Древесина в строительстве

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Дальневосточный государственный технический университет

Дальневосточный политехнический институт (ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

Реферат

На тему: Древесина в строительстве

Проверил: Хоменко Л.В.

Выполнил студент

группы НХ-5931:

Савчук К.А.

Находка 2006г.

Содержание

Строение и состав древесины

Пороки древесины

Защита деревянных конструкций от гниения

Противопожарная защита деревянных конструкций

Лесные ресурсы и породы строительной древесины

Строение и состав древесины

В процессе роста дерева стенки клеток древесины внутренней части ствола, примыкающей к сердцевине, постепенно изменяют свой состав, одеревеневают и пропитываются у хвойных пород смолой, а у лиственных -- дубильными веществами. Движение влаги в древесине этой части ствола прекращается, и она становится более прочной, твердой и менее способной к загниванию. Эту часть ствола у разных пород называют ядром или спелой древесиной.

Древесина как материал органического происхождения состоит из ткани, образованной клетками. Клеточная ткань составляет скелет дерева, обеспечивающий его прочность, а также для проведения питательных соков и для накопления питательных веществ

Этим функциям клеточной ткани соответствуют: структурные клетки (прочностные), клетки проводящие и клетки накопляющие (паренхимные). В лиственных породах прочностными клетками являются либриформа, удлиненные,с толстыми одревесневшими оболочками проводящими клетками служат сосуды, длинные клетки с тонкими оболочками и широкими полостями: накопляющие клетки образуют клетки сердцевинные лучи. В хвойных породах прочностными и одновременно проводящими клетками служат трахеиды, занимающие более 90% объема древесины. Трахеиды имеют вытянутую в длину веретенообразную форму и утолщенные одревесневшие стенки. Паренхимные клетки образуют сердцевинные лучи и смоляные ходы.

Нарастание древесины деревьев умеренного климатического пояса происходит концентрическими слоями относительно сердцевины. На поперечном разрезе ствола этот процесс отражается в виде кольца, называемого годовым слоем. Годовые слои четко видны у многих пород - лиственницы, сосны, дуба и др. (Рис. 28. ). Они состоят из двух полос - светлой и темной. Светлая внутренняя полоса состоит из широкополостных весенних клеток, образующих слабую по прочности раннюю древесину.

Наружная темная полоса состоит из клеток с узкими полостями и толстыми стенками, образующими прочную, плотную позднюю древесину. У ели, пихты и некоторых лиственных пород различие между ранней и поздней древесиной менее заметно.

Оболочки клеток состоят преимущественно из целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина. С ростом дерева происходит одревеснение оболочек, заключающееся в увеличении содержания лигнина. Соединяющее клетки межклетное вещество в основном состоит из лигнина.

Химический состав веществ, входящих в древесину независимо от породы, с округлением до 1%: углерода - 50%, кислорода - 44%, водорода - 6%. Скопление макромолекул образует мельчайший волокнообразный элемент строения клеточной оболочки - мицеллу. Мицеллы соединяются в более крупные волоконца - фибриллы, видимые в микроскоп; из сплетения фибрилл и состоит оболочка клетки.

Живые клетки древесины наполнены влагой, в полостях клеток находится свободная влага, в толще клеточных оболочек, в мельчайших порах между их волоконцами - гигроскопическая влага. При высыхании влага удаляется, оставляя в древесине многочисленные пустоты.

Волокнистость и пористость являются характерными особенностями строения древесины. Строение дерева, видимое невооруженным глазом на основных сечениях ствола.

В центре поперечного сечения находится сердцевина, самая слабая часть древесины по прочности, нестойкая на загнивание. Окружающая сердцевину внутренняя часть ствола многих пород состоит из наиболее прочной, непроницаемой для жидкостей, древесины, прекратившей свои жизненные функции. Эта часть темнее наружной, то она называется ядром (сосна, лиственница, дуб); если же она одного цвета с наружной частью, но отличается от нее пониженной влажностью, то называется спелой древесиной (ель, пихта, бук).

Наружные слои древесины образуют заболонь. Древесина заболони обычно слабее (на 5 - 10%) ядра, более влажная и легче пропитывается жидкостями (например, антисептиками).

Породы, у которых наружная и внутренняя части ствола не отличаются по свойствам древесины, называются заболонными (береза, ольха). Заболонь снаружи окружена камбиальным кольцом, состоящим из способных к делению клеток. Камбий откладывает внутрь клетки древесины, а наружу - лубяные клетки и клетки коры.

В течение года при нормальных условиях жизни дерева образуется один годовой слой древесины; по их количеству можно подсчитать возраст дерева. На поперечном сечении ствола некоторых пород заметны радиальные полосы. Это сердцевинные лучи. Они имеются во всех породах дерева, но часто бывают незаметны для простого глаза. Назначение их - хранить питательные вещества и распределять их по толщине дерева. В хвойных породах леса имеются тонкие полости, заполненные смолой, смоляные ходы. Больше всего смоляных ходов имеется в сосне; в лиственных породах они отсутствуют.

Изучая строение древесины под микроскопом, можно увидеть, что основную массу древесины составляют клетки механической ткани, имеющие веретенообразную форму и вытянутые вдоль ствола. Срубленная древесина состоит из отмерших клеток, т. е. только из клеточных оболочек (рис. 3.2). Оболочки клеток сложены из нескольких слоев очень тонких волоконец, называемых микрофибриллами, которые компактно уложены и направлены по спирали в каждом слое под разным углом к оси клетки (подобно отдельным прядям в канате). Это обеспечивает высокую прочность древесине.

Микрофибрилла состоит из длинных, напоминающих цепь, молекул целлюлозы -- природного полимера состава (С₆Н₁₀О₅)n, где n =2500-3000. Ее в древесине 35-45 %. В клеточной оболочке содержатся и другие органические (лигниа -- 20-30 % и гемицеллюлозы -- около 20%) и неорганические (0,17-0,27 %) вещества. Последние образуют золу при сжигании древесины.

Пороки древесины

Пороками называют недостатки древесины, появляющиеся во время роста дерева и хранения пиломатериалов на складе. Степень влияния пороков на пригодность древесины в строительстве зависит от их вида, места расположения, размеров, а также от назначения древесной продукции. Один и тот же порок в некоторых видах продукции делает древесину непригодной, а в других понижает ее сортность или не имеет существенного значения. Поэтому в стандартах на конкретные виды лесопродукции имеются указания о допустимых пороках.

Пороки древесины можно разделить на несколько групп: пороки формы ствола, пороки строения древесины, сучки, трещины, химические окраски и грибковые поражения и покоробленности. Ниже рассмотрены основные виды пороков.

Пороки формы ствола легко определяются на растущем дереве, поэтому стволы таких деревьев могут быть отбракованы на лесосеке. К этой группе пороков относятся сбежистость, закомелистость и кривизна ствола (рис. 3.3).

Сбежистость -- значительное уменьшение диаметра по длине ствола. Нормальным сбегом считается уменьшение диаметра на 1 см на 1 м длины ствола. Этот порок уменьшает выход обрезных пиломатериалов. Кроме того, в материале оказывается много перерезанных волокон, что снижает его прочность.

Закомелистость -- резкое увеличение диаметра комлевой (нижней) части ствола. Закомелистость бывает круглой и ребристой. В любом случае она увеличивает количество отходов и искусственно вызывает косослой в готовой продукции.

Кривизна ствола -- искривление ствола дерева в одном или нескольких местах. Сильная кривизна переводит древесину в разряд непригодной для строительных целей.

Пороки строения древесины представляют собой отклонения от нормального расположения волокон в стволе дерева: наклон волокон, свилеватость, крень, двойная сердцевина и др. (рис. 3.4).

Наклон волокон (косослой) -- непараллельность волокон древесины продольной оси пиломатериала. Это явление (особенно при больших углах наклона волокон) вызывает резкое снижение прочности древесины и затрудняет ее обработку. Пиломатериал, имеющий косослой, обладает повышенной склонностью к короблению при изменении влажности.

Свилеватость -- крайнее проявление косослоя, когда волокна древесины расположены в виде волн или завитков. Свилеватость в некоторых породах (орех, карельская береза) придает красивую текстуру древесине; такие породы используются в отделочных работах.

Крень -- изменение строения древесины, когда годовые кольца имеют разную толщину и плотность по разные стороны от сердцевины. Крень нарушает однородность древесины.

Сучки -- самый распространенный и неизбежный порок древесины, представляющий собой основание ветвей, заключенные в древесине. Они нарушают однородность строения древесины, вызывают искривление волокон (свилеватость). Сучки уменьшают рабочее сечение пиломатериалов, снижая их прочность в 1,5-2 раза (а в тонких досках и брусках и более).

По степени срастания сучков с древесиной ствола различают сучки сросшиеся, частично сросшиеся и несросшиеся (выпадающие). Особенно опасны сучки разветвленные (лапчатые) (рис. 3.5).

Здоровые сучки имеют древесину твердую и плотную без признаков гнили. Часто сучки загнивают вплоть до превращения в рыхлую порошкообразную массу -- это так называемые табачные сучки.

Для изготовления несущих деревянных конструкций используется древесина, имеющая только здоровые сросшиеся сучки. Количество и размещение сучков определяют сортность материала.

Трещины могут появляться как на растущем дереве, так и при высыхании срубленного дерева и пиломатериалов. Они нарушают целостность лесоматериалов, уменьшают выход высокосортной продукции, снижают прочность и даже делают их непригодными для строительных целей. Кроме того, трещины способствуют гниению древесины.

Различают следующие типы трещин: метик, морозобоина и отлуп, образующиеся на растущем дереве, и трещины усушки, образующиеся на срубленной древесине (рис. 3.6)

Метик -- внутренние трещины, идущие вдоль ствола от центра к периферии; трещин может быть несколько как расположенных в одной плоскости, так и крестообразно.

Морозобоина -- наружная открытая продольная трещина, сужающаяся к центру. Такие трещины возникают при замерзании влаги в стволе во время сильных морозов.

Отлуп -- полное или частичное отделение центральной части ствола от периферийной в результате усушки первой. Такие трещины располагаются по годовым кольцам.

Трещины усушки встречаются очень часто в древесине всех пород; они возникают в результате напряжений, вызванных неравномерной усадкой при быстрой сушке древесины на воздухе. Эти трещины направлены от периферии к центру вдоль волокон древесины.

Грибные поражения и химические окраски вызываются простейшими живыми организмами -- грибами, развивающимися из спор и использующими древесину в качестве питательной среды, или микроорганизмами. Для развития грибов необходим кислород воздуха, определенная влажность и положительная температура. Различают грибы, поражающие деревья, растущие в лесу, и свежесрубленную древесину, и грибы, развивающиеся на деревянных конструкциях.

На растущих деревьях могут развиваться деревоокрашивающие грибы. Они питаются содержимым клеток, не затрагивая их стенки. Поэтому прочность такой древесины изменяется незначительно, но на древесине появляются цветные пятна и полосы.

Изменение окраски древесины без изменения ее механических свойств может происходить из-за биохимического окисления дубильных веществ, провоцируемого микроорганизмами.

Значительно более опасны дереворазрушающие грибы. Они питаются материалом стенок клеток -- целлюлозой, разлагая ее с помощью ферментов до глюкозы: (С₆Н₁₀0₅)n + nН₂O С₆Н₁₂О_б

Это возможно только при достаточной влажности древесины. Глюкоза в теле гриба используется в процессе его жизнедеятельности и, в конце концов, превращается в углекислый газ и воду.

Известно большое число дереворазрушающих грибов. Среди них наиболее часто встречаются так называемые домовые грибы. При поражении такими грибами древесина делается трухлявой и легкой, а на ее поверхности появляется налет плесени в виде мягких подушечек. Домовый гриб может разрушить древесину очень быстро (в течение нескольких месяцев).

Процесс гниения прекращается при снижении влажности древесины до 18-20 % (сухая древесина не гниет), снижении температуры ниже 0° С или исключении поступления кислорода.

Повреждения насекомыми (червоточины) представляют собой ходы и отверстия, проделанные в древесине насекомыми (жуками-короедами, точильщиками). Они живут в древесине и ею же и питаются. Жуки-точильщики могут развиваться в сухой древесине и даже в мебели.

Поверхностные червоточины не влияют на механические свойства древесины, так как при распиловке уходят в горбыль. Глубокие червоточины нарушают целостность древесины и снижают ее прочность.

Покоробленности -- нарушение формы пиломатериалов при изменении ее влажности при сушке и хранении или под действием внутренних напряжений при продольной распиловке крупных элементов на более мелкие. Покоробленность бывает поперечная, продольная (простая и сложная) и винтообразная (крыловатость) (рис. 3.7).

Защита деревянных конструкций от гниения

Гниение древесины - биохимический процесс, сопровождающийся ее разрушением. Возбудителем гниения являются грибы. Грибы относятся к простейшим растительным организмам, получающим необходимые для питания органические вещества от других живых или мертвых растений. Наиболее опасными для деревянных конструкций являются грибы, питающиеся и развивающиеся на мертвой, то есть срубленной, древесине. К ним относятся домовые грибы.

Последовательность развития гриба следующая: спора - гифа - мицелий (грибница) - плодовое тело - спора. Заражение древесины происходит двумя путями: спорами, которые при благоприятных условиях температуры и влажности прорастают на древесине, образуя гифы - мицелий, или соприкосновением здоровой древесины с гнилой, на поверхности которой имеется живая грибница. Вследствие этого запрещается хранение здорового лесоматериала с гниющим.

Гифы - это тончайшие нити толщиной до 5 микронов (0,005 мм). Развиваясь, они образуют в толще древесины мицелий, а на поверхности ее грибницу (воздушный мицелий). Из сплетения гиф состоят пленки и шнуры гриба. Шнуры некоторых домовых грибов достигают нескольких метров длины, 5 - 10 мм толщины и более.

Плодовое тело гриба - это плотное скопление мицелия, образующего спороносный слой, на поверхности которого происходит образование спор. Споры в очень больших количествах - разносятся ветром, насекомыми и т. п.

Домовые грибы разрушают целлюлозу, то есть основную составную часть клеточных стенок. Такая гниль называется деструктивной. Деструктивную гниль вызывают также биржевые грибы, разрушающие древесину на складах. Лесные грибы, разрушающие живую древесину на корню, в основном вызывают коррозионную гниль, при которой разрушению подвергается лигнин.

Гниение древесины, вызываемое домовыми грибами, состоит из двух этапов. На первом этапе целлюлоза, присоединяя к себе под влиянием ферментов гриба молекулу воды, превращается в глюкозу. На втором этапе глюкоза в процессе жизнедеятельности гриба окисляется и превращается в углекислоту и воду.

Таким образом, гниение древесины сопровождается на первом этапе потреблением воды, а на втором - ее выделением и увлажнением гниющей древесины. Происходит постепенное разрушение клеточной ткани; древесина теряет в весе, в ней появляются продольные и поперечные трещины разной величины, в результате чего она распадается на кусочки в виде кубиков или призмочек, или расслаивается по годовым слоям. Разрушение идет до полной потери прочности древесины. К домовым грибам относятся: настоящий домовый гриб, белый домовый гриб, коричневый домовый гриб и др.

Эти грибы поражают древесину как хвойных, так и лиственных пород преимущественно в сооружениях и зданиях, но встречаются и на складах. Древесина, пораженная этими грибами, чаще всего изменяет свой цвет на коричневый или бурый, покрывается сетью продольных и поперечных трещин.

К биржевым грибам, преимущественно разрушающим уложенный в штабеля круглый лес, относится столбовой гриб. Он встречается также в открытых сооружениях, на столбах и сваях из круглого, леса. Гриб обычно развивается внутри древесины, проникая в нее через усушечные трещины.

Наиболее благоприятными условиями для развития дерево - разрушающих грибов являются: влажность древесины, для различных грибов колеблющаяся в пределах от 20 до 70%, температура - от 15 до 35°, наличие кислорода, без которого гриб не растет (например, под водой).

Изменяя эти условия, можно предотвратить загнивание древесины. Замораживание останавливает развитие гриба, но не убивает его. Нагрев до 80° убивает грибницу, а при температуре выше 120° погибают споры; однако этим не предотвращается последующее заражение древесины.

Основным средством в борьбе с гниением древесины является сохранение ее влажности в пределах воздушносухого состояния (не выше 18%), то есть борьба с увлажнением древесины, если она сухая, и борьба за просушку древесины, если она влажная.

Увлажнение может быть: непосредственное - то есть капельно - жидкой влагой (атмосферной эксплуатационной, бытовой); биологическое - происходящее в процессе жизнедеятельности гриба, капиллярное - путем засасывания влаги из грунта или из каменной кладки; конденсационное - при осаждении влаги из паров окружающего воздуха на материалы, имеющие температуру ниже «точки росы» этих паров. Конденсационное увлажнение происходит при наличии температурного перепада в толще стен и покрытий, внутри конструкций и на их поверхности. Конденсация влаги, происходящая непрерывно длительное время, называется систематической.

Конденсация временная, но многократно повторяющаяся, связанная с сезонными и суточными колебаниями температуры, называется дифференциальной.

К первому виду относится конденсация влаги зимой в плохо утепленных стенах и покрытиях отапливаемых зданий. Ко второму виду - осаждение росы или инея на охлажденных поверхностях массивных частей зданий при потеплении наружного воздуха.

Защиту от загнивания древесины осуществляют прежде всего конструктивными способами. Если они не могут быть достаточными, то прибегают к химическим способам защиты - антисептированию.

Антисептическая защита от гниения.

Антисептическая (химическая) обработка элементов деревянных конструкций производится в следующих случаях:

а) когда конструктивными мерами нельзя предотвратить их длительное или периодическое увлажнение;

б) при повышенной начальной влажности древесины или соприкасающихся с ней материалов и заполнителей, когда просыхание их в зданиях и сооружениях происходит замедленно;

в) при ремонтных и восстановительных работах в зданиях и сооружениях, в которых обнаружено развитие дереворазрушающих грибов или насекомых.

Способы антисептирования отдельных элементов выбираются в зависимости от рода сооружения, вида конструкций состояния влажности древесины и пр. В СНиП и «Инструкции по защите от гниения...» (И 119-56) указаны следующие способы антисептической обработки деревянных элементов: пропитка под давлением, пропитка в горяче-холодных ваннах, пропитка в высокотемпературных ваннах, покрытие антисептическими пастами, сухое антисептирование и поверхностное антисептирование.

Антисептиками служат химические вещества отравляющие споры и гифы грибов как на поверхности древесины так и в ее толще.

Существует два вида антисептиков: маслянистые - водонерастворимые, трудно вымываемые и водорастворимые - легко вымываемые.

Типичными представителями маслянистых антисептиков являются креозотовое и антраценовое масла; водорастворимых - фтористый и кремнефтористый натрий.

Каменноугольное креозотовое и антраценовое масла являются продуктами перегонки каменноугольной смолы и представляют собою легкоподвижную темно-коричневую до черного цвета жидкость. Обладают значительной токсичностью; не понижают механических свойств древесины; обладают резким неприятным запахом. Негигроскопичны и устойчивы по отношению к вымыванию.

Маслянистые антисептики применяются для элементов, находящихся на открытом воздухе, в земле или воде (эстакады, мосты, подводные сооружения, сваи, столбы, стулья, шпалы и т. п.); для мелких элементов (обшивка цоколей, подкладки, вкладыши и т. п.) жилых и промышленных зданий; для защиты древесины от разрушения морскими древоточцами.

Не рекомендуются к применению для внутренних конструкций жилых зданий и складов пищевых продуктов, в подземных сооружениях, шахтах, около печных труб и горячих поверхностей.

Фтористый натрий (ГОСТ 2871-45) применяется в чистом виде или в смеси с кремнефтористым натрием (ГОСТ 87-41). Последний в чистом виде не применяется, но в смеси со щелочью (кальцинированной содой) является хорошим антисептиком, аналогичным фтористому натрию.

Все эти составы обладают высокой токсичностью, не горючи, не летучи, не гигроскопичны, без запаха, не корродируют металл. Применяются в жилищном и промышленном строительстве для элементов, защищенных от вымывающего действия воды, а также для антисептирования термоизоляционных материалов. Не допускается применять их в смеси с известью, мелом, цементом и гипсом.

К древесине, которая подлежит антисептированию, предъявляются следующие требования: при применении антисептических паст древесина может иметь влажность в 40 - 50%, но поверхность древесины должна быть сухой, а зимой - не иметь наледи или замерзшего снега; при антисептировании по методу горяче - холодных ванн или в обычных ваннах древесина должна быть воздушносухой; при всех способах антисептирования древесина должна быть очищена от коры, луба, грязи и пр., наличие которых препятствует прониканию антисептика в толщу древесины; антисептированию подлежат совершенно законченные и пригнанные элементы до укладки их в сооружение; особо тщательно должно производиться антисептирование врубок, узлов, стыков и других соединений деревянных конструкций.

Пропитка под давлением применяется для крупных элементов, подвергающихся постоянному вымывающему действию воды или находящихся в сыром грунте. Пропитка производится в автоклавах маслянистыми или водорастворимыми антисептиками. Древесина до пропитки подсушивается до влажности не, более 25%.

Пропитка в горяче - холодных ваннах производится как маслянистыми, так и водорастворимыми антисептиками. Пропитке подвергаются деревянные элементы, находящиеся в условиях неизбежного периодического увлажнения или увлажнения грунтовой водой. Для пропитки элементы погружаются сначала в горячую ванну от 15 мин до 3 ч, затем на тот же срок в ванну с холодным антисептиком. Температура горячих ванн должна быть 90 - 95°, а холодных 15 - 20° при водорастворимых и 40 - 60° при маслянистых антисептиках.

Продолжительность пропитки зависит от размеров элементов. Глубокая пропитка достигается при заболонной древесине; ядровая древесина плохо пропитывается.

Высокотемпературные горяче - холодные ванны (по способу А. И. Фоломина) применяются при одновременной сушке и пропитке деревянных элементов, допускающих защитную обработку маслянистыми антисептиками. При этом сырая древесина высушивается в ванне с петролатумом. Последний представляет собой смесь твердых углеводородов с высоковязким очищенным маслом и получается как отход при изготовлении авиационных масел, плавящийся при температуре 55 - 60°. В начальный период сушки петролатум нагревается до 110 - 115°, затем температура его повышается до 125 - 135°. За один час до окончания сушки температуру ванны поднимают до 140 - 150°. При нагреве в толще древесины происходит постепенное повышение упругости паровоздушной смеси, влага перемещается из внутренних слоев древесины на поверхность и удаляется в виде пара, причем петролатум бурно пенится. Конец процесса сушки характеризуется очисткой зеркала ванны от пены и прекращением выделения отдельных пузырьков пара.

Так древесина просыхает до содержания влаги в 5 - 10%. Продолжительность сушки зависит от сечения элементов и начальной влажности древесины. Например, для сосновых и еловых досок толщиной 40 - 50 мм при начальной влажности 80% продолжительность сушки составляет около 20 ч.

Качество сушки в значительной мере зависит от подбора древесины по размерам (профилю), сортности (порокам), степени обработки и породе. При соблюдении необходимого режима сушка в петролатуме хвойных пород почти не вызывает появления трещин и коробления древесины. Сушка стерилизует древесину от грибов и насекомых. Поверхностная пленка петролатума придает древесине свойство водонепроницаемости, которое повышает ее стойкость против загнивания. После сушки древесина переносится в ванну с антраценовым маслом при температуре 75 - 80°, где происходит сильный засос антисептика.

Процесс сушки - пропитки для наиболее толстых элементов занимает до 48 ч. Указанным способом могут быть высушены, стерилизованы и пропитаны крупные строительные сортименты - брусья и бревна - без значительного развития трещин и с понижением гигроскопичности древесины.

Антисептирование пастами (суперобмазками) применяется для элементов, работающих в условиях повышенной влажности. Пасты являются антисептиками последующего действия, основанными на диффузионном проникании антисептика в толщу влажной древесины. По составу вяжущей основы пасты разделяются на битумные, экстрактовые, глиняные и силикатные. По содержанию антисептика в пасте, наносимой на 1 м2 обрабатываемой поверхности, различают: пасты марки 100, содержащие антисептика не менее 100 г/м2, пасты марки 200, содержащие антисептика не менее 200 г/м2.

Пасты марки 100 применяются для тонких элементов, а марки 200 - для толстых элементов или при большой опасности - загнивания.

Для элементов, работающих в особо неблагоприятных условиях, применяются пасты марки 200, наносимые на древесину слоем повышенной толщины. Открытые и соприкасающиеся с землей элементы, антисептированные пастами, должны защищаться от вымывающего действия воды гидроизоляцией.

Сухое антисептирование как и антисептирование пастами относится к диффузионным способам антисептирования. Сухой антисептик, растворяясь, постепенно проникает в толщу сырой древесины; то же происходит при последующем увлажнении сухой древесины.

Сухое антисептирование применяется для нанесения на горизонтальные плоскости, а также для антисептирования засыпных материалов, прилегающих к древесине.

Антисептиком служит обычно порошкообразный фтористый атрий или его смесь с кремнефтористым натрием в пропорции 3 : 1. Антисептик смешивается с балластом (увлажненным песком) в пропорции 1 : 10. Смесь распределяется ровным слоем толщиной 1,5 - 2,0 мм и покрывается защитным слоем чистого песка.

Поверхностное (влажное) антисептирование применяется для обеззараживания удаляемой из конструкции пилой древесины и поверхностной обработки здоровой древесины и деревянных элементов. Производится путем двукратного опрыскивания из гидропультов или обмазкой кистями с перерывом на 1 - 2 дня для просыхания первого слоя. Антисептиками служат 3%-ные растворы фтористого натрия или смеси кремне - фтористого натрия с кальцинированной содой. Растворы следует применять нагретыми до 80 - 90°.

Противопожарная защита деревянных конструкций

Борьба с пожарной опасностью ведется прежде всего конструктивными мерами, а в тех случаях, когда этого недостаточно, применяются химические меры защиты.

Воспламенение древесины при наличии открытого пламени происходит при t = 250 - 300°, самовозгорание древесины при t=350 - 400°. Однако температура самовоспламенения снижается до t = 150 - 160°, если нагрев древесины производится длительно (например, возле постоянно действующих печей, дымоходов и др.).

Процесс воспламенения и горения древесины можно разделить на три фазы: подготовку, пламенное горение и тление.

Сначала древесина должна быть нагрета до температуры воспламенения; при этом начинается разложение ее с выделением летучих составных частей. Затем наступает бурное выделение горючих газов, их воспламе0нение и выделение большого количества тепла (около 3000 ккал/кг). Процесс заканчивается тлением угля, для которого необходим приток воздуха извне, чему способствует пористость материала. Например, лиственные породы, имеющие крупные поры сосудов, хорошо тлеют, тогда как хвойные тлеют плохо. Устойчиво тлеют опилки.

Условия, затрудняющие воспламенение древесины и развитие пожара: массивность деревянных конструкций, отсутствие в них острых ребер и выступающих частей, острожка граней, плотность, отсутствие щелей и трещин, беспустотность ограждающих частей зданий, применение в них несгораемых утеплителей. Рекомендуются к применению конструкций с массивными клееными элементами, а также конструкции из круглого леса или из брусьев с закругленными ребрами, трудно воспламеняющиеся при пожаре. Гладкие, плотные деревянные поверхности (например, паркетные полы) трудно загораются даже при искусственном поджоге.

Условия, способствующие развитию пожара: наличие параллельно расположенных на близком расстоянии деревянных элементов, вызывающих взаимный разогрев при горении, а также усиленную тягу воздуха вдоль горящих элементов.

Вследствие того наличие пустот в конструкциях способствует распространению огня при пожаре; к применению рекомендуются беспустотные сплошные конструкции. Пустоты в конструкциях, в особенности - воздушные прослойки, вызывают тягу и взаимный разогрев, приводящие к катастрофическому развитию пожара.

В этом состоит кажущееся противоречие с требованиями противогнилостной профилактики, согласно которой полости следует вентилировать потоком воздуха. Однако в последнем случае тяга воздуха должна быть очень слабой. Поэтому пустоты разделяют несгораемыми диафрагмами на изолированные друг от друга отсеки. В диафрагмах оставляют лишь небольшие отверстия или делают диафрагмы из сыпучего материала (например, крупнозернистого шлака), который пропускает слабый ток воздуха и препятствует распространению огня.

Распространение пожара ограничивают следующими мерами: соблюдением противопожарных разрывов в соответствии с нормами строительного проектирования, разбивкой зданий большой протяженности огнестойкими брандмауэрами или огнезащитными зонами, устройством огнестойких дверных и оконных проемов, карнизов, устройством огнестойких кровель из волнистой асбофанеры, черепицы, этернита и др.

Огнезащитная обработка деревянных конструкций производится путем нанесения слоя штукатурки, облицовкой гипсовыми или асбоцементными листами, пропиткой огнезащитными составами (под давлением или в ваннах), поверхностным опрыскиванием или нанесением составов кистью, а также окраской или обмазкой деревянных элементов огнезащитными покрытиями.

Огнезащитные пропиточные составы следует применять для элементов, защищенных от непосредственного действия воды. Пропитанные открытые части инженерных сооружений должны защищаться гидроизоляцией или специальными водостойкими красками, препятствующими вымыванию огнезащитных солей.

Выбор способа огнезащитной обработки древесины производится в зависимости от степени пожароопасности зданий и сооружений с учетом необходимости введения определенного количества огнезащитных солей в древесину, а именно (по СНиП): при степени пропитки А, обеспечивающей невозгораемость древесины, содержание солей должно быть не менее 80 кг/м³; при степени Б, обеспечивающей замедленное горение древесины, - не менее 48 кг/м³ и при степени В, замедляющей возгорание древесины от открытого источника огня, - не менее 20 кг/м³.

Перечисленные выше способы огнезащитной обработки по степени убывающей эффективности могут быть расположены так:

- нанесение штукатурки слоем 20 мм или равноценной облицовки гипсовыми или асбоцементными листами;

- глубокая пропитка огнезащитными составами;

- поверхностная пропитка огнезащитными составами;

- защита сухой гипсовой штукатуркой толщиной 8 - 10 мм или равноценными ей материалами;

- окраска или обмазка огнезащитными покрытиями.

Для комбинированной защиты древесины от возгорания и гниения в огнезащитные составы следует добавлять антисептики, не снижающие огнезащитные свойства составов (фтористый, натрий и др).

Основными огнезащитными химикалиями (антипиренами) являются аммонийные соли. Действие их основано на выделении из них при нагреве сильных кислот, которые обезвоживают (дегидратируют) древесину, оставляя малоактивный углерод, не принимающий участия в пламенной фазе горения. При этом древесина теряет способность активно участвовать в развитии пожара.

При глубокой пропитке прочность древесины несколько снижается и повышается ее гигроскопичность. Учитывая это, не следует подвергать глубокой пропитке напряженные элементы несущих конструкций. Пропитывать нужно основную массу мелкого пиломатериала, из которого состоят ограждающие части зданий и детали архитектурной обработки.

Действие обычных штукатурок и облицовок листами сухой штукатурки основано на их термоизоляционных свойствах. Эти свойства сохраняются до окончания их обжига при пожаре. Для обыкновенной штукатурки время обжига составляет, примерно, полчаса. Штукатурку рекомендуется делать на магнезите или на доломите, поглощающих теплоту при разложении.

Огнезащитные краски по характеру связующих разделяются на масляные антипирированные, хлорвиниловые, силикатные и казеиновые. Масляные и хлорвиниловые краски водостойки и служат для защиты открытых конструкций. Силикатные и казеиновые не водостойки и применяются для защиты элементов, не подвергающихся непосредственному действию воды.

Краски разводятся водой или органическими растворителями. Они наносятся на поверхность конструкций кистью или опрыскиванием за несколько раз с интервалами времени для просушки предыдущего слоя. Окраска производится при влажности воздуха не выше 70% и при температуре не ниже +10°, но не на солнцепеке. Расход краски составляет от 0,5 до 1,0 кг/м².

Наиболее распространенными обмазками являются суперфосфатная и известково-глиносолевая (ИГС). Обмазки затворяются на воде до необходимой консистенции. Они наносятся кистями за два раза с промежуточной сушкой при расходе обмазки от 1,4 до 2,0 кг/м².

Лесные ресурсы и породы строительной древесины

Россия - самая богатая лесом страна в мире, запасы древесины в которой определяются примерно 80 млрд. м³, что составляет около 40 % мировых запасов. Основные лесные ресурсы России сосредоточены в Сибири и на Дальнем Востоке, занимая 73 % всей площади лесов России. Преобладающими породами являются хвойные: лиственница 37 %, сосна 19, ель и пихта 20, кедр 8 %. Запасы березы, являющейся основным сырьем для фанерной промышленности, составляют около 13%. Для выполнения целевой комплексной программы увеличения выпуска деревянных конструкций, древесных плит, картона и других видов продукции химической, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности необходимо упорно и настойчиво заниматься ускорением научно-технического прогресса.

В строительную практику все шире внедряются прогрессивные деревянные конструкции заводского изготовления; должно существенно возрасти использование отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности. Ответственная роль в выполнении этой задачи принадлежит проектировщикам-конструкторам.