918

1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Воронежская государственная лесотехническая академия

А.Д. Платонов

Гидротермическая обработка и консервирование древесины

Тексты лекций

Воронеж

2002

2

УДК 674. 048

Платонов А.Д. Гидротермическая обработка и консервирование древесины: Тексты лекций. – Воронеж:ВГЛТА, 2002. - 24 с.

В текстах лекций в краткой форме изложены виды повреждений древесины при ее хранении, транспортировке и эксплуатации.

Предназначаются для студентов специальности 260200 - Технология деревообработки

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА

Рецензенты: зав. лабораторией анатомии и лесной радиологии НИИЛГиС, канд. биол. наук С.В. Щетинкин; генеральный директор НПЦ «Восмоддрев», канд. техн. наук А.Н. Мильцин.

УДК 674. 048 © Платонов А.Д., 2002 © Воронежская

государственная

лесотехническая академия, 2002

3

1 Виды повреждений древесины при хранении и эксплуатации

В настоящее время мировая оценка древесины как строительного материала остаётся высокой: древесина делит первые места с бетоном и металлом. Её конкурентоспособность с ними определяется не только способностью к воспроизводству, доступностью и относительно невысокой ценой, но и замечательными строительными свойствами. Она является лёгким и прочным, хорошо обрабатываемым материалом, обладающим достаточными тепловыми свойствами и легко поддающимся декоративной отделке. Являясь пористым материалом, древесина может пропитываться жидкостями, способными придавать ей новые заданные свойства. В результате механической обработки, гнутья и склеивания из древесины можно получать материалы различных форм и размеров, в том числе листовые: фанеру и плиты. Сферы её применения продолжают расширяться. Так современные деревянные конструкции оказываются в 5 раз легче железобетонных, и это во многих случаях заставляет отдавать им предпочтение.

Однако наряду с положительными качествами у древесины есть и существенные недостатки. Древесина – это, в первую очередь, биологическая структура. Она очень чувствительна к той среде, в которой хранится или эксплуатируются изделия выполненные из неё. Так древесина, служащая без защиты, часто сгнивает в течение 2-3 лет.

Все виды разрушений, которым подвержена древесина, можно разделить на повреждения от:

-грибов (гниение);

-насекомых (в том числе молюсков);

-огня;

- несовершенства конструкций в процессе строительства и проектирования;

-механическое разрушение;

-действия воды, кислот и щелочей.

Древесина, как природный материал, подвержена воздействию очень многих разрушителей. Кроме того, она сама по себе очень изменчивый материал, условия её службы различны, требования к средствам и способам защиты достаточно строги.

2 Правила заготовки и транспортировки лесоматериалов

Много столетий назад научились объективно оценивать правильный отбор строительного леса. Наиболее стойкими против гниения справедливо считалась древесина таких пород как: дуба, сосны, лиственницы, белой акации и т.д.

С давних пор справедливо оценивалось значение сушки лесоматериалов, которые обычно заготавливались не позднее 1…2 лет до начала строи-

4

тельства. Дубовые строительные лесоматериалы за 3 года до их использования.

Рекомендовалось строевой лес заготавливать поздней осенью или зимой. В этот период меньше приходится опасаться разрушения древесины грибами или насекомыми даже в тех случаях, когда условиям хранения не уделяется должного внимания. Главное преимущество лесоматериалов зимней заготовки состоит в том, что они равномерно высыхают в течение 7…8 месяцев почти до такой же степени, что и лесоматериалы весенней или летней рубки в течение 1…2 месяцев (зима – для небольших объемов, а на севере единственный способ вывозки по болотам).

Чтобы уменьшить (избежать) повреждений при работе с древесиной, необходимо выполнять определенные требования (при ее транспортировке и хранении).

При заготовке древесины в зимний период хранение лучше осуществлять в штабелях из бревен, на подштабельном основании (верхний ряд плотный от попадания снега). Над ценными породами делают навесы.

При заготовке древесины летом имеется большая вероятность образования трещин вследствие быстрого ее высыхания, что, в свою очередь, повышает вероятность повреждения грибами.

Образование трещин несколько снижается, если срубленные деревья с кроной (в хлыстах) оставлять на 10…14 дней в лесу. В этом случае комли спиленных деревьев сразу смазывают битумной эмульсией с добавкой антисептика или антисептической пасты в смеси с глиной.

Не позднее, чем через 2 недели после летней рубки деревья разделывают на кряжи, которые желательно очистить от коры.

3 Приемка и хранение лесных материалов на складах и стройплощадках

Производственная профилактика по противогнилостной защите деревянных конструкций должна осуществляться в процессе строительства всех зданий и сооружений, независимо от срока их службы.

Первоочередной задачей профилактики при производстве строительных работ является предохранение от излишнего увлажнения лесоматериалов, деталей, полуфабрикатов и заполнителей, а также возможное уменьшение опасности занесения в постройку грибной инфекции через строительные материалы.

Для разрешения этой задачи, прежде всего, требуется правильная организация приемки и хранения лесных и других материалов и деталей, поступающих на стройплощадку или центральный склад строительства.

Для этого следует, прежде всего подготовить площадку под склад и содержать ее в санитарном состоянии, а именно:

а) площадка под склад (складской двор) должна быть спланирована с устройством водосточных канав и лотков, очищена от коры, щепы, стружки и т. п. органического мусора; должна быть произведена дезинфекция грунта

5

5-10 %-ным водным раствором железного купороса или порошком хлорной извести; очистка складского двора и дезинфекция должны периодически повторяться для поддержания его в надлежащем санитарном состоянии;

б) в целях лучшего проветривания штабели лесоматериалов следует располагать длинной стороной перпендикулярно направлению господствующих ветров и с разрывом между ними не менее 1 м; не допускается расположение штабелей вблизи жилых зданий и заборов, а также (в целях санитарной профилактики) вблизи уборных, выгребов, свалок и т. п.;

в) подготовленная под склад площадка должна быть обеспечена необходимым противопожарным инструментом, приспособлениями (огнетушители), материалами (вода, песок) и постоянной противопожарной охраной.

Все поступающие на постройку лесоматериалы следует немедленно рассортировывать и укладывать в штабели на подкладки и с прокладками, предохраняя их также сверху от атмосферных осадков; хранение лесоматериала без штабелировки, но обязательно на подкладках, допускается не более трех дней.

Лесоматериал, явно пораженный домовыми грибами и жукомточильщиком или домовым усачом, и, тем более, явно загнивший, со значительной утратой механических свойств, на склад не допускается; ни для каких строительных целей такой лесоматериал применен быть не может; он может быть использован лишь на топливо при условии предварительного обеззараживания и немедленного сжигания в отдельной топке так, чтобы этот материал не разносили по отдельным помещениям и не хранили в сараях.

В сомнительных случаях лесоматериалы и стройдетали с признаками налетов домовых грибов, частичной гнилью, изменением цвета при частичной утрате механических свойств, а также с признаками поражения их энтомологическими вредителями должны складываться в отдельные карантинные штабели и, в зависимости от результатов лабораторного анализа и после предварительного их обеззараживания, или допускаться к использованию в открытых частях хозяйственных построек, или же назначаться для сжигания в качестве топлива, как указано выше.

Лесоматериалы с признаками поражения лесными, биржевыми или плесневидными грибами, с грибными окрасками, но без заметного уменьшения механической прочности после отсортировки и удаления поврежденных участков подвергаются предварительному антисептированию и подсушиваются в особых штабелях. После этого они могут быть использованы для хозяйственных и временных построек и вспомогательных работ, а также и для ненесущих конструкций новых зданий с устойчивым сухим режимом; при этом они подлежат специальному антисептированию в соответствии с конструктивным назначением.

Лесоматериалы, пораженные жуками-усачами и другими энтомологическими вредителями, не поражающими вновь древесину в постройках, в

6

зависимости от характера поражения и вида вредителя могут быть использованы, главным образом, в распиленном виде в конструкциях с устойчивым сухим режимом; пригодность таких материалов в каждом случае должна быть установлена экспертизой.

Неошкуренные материалы на склад не допускаются или, в крайнем глучае, немедленно по прибытии на постройку очищаются от коры и луба на отведенной для этой цели особой площадке.

Здоровая на вид древесина, полученная от разборки старых зданий, пораженных домовыми грибами, допускается на склад только после обеззараживания водным раствором антисептика и должна храниться на отдельной площадке. Такая древесина допускается к использованию только в открытых частях хозяйственных и временных построек, но не в конструкции новых зданий.

Здоровая на вид древесина, полученная от разборки конструкции ремонтируемого здания, пораженного домовыми грибами, допускается к беспрепятственному использованию только в этом же здании после соответствующего антисептирования.

Хранение дров и опилок в непосредственной близости от лесоматериала запрещается.

При укладке штабелей следует применять подкладки из здорового сухого леса, антисептированные маслянистым антисептиком; высота подкладок должна быть не менее 25…30 см. При штабелировании досок прокладки укладываются на таком расстоянии, чтобы доски не прогибались – через каждые 2-3 ряда досок толщиной до 25 см и через 1-2 ряда более толстых досок; между досками оставляются промежутки (шпации), которые должны быть расположены на одной вертикали так, чтобы образовывались сквозные вертикальные щели. Длина штабеля должна быть равна длине досок, ширина – 5…6 м и высота - не более 4…5 м.

Кругляк следует накатывать на лежни с прокладками не более как через 2-3 ряда, – такая облегченная штабелевка допускается при хранении лесоматериала не более как 15 дней.

Оформление приемки лесоматериалов заключается в составлении акта приемки на каждую вновь прибывающую партию. В акте следует отмечать: 1) время получения; 2) номера накладных и других сопроводительных документов; 3) станцию погрузки и пункта лесозаготовки (лесничества и т. п.); 4) количество материалов по сортам, 5) результаты приемки.

4 Выбор и подготовка территории склада (биржи) для естественной сушки и хранения пиломатериалов

Большое внимание необходимо уделять и территории склада, на котором осуществляется хранение лесоматериалов.

А именно:

7

- площадь склада должна быть спланирована, очищена от деревьев, кустарника и дренирована, ямы засыпаны песком, шлаком и т. п.;

-заблаговременно предусмотреть планировку штабелей с уплотнением участков под штабелями, с подстепными местами и дорогами между ними;

-почва склада должна быть сухой;

-хорошая дренажная система для отвода атмосферных осадков;

-хорошо продувается и находится от ближайшего лесного массива не менее 100 м;

-нельзя хранить гнилую или пораженную жуками древесину;

-удалять всякую растительность на всей территории склада;

-если хранится древесина ценных пород, то каждой весной желательно распылять (рассыпать) хлорную известь в объеме 160…200 г/м2;

-прокладки между рядами бревен или досок должны быть антисептиро-

ваны;

-расстояние между досками в горизонтальном ряду: влажные –15 см, полусухие – 10 см, воздушно-сухие – 5 см;

-при обнаружении признаков гниения древесину следует рассортировать, а испорченную удалить;

-торцы обработать известью или укрыть горбылем.

При группировке штабелей в секции промежутки между штабелями должны быть шириной: по длине секции 1,5 м и по ширине - 2 м. Продольные и поперечные проезды между секциями должны быть прямолинейными.

По отношению к господствующим ветрам штабели располагаются: тонких досок (толщиной до 22 мм) - с наветренной стороны, более толстых досок (толщиной 25…45 мм) - с подветренной стороны, досок толщиной 50

.мм и более - в середине склада.

Подстопные места - фундаменты устраиваются в виде деревянных клеток из обрезков здоровых бревен или досок размерами в основании 0,6 х 0,6 м и высотой 0,5…0,6 м (при высоком уровне грунтовых вод - до 0,75…1 м). Лесоматериал клеток должен быть антисептирован глубокой пропиткой, рекомендуется применение маслянистых антисептиков.

Подстопные места могут устраиваться также в виде системы деревянных стульев и прогонов или из бетонных и каменных стульев и прогонов

Слесоматериалами следует обращаться бережно при транспортировке

ина строительной площадке. Всякое хотя бы кратковременное соприкосновение с древесиной, пораженной грибами или жуками, а также загрязнение может привести к заражению здоровой древесины и существенно затрудняет ее последующее консервирование.

Крайне не желательно применение в строительстве лесоматериалов с влажностью более 22 %. Но если нельзя избежать этого, такие материалы нужно антисептировать даже в том случае, если они во время эксплуатации не подвержены увлажнению.

8

5 Грибные повреждения

Древесине присуще такое явление, как достаток).

Оно проявляется не только в изменении цвета, но и в уменьшении объемного веса, растрескивании и понижении механической прочности, т. к. вызывающие гниение грибы используют для своего развития целлюлозу, гемицеллюлозу, лигнин и другие составные части древесины.

Гниение вызывется развитием в древесине живых грибных нитей, которые питаются древесиной как готовым органическим веществом; без грибных волокон развитие гниения невозможно.

Дереворазрушающие грибы, как и вообще все грибы, являются низшими растениями, они не содержат зеленого вещества (хлорофилла) и потому не могут сами синтезировать органические вещества, используя для этого углекислоту воздуха. Они вынуждены питаться готовыми органическими соединениями, поселяясь на живой или мертвой древесине или на других предметах органического происхождения (кожа, бумага, шерсть, клей и т.п.), благодаря своим выделениям растворяют и усваивают всю древесину или чаще всего, одну из ее частей – целлюлозу или лигнин.

Особенно быстро гниение древесины протекает в присутствии почвы, которая содержит большое количество организмов. Так в 1 г. содержатся следующие микроорганизмы, в млн. шт., которые могут разрушать целлюлозу и лигнин:

-бактерий 1…100;

-близких к бактериям лучистых грибков 1…10;

-простейших одноклеточных животных организмов 0.1…1;

-грибов 0.05…1 и т. д.

Сенежской лабораторией консервирования древесины зарегистрированно 70 видов грибов, разрушающих древесину в постройках, и около 300 видов – в условиях контакта древесины с почвой.

Процесс гниения древесины можно было бы условно расчленить на следующие два этапа: первый – увлажнение древесины до пределов, необходимых для свободной жизнедеятельности гриба, живые нити которого выделяют так называемые ферменты (сложные органические вещества, присутствие которых во влажной древесине способствует гидролитическому переходу клетчатки в растворимую в воде глюкозу), и второй этап – усвоение грибом растворенной в воде глюкозы.

В действительности эти этапы протекают непрерывно и одновременно, в результате чего происходит гниение древесины – ее разложение с выделением свободной углекислоты и воды по следующей схеме:

С6Н10О5 + 6О2 = 5Н2О + 6СО2 Большинство опаснейших грибов – разрушителей древесины состоят

из грибницы (мицелий). Часть грибницы, расположенная на поверхности

9

древесного материала называется «поверхностной» или «воздушной» грибницей, а другая часть, которая находится в древесине, «внутренней».

Грибница состоит из микроскопических нитей, воспринимающих растворимые в воде питательные вещества и пропитывающих древесину довольно далеко от места, которое можно определить на глаз как пораженное.

Наружная грибница состоит из ватообразных скоплений, которые видны невооруженным глазом. К наружной грибнице относятся также так называемые «гифы», которыми гриб перемещается к новым источникам питания.

Внешний вид древесины, сгнившей под влиянием разрушающей деятельности того или другого гриба, различен.

Деструктивную (трухлявая) гниль производят грибы, разрушающие мертвую древесину, т.е. так называемые грибы-сапрофиты. Эти грибы раз-

рушают главным образом, древесную клетчатку (целлюлозу, гемицеллюлозу клеточных стенок), меннее затрагивая легнин. Такая гниль характеризуется призматическим растрескиванием древесины (продольными и поперечными трещинами) и потемнением ее, в конечной стадии процесса – с полной утратой механической прочности, при легком давлении крошится и расщепляется в пыль. Различают гниль крупнопризматическую, среднепризматическую и мелкопризматическую.

Коррозионную (ситовидная) гниль производят грибы, разрушающие живую древесину, т.е. лесные грибы, или так называемые, грибы-паразиты. Эти грибы усваивают и разрушают, главным образом, лигнин.

Такая гниль характеризуется расслоением дерева по годовым слоям, образованием выцветов в виде мелких продолговатых пятен и общей окраской дерева в бурый и коричневый цвет, в конечной стадии – с полной утратой механической прочности. На последней стадии поражения древесина становится мягкой, вязкой, не крошится, легко расщепляется на волокна, как вата. Примером типичной коррозионнной гнили является так называемая ситовина или ситовая древесина.

Смешанную гниль производят грибы, поселяющиеся на живой древесине, но способные развиваться до известной степени и на мертвой древесине, т.е. так называемые полупаразиты и полусапрофиты.

Эти грибы усваивают и разрушают лигнин, так и частично клетчатку. Гниль характеризуется расслоением древесины по годовым слоям и мелкопризматическим расслоением и окраской древесины в бурый или коричневый цвет до полной утраты механической прочности.

Цикл развития грибов

-прорастают споры гриба, которые занес ветер;

-прорастание спор продолжается, появляются тонкие нити грибницы;

-из сплетений нитей образуется ватообразная грибница (мицелий);

-из ниток грибницы выделяются овальные питательные гифы;

-созревает плодовое тело;

10

- из плодового тела выбрасываются миллионы спор, которые разносятся ветром.

После достижения полного развития гриба на поверхности древесины образуется пленчатое плодовое тело, содержащее большое число микроскопических частиц-спор, которые при прорастании в благоприятных условиях дают начало новым грибам.

Все ненормальные окраски и гнили, поражающие древесину можно разделить на две большие группы пороков:

-первичные пороки, возникающие в растущих деревьях. Они развиваются чаще всего во внутренних частях дерева, оставляя наружные живые заболонные части здоровыми;

-вторичные пороки, возникающие в отмирающей, либо мёртвой древесине после срубки дерева и применения его в деле. Они развиваются прежде всего в заболони, ограничиваясь только ею или захватывая со временем значительные участки внутренней части ствола – ядро, спелую древесину.

При оценке пригодности древесины с первичными грибными окрасками и гнилями необходимо учитывать, что многие грибы – возбудители этих пороков не способны продолжать свое развитие в срубленном или отмершем дереве после подсыхания и вторичного увлажнения древесины. Грибы – возбудители вторичных окрасок и гнилей встречаются редко в гнилых деревьях, вызывая лишь незначительные по объёму поражения, но они развиваются в полной мере после отмирания или рубки дерева, а также при благоприятных условиях в деревянных конструкциях и сооружениях.

В дальнейшем первичные пороки нами рассматриваться не будут, а все их виды следует относить только ко вторичным.

Ко вторичным порокам отнесены:

-химические окраски;

-гнили отмирающей древесины (вызваны жизнедеятельностью деревоокрашивающих грибов):

а) грибные окраски; б) плесень;

-ядрово-заболонные гнили мертвой древесины вызваны жизнедеятельностью дереворазрушающих грибов:

а) гнили открытых сооружений; б) гнили закрытых сооружений;

в) гнили мокрых конструкций.

Приведенная классификация является условной и характеризует определенные этапы разрушения пораженной древесины. В реальности бывает довольно сложно провести резкую границу между различными видами гнилей и степенью поражения древесины. Обычно происходит постепенный переход от грибных окрасок к твердым, а затем мягким гнилям.