книги / Строительные материалы

Инородные включения — это присутствующие в дре­ весине посторонние тела недревесного происхождения (песок, камни, гвозди и т. п.). Подобные включения за­ трудняют обработку древесины и могут быть причиной аварий.

Механические повреждения (заруб, запил, скол, вы­ рыв и т. п.) являются следствием небрежного или неуме­ лого применения механизмов и инструментов при обра­ ботке древесины. Они не только снижают механическую прочность, но и затрудняют использование лесоматериа­ лов по назначению.

Покоробленность — это искривление пиломатериала, возникающее при распиловке, сушке и хранении. Разли­ чают простую, сложную покоробленность и крыловатость. Поскольку покоробленность изменяет форму пило­ материалов, то она затрудняет их обработку и использо­ вание по назначению.

§6. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ

ИСПОСОБЫ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ

1.Физическая и химическая стойкость древесины

Долговечность древесины различных пород в воздуш­ ных и водных условиях эксплуатации охарактеризована в табл. 12.4.

В сухих условиях и при надлежащем проветривании

древесина сохраняется долго (деревянные изделия, на-

ТА Б Л И Ц А 12.4. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ

ВСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

ходившиеся в пирамидах-усыпальницах египетских фара­ онов, сохранились до наших дней). Столь же долговечна древесина, постоянно находившаяся в воде без доступа воздуха. Известны случаи сохранения подводных частей свай мостов, построенных древними римлянами. По­ переменное увлажнение и высыхание деревянных эле­ ментов создает благоприятную среду для гниения древе­ сины. На древесину влияет и химический состав воды. В морской воде древесина сохраняется хуже, чем в речной. В строительстве гидротехнических сооружений применя­ ют в основном сосну, обладающую стабильной долговеч­ ностью в воздушных и водных условиях эксплуатации. Дуб и лиственницу используют в конструкциях, которые должны быть прочными и стойкими против гниения. В лесоматериалах для гидротехнических сооружений не до­ пускается гнили. Древесина капитальных сооружений для предохранения от гниения и повреждения древоточ­ цами должна быть антисептирована.

Химическая стойкость древесины к действию кислот и щелочей неодинакова для различных древесных пород. Разрушение древесины зависит от концентрации и дли­ тельности воздействия растворов. Слабо диссоциирован­ ные кислоты (уксусная, молочная и т. п.) не разрушают древесину, так же как и слабощелочные растворы. Силь­ ные кислоты (серная, фосфорная и т. п.) дегидратируют древесину, вызывая явление, подобное обугливанию.

2. Причины гниения древесины и способы ее защиты

Гниение — разложение целлюлозы древесины вследст­ вие деятельности дереворазрушающих грибов и микроор­ ганизмов. Поражающие древесину грибы весьма разно­ образны. Если плесень почти не изменяет механические свойства древесины и ее влияние ограничивается прида­ нием древесине цветной окраски, ухудшающей внешний вид, дереворазрушающие грибы могут сильно понизить качество древесины или сделать ее непригодной. Пита­ тельной средой для дереворазрушающих грибов является растворимый daxap (глюкоза), являющийся продуктом разлагаемой ими целлюлозы. При содействии фермента, выделяемого грибом, нерастворимая в воде целлюлоза

В теле гриба глюкоза окисляется кислородом возду­ ха, образуя углекислый газ и воду. Следовательно, для жизнедеятельности гриба необходимы влага и кислород воздуха, вот почему легко загнивает древесина, находя­ щаяся в условиях переменной влажности (столбы, сваи и т. п.). Споры различных грибов почти всегда имеются на дереве, оставаясь пассивными до тех пор, пока не на­ ступят благоприятные условия. Гниение дерева развива­ ется при влажности более 18—20%, хотя споры сохра­ няют жизнеспособность и в сухой древесине. При доста­ точной влажности и положительной температуре споры прорастают и появляется грибница, сначала в виде вато­ образного образования, а затем в виде плотного тела на поверхности материала (то, что обычно называют гри­ бом). Плодовые тела выделяют огромное количество спор, которые переносятся ветром и насекомыми и явля­ ются основным источником заражения древесины.

Различают лесные, складские и домовые грибы. Лесные грибы поражают растущее дерево и редко встре­ чаются в лесоматериалах, так как зараженные части ствола отделяются при сортировке леса. Складские гри­ бы паразитируют на срубленной древесине в лесу или на складах, пока древесина еще сохраняет свои соки. К чис­ лу опасных складских грибов, вызывающих гниль, отно­ сятся гриб складской, встречающийся в штабелях бревен и пиломатериалов, а также гриб столбовой (или шпаль­ ный). Домовые грибы поражают не только деревянные конструкции, но и органические строительные материалы (древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, камышит и т. п.). Наиболее опасными из домовых гри­ бов является настоящий домовый гриб, белый домовый гриб, пленчатый домовый гриб и др. Эти грибы пора­ жают древесину как хвойных, так и лиственных пород (рис. 12.18).

Способы предотвращения гниения имеют своей целью создание условий, неблагоприятных для развития дере­ воразрушающих грибов. Поскольку грибы развиваются при определенной влажности, то основным средством пре­ дотвращения гниения, является применение для деревян­ ных конструкций, находящихся на воздухе, сухой дре-

концентрация раствора 2—3 %, растворимость в воде при 16—18°С составляет 4,5%. Обладает высокой токсич­ ностью по отношению к дереворастущим грибам и насе­ комым, часто используют в комбинации с другими анти­ септиками. При соединении с известью, цементом фторид натрия переходит в нерастворимый фторид кальция и те­ ряет свою токсичность.

Кремнефторид натрия Na2SiF6 — порошок белого или серого цвета; его растворимость в горячей воде — около 2,4%. Применяют совместно с фторидом натрия в виде водного раствора, а также в составе антисептических паст.

Препараты ХХЦ (смесь хлорида цинка и натриевого или калиевого хромпика) и MX ХЦ (смесь хлорида цин­ ка, хромпика и медного купороса) трудно вымываются водой, но окрашивают древесину в желто-зеленый цвет и вызывают коррозию черных металлов, а при больших концентрациях несколько снижают прочность древесины.

Органорастворимые препараты типа ПЛ (растворы пентахлорфенола в легких нефтепродуктах) — высокоток­ сичные антисептики, хорошо проникающие в древесину.

Высокотоксинные антисептики, содержащие арсенаты металлов, в виде жидкостей и паст хорошо защищают древесину от загнивания, не ухудшая ее свойства и не оказывая корродирующего влияния на металлические де­ тали. Ряд эффективных антисептических препаратов по­ лучают путем сочетания соли (например, фторид натрия) и водорастворимого органического антисептика (динит­ рофенола и др.).

Маслянистые антисептики не растворяются в воде, поэтому их используют для консервации древесины, нахо­ дящейся на открытом воздухе, в воде или земле. Токсич­ ность антисептиков этой группы обусловливается нали­ чием в них фенола и его производных. Эти вещества содержатся в маслах, получаемых в результате переработ­ ки каменноугольного дегтя, который является одним из продуктов процесса коксования каменного угля.

Антраценовое масло — продукт перегонки каменное угольного дегтя (при 270—410 °С), сильно токсичен, об­ ладает специфичным резким запахом, темно-бурого цве­ та. Сланцевое масло применяют наравне с антраценовым маслом.

Каменноугольное креозотовое масло получают при дистилляции каменноугольного дегтя (при 250—280 °С),

применяют в подогретом до 50—60 °С состоянии. Облада­ ет сильным антисептирующим действием, не выщелачи­ вается, не оказывает вредного действия на древесину и металл. Является одним из лучших антисептиков для шпал, деревянных столбов, опор мостов.

Древесина, пропитанная маслянистыми антисептика­ ми, приобретает темный цвет, имеет резкий фенольный запах, не поддается окраске, увеличивает горючесть, поэ­ тому эти антисептики не применяют для консервации де­ ревянных конструкций и деталей, находящихся внутри жилых помещений.

Антисептические пасты состоят из трех частей: водо­ растворимого антисептика, связующего вещества, обес­ печивающего прилипание пасты к поверхности древеси­ ны, и наполнителя — торфяного порошка.

Битумная паста изготовляется путем добавления в расплавленный битум зеленого масла (в качестве раст­ ворителя), фторида натрия и торфяного порошка. Состав перемешивают до получения однородной смеси. Битум­ ные пасты водостойки, торфяной порошок (вводимый в количестве 5—10%) облегчает диффузию фторида нат­ рия из битуминозного связующего в древесину.

Силикатная паста получается из кремнефторида нат­ рия (15—20%), жидкого стекла (около 72%), воды и добавки каменноугольного масла, придающей отвердев­ шей пасте эластичность. Эта паста, как и экстрактовая, не горюча, но и не водостойка.

Экстрактовая паста содержит фторид натрия (25— 40%), экстракт сульфитных щелоков (26—28 %), воду (30—40 %) и торфяной порошок. После нанесения на де­ ревянный элемент пасту надо покрывать гидроизоляци­ онным слоем для защиты ее от вымывания.

Антисептические пасты применяют как обмазки для защиты от гниения деревянных конструкций при повы­ шенной влажности воздуха, а также для элементов, на­ ходящихся в грунтах с переменной влажностью. Пасту, нанесенную на поверхность столбов или других элемен­ тов, соприкасающихся с землей, защищают гидроизоля­ цией (толем, рубероидом и т. п.). Те места деревянной конструкции, которые повреждены дереворазрушающими грибами или насекомыми, обрабатывают сильнодейству­ ющими антисептиками. Древесину, пораженную гнилью, удаляют и сжигают во избежание заражения здоровой древесины.

Древесина может подвергаться стерилизации путем облучения лучами Со-60 (кобальта) по определенному режиму. Применение радиационных методов возможно только при строгом соблюдении правил охраны труда. Усовершенствование установок для стерилизации древе­ сины горячим воздухом (при 100 °С), который вызывает гибель грибов и насекомых, поможет сохранить деревян­ ные конструкции, находящиеся в эксплуатации.

Способы антисепгирования древесины применяют п зависимости от типа и условий службы конструкций. По­ верхностная обработка производится водными раствора­ ми антисептиков, которые наносят на поверхность дере­ вянных элементов кистями или распылителями за 2— 3 раза. Глубина пропитки древесины составляет в этом случае 1—2 мм.

Пропитка в горяче-холодных ваннах осуществляется в определенной последовательности: сначала подсушен­

время древесина нагревается и воздух, находящийся в ее порах, частично удаляется. Затем деревянные элементы переносят в ванну с холодным антисептиком (20—40 °С). При охлаждении воздух в порах сжимается и под дейст­ вием создающегося вакуума антисептик засасывается в древесину. Для пропитки применяют водорастворимые й маслянистые антисептики. Способ горяче-холодных ванн позволяет пропитать древесину сосны на всю толщину заболони (рис. 12.19).

Пропитка под давлением производится в автоклавах. Материал загружают в автоклав, который герметически закрывают. Сначала в автоклаве создается вакуум, ма­ териал выдерживают до удаления воздуха из древесины. Затем автоклав заполняют подогретым антисептиком и повышают давление в нем до 0,6—0,8 МПа, после чего давление снижают до нормального, выпускают остав­ шийся антисептик и выгружают из автоклава антиссптированный материал. Этим способом обрабатывают Дере­ вянные элементы, соприкасающиеся с землей, бетоном или каменной кладкой.

Пропитка в высокотемпературной ванне (разработана А. И. Фоломиным) объединяет процессы сушки и про­ питки сырой древесины. Материалы из хвойных или диственных пород помещают в ванну с каменноугольным маслом (или другим равноценным антисептиком), нагре-

температурной жидкой среде позволяет избежать тре­ щин и добиться полной стерилизации древесины.

Диффузионная пропитка заключается в том, что во­ дорастворимый антисептик,* содержащийся в антисепти­ ческой пасте, постепенно растворяется и пропитывает древесину вследствие медленного диффузионного пере­ мещения (рис. 12.20). Части деревянных конструкций, подвергающиеся периодическому увлажнению (концы деревянных балок и прогонов, опорные части ферм и т. п.) покрывают слоем битумной, силикатной или эк­ страктовой пасты, содержащей NaF, Na2SiF6 и т. п.

3. Защита древесины от возгорания

Существенным недостатком древесных материалов является их легкая воспламеняемость. Температура вос­ пламенения древесины (соответствующая вспышке горю­ чих газов) 250—300 °С в зависимости от породы дерева. Продукты деструкции древесины, образующиеся при на­ гревании ее после удаления влаги, горят, начиная с тем­ пературы 170°С. Интенсивное же выделение горючих газов происходит при 280 °С. Однако длительный нагрев древесины (от печей, дымоходов и т. д.) при более низ­ ких температурах (120—150°С) тоже может быть опасен вследствие постепенного обугливания древесины с обра­ зованием самовоспламеняющегося угля. При температу­ ре выше 350 °С газы, выделяющиеся из древесины, вос­ пламеняются даже при отсутствии открытого пламени.

Для предупреждения возгорания деревянных элемен­ тов следует предусматривать соответствующие конструк­ тивные меры: необходимо удалять дерево от источников нагревания; устраивать разделки из несгораемых мате­ риалов (бетона, кирпича и т. п.), покрывать деревянные части слоем малотеплопроводного минерального мате­ риала (асбестового, пористой штукатуркой и т. п.)* Для предохранения от огня поверхность деревянных конст­ рукций покрывают огнезащитными красочными состава­ ми или пропитывают огнезащитными веществами — ан­ типиренами.

Огнезащитные красочные составы изготовляют из связующего вещества (обычно жидкого стекла), наполни­ теля (кварцевого песка, мела или магнезита) и щелочестойкого пигмента (охры, мумии и т. п.). Огнезащитное действие окраски проявляется в том, что при пожаре