавна проводился с учетом рельефа местности: для сооружений выбирались более сухие возвышенные места с хорошим естественным водоотводом, например: «селе» в Ливонии, «гривы» в Верхнем Поволжье, «сельги» в северных областях европейской части РСФСР, «паугури» в Латвии и т. д.
Древесные породы для строительства выбирались с учетом требований долговечности. Применяли, как правило, наиболее гнилоустойчивые породы деревьев, например: сосну и дуб (в русском, латышском, немецком и финском зодчестве), пихту и ясень (в Закарпатской Украине), лиственницу (в Швейцарии), каштан (в Грузии), можжевельник (в Армении), кипарис (в Японии) и др. При этом выбирались деревья больших размеров (до 90 см в диаметре, например, в русском и японском народном зодчестве), так как в стволах больших диаметров в процентном отношении содержится больше ядровой древесины, являющейся более грибоустойчивой по сравнению с заболонью.
Ориентации здании по странам света уже в древности придавали большое значение. Так, например, в Китае в период династии Сун (960—1278 гг.) религиозным ритуалом предписывалось ориентировать здания по принципу «фэн — шуй» (вете — вода), т. е. располагать торец здания в сторону господствующих влажных восточных ветров, а продольный (главный) фасад — к югу. Подобное правило издавна существовало в Грузии (о нем говорится во врачебной книге XVI в. Иадыгара Дауди-Давида), в РСФСР, а также во многих странах. Такая ориентация зданий способствовала наилучшей инсоляции, а следовательно, созданию наиболее благоприятного осушающего режима деревянных конструкций.
Фундаменты под деревянные здания должны были устранять влияние (воздействие) грунтовой влаги на деревянные стены. Для этой цели широко практиковался «отрыв» всего здания от поверхности земли.
Под зданием устраивалось открытое, хорошо проветриваемое подполье путем опирания нижних венцов стен:
а) на деревянные столбы (так называемые «курицы» в рай онах Верхнего Поволжья, «барджги» в Грузии, «нашири» в Японии и т. д.);
б) на отдельные камни (Литва, Латвия, Эстония, Финляндия и др.);
в) на столбы из каменной кладки (Латвия, Грузия, Швеция и др.);
г) на непрерывные каменные фундаменты без раствора (например, Закарпатский район Украины — деревянная церковь в селе Данилове Хустского района, построенная в 1724 г., Чехословакия, Норвегия);
д) на каменные фундаменты с применением раствора (широко применяемые повсеместно);
е) на каменный цокольный или каменный наземный этаж. Последний способ представляет собой наиболее совершенную форму «отрыва» деревянного здания от грунта. Такие комбинированные (каменно-деревянные) здания встречаются, на пример, в Латвии, Грузии (так называемые «палатианиода сахли»), Китае («тай»), ФРГ и ГДР (тирольский дом), Швеции, Швейцарии и других странах.
Стены деревянных зданий у всех народов в ранний период развития зодчества возводились, как правило, из горизонтально расположенных бревен (рубленые стены), при этом бревна соединялись между собой пазами. Основная цель припазовки бревен в данном случае была обусловлена необходимостью создать плотные, не продуваемые, «теплые» стены для жилых зданий. Однако косвенным образом это способствовало увеличению срока службы деревянных стен: вырубка паза уменьшала растрескивание бревна, что, в свою очередь, устраняло или уменьшало промерзание стен, образование в них конденсата, а также возможность проникания атмосферных осадков в трещины бревен. Русские, латышские, финские и норвежские зодчие для сопряжения бревен применяли цилиндрические пазы, кельты (Швейцария)— двойные цилиндрические пазы (снизу и сверху бревна), а в Грузии, например, пазам придавалась, как правило, треугольная форма (в бревне вырубалась как бы искусственная солнечная трещина).
В дальнейшем для сохранения стен стали отесывать и боковые поверхности бревен. Так уменьшалось растрескивание стен вследствие еще более значительного уменьшения напряжения в древесине, «выравнивалась» наружная поверхность стен и тем самым устранялась или уменьшалась возможность скапливания атмосферных осадков на выступах отдельных бревен и всасывания их в швы между бревнами; в результате повышалась гнилоустойчивость стен. При стесывании от ствола отделялась заболонь (менее устойчивая против загнивания) и содержание ядровой древесины (более гнилоустойчивой) в процентном отношении увеличивалось. Кроме того, срезка и позднее отпиливание горбыля давали некоторую экономию лесоматериала.
Отесанному бревну придавалась различная форма: так, например, в Норвегии бревно отесывалось эллипсообразно (причем большая ось эллипса располагалась в стене вертикально); кельты отесывали бревно по двум вертикальным плоскостям, превращая его в квадратный брус (с двумя пазами — снизу и сверху). В Грузии бревно обрубалось в виде многоугольного бруса с треугольной или трапециевидной наружной боковой поверхностью; шведы и японцы также практиковали применение многоугольных брусьев, выступающих наружу в виде треугольных ребер. В Швеции, например, сохранилось гумно («логе») из ребристых брусьев, построенное на хуторе Хихитан (в Даларне) в 1400 г., в Японии имеются амбары («ацекуры»), построенные более 1000 лет тому назад.
Защита наружных деревянных стен одноэтажных зданий от увлажнения атмосферными осадками осуществлялась в основном широкими свесами крыш. Весьма характерным примером в этом отношении является крыша «шварцвальдского» жилого дома, перекрывающая весь дом как бы защитным чехлом.
В русском народном зодчестве уже с древнейших времен деревянные стены защищались от атмосферных осадков деревянными водосточными желобами, так называемыми «потоками» (или «водотечниками», «водоспусками»), размещавшимися под свесами скатов и отводящими воду с крыши далеко в стороны от здания.
Высокие наружные деревянные стены никогда не возводились в виде открытых вертикальных плоскостей на всю высоту здания; это явилось бы причиной их периодического увлажнения атмосферными осадками и загнивания.
Для русского народного зодчества характерны «повалы» наружных стен, т. е. частичные наклоны наружу (например, Георгиевская часовня XVII в. на реке Ерге в пос. Среднепогостском Черевковского района Архангельской области). Такие «повалы» отводили стекающую с крыши воду от наружных стен и защищали их от косо направленого дождя или снега. Финны и шведы широко применяли наклонные на всю высоту наружные стены (приблизительно под углом 10°) и таким образом уменьшали увлажнение здания атмосферными осадками. Таковы, например, двух- и трехэтажные амбары в Куортане-Расуле (Финляндия), и в Пекиле, Хиэтаниеми, Норботтен (Швеция).
«Выдвижные», ступенчатообразно нависающие этажи характерны для немецкого народного зодчества (например, трехэтажный жилой дом периода ранней готики в Марбурге, построенный в 1319 г. и разобранный в 1875 г.; здание цеха мясников в Хильдесхейме, построенное в 1529 г.); а также для Швеции, Норвегии (при строительстве хозяйственных построек — амбаров) и других стран. Каждый такой выдвижной этаж защищал от увлажнения наружные стены нижележащего этажа.
Защитные поярусные «козырьки» получили широкое распространение в народном зодчестве Китая и Японии (башня «то» в Хорюджи между городами Нара и Осака, 606 г.), а также в Швейцарии для защиты торцов жилых зданий (жилой дом в Бюрглене, 1609 г.), в Польше (Закопане), в русском народном зодчестве (Коломенский дворец в Москве, построенный в 1667 г. и разобранный в 1767 г.), в Латвии (так называемый Рибский амбар, построенный в 1755 г., торец его защищен подщипцовым козырьком; в настоящее время этот амбар находится в Риге в Музее народного деревянного зодчества) и других странах.
«Втянутые» ярусы здания создавали ступенчатообразный профиль стены; защита такой стены от атмосферных осадков осуществлялась с помощью крыш, перекрывающих каждый втянутый ярус. Такой прием широко использовался на Украине (Закарпатская область), в Норвегии (церковь в Боргунде, XII в.), Чехословакии и Румынии.
Поэтажными крытыми галереями защищались наружные стены зданий в Латвии («лиевени»), Литве, Швеции, Грузии («дерепани»).
Расположение полов наземного этажа обусловливается конструкцией самого здания: если последнее базируется на столбах и имеет открытое подполье или опирается, например, на подклеть (с закрытым подпольем), то и конструкция пола (настил и поддерживающие его «матицы») оторвана от земли, защищена от грунтовой влаги. Если же пол размещен непосредственно на грунте, то сырость из грунта вызывает его загнивание и разрушение. Народные зодчие нашли целый ряд конструктивных решений для уменьшения отрицательного влияния грунтовой влаги на настил пола. Так, например, в русском народном зодчестве доски или пластины пола укладывались не на грунт, а на так называемые «клади» (лаги). Таким образом, под настилом образовалось пространство, или «отрыв» пола от грунта.
Что касается деревянных перекрытий, то их изоляция от увлажнения осуществлялась с помощью глины. Так, например, для защиты междуэта