У японских мастеров была собственная техника работы с древесиной, которая применялась только в этой стране. Прежде, чем использовать материал в работе, его сушили определенным образом годами, а иногда даже и десятилетиями. Все особенности технологии держали в секрете и старались не делиться этими знаниями. Сегодня же мы можем прикоснуться к мудрости веков и, согласитесь, это чрезвычайно интересно.
Уверен, что главный вопрос, который у вас возник сразу же - а зачем они это делали? Это ритуал или особая уличная магия? Чем не устраивает обычное дерево естественной влажности?
Что же... Дерево - материал очень капризный.
Оно трескается, коробится, гниёт, впитывает влагу, как губка. Возможно вы помните, как я рассказывал на канале про испорченный пол, который был собран неправильно и из-за линолеума доски превратились в труху меньше, чем за год. Настолько дерево требовательно и не прощает ошибок.
Впрочем, в современной архитектуре обычный деревянный дом (скажем каркасник) считается долговечным, если простоит около 100 лет. А древние японские творения стояли тысячами лет и это не преувеличение. Японцы в этом плане вообще молодцы - машины ходят десятилетиями, техника не ломается и вот ещё и пиломатериалы у них отличные.
Хитрости мокрого дерева
Мы с детства привыкли думать о древесине как о твёрдом материале. Мы отламываем доски от ящиков, жгли костры и делали из тех же досок всякие поделки. По ощущениям это всегда был отличный материал.
Но с точки зрения физики древесина - это пористый биокомпозит, насыщенный водой. Потому и чертовски капризный. В детстве нам было всё равно, что доски у самодельного плота превратятся в труху через пару недель, а потому и в голове закрепилось: древесина хороша и прочна. Однако, это не совсем так.
Внутри дерева есть микроскопические каналы, заполненные влагой. Причём вода в древесине бывает двух типов - свободная, которая находится в порах и сосудах, и связанная, которая буквально встроена в клеточные стенки целлюлозы.
Пока в древесине есть связанная вода, она остаётся относительно стабильной. Но когда эта вода уходит, клеточные стенки сжимаются. Дерево начинает менять размеры, деформироваться, изгибаться и трескаться. То есть усадка древесины - это фазовый переход в биоматериале.
Обратная сторона проблема - постепенное иссушение этой связанной жидкости, что приводит к расслаиванию и деградации свойств, если дерево окажется накрытым влагонеропоницаемым материалом (привет моему полу под линолеумом).
Так или иначе, все эти игры с излишним, быстрым или неполным высыханием, всегда связано с изменением механических свойств и чаще всего они негативны.
Подготовка дерева сегодня
Сегодня эта проблема решается разными способами. Где-то используют антисептики, где-то выбирают древесину правильной влажности. Современные пилорамы сушат древесину в печах за недели и если камерная сушка выполняется корректно, то на выходе мы получаем неплохую древесину, подходящую для строительства. Чаще делают это плохо, не делают вовсе (хотя в каталоге отмечают, что сделали, но продают естественную влажность) или сушат брус слишком быстро.
Особенно забавно, когда покупается материал естественной влажности, а потом при высыхании балка идёт винтом вместе с крышей.
Но и плохая сушка - это беда. Поверхность часто высыхает первой и начинает сжиматься, а внутри вода остаётся. Возникает градиент влажности. Верхние слои пытаются уменьшиться в объёме, а внутренние нет. Результат - внутренние напряжения, которые буквально разрывают материал. Появляются трещины, коробление, микродефекты. Это, кстати, классическая задача механики сплошных сред - диффузия влаги создаёт поля напряжений, и если они превышают предел прочности, материал разрушается.
Японцы и их дар
Японские мастера не знали механику сплошных сред. Более того, они не знали, что такое существует в природе. Они передавали знания из поколения в поколение и старались особенно не посвящать в вопрос сторонних.
Чисто интуитивно они нащупали правильный подход и делали ровно противоположное неправильной сушке в камере. Это не было каким-то магическим ритуалом. Они просто складывали брёвна под навесами, защищали от солнца и дождя и… ждали.
Ждали год, два, десять. Иногда даже поколение. Уж ждать они умели и, кстати, именно там, появился ДЗЕН :)... При медленной сушке влага уходит постепенно, почти равномерно по сечению. Клеточные стенки успевают «ползти» - это медленная вязкоупругая деформация, известная в физике как крип. Внутренние напряжения успевают релаксировать. Материал стабилизируется.
Физически это почти то же самое, что медленный отжиг металлов, когда кристаллическая решётка избавляется от дефектов.
Когда вода покидает древесину, происходят процессы, очень похожие на работу природного климатического устройства. Жидкая вода испаряется, пар диффундирует наружу, капиллярные силы тянут влагу из глубины, а клеточные стенки перестраивают свою структуру. Температура и влажность окружающего воздуха управляют скоростью этих процессов.
По сути, японцы создали естественную климатическую камеру, где дерево годами проходило мягкий режим фазовых переходов воды.
Естественно, что столь качественный материал использовали не для постройки сарая для птицы. Чаще всего столь долго выжидали, чтобы построить храм.
Если вам когда-нибудь доводилось видеть древние японские храмы, то сложно было не отметить про себя, что выглядят они так, как будто их построили только вчера. Но на самом деле некоторым из них больше тысячи лет и стоят они до сих пор. Секрет прост - как раз та самая древесина.
Для храмов часто использовали японский кипарис хиноки. Он устойчив к гниению, обладает низкой плотностью и очень стабильной структурой. Но даже хиноки требовал медленной сушки. Без неё даже лучший природный материал превращается в нестабильный биополимер с непредсказуемой механикой.
Во многом столь хитрый подход диктовал климат. Япония - страна влажного муссонного климата. Летом воздух насыщен влагой, зимой - перепады температуры, весной - дожди. Если построить дом из обычного дерева в таком климате, то он буквально развалится за десятилетия. Поэтому особая технология была просто необходима.
Сегодня, конечно же, сушить дерево 30 лет экономически бессмысленно. Мы строим быстрее, дешевле, из композитов и клеёных материалов. Но тайна японских мастеров поражает как элегантностью, так и выдержкой. Занятно, что люди без знания физики материалов, на глаз определили столь интересные закономерности.
⚠️ Вы были в Японии? Тогда расскажите нам что-нибудь об этом в комментариях! Такие знания особенно ценны и интересны.
👍 Не забывайте подписываться и ставить лайки статье! Это важно для развития канал, а вы увидите больше статей.
Канал проекта в Telegram с эксклюзивными материалами!