5.3.Другие виды механической обработки древесины при подготовке ее к пропитке
Затеска (зарубка) и сверление. Шпалы, особенно с плохо обработанной поверхностью, обычно затесывают (зарубают) под пластины и подвергают сверлению до пропитки (рис. 46 ).
Рис. 46. Шпалы с выемками под пластины для крепления рельс, на торцах шпал видны S-образные скобы и знаки маркировки
Затески делаются с целью получения ровной поверхности для крепления пластин под рельсы. Необходимость проведения этой операции до начала пропитки очевидна, так как в противном случае удаление древесины уменьшит толщину пропитанной зоны, а при плохом проникновении антисептика может даже обнажить непропитанные слои древесины.
Предварительное сверление отверстий имеет несколько преимуществ. Оно позволяет вводить в шпалы костыли с меньшим повреждение древесины, а также обеспечивает им большую способность удерживаться в шпале, чем в том случае, когда их забивают в несверленную древесину. Кроме того, в этом случае антисептик, входя через отверстия, проникает в окружающую их древесину, пропитывая наиболее уязвимые места крепления рельсов.
Когда костыли, забитые в шпалы без предварительного сверления, начинают расшатываться, то в отверстиях скапливается вода и грибы получают доступ в непропитанные внутренние слои древесины. Эта гниль ускоряет расшатывание костылей, в результате чего ослабляются крепления рельсов к шпалам.
Накалывание. Чтобы получить более глубокое и равномерное распределение антисептика в древесине, на поверхности лесоматериала, предназначенного к пропитке, накалывают отверстия. Наколы на распиленном материале обычно проделывают в длину (вдоль волокон) от 6 до 19 мм и в ширину около 3 мм. Этот способ применяют в основном для пиломатериалов и комлей столбов. Он применим также и для шпал. Этот способ имеет важное значение для пород, трудно пропитываемых в поперечном направлении, но легко пропитываемых вдоль волокон. Основное преимущество накалывания состоит в том, что оно дает возможность получить равномерное проникновение антисептика на глубину отверстий. Глубже наколов антисептик почти не проникает в древесину.
Накалывание особенно важно для столбов ограждений, шпал и брусьев. Накалывание столбов обычно производят на участке, прилегающем к уровню грунта высотой в 90 см, создавая таким образом концентрацию антисептика в том месте, где требуется наибольшая защита от гнили (рис. 47).
Рис. 47. Схема размещения наколов
Иногда, как при пропитке в горяче-холодных ваннах, так и под давлением, столбы накалывают по всей длине.
5.4.Сушка лесоматериалов
Сушка лесоматериалов должна производиться в таких условиях, при которых были бы устранены: возможность загнивания, потеря прочности, образование трещин и раскалывание сортиментов в размерах, вызывающих перевод данного сортимента в низший сорт.
При использовании большинства методов пропитки наличие любого значительного количества свободной воды в полостях клеток может задержать или даже воспрепятствовать проникновению в древесину антисептической жидкости. Например, поверхностное нанесение маслянистых антисептиков на сырую или влажную древесину совершенно неэффективно. Даже под давление невозможно получить вполне удовлетворительную пропитку свежесрубленной древесины, если перед введением антисептика она не будет подвергнута искусственному кондиционированию с применением пропарки и вакуума, кипячения под вакуумом или сушке в парах.
Атмосферная сушка (по М.Хунт и А.Герратт). Обычный метод подготовки сырых лесоматериалов к пропитке сводится к укладке их в штабеля на открытом воздухе и выдерживании до воздушно-сухого состояния. Сырая древесина на складе с защитой от дождя будет постепенно просыхать до тех пор, пока не достигнет примерного равновесия со средней относительной влажностью воздуха.
Сушильный склад должен располагаться на хорошо осушенной территории, открытой для ветров (рис. 48)
Рис. 48. Сушильный склад
Низкие влажные места не благоприятны для сушки древесины и часто способствуют ее гниению. Если не обеспечить хорошей вентиляции , на складе будет скапливаться влажный воздух, особенно ночью, что будет задерживать сушку. Склад необходимо содержать в хорошем санитарном состоянии в течение всего времени. Не следует допускать появления травы, накопления отходов и других отбросов, а дождевую воду нужно своевременно отводить.
Сушильные штабеля необходимо укладывать на высоте 45-60 см выше уровня земли на постоянные основания из сухой древесины, бетона и других материалов и хорошо вентилировать снизу (рис. 49).
Рис. 49. «Кедровые» столбы, уложенные в плотный сушильный штабель. Подштабельные основания пропитаны креозотом
Штабеля следует размещать на достаточном расстоянии друг от друга для облегчения осмотра и других целей Их нужно располагать вдоль главных улиц склада, предпочтительно в направлении север - юг. Проезды должны быть достаточно широкими для свободного движения вагонеток, машин, вагонов и погузочно-разгрузочного оборудования. (рис. 50).
Рис. 50. Проезд на сушильном складе. Видны дубовые шпалы, уложенные на специальных прокладных
Даже на складах, имеющих проезды шириной в два штабеля, следует устраивать и более узкие задние разрывы между штабелями для обеспечения циркуляции воздуха и размещения дренажных канав.
На рис. 51 показаны наиболее распространенные методы укладки шпал. Укладка 1 к 9 является наиболее распространенной и предпочитается потому, что дает наименьший контакт между соприкасающимися плоскостями.
Рис. 51. Шпалы, уложенные для атмосферной сушки по методу 1 к 9 (вверху) и 2 к 9 (внизу)
Способ 1 к 9 означает укладку на одну шпалу (прокладку) 9 шпал, образующих наклонный ряд.
На некоторых складах применяют тип укладки 2 к 9, представляющий собой обычную укладку ряда шпал на две прокладки (шпалы).
При штабелевке столбов, свай и крупномерных брусьев для атмосферной сушки обычно применяют специальные прокладки, что очень важно, поскольку они выдерживают тяжелые нагрузки и обеспечивают достаточную вентиляцию в штабелях (рис. 52).
Рис. 52. Образцовая укладка столбов и свай для атмосферной сушки: подштабельные основания и прокладки выполнены из древесины, пропитанной креозотом.
Время, необходимое для достаточной предпропиточной сушки атмосферной сушки древесины на складах, зависит от различных внешних факторов, определяющих ее скорость, а также от размера и характера сортиментов. Крупномерные материалы сохнут очень медленно и даже спустя год или более они все еще могут иметь относительно высокую влажность во внутренних слоях, хотя снаружи будут совершенно сухими.
Не обязательно тщательно высушивать такие материалы до пропитки, но следует удалить необходимое количество воды из подлежащей пропитке области, чтобы освободить место для антисептика.
Наиболее благоприятная для пропитки влажность меняется для различных пород, антисептиков и методов пропитки. Вообще считается достаточной влажность при точке насыщения волокон. При более низкой влажности легкость пропитки должна повышаться, так как количество воды в древесине понижается, но имеются доказательства, что после некоторого оптимума дальнейшее высушивание является скорее препятствием, чем облегчением. Так, при слишком длительной сушке поверхностые слои могут стать более труднопропитываемыми, чем обычно, что связано с остаточными напряжениями в древесине. Несомненно существует значительный диапазон влажности ниже точки насыщения волокон, при котором можно достичь хорошей пропитки.
Продолжительность атмосферной сушки лесоматериалов зависит от многих факторов, прежде всего от древесной породы, размеров сортимента, места складирования лесоматериалов, тип укладки сортиментов, погодных условий и др.
Непропитанный материал, уложенный на сушку или хранение, подвергается двум серьезным видам повреждений – гниению и растрескиванию, зависящим от погоды. Появление сушильных трещин более интенсивно в условиях, способствующих быстрому просыханию, но количество их можно свести к минимуму путем применения соответствующих методов укладки и нанесением покрытий или применением приспособлений против растрескивания.
Лесоматериалы, которые обычно подвергают пропитке, редко также интенсивно повреждаются поверхностными сушильными трещинами, как торцовыми, хотя иногда такие повреждения могут сильно отражаться на их качестве.
Если поверхностное растрескивание особенно нежелательно, то с ним можно бороться путем уменьшения шпаций между сортиментами и понижения таким образом циркуляции воздуха в штабеле. Так, для столбов, свай и пиломатериалов толщину прокладок и расстояние между отдельными сортиментами в ряду можно варьировать для регулирования скорости сушки.
Для шпал некоторое регулирование скорости сушки можно осуществлять путем изменения расстояния между самими штабелями, а также между отдельными рядами штабелей.
Для крупномерных сортиментов торцевое растрескивание может быть довольно значительным. Лиственные лесоматериалы особенно восприимчивы к такому типу разрушения, а брусья, содержащие сердцевинную трубку, даже хвойных пород, могут иметь особо серьезные повреждения. Эта форма растрескивания мало зависит от метода укладки и поэтому с ней нужно бороться другими способами. В частности, для предотвращения растрескивания шпал и переводных брусьев из древесины лиственных пород применяют железные скобы различных типов (рис. 53).
Рис. 53. Железные скобы, применеямые против растрескивания:
а – трапецевидная, б – С-образная, в – S-образная
Рекомендуется накладывать скобы на лиственные шпалы до или в момент привоза их на склад и укладки на сушку. Скобы следует накладывать на торец так, чтобы под прямым углом они захватили по возможности наибольшее количество сердцевинных лучей на торце шпалы.
Заболонный материал и ядровая древесина нестойких пород могут быть повреждены складской гнилью в сушильном штабеле, особенно во время теплой влажной погоды. Во избежание этого нужно строго выполнять правила атмосферной сушки, а также своевременно принимать профилактические меры при обнаружении первых признаков поражения.
Для предотвращения гнили лучше всего применять методы укладки, обеспечивающие быстрое просыхание лесоматериалов. Однако скорость сушки не должна быть слишком быстрой во избежание появления сильного растрескивания древесины.
Лесоматериалы, пропитываемые в сыром состоянии, должны храниться в условиях, исключающих их растрескивание.
Механическая обработка лесоматериалов (распиловка, затеска, насверловка, выбирание пазов и т.п.) должна производиться до их пропитки.
При обработке сырого леса (с влажностью по заболони более 23%) в операцию должны направляться партии лесоматериалов, близкие по влажности, согласно следующему распределению по группам:
лесоматериалы с влажностью до 40%;
лесоматериалы с влажностью до 60%;
лесоматериалы с влажностью до 100%;
лесоматериалы с влажностью выше 100%.
Пиломатериалы при подаче в пропитку должны укладываться на прокладках, для того чтобы было обеспечено максимальное соприкосновение антисептика со всей поверхностью сортиментов. Однако в теплое время года укладка шпал для пропитки допускается без прокладок.
При пропитке обледеневших лесоматериалов должны быть приняты меры, полностью устраняющие ухудшение качества пропитки из-за наличия обледенения и снега на поверхности сортиментов (прогрев, пропарка).
Пропитка древесины антисептиками требует соблюдения ряда условий. Прежде всего не следует допускать дефектов (трещин, смятия и др.) обработки лесоматериалов на пропиточных заводах.
Все подготовительные операции и сам процесс пропитки лесоматериалов должны проводиться так, чтобы не снижалась прочность древесины. Снижение прочности на 10-15% считается допустимым.
Наиболее целесообразно лесоматериалы пропитывать маслянистыми, не растворимыми в воде антисептиками, если цвет, запах и горючесть их допустимы в данных условиях службы консервированной древесины.
В этом случае применяются маслянистые антисептики или смеси их с любыми минеральными маслами, смешивающимися без химических взаимодействий.
Оводнение маслянистых антисептиков и антисептических смесей допускается не более чем на 5%.
Для наиболее долговечной защиты следует проводить пропитку с наибольшим поглощением маслянистых антисептиков. Однако с экономической точки зрения некоторые сортименты целесообразнее пропитывать по способам ограниченного или полуограниченного поглощения. К таким сортиментам относятся шпалы; столбы проволочной связи, кроме пасынков; детали мостовых и дорожных сооружений, кроме опор, эксплуатирующихся в морской воде; детали наземных сооружений (стулья, столбы, балки), когда пропитка их маслами допускается соответствующими инструкциями.
Маслянистыми антисептиками пропитываются, преимущественно способом полного поглощения, следующие лесоматериалы: опоры (столбы) портовых, мостовых и дорожных сооружений, эксплуатирующиеся в морской воде; детали опор высоковольтной сети, эксплуатирующиеся в земле; лесоматериалы, предназначенные для морского судостроения, когда пропитка их маслами допускается соответствующими инструкциями.
Жидкостное давление, под которым производится пропитка лесоматериалов антисептиками, должно быть не ниже 7 и не выше 15 атм. Перед пропиткой по способам ограниченного, полуограниченного и полного поглощения в холодное время года лесоматериалы, имеющие максимальную влажность заболони не более 25%, могут быть прогреты в масле или паром при температуре не выше 110 С в течение не более 2 часов.
Температура маслянистых антисептиков в период жидкостного давления должна быть не ниже 85 С и не более 110 С, а водорастворимых – не ниже 60 Си не выше 90 С при измерении ее в пропиточном цилиндре через 10 минут после установления жидкостного давления.
При пропитке маслянистыми антисептиками в тех случаях, когда нужная вязкость обеспечивается при более низких температурах, допускается снижение температуры пропитки, но не ниже 60 С.
Общие требования при обработке и пропитке антисептиками сырых лесоматериалов сводятся к следующему:
Лесоматериалы, имеющие влажность выше 25%, пропитываются с обязательной подсушкой в пропиточном цилиндре. При этом учитывается температура антисептика и пара, глубина разрежения и время обработки.
Например, при начальном нагреве сырой древесины маслянистым антисептиком температура его в пропиточном цилиндре должна быть не ниже 85 С. После этого антисептик в случае его оводнения более чем на 5% направляется на обезвоживание. Дальнейший процесс пропитки или сушки должен вестись при температуре не ниже 90 С.
При использовании для прогрева и сушки сырых лесоматериалов острого пара необходимо иметь температуру его не выше 125 С при продолжительности пропарки не более 2 часов в одном цикле.
Во всех случаях обработки сырых лесоматериалов, связанной с их сушкой, вакуум глубиной 560 мм (а лучше 700 мм) ртутного столба должен поддерживаться не менее 1 часа в одном цикле обработки.
Лесоматериалы, высушенные в цилиндре путем масло- или паровакуумной сушки до влажности по заболони 25% и ниже, пропитываются в дальнейшем как сухие – маслянистыми или водорастворимыми антисептиками. Лесоматериалы, только подсушенные в цилиндре (с влажностью от 60 до 100%), пропитываются в дальнейшем маслянистыми антисептиками по комбинированному методу, водорастворимыми антисептиками по методу полного поглощения или способом двойной пропитки.
К повторному антисептированию прибегают в каждом случае, когда лесоматериалы выходят из пропитки с меньшей, чем положено, нормой поглощения, с малой глубиной пропитки или с неравномерным распределением антисептика в пропитанной зоне, а также забракованные по цветности пропитки.
В этом случае рекомендуется, чтобы количество повторно пропитываемых лесоматериалов не превышало 10% от общего количества лесоматериалов в загрузке.
При неудовлетворительной пропитке сырых лесоматериалов их целесообразно перед повторной пропиткой выдержать 2-4 недели в неплотном штабеле для подсушки.
После пропитки маслянистыми антисептиками сырые лесоматериалы следует укладывать в штабели неплотно (в клетку или с прокладками), поскольку сушка таких лесоматериалов идет медленно и не сопровождается их растрескиванием.
Сырые лесоматериалы, пропитанные водорастворимыми антисептиками, целесообразно подсушить в неплотных закрытых от дождя штабелях
Сухие лесоматериалы после пропитки водорастворимыми антисептиками должны быть высушены. Для этого их укладывают в неплотные штабели с промежутками (шпациями) в защищенных от дождя местах.
При использовании пропитанных антисептиками лесоматериалов не рекомендуется помещать их в зараженную грибами или другими вредителями конструкцию, не приняв предварительно необходимых мер дезинфекции. Следует также избегать в конструкциях сопряжения пропитанной и непропитанной древесины.
При погрузке, транспортировке и выгрузке пропитанных лесоматериалов необходимо не допускать нарушения целостности их поверхности.