Конструктивные и химические меры защиты древесины от гниения и возгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

КОНСТРУКТИВНЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕРЫ ЗАЩИТЫ ДРЕВЕСИНЫ ОТ ГНИЕНИЯ И ВОЗГОРАНИЯ



Содержание

1. Защита деревянных конструкции от возгорания

1.1 Введение

1.2 Горючесть древесины и ее огнестойкость

1.3 Определение огнезащитной эффективности

1.4 Конструктивные меры защиты от пожарной опасности

1.5 Химические меры защиты от пожарной опасности

1.5.1 Пропитки

1.5.2 Огнезащитные обмазки

1.5.3 Окрашивание огнезащитными лакокрасочными материалами (ЛКМ)

1.5.4 Лакокрасочные материалы, образующие вспучивающиеся покрытия

2. Защита деревянных конструкции от гниения

2.1 Гниение, выявление грибка и его виды

2.2 Стадии процесса разрушения и стойкость древесного материала

2.3 Конструктивные меры защиты деревянных конструкций от загнивания

2.4 Химические меры защиты деревянных конструкций от загнивания



1. Защита деревянных конструкции от возгорания

1.1 Введение

Пожары наносят огромный ущерб экономике. Для снижения потерь от пожаров разработана система противопожарного нормирования в строительстве, основные положения которой изложены в СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений». Здания, а также части зданий, выделенные противопожарными стенами, подразделяются по степеням огнестойкости (I...V) и классам конструктивной и функциональной пожарной опасности.

Степень огнестойкости здания определяется огнестойкостью его строительных конструкций. Строительные конструкции в свою очередь характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью. Показателем огнестойкости является предел огнестойкости. Пожарную опасность конструкции характеризует класс ее пожарной опасности.

Предел огнестойкости строительных конструкций - это время (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции, признаков предельных состояний: потери несущей способности (R); потери целостности (Е); потери теплоизолирующей способности (I).

Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются по результатам огневых испытаний в специальных лабораторных печах с соблюдением стандартного режима нарастания температуры и проверяются при натурных испытаниях.

Нормы допускают применение клееных деревянных конструкций массивных сечений (колонн, арок, рам, балок) без огнезащиты в одноэтажных производственных, складских, сельскохозяйственных и общественных зданиях II степени огнестойкости с производствами категорий Г, Д, Е.

По пожарной опасности строительные конструкции подразделяются на 4 класса: КО (непожароопасные); К1 (малопожароопасные); К2 (умереннопожароопасные); КЗ (пожароопасные). Деревянные конструкции отнесены по ГОСТ 30403 к классу КЗ.

1.2 Горючесть древесины и ее огнестойкость

Горение представляет собой реакцию соединения горючих компонентов древесины с кислородом воздуха, сопровождающуюся выделением тепла или дыма, появлением пламени и тления. Возгорание древесины может возникнуть в результате кратковременного нагрева ее до температуры 250 °С или длительного воздействия более низких температур. При горении происходит химическая деструкция (пиролиз) древесины. Вначале в результате повышения температуры из древесины испаряется влага и пока влага не испарится, температура древесины остается 100 °С. С повышением температуры до 150--210 °С древесина высыхает, изменяет цвет (желтеет), появляются первые признаки химической деструкции -- обугливание ее. Термическое разложение отдельных компонентов древесины происходит при различной температуре: гемицеллюлозы 160--170, целлюлозы 280-- 380, лигнина 200--500 °С. Пиролиз древесины сопровождается выделением летучих веществ, содержащих углерод: СО₂, СО, С₂Н₄, С₃Н₈, СН₄ и др.

Таким образом, при нагревании древесины до температуры пожаров (800--900 °С) происходит ее термическое разложение с образованием смеси газообразных продуктов и твердого остатка в виде угля.

Различают две фазы горения древесины. Первая фаза пламенная -- сгорание газообразных продуктов в воздухе, вторая -- тление угля, который при температуре 200 °С не обладает свойством летучести и способен окисляться только в результате притока к нему кислорода воздуха. Тление прекращается, если на поверхности угля образуется тончайшая пленка золы. При температуре 1100--1200°С уголь приобретает свойство летучести и способен гореть пламенем, повышая при этом теплотворную способность древесины.

Пределом огнестойкости называют время действия огня до разрушения конструкции или до образования сквозных отверстий в ограждениях, или до перегрева поверхности противоположной действию огня, в среднем более, чем 140 °С. Предел огнестойкости определяют огневыми испытаниями.

Огнестойкостью деревянных конструкций называют способность элементов строительных конструкций сохранять в условиях пожара (при температуре 700 - 1000°) свои основные строительные свойства: нести расчетную нагрузку и ограждать помещения. Предел огнестойкости выражается длительностью воздействия огня до разрушения несущих строительных элементов (балок, междуэтажных и чердачных перекрытий, колонн и т. п.), а также до образования сквозных отверстий в перегородках и дверях или до достижения на их поверхности, противоположной действию огня, температуры 150°.

Пределы огнестойкости деревянных конструкций определяют огневыми испытаниями в специальных печах, в которых обеспечивается следующий стандартный режим возрастания температуры в градусах.

Дверные полотна, склеенные из брусков толщиной 50 мм, имеют предел огнестойкости 1 час.

Деревянные балки сечением 17Ч17 см, нагруженные до напряжения у = 100 кг/см², показали предел огнестойкости 40 мин.

Деревянные колонны сечением 15Ч15 см и высотой 3,5 м, напруженные до напряжения сжатия 45 кг/см², разрушаются через 25 мин., а при сечении 29Ч29 см и напряжении сжатия 66 кг/см² -- через 50 мин. Пределы огнестойкости деревянных конструкций из стальных элементов по несущей способности значительно ниже, а железобетонных при отсутствии предварительного натяжения арматуры несколько выше.

Снижение несущей способности деревянных элементов под действием огня вызывается уменьшением площади их рабочего сечения в результате переугливания части древесины (скорость переугливания в глубину сечения в среднем принимают равной 0,8--1 мм/мин), а также повышением температуры древесины в слоях, расположенных под образующимся углем (рис. 1, в). Нагрев древесины снижает не только показатели ее сопротивления разным видам механических напряжений, но и модуль упругости.

Разрушение деревянных элементов наступает в тот момент, когда сопротивление сохранившейся древесины (рис. 1, в, г) действующим изгибающим моментам и продольным силам оказывается превзойденным.

Рис. 1. Сечение деревянной балки после воздействия на нее огня (а -- первоначальное сечение; б -- слой угля; в -- слой древесины, ослабленной нагревом (толщина 25--35 мм); г -- холодная древесина, сохранившая нормальную прочность).



1.3 Определение огнезащитной эффективности

Способы испытания по огнестойкости древесного материала (описаны в нормах пожарной безопасности НПБ 251-98.)

Приборы и материалы:

установка для определения огнезащитных свойств ОЗСВ для древесины;

весы (класс точности 4);

секундомер (класс точности 2);

газ бытовой;

фольга алюминиевая толщиной 0,014ч0,018 мм марки ФГ по ГОСТ 745;

вытяжной шкаф с принудительной вентиляцией;

электровлагомер с пределами измерения 7 -- 22 % (для измерения влажности образцов древесины);

емкость для пропитки образцов древесины;

установка (устройство) для пневмораспыления;

кисти, шпатели для нанесения красок, покрытий;

эксикатор;

Zn(NO₃)₂ 6H₂O по ГОСТ 5106.

Установка для определения огнезащитных свойств ОЗСВ для древесины (приложение 1) состоит из:

керамического короба 1 с наружными размерами (120Ч120 Ч 300) мм и толщиной стенок (16±2) мм;

металлической подставки 2 для крепления керамического короба, которая имеет створки произвольной конструкции (или другое приспособление) для регулирования подачи воздуха в зону горения материала;

газовой горелки 3, входящей внутрь керамического короба по его центру с отклонением по оси не более 2 мм;

ротаметра 10 типа РМ по ГОСТ 13045 с пределами измерения расхода газа 20ч100 л/ч;

держателя образца 5, фиксирующего положение испытываемого образца в центре керамического короба на расстоянии (60±2) мм от газовой горелки;

зонта 7, расположенного в рабочем положении соосно коробу и на (40±2) мм выше его. Для установки образца должна быть предусмотрена возможность отвода зонта;

термоэлектрического преобразователя 8 с пределами измерения от 0 до 900° С. Горячий спай термопары должен располагаться в центре верхнего патрубка 9 зонта на его вертикальной оси;

автоматического потенциометра 4 типа КСП-4 по ГОСТ 7164.

Допускается применять другие регистрирующие приборы, обеспечивающие такую же или меньшую погрешность измерения.

29.2. Образцы изготавливают из прямослойной воздушно-сухой древесины сосны с влажностью не более 15 % (влажность определяется электровлагомером) и плотностью от 400 до 550 г/мі. Образцы древесины должны быть без видимых пороков по ГОСТ 2140. Боковые поверхности образцов должны быть остроганы, торцы опилены и обработаны наждаком.

29.3. Образцы древесины изготавливают в виде прямоугольного бруска с поперечным сечением 30Ч60 мм и длиной 150 мм. Отклонение от размеров образцов не должно превышать± 1 мм.

29.4. Образцы древесины перед нанесением кондиционируют в эксикаторе с насыщенным раствором Zn(NO₃)₂ 6H₂O при температуре (23± 5)° С. Кондиционирование образцов древесины прекращают, когда изменение между двумя последующими взвешиваниями с округлением результатов до 0,1 г, проведенными через 24 ч, будет не более 0,2 г.

29.5. На кондиционированные образцы древесины со всех сторон наносят покрытие из испытываемого ОЗСВ или пропитывают образцы испытываемым раствором ОЗСВ согласно имеющейся ТД и высушивают. Расход, условия и время сушки также должны соответствовать ТД на испытываемое средство огнезащиты. Расход ОЗСВ, нанесенного на каждый образец, определяют весовым методом по разнице масс образца до и после однократного нанесения ОЗСВ. Общий расход ОЗСВ определяют суммированием расходов после каждой обработки (нанесения слоя).

29.6. Перед испытанием обработанные и высушенные образцы древесины кондиционируют в условиях, указанных в п. 29.4, и взвешивают, результаты округляют до 0,1 г. В случае пропитки образцов способами, обеспечивающими глубокое проникновение ОЗСВ, определяют общее поглощение (R2), кг/мі, по формуле:

(1)

где m₁ -- масса образца перед сжиганием, кг; m₂ -- масса образца до пропитки, кг; V -- объем образца, мі.

29.7. Испытания проводят не менее чем на 10 образцах.

29.8. Внутренние стенки керамического короба выкладывают алюминиевой фольгой блестящей стороной внутрь. Для этого из фольги вырезают полосы шириной, равной внутренней ширине стенки короба. Затем полосы поочередно в три слоя закладывают внутрь керамического короба, разглаживают по внутренним стенкам и загибают их по торцам на наружную поверхность керамического короба. Фольгу необходимо менять по мере прогорания, но не реже чем после сжигания каждых трех образцов.

29.9. Керамический короб переводят в горизонтальное положение и зажигают газовую горелку. Устанавливают высоту пламени (15ч25) см. После этого керамический короб устанавливают вертикально на подставку, переводят зонт в рабочее положение над коробом и регулируют расход газа так, чтобы температура, регистрируемая термопарой, в течение 5 мин была равна (200±5)° С, после чего фиксируют значение величины расхода газа по показаниям ротаметра. Дополнительное регулирование может осуществляться путем регулирования подачи воздуха в зону горения материала с помощью створок металлической подставки.

29.10. Испытания проводят в вытяжном шкафу с принудительной вентиляцией. Скорость движения воздуха в вытяжном шкафу не должна превышать 5 м/с.

29.11. Зонт отводят, испытываемый образец, закрепленный в держателе, опускают в керамический короб, одновременно включают секундомер и возвращают зонт в рабочее положение.

29.12. Образец держат в пламени горелки в течение 2 мин. В ходе испытаний контролируют по показаниям ротаметра величину расхода газа, которая может изменяться не более чем на одно деление шкалы в большую или меньшую сторону. Через 2 мин подачу газа в горелку прекращают и оставляют образец в приборе для остывания до комнатной температуры.

29.13. Остывший образец древесины извлекают из керамического короба и взвешивают.

29.14. Потерю массы образца (P) в процентах вычисляют по формуле 2 и округляют до 0,1 %.

(2)

где m1 -- масса образца до испытания, г; m₂ -- масса образца после испытания, г.

29.15. Образцы, для которых не выполняются неравенства (3, 4), отбрасывают, вместо них сжигают новые и вновь определяют среднеарифметическое значение потери массы десяти испытанных образцов.



[Р_ср -- Р_i] <=3 при Р_ср <= 9; (3)

[Р_ср -- Р_i] < 5 при 9 < Р_ср < 25, (4)

где P_cp -- среднеарифметическое значение потери массы десяти испытанных образцов, %; Pi -- значение потери массы одного из десяти испытанных образцов, %.

За результат испытания принимают среднеарифметическое значение не менее 10 определений, округленное до целого числа процентов.

29.16. По результатам испытания устанавливают группу огнезащитной эффективности испытанного ОЗСВ при данном способе его применения.

29.17. При потере массы не более 9 % для ОЗСВ устанавливают I группу огнезащитной эффективности.

29.18. При потере массы более 9 %, но не выше 25 %, для ОЗСВ устанавливают II группу огнезащитной эффективности.

29.19. При потере массы более 25 % считают, что данное средство ОЗСВ не обеспечивает огнезащиты древесины и не является огнезащитным.

29.20. Результаты испытаний и расчетов заносят в протокол испытаний (приложение 2).

30. Определение устойчивости к старению

30.1. Сущность метода заключается в определении сохранения огнезащитной эффективности огнезащитного покрытия, полученного на основе ОЗСВ, после ускоренного старения в результате попеременного воздействия на образцы колебаний температуры и влажности в заданной последовательности.

30.2. Аппаратура -- по п. 31.1.

30.3. Подготовка образцов -- по пп. 29.2 -- 29.6.

30.4. Испытания проводят на шести образцах. Из них произвольным образом отбираются три основных образца, оставшиеся три образца являются контрольными.

30.5. На трех контрольных образцах определяются огнезащитные свойства в соответствии с пп. 29.8 -- 29.13 настоящих норм. Потерю массы образца в процентах вычисляют по формуле (5) и округляют до 0,1 %.

(5)

где m1 -- масса образца до испытания, г; m₂ -- масса образца после испытания, г.

За результат принимается среднеарифметическое значение трех определений, округленное до 1 %.

30.6. Три основных образца последовательно выдерживают: 8 ч в сушильном шкафу при температуре (60± 5)° С, 16 ч в эксикаторе с относительной влажностью воздуха 100 % при нормальной температуре, 8 ч в сушильном шкафу при температуре (60± 5)° С, 16 ч в нормальных условиях. Эти операции составляют один цикл (48 ч). Испытания включают семь циклов по указанной схеме. Во время испытания ведется наблюдение за состоянием покрытия. По истечении указанного срока образцы выдерживают в нормальных условиях не менее 48 ч.

30.7. Определяют огнезащитные свойства по п. 30.5 настоящих норм на трех основных образцах после искусственного старения.

30.8. Покрытие считается выдержавшим испытание на устойчивость к старению, если сохраняется его целостность (отсутствуют трещины, разрушения, отслаивания и т. д.) и огнезащитные свойства при этом снижаются не более чем на 20 % от значений, определенных для контрольных образцов.

31. Контрольный метод определения огнезащитной эффективности

31.1. Приборы и материалы:

установка для определения огнезащитных свойств ОЗСВ для древесины по п. 29.1;

шкаф сушильный или камера для термостатирования, обеспечивающие диапазон температур от 40 до 60° С с принудительной циркуляцией воздуха с кратностью воздухообмена (К_в, мин^{- 1}) в пределах 4ч8;

весы (класс точности 4);

секундомер (класс точности 2);

газ бытовой;

фольга алюминиевая толщиной 0,014ч0,018 мм марки ФГ по ГОСТ 745-79;

вытяжной шкаф с принудительной вентиляцией;

емкость для пропитки образцов древесины;

установка (устройство) для пневмораспыления;

кисти, шпатели для нанесения красок, покрытий;

эксикатор.

31.2. Требования к изготовлению образцов в соответствии с пп. 29.2 и 29.3.

31.3. Образцы перед нанесением ОЗСВ доводят до постоянной массы в термостате при температуре (45± 2)° С. Термостатирование образцов древесины прекращают, когда изменение массы образца между двумя последующими взвешиваниями, проведенными с интервалом в 2 ч, составит не более 0,2 г.

31.4. Обработку образцов ОЗСВ проводят не позднее чем через 30 мин после термостатирования, либо, во избежание изменения массы образцов за счет поглощения влаги, до начала обработки образцы помещают в сухой эксикатор.

31.5. Пропитка деревянных образцов водными составами ОЗСВ способом нанесения на поверхность осуществляется путем их погружения в раствор на время не более 6 мин. Температура раствора должна соответствовать температуре, указанной в технической документации на ОЗСВ. Для пропитки используется емкость, выполненная из коррозионно-стойкого материала, в которую образцы погружаются таким образом, чтобы толщина слоя раствора над верхней гранью образца составляла 5ч10 мм. Допускается нанесение пропиточных составов кистью или пневмораспылением с соблюдением нормативного расхода, определенного технической документацией на ОЗСВ.

31.6. Расход пропиточного состава определяется после каждого пропитывания для каждого образца путем взвешивания до пропитки и после нее. Общий расход определяется путем суммирования расходов после каждой пропитки. Взвешивание пропитанных образцов осуществляется после того, как с них перестанет стекать раствор. Остатки раствора с торца образца удаляются фильтровальной бумагой.

31.7. Обработка ОЗСВ, содержащими органические жидкости, выполняется в соответствии с ТД на конкретное огнезащитное средство.

31.8. Пропитка образцов древесины другими способами выполняется по соответствующим технологиям.

31.9. Технология приготовления испытываемых составов и их расходы должны соответствовать ТД. Расход ОЗСВ при испытании указывается без учета технологических потерь.

31.10. Сушка образцов после пропитки водными составами осуществляется в термостате при температуре (45± 2)° С. Промежуточная сушка между пропитками составляет 2ч3 ч.

31.11. Сушка образцов после пропитки составами, содержащими органические жидкости, осуществляется в соответствии с ТД на конкретный состав.

31.12. Образцы древесины с покрытиями сушат до постоянной массы в термостате при температуре не выше 60° С, предварительно выдержав их в комнатных условиях (или в вытяжном шкафу для покрытий, содержащих органические растворители) в течение суток. При многослойном нанесении покрытий послойная сушка осуществляется по режиму, предусмотренному технической документацией на конкретное покрытие.

31.13. Сушку образцов прекращают, когда изменение массы образца между двумя последующими взвешиваниями, проведенными с интервалом в 2 ч, составит не более 0,2 г.

31.14. Доведенные до постоянной массы образцы взвешивают с погрешностью не более± 0,1 г и определяют расход сухого огнезащитного средства (R1) или общее поглощение (R2) по формулам (1) и (2).

31.15. Испытания проводят не позднее чем через 30 мин после сушки, или до начала испытания образцы, доведенные до постоянной массы, помещают в сухой эксикатор.

31.16. Испытания проводятся на трех образцах по пп. 29.8 -- 29.13.

31.17. Потерю массы образца в процентах вычисляют по формуле (6) и округляют до 0,1 %.

(6)

где m1 -- масса образца до испытания, г; m₂ -- масса образца после испытания, г.

За результат принимается среднеарифметическое значение трех определений, округленное до 1 %.

31.18. В случае получения среднеарифметического значения трех определений для ОЗСВ I группы огнезащитной эффективности более 9 %, а для ОЗСВ II группы огнезащитной эффективности более 25 % проводятся повторные испытания по ускоренной методике на десяти образцах. При получении неудовлетворительных результатов повторных испытаний ОЗСВ считается не соответствующим установленной для него группе огнезащитной эффективности.



Рис. 2. Установка для определения огнезащитной эффективности ОЗСВ:

1 - керамический короб; 2 - подставка; 3 - газовая горелка; 4 - потенциометр КСП-4;

5 - держатель образца; 6 - образец; 7 - зонт; 8 - термоэлектрический преобразователь;

9 - верхний патрубок зонта; 10 - ротаметр.

1.4 Конструктивные меры защиты от пожарной опасности

Конкретные конструктивные меры защиты от пожарной опасности зависят от функционального назначения зданий и сооружений и устанавливаются соответствующими нормами проектирования. Для одноэтажных производственных и складских зданий наиболее распространены следующие конструктивные меры защиты: соблюдение противопожарных разрывов между зданиями; устройство противопожарных разрывов длиной не менее 6...12 м в протяженных зданиях; разделение зданий на отсеки (через 50 м) брандмауэрными стенами из несгораемых материалов высотой 600 мм (от поверхности кровли); проектирование КДК массивного прямоугольного сечения; защита (обшивка) поперечного сечения деревянных элементов листовыми материалами из асбеста, оштукатуривание растворами; применение несгораемых теплоизоляционных материалов и кровель, разделение на отсеки, не сообщающиеся между собой, кровельных и стеновых панелей, имеющих пустоты.

1.5 Химические меры защиты от пожарной опасности

При невозможности обеспечить требуемую пожарную безопасность зданий конструктивными мерами используются химические меры защиты, которые включают обработку деревянных элементов огнезащитными составами:

1.5.1 Пропитки

Антипирены - вещества, которые при нагревании плавятся и покрывают поверхность древесины огнезащитной пленкой, препятствующей доступу воздуха к древесине, или разлагаются с выделением большого количества негорючих газов, которые оттесняют воздух от древесины. В состав антипиренов входят фосфорнокислый и сернокислый аммоний, бура, борная кислота и другие химические вещества.Этот способ повышения огнестойкости применяют преимущественно на заводах, где производят заготовки из древесины - бруски, брус,

В качестве антипиренов используют преимущественно водные растворы солей фосфорной или борной кислот или их смесей. Для увеличения глубины проникновения к растворам добавляют поверхностно-активные вещества. Пропитывание и обработку производят кистью, пневмораспылением или погружением в ванну.

Перед тем, как рассмотреть некоторые примеры пропиток и других огнезащитных средств, отметим, что объем и однородность приводимой информации для каждой из них различны. И это не небрежность автора, а следствие того, что фирмы-изготовители не всё рассказывают о своей продукции. деревянный конструкция огнестойкость материал

1.5.2 Огнезащитные обмазки

По большому счету, это наиболее эффективные в настоящее время, как и в далеком прошлом, средства защиты от пожара. Они представляют собой композиции на основе минеральных вяжущих (цементов различных видов, гипса строительного, жидкого стекла, фосфатных связующих, наполненных асбестом, вспученным вермикулитом, перлитовым песком, рядом других легких и огнеупорных материалов). Обмазки наносят на конструкции слоем, толщина которого может достигать нескольких сантиметров - это предопределяется желаемым интервалом времени огнезащитной эффективности. На сегодняшний день в деревянном домостроении эти обмазки применяются редко, однако некоторые из них все же отметим.

Отбросив критерий «возраста», на первое место поставим обмазку суперфосфатную, с помощью которой во время Великой Отечественной войны в Ленинграде были спасены от немецких зажигательных бомб многие здания, ведь их кровельные конструкции были деревянными. Представляет она собой смесь суперфосфата с водой в соотношении 70:30. Наносят обмазку кистью два раза с промежуточной сушкой не менее 24 час. Расход обмазки - от 1,5 кг/кв. м.

Опишем, так же нарушив критерий «возраста», и обмазку известково-глино-солевую, потому что она достаточно эффективна и может быть приготовлена на месте из самого доступного и дешевого сырья. Это смесь известкового теста с глиной и поваренной солью в соотношении 75:15:10. Приготавливают ее на месте использования следующим образом. Известь-пушонку, просеянную через сито с размером ячейки не более 1 мм, смешивают с водой в соотношении 1:1, получая тесто. Поваренную соль растворяют в воде, добавляя к 1 кг соли 3 кг воды, и на этом растворе замешивают глину, соблюдая то соотношение, которое приведено выше. Полученное глиняное тесто смешивают с ранее приготовленным известковым тестом, опять-таки выдерживая указанное соотношение.

Обмазку наносят кистью или шпателем в два слоя с промежуточной сушкой после первого слоя не менее 10 час. При температуре около 20°С обмазка высыхает за 12 час. Расход обмазки на оба слоя - около 1,5 кг/кв. м.

Весьма перспективными являются обмазки, наполнителем в которых является вспученный вермикулит - разновидность слюды, запасами которой Россия не обделена. Этот наполнитель легкий, устойчив к нагреванию вплоть до 800°С. Поэтому в настоящее время объемы применения таких обмазок растут довольно быстрыми темпами. Попутно отметим, что на вспученном вермикулите ныне изготавливают плиты вермикулито-силикатные толщиной 20 мм, плотностью 700 и 800 кг/куб. м, которые предназначены в том числе и для защиты от возгорания древесины. Такой плитой, разрезанной на доски соответствующих размеров, можно обкладывать плоские участки деревянных конструкций. Крепление может быть клеевым или механическим.

1.5.3 Окрашивание огнезащитными лакокрасочными материалами (ЛКМ)

Покрытия, образующиеся при высыхании этих материалов, обладают огнестойкостью более высокой, чем древесина, и таким образом предохраняют ее от возгорания. Огнезащитные ЛКМ бывают трех видов: лаки, эмали и краски.

Лаки - это растворы полимеров, в данном случае негорючих, например хлорсульфополиэтилена. После улетучивания растворителя они образуют прозрачное покрытие, не скрывающее текстуру древесины.

Эмали - это лаки, к которым добавлены пигменты и наполнители. Они образуют цветные непрозрачные покрытия.

Если ЛКМ «построен» на основе водной дисперсии полимеров, то его называют водно-дисперсионной краской или просто краской.

1.5.4 Лакокрасочные материалы, образующие вспучивающиеся покрытия

Постепенно эти средства защиты от пожара становятся все более востребованными, поскольку их можно наносить на конструкцию тонким слоем, не утяжеляющим ее (в отличие от обмазок). Защитное действие таких ЛКМ (их еще называют интумесцентными) основано на том, что при нагревании покрытия, образуемые ими, вспучиваются (терморасширяются). При этом возникает слой кокса (негорючего) с малой теплопроводностью твердого тела. Этот слой и предохраняет конструкцию от перегрева.

В качестве функциональных добавок, обеспечивающих вспучивание при нагревании, используют самые разнообразные вещества, но в последние годы наиболее эффективными среди них следует считать так называемые интеркалированные соединения графита (ИСГ). Под действием огня или беспламенного теплового удара ЛКМ, содержащие ИСГ, начинают вспучиваться уже при 120 °С, причем объем увеличивается в десятки раз. Из ИСГ как раз и образуется слой кокса. Он покрывает защищаемые поверхности, заполняет отверстия и щели, что приводит к изолированию ДК от очага пожара. Вследствие всех этих обстоятельств ПК, содержащее ИСГ, может быть толщиной всего в несколько десятков сантиметров.



2. Защита деревянных конструкции от гниения

2.1 Гниение, выявление грибка и его виды

Под гниением древесины понимают процесс жизнедеятельности грибов, разрушающих целлюлозу - самую прочную часть древесины. Грибы относятся к группе низших споровых растений, в клетках которых нет хлорофилла. В эксплуатируемых зданиях и сооружениях деревянные конструкции поражаются в основном домовыми грибами. Наиболее опасные виды домовых грибов представлены в табл.1.

Таблица 1. Опасные домовые грибы - разрушители древесины в конструкциях

В условиях российского влажного и болотистого климата с резкими перепадами температур дерево быстро гниет и разрушается. В жару оно ссыхается, в дождь - разбухает. Поэтому нужно защитить его от снега, дождя и мороза. Защиту древесного материала нужно начинать во время сушки пиломатериалов, их перевозки и складирования. У свежеспиленных деревьев есть многочисленные враги в виде грибков и других повреждающих факторов.

Существуют различные способы защиты древесины от гниения.

Какие задачи нужно поставить для защиты древесины:

Максимально длительный срок службы древесины, так как повторная защита древесины от гниения через несколько лет эксплуатации часто становится невозможной в связи с закрытостью или недоступностью элементов конструкции.

Обработанная древесина не должна испарять вредных веществ в окружающий воздух.

Эта защита от гниения древесины должна быть экономичной и нетрудоемкой.

Таблица 2. Применение и действенность средств защиты древесины.

Точно определить вид домового гриба можно лишь после лабораторных микологических исследований, однако в большинстве случаев этого и не требуется, так как способы борьбы с домовыми грибами практически не зависят от конкретного вида гриба.

Выявить гниение древесины можно по таким признакам:

При деструктивном типе, спровоцированном губкой лиственничной, серно-желтым, окаймленным и другими трутовиками:

Древесина становится меньше в объеме.

Проявляются трещинки.

Окрас дерева изменяется от красноватого цвета до бурого и темно-бурого.

Структура древесины становится хрупкой.

Возникает распад древесины на кусочки в виде кубов и призм, в дальнейшем она рассыпается в порошок.

При коррозионном гнилостном поражении:

Древесина не теряет вязкости и объема.

Разрушения частичны и чередуются со здоровыми зонами.

В древесном материале сначала возникают ячейки и ямки, затем он начинает расслаиваться на волокнистые слои.

Окрас пораженной грибками древесины становится пестрым (белые очаги на бурой основе) либо очень светлым (белый, светло-желтый или мраморный).

Виной пестрого гниения являются такие грибы, как губки (сосновая, корневая, еловая) и трутовики (дубовый, еловый комлевой). Белый окрас вызывают опенок и трутовики (плоский, ложный, настоящий).

Процесс развития грибов происходит при средней влажности древесины более 20% в условиях повышенной влажности воздуха при отсутствии проветривания и температуре окружающего воздуха от 0 до 45°С.

Характерные признаки поражения древесины грибами в конструкциях:

появление на поверхности древесины грибницы - белых пушистых скоплений грибных нитей (гифов), а также наличие в помещении характерного грибного запаха;

изменение цвета древесины: в начале процесса - на красноватый, затем бурый или темно-коричневый;

наличие в древесине глубоких продольных и поперечных трещин, по которым она распадается на отдельные призматические кусочки - деструктивная гниль (древесина как бы обугливается, легко отрывается и растирается пальцами в порошок).

Для оценки степени поражения древесины грибами установлено 5 групп: 0 - здоровая древесина; 1 - снижение прочности древесины на 10...20%; 2 - снижение прочности на 40%; 3 и 4 - аварийное состояние - снижение прочности на 50% и более.

2.2

Стадии процесса разрушения и стойкость древесного материала

Рис.3. Разрушение деревянных столбов в разных условиях: а - в песчаном грунте, б -- в плотном глинистом грунте; в -- свая в водоеме.

Чтобы оценить, возможно ли использовать пораженную древесину в технических целях, следует определить, на какой стадии гниения она находится. Процесс гниения дерева проходит 4 стадии:

Начальная. Грибной мицелий не затрагивает оболочки дерева. Древесина еще сохраняет свою структуру, прочность, лишь изменяет цвет на оливковый, лилово-сизый или красно-бурый.

Развитая. В древесине проявляются тещины или ямки. На буром фоне возникают светлые полосы, пленки мицелия.

Конечная. Дерево полностью теряет прочность, крошится либо разделяется на щепки. Окрас полностью соответствует типу гниения.

Механическое разрушение древесины, образование дупла.

По стойкости к гниению породы древесины подразделяют на классы, указанные в табл. 3.

Класс	Порода древесины
	заболонь	ядро
Стойкие	Обыкновенная сосна, ясень	Сибирская сосна (кедр), лиственница, обыкновенная сосна, дуб, ясень
Среднестойкие	Ель, сибирская сосна (кедр), лиственница, пихта	Ель, пихта, бук
Малостойкие	Береза, бук, вяз, граб, дуб, клен	Вяз, клен
Нестойкие	Липа, ольха, осина	Береза, липа, осина, ольха

По пропитываемости защитными средствами породы древесины подразделяют на группы, указанные в табл. 4.

Группа	Порода древесины
	заболонь	ядро
1 - легкопропитываемые	Обыкновенная сосна, береза, бук	-
2 - умеренно пропитываемые	Сибирская сосна (кедр), европейская лиственница, граб, дуб, клен, липа, ольха, осина	Сибирская сосна (кедр), обыкновенная сосна, осина, ольха
3 - трудно пропитываемые	Ель, сибирская лиственница, пихта	Ель, европейская лиственница, сибирская лиственница, пихта, береза, дуб, вяз, бук, ясень



2.3 Конструктивные меры защиты деревянных конструкций от загнивания

Основными мероприятиями конструктивной профилактики против загнивания деревянных конструкций являются защита их от постоянного или систематически повторяющегося увлажнения.

Увлажнение деревянных конструкций может быть:

непосредственное - атмосферными осадками из-за протечек кровли;

капиллярное - грунтовыми водами при повреждении гидроизоляции;

биологическое - самоувлажнение в процессе гниения;

конденсационное - увлажнение за счет оседания воды из паров, содержащихся в воздухе (наиболее опасное).

Необходимо принять профилактические меры против увлажнения древесины.

Источниками непосредственного увлажнения являются прежде всего атмосферные осадки и грунтовые воды, а затем и влага, образуемая при эксплуатации, как, например, во всех помещениях с «мокрым» технологическим процессом (прачечных, банях, складах сырых продуктов и т. п.), при протечках в кровле и мытье полов и, наконец, при порче сантехнического оборудования (водопровода, канализации и т. п.).

Конденсационное увлажнение появляется при осаждении водяных паров, насыщающих окружающий воздух, на поверхностях с температурой ниже точки росы. Конденсационная влага, возникающая при периодическом и суточном колебании температуры, относится к дифференциальной конденсации. Появление такой влаги наблюдается на поверхности стальных соединений конструкций и в особенности, когда они находятся в замкнутых частях (как, например, на всех стальных вкладышах и т. п.), и также в глухих стальных башмаках (например, в опорных частях конструкции).

Защита элементов деревянных конструкций от непосредственного увлажнения сводится, в основном, к устранению в кровле протечек и организации правильного технического надзора за состоянием конструкций при эксплуатации, к периодическим внешним осмотрам их. Действенным средством защиты от дифференциальной конденсации является обеспечение свободного проветривания указанных элементов конструкций. Например, опорные узлы ферм не должны наглухо заделываться в каменные или бетонные стены.

Для защиты от дифференциальной конденсации и грунтовых вод в местах соприкасания деревянной конструкции с бетоном, кирпичной или бутовой кладкой необходимо по слою гидроизоляции уложить теплоизоляционный слой из креозотированной древесины или двух-трех рядов рубероида, толя и других подобных материалов.

Для защиты деревянных конструкций в полах первого этажа необходимо осуществить вентиляцию подполья путем установки решеток с бортами и щелевых плинтусов.

Для создания в пустотных деревянных конструкциях (стен и перекрытий) правильного тепловлажностного (осушающего) режима последние должны обладать теплоустойчивостью и сопротивлением теплопередаче, соответствующими данной климатической зоне и назначению здания. При этом взаимное расположение различных строительных материалов в конструкции должно обеспечить постепенное падение упругости водяных паров воздуха, проходящего через толщу конструкции в направлении от более высоких температур воздуха внутри помещения к более низким температурам наружного воздуха. Для предупреждения образования в толще конструкции конденсата необходимо предварительно проверить ее путем расчета. Следует избегать внутренних водостоков и световых фонарей с наклонным остеклением. Как правило, деревянные покрытия должны осуществляться с наружным отводом воды и без устройства фонарей.

Принципом конструктивной защиты деревянных конструкций от гниения является создание для древесины такого температурно-влажностного режима, при котором обеспечивается сохранение ее влажности ниже 20% на все время эксплуатации. Для этого необходимо проводить следующие мероприятия:

Несущие деревянные конструкции должны быть открытыми, хорошо проветриваемыми и доступными для периодического осмотра.

Необходимо обеспечивать надежную гидроизоляцию деревянных конструкций и их частей, соприкасающихся с грунтом, фундаментами, бетоном, каменной кладкой и массивными металлическими частями.

Поскольку в толще ограждающих элементов, находящихся в зоне изменения температур, возможно образование конденсата, несущие деревянные конструкции следует располагать либо целиком в пределах отапливаемого помещения, либо вне его. Панели покрытия и стен беспустотной конструкции не должны иметь деревянных элементов в зоне низких температур. Пустотные ограждающие конструкции должны иметь осушающие вентиляционные продухи, обеспечивающие быстрое высыхание древесины. При этом холодный сухой воздух вводится под карниз, а сырой и теплый выпускается у конька.

Деревянные покрытия следует осуществлять наружным отводом атмосферных вод. Деревянные стены защищаются от косого дождя и снега широким венчающим карнизом или широким свесом. Торцы брусьев или бревен защищают от проникновения влаги посредством обшивки досками.

2.4 Химические меры защиты деревянных конструкций от загнивания

В тех случаях, когда одними конструктивными мерами невозможно гарантировать надежную защиту деревянных конструкций от загнивания, конструкции обрабатываются специальными химическими препаратами - антисептиками - веществами, оказывающими отравляющее воздействие на биологических разрушителей древесины.

Требования к антисептикам:

быть токсичными для дереворазрушающих грибов и насекомых и безопасными для человека и домашних животных;

не влиять на механическую прочность древесины и не способствовать коррозии металлических соединительных деталей;

легко проникать в древесину и не вымываться из нее, иметь постоянный химический состав, не иметь резкого запаха, быть дешевыми и доступными, т. е. экономически выгодными для применения.

Применяемые в строительстве антисептики делятся на водорастворимые (неорганические или минеральные); маслянистые (органические); комбинированные; комплексные (обладающие антисептическими и огнезащитными свойствами).

Срок действия антисептика зависит от ряда причин, а именно, от условий службы сооружения, глубины проникновения антисептика в древесину, качества его, концентрации раствора и т. д.

Антисептики разделяются на две группы: водорастворимые (неорганические) и маслянистые (органические). От антисептиков требуется, чтобы они отличались наибольшей токсичностью (ядовитостью) по отношению к дереворазрушающим грибам и долгое время сохраняли бы эти свойства, чтобы они были безвредны для людей, не разрушали металлических креплений (болтов, гвоздей и т. п.) и наиболее глубоко проникали в толщу древесины.

К водным антисептикам относятся соли и некоторые составы, растворимые в воде: в первую очередь, фтористый натрий (с концентрацией раствора 1,5-3%), крем нефтористый натрий в смеси с фтористым натрием, в пропорциях 1:3, а затем динитрофенолят натрия. Для пропитки подземных сооружений применяется парофазная фенольная смола, которой пользуются для защиты древесины от непосредственного воздействия воды и др.

К маслянистым антисептикам, применяемым в открытых подземных и подводных сооружениях, относятся каменноугольное креозотовое и антраценовое масло, древесный - березовый - деготь, древесная смола хвойных деревьев, сланцевое масло, торфяной или древесный креозот и др.

Для той же цели служат антисептические пасты - битумные, экстрактовые, силикатные и глиняные, которые отличаются между собой, главным образом, связующей основой, с помощью которой антисептик закрепляется на поверхности древесины'.

Рисунок 4. Процесс пропитки древесины антисептиками

Способы антисептирования различны, сюда входит опрыскивание или обмазка, пропитка в горячих и холодных ваннах, обжиг с последующей пропиткой в ваннах, пропитка и под давлением и, наконец, диффузионная пропитка порошкообразными антисептиками, происходящая при влажности древесины более 40%.

В последнее время А. И. Фоломин разработал надежный и простой комбинированный способ обработки сырой древесины по схеме, предусматривающей высокотемпературную сушку в органических жидкостях, маслах и смолах, и пропитку маслянистым антисептиком деревянных элементов конструкций. Наиболее подходящей жидкостью оказался получаемый при очистке нефтяных смазочных масел петролатум (смесь парафина и церезита).

Первый процесс нагрева и сушки древесины осуществляется погружением штабеля (из досок, брусьев и бревен), сложенного в стальную клеть с -прокладками толщиной около 3 см в открытый стальной или железобетонный бак, заполненный петролату-мом с температурой 120-140°. При этом требуется обеспечить выход из толщи древесины наибольшего количества воздуха до достижения высокой температуры. С этой целью начальная температура при загружении лесоматериала может быть несколько ниже, в зависимости от породы древесины и начальной ее влажности. Практически температура жидкости доводится вначале до 120°.

Нагрев жидкости наиболее целесообразно осуществлять при помощи трубчатого парового регистра, расположенного несколько выше дна бака для отстаивания в нем грязи.

Второй процесс - пропитка - заключается в быстрой перегрузке клети из указанного выше бака в другой с нагретым антраценовым маслом с температурой не ниже 80°. Длительностью выдержки в нем лесоматериала регулируется глубина пропитки.

В результате применения указанного комбинированного способа обработки сырой древесины достигаются исключительно высокие темпы сушки и пропитки древесины, хорошее качество продукции (без трещин), достаточная стабилизация и полная стерилизация древесины. Небольшие начальные капиталовложения и малая стоимость оборудования, легкость обслуживания и безопасность в пожарном отношении являются большим достоинством предложенного А. И. Фолом иным нового способа сушки и пропитки древесины.

Наиболее распространенные водорастворимые антисептики (сост ав, %): фтористый натрий (NaF - 3; вода - 97) - белый порошок, не имеющий цвета и запаха, легко проникает в древесину и легко вымывается из нее, при соприкосновении с известью, цементом, алебастром, мелом теряет свои свойства;

кремнефтористый аммоний - КФА (КФА - 10; вода - 90) - белый кристаллический порошок с легким запахом аммиака;

селькур (медный купорос - 3,5; бихромат натрия - 3,5; уксусная кислота - 0,05; вода - 93);

препарат ББ-11 (бура техническая - 10; кислота борная - 10; вода -80).



Список литературы

1. ГОСТ 20022.6-93 от 01.01.95. Защита древесины. Способы пропитки

2. ГОСТ 20022.2--80 Защита древесины. Классификация

3. НПБ 251-98 «Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний»

4. Курс архитектуры. Гражданские и промышленные здания. Т.1. , Серк Л.А. , 1938.

5. Деревянные конструкции. Издательство Ассоциации строительных Вузов, А.В. Калугин, Москва, 2003

6. Защита древесины и деревянных конструкций: Учебное пособие. - Екатеринбург: УГЛТУ (Уральский государственный лесотехнический университет), Стенина Е. И., Левинский Ю. Б., 2007

7. http://delostroika.ru/org/pilo/wood-guard/3351-sposoby-zaschity-drevesiny-ot-zagnivaniya.html

8. http://1poderevu.ru/zashita/gnienie-drevesiny.html

Размещено на Allbest.ru