Способы защиты древесины от биологических повреждений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

Строительный факультет

Кафедра технологии и строительного производства

Способы защиты древесины от биологических повреждений

Ломова А.И. гр.113б

Научный руководитель: Чертов В.А.

Воронеж 2013

Содержание работы

Введение

1. Свойства древесины

2. Химический состав древесины

3. Макроскопическое строение древесины

4. Микроскопическое строение древесины

5. Плотность. Тепловые свойства древесины

6. Биологические факторы разрушения древесины

7. Климатические разрушающие факторы

8. Конструкционная защита древесины при эксплуатации

9. Способы защиты

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Деревянное здание, несмотря на его «древность», достаточно технологично. Длительность его эксплуатации от 50 до 100 лет. Срок службы во многом зависит от регулярности и правильности ухода за древесиной. Хороший бревенчатый дом практически не требует отделки. Это немаловажно, ведь обычно стоимость отделочных работ соизмерима с затратами на возведение основной конструкции сооружения. К тому же дерево обладает свойствами, которые не только делают его технически и функционально пригодным для применения в строительстве, но и побуждают испытывать симпатию к самому материалу. В данной работе речь идет о химических и физических свойствах древесины, видвх ее биологических повреждений и способах защиты от них.

1. Свойства древесины

Все породы деревьев подразделяют на хвойные и лиственные (единой классификации в мире не существует - во многих странах она отличается от принятой у нас). Свойства древесины определяются ее строением. Это необходимо знать и учитывать для правильной обработки данного природного материала и идентификации отдельных пород.

Древесина имеет волокнистую структуру. Выделяют три главных среза: поперечный, или торцовый, - поперек волокон; радиальный - вдоль оси ствола и тангенциальный - по плоскости вдоль ствола, отстоящий на любом расстоянии от оси. В центральной части ствола расположена сердцевина. У хвойных пород деревьев ее диаметр равен 2-3 мм, а у некоторых лиственных может достигать 8-10 мм.

Древесина нарастает вокруг сердцевины концентрическими окружностями - годичными слоями, которые имеют неоднородное строение: раннюю (ближе к сердцевине) и позднюю (ближе к коре) части. Первая (у хвойных она более светлая, у лиственных - более пористая) нарастает весной и в начале лета, когда в почве много влаги, вторая - в конце лета и осенью. Ширина годичных слоев зависит от возраста дерева, условий роста, породы. Они хорошо различаются почти у всех хвойных и некоторых лиственных растений.

У одних пород древесина однородного светлого цвета (ольха, береза, граб), у других - более темная в центральной части (дуб, лиственница, сосна). Темная часть ствола - это ядро, светлая периферическая - заболонь. Первая состоит из мертвых клеток, вторая - из живых.

На поперечном разрезе древесины можно увидеть светлые, часто блестящие, направленные от центра к коре линии - сердцевинные лучи. У самшита, березы, осины и всех хвойных пород они очень узкие, практически незаметные; у клена, вяза, ильма, липы - узкие, трудно различимые; у бука, дуба (настоящие широкие) и у граба, ольхи, лещины (ложноширокие - пучки сближенных узких лучей) - хорошо видимые невооруженным глазом.

На радиальном разрезе сердцевинные лучи представляют собой блестящие полоски, или ленты, расположенные поперек волокон, на тангенциальном - штрихи с заостренными концами или чечевицеобразные полосы, расположенные вдоль волокон. У хвойных сердцевинных лучей в два-три раза меньше, чем у лиственных. На радиальном разрезе древесины дуба, бука, платана, граба, ольхи они создают очень красивый рисунок.

На поперечном разрезе лиственных пород видны отверстия - сечения сосудов, проводящих влагу. Если крупные сосуды расположены сплошным кольцом в ранней древесине, а мелкие собраны группами в поздней, то такая древесина называется кольцесосудистой. Породы, у которых крупные и мелкие сосуды распределены равномерно по всему годичному слою, называются рассеянно-сосудистыми.

Цвет древесины определяют находящиеся в полостях клеток дубильные, смолистые и красящие вещества. Он может быть белым, красным, оранжевым, розовым, желтым, фиолетовым, коричневым, черным, серым со множеством оттенков в зависимости от породы, возраста дерева, места и условий его произрастания, режима хранения древесины. Полностью окраска проявляется лишь после отделки поверхности, нанесения на нее прозрачного покрытия. Без обработки цвет меняется.

Текстура - естественный рисунок на срезе древесины. Она зависит от породы дерева и направления среза: торцовый дает концентрические окружности, радиальный - продольные полосы, тангенциальный - извилистые линии. Текстура влияет на декоративные качества материала и определяется шириной годичных слоев, разницей в окраске ранней и поздней частей, наличием сердцевинных лучей, крупных сосудов, расположением волокон. У хвойных и мягких лиственных пород текстура более простая, чем у твердых. Лиственные дают красивый рисунок на радиальном и тангенциальном срезах, хвойные - на тангенциальном. Особенно интересная текстура у карельской березы и сибирской лиственницы.

Плотность древесины, то есть отношение ее массы к объему, зависит от породы, влажности (прямо пропорциональна), условий произрастания дерева. Даже на различных участках одного и того же ствола она может не совпадать. Породы условно делят на три группы: малой плотности (до 540 кг/куб. м) - сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, ольха; средней плотности (550-740 кг/куб. м) - лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, клен, яблоня, ясень; высокой плотности (750 кг/куб. м и выше) - акация белая, береза железная, граб, самшит, кизил, рябина. От плотности древесины зависит ее прочность, которая меняется в пределах годичных слоев: поздний слой в два-три раза прочнее раннего.

Влажность (абсолютная) древесины - это отношение массы воды, находящейся в данном объеме, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Различают мокрую, длительное время пролежавшую в воде (влажность свыше 100%), свежесрубленную (50-100 %), воздушно-сухую, долгое время хранящуюся на воздухе (15-20%, в зависимости от климатических условий и времени года), камерной сушки (8-12%) и абсолютно сухую (О %) древесину.

Перемена влажности влечет за собой изменение объема и линейных параметров заготовки - ее усушку или разбухание. Неодинаковое уменьшение или увеличение размеров в разных направлениях и различных частях ствола может привести к короблению и растрескиванию изделий. Трещин бояться не надо. В течение первого года в процессе усушки бревно начинает интенсивно растрескиваться по всей поверхности. После этого определяется и расширяется основная трещина, которая, как правило, проходит в месте нарушения годовых колец (район теплового замка или компенсационного пропила), а почти все остальные трещины стягиваются. Бревно в большинстве случаев опять становится ровным и гладким.

При поперечном короблении изменяется форма соответствующего сечения заготовки. При продольном из-за разницы в усушке по радиальному и тангенциальному направлениям заготовка изменяется по длине, изгибаясь и приобретая форму дуги и винтовой поверхности (крыловатость). Больше подвержена деформации та часть ствола, которая располагается ближе к сердцевине. Лучшее средство против коробления - правильная укладка и хранение.

При выборе материала необходимо учитывать его механические свойства.

Твердость - это способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. Она зависит от плотности древесины и неодинакова по различным направлениям. Например, твердость торцовой поверхности среза ствола лиственных деревьев выше тангенциальной и радиальной на 30%, хвойных - на 40%. К мягким породам относятся ель, сосна, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан, ива; к твердым - лиственница, береза, бук, дуб, вяз, ильм, карагач (берест), платан, рябина, клен, грецкий орех, ясень, яблоня; к очень твердым - акация белая, граб, кизил, самшит, береза железная, фисташковое дерево, тис.

Твердость древесины зависит от многих факторов: климатических особенностей, доли поздней древесины в годичных слоях, места произрастания дерева, времени заготовки. Например, повышение влажности на 1%уменьшает торцовую твердость на 3%, а тангенциальную и радиальную - на 2%. Увеличение количества поздней древесины повышает плотность и улучшает механические свойства материала. Сосны, выросшие на сухом месте (прямые высокие стволы), тверже укоренившихся на болотистом грунте.

Прочностью называют способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы под действием внешних нагрузок. Различают пределы прочности (моменты разрушения образца) при сжатии, растяжении, изгибе, кручении, сдвиге. Их значения во многом зависят от направления волокон в детали, подвергающейся нагрузке. Так, предел прочности на сжатие и на растяжение поперек волокон ниже, чем вдоль, примерно в 8 и 20 раз соответственно.

Раскалываемость - это способность древесины разделяться (расщепляться) вдоль волокон под действием клина и нагрузки. Данное свойство необходимо учитывать при подготовке тонкоствольного материала, при выборе деталей, соединяемых гвоздями и шурупами. У лиственных пород сопротивление раскалыванию по радиальной плоскости меньше, чем по тангенциальной, поскольку в первом случае сердцевинные лучи, совпадая с плоскостью раскола, облегчают расщепление. У хвойных пород все наоборот - раскалывание быстрее происходит по тангенциальной плоскости (по менее прочной ранней древесине).

Разумеется, каждое из вышеперечисленных свойств материала в разных случаях может быть расценено и как достоинство, и как недостаток. Изучив особенности различных пород древесины, человек начал использовать их избирательно, применительно к тем или иным конкретным целям.

2. Химический состав древесины

защита древесина повреждение

Химический состав древесины зависит частично от ее состояния. Древесина свежесрубленных деревьев содержит много воды. Но в абсолютно сухом состоянии древесина состоит из органических веществ, а неорганическая часть составляет всего лишь от 0,2 до 1,7 %. При сгорании древесины неорганическая часть остается в виде золы, которая содержит калий, натрий, магний, кальций и в небольших количествах - фосфор и другие элементы.

Органическая часть древесины всех пород имеет примерно одинаковый элементный состав. Абсолютно сухая древесина содержит в среднем 49-50 % углерода, 43-44 % кислорода, около 6 % водорода и 0,1-0,3 % азота. Лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза, экстрактивные вещества - смола, камедь, жиры, танниды, пектины и другие - составляют органическую часть древесины. Гемицеллюлоза имеет в своем составе пентозаны и генксозаны. У хвойных пород в органической части больше целлюлозы, а у лиственных - пентозанов. Целлюлоза является главной составляющей клеточных стенок растений, причем она же обеспечивает механическую прочность и эластичность растительных тканей. Как химическое соединение целлюлоза представляет собой полиатомный спирт. При обработке целлюлозы кислотами происходит ее гидролиз с образованием простых и сложных эфиров, которые используют для производства пленок, лаков, пластмасс и др. Кроме того, при гидролизе целлюлозы образуются сахара, из которых получают этиловый спирт путем их сбраживания. Древесная целлюлоза является ценным сырьем для выработки бумаги. Другой компонент органической части древесины - гемицеллюлоза - представляет собой полисахариды высших растений, которые входят в состав клеточной стенки. В процессе переработки целлюлозы получается лигнин - аморфное полимерное вещество желто-коричневого цвета. Наибольшее количество лигнина - до 50 % - образуется при переработке древесины хвойных пород, а из древесины лиственных пород выход его составляет 20-30 %.

Очень ценные продукты получают при пиролизе древесины - сухой перегонке без доступа воздуха при температуре до 550 °C - древесный уголь, жижку и газообразные продукты. Древесный уголь используют при выплавке цветных металлов, в производстве электродов, медицине, в качестве сорбента для очистки сточных вод, промышленных отходов и для других целей. Из жижки получают такие ценные продукты, как антиокислитель бензина, антисептики - креозот, фенолы для производства пластмасс и пр.

В органической части древесины хвойных пород имеются смолы, которые содержат терпены и смоляные кислоты. Терпены являются основным сырьем для получения скипидара. Живица, выделяемая хвойным деревом, служит в качестве сырья для получения канифоли.

В процессе переработки древесины получают экстрактивные вещества, в том числе дубильные, применяемые для выделки кож - дубления. Основную часть дубильных веществ составляют танниды - производные многоатомных фенолов, которые при обработке кож взаимодействуют с их белковыми веществами и образуют нерастворимые соединения. В результате кожи приобретают эластичность, стойкость к загниванию и не набухают в воде.

3. Макроскопическое строение древесины

При поперечном разрезе ствола дерева можно установить главные макроскопические признаки: заболонь, ядро, годичные слои, сердцевинные лучи, сосуды, смоляные ходы и сердцевинные повторения.

У молодых деревьев всех пород древесина состоит только из заболони. Затем по мере роста живые элементы вокруг сердцевины отмирают, а влагопроводящие пути закупориваются, и в них происходит постепенное накапливание экстрактивных веществ - смол, таннидов, красящих веществ. У некоторых деревьев - сосны, дуба, яблони и других -- центральная зона ствола приобретает темную окраску. Такие деревья называют ядровыми. У других деревьев окраска центральной зоны и заболони ствола одинакова. Они называются безъядровыми.Безъядровые деревья подразделяются на две группы: спело-древесные (липа, пихта, бук, ель), у которых влажность в центральной части ствола меньше, чем в периферийной, и заболонные, у которых влажность по поперечному сечению ствола одинакова (береза, клен, каштан и др.). Причем масса заболонной древесины уменьшается от вершины к комлю, а также с увеличением возраста дерева.

Возраст деревьев можно определить по числу годовых слоев, которые нарастают по одному в год. Эти слои хорошо видны на поперечном срезе ствола. Они представляют собой концентрические слои вокруг сердцевины. Причем каждое годовое кольцо состоит из внутреннего и наружного слоя. Внутренний слой формируется весной и в начале лета. Он называется ранней древесиной. Наружный слой образуется к концу лета. Ранняя древесина имеет меньшую плотность, чем поздняя, и более светлый цвет. Ширина годовых слоев зависит от ряда причин: во-первых, от погодных условий в течение периода вегетации; во-вторых, от условий произрастания дерева; в-третьих, от породы.

На поперечном срезе деревьев можно увидеть сердцевинные лучи, идущие от центра ствола к коре. У лиственных пород они занимают до 15 % объема древесины, у хвойных - 5-6 %, причем чем больше их количество, тем хуже механические свойства древесины. Ширина сердцевинных лучей колеблется от 0,005 до 1,0 мм в зависимости от породы деревьев. Древесина хвойных пород отличается от древесины лиственных тем, что в ней имеются клетки, вырабатывающие и хранящие смолу. Эти клетки группируются в горизонтальные и вертикальные смоляные ходы. Длина вертикальных ходов колеблется в пределах 10-80 см при диаметре около 0,1 мм, а горизонтальные смоляные ходы тоньше, но их очень много - до 300 штук на 1 см 2.

Древесина лиственных пород имеет сосуды в виде системы клеток для передачи воды и растворенных в ней минеральных веществ от корней к листьям. Сосуды имеют форму трубок длиной в среднем 10 см и диаметром 0,02-0,5 мм, причем у деревьев некоторых пород они сосредоточены в ранних зонах годичных слоев. Их называют кольцесосудистыми.

У деревьев других пород сосуды распределены по всем годичным слоям. Эти деревья называют рассеяно-сосудистыми.

4. Микроскопическое строение древесины хвойных и лиственных пород

Древесина хвойных пород имеет определенную микроструктуру, которую можно установить, применяя микроскопы, а также химические и физические методы исследования. Древесина хвойных пород отличается от лиственной сравнительно правильным строением и простотой. В структуру древесины хвойных пород входят так называемые ранние и поздние трахеиды.

Как установлено исследованиями, ранние трахеиды выполняют функцию проводников воды с растворенными в ней минеральными веществами, которая поступает от корней дерева.

Трахеиды имеют форму сильно вытянутых волокон с кососрезанными концами. Исследования показали, что в растущем дереве только последний годичный слой содержит живые трахеиды, а остальные - мертвые элементы.

В результате исследований выявлено, что сердцевинные лучи образованы паренхимными клетками, по которым поперек ствола перемещаются запасные питательные вещества и их растворы.

Эти же паренхимные клетки участвуют в образовании вертикальных и горизонтальных смоляных ходов. Вертикальные смоляные ходы в древесине хвойных пород, обнаруженные в поздней зоне годичного слоя, образованы тремя слоями живых и мертвых клеток. Горизонтальные смоляные ходы выявлены в сердцевинных лучах.

По результатам исследований профессора В. Е. Вихрова, древесина сосны имеет следующее микроскопическое строение:

1) поперечный разрез;

2) радиальный разрез;

3) тангенциальный разрез.



Рис. 1. Разрезы ствола дерева: П - поперечный, Р - радиальный, Т - тангенциальный

Как установлено исследованиями, микроструктура древесины лиственных пород по сравнению с хвойными имеет более сложное строение.

В древесине лиственных пород сосудистые и волокнистые трахеиды служат проводниками воды с растворенными в ней минеральными веществами. Эту же функцию выполняют и другие сосуды древесины. Механическую функцию выполняют волокна либриформа и волокнистые трахеиды. Эти сосуды имеют форму длинных вертикальных трубок, состоящих из отдельных клеток с широкими полостями и тонкими стенками, причем сосуды в общем объеме лиственной древесины занимают от 12 до 55 %. Наибольшую часть объема лиственной древесины составляют волокна либриформа как основная механическая ткань.

Волокна либриформа представляют собой вытянутые клетки с заостренными концами, узкими полостями и мощными стенками, имеющими щелевидные поры. Волокнистые трахеиды, так же как и волокна либриформа, имеют толстые стенки и малые полости. Кроме того, выявлено, что сердцевинные лучи лиственной древесины объединяют основную часть паренхимных клеток, причем объем этих лучей может достигать 28-32 % (этот показатель относится к дубу).

5. Плотность древесины. Тепловые свойства древесины

Плотность древесины - это масса единицы объема материала, выражающаяся в г/см3 или кг/м3. Существует несколько показателей плотности древесины, которые зависят от влажности. Плотность древесного вещества - это масса единицы объема материала, образующего клеточные стенки. Она для всех пород примерно одинакова и равна 1,53 г/см3, т. е. в 1,5 раза выше плотности воды.

Плотность абсолютно сухой древесины - это масса единицы объема древесины при отсутствии в ней воды. Она определяется по формуле:

с0 = m0 / V0,

где р0 - плотность абсолютно сухой древесины, г/см3 или кг/м3;

m0 - масса образца древесины при влажности 0 %, г или кг; V0 - объем образца древесины при влажности 0 %, см3 или м3.

Плотность древесины меньше плотности древесного вещества, так как она имеет пустоты, заполненные воздухом, т. е. пористость, которая выражается в процентах и характеризует отношение пустот в абсолютно сухой древесине. Чем больше плотность древесины, тем меньше ее пористость.

Плотность древесины существенно зависит от влажности. С увеличением влажности плотность древесины возрастает По плотности все породы делятся на три группы (при влажности древесины 12 %):

1) породы с малой плотностью - 540 кг/м3 и менее - это ель, сосна, липа и др.;

2) породы средней плотности - от 550 до 740 кг/м 3- это дуб, береза, вяз и др.;

3) породы высокой плотности - 750 кг/м3 и более - это кизил, граб, фисташка и др.

Тепловые свойства древесины - это теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность и тепловое расширение. Теплоемкость - способность древесины аккумулировать тепло. За показатель теплоемкости принята удельная теплоемкость. С - количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг массы древесины на 1°C. Она измеряется в кДж/кг Ч t°С.

Сухая древесина представляет собой древесное вещество и воздух, причем массовая доля воздуха в ней незначительна Поэтому теплоемкость сухой древесины практически равна теплоемкости древесного вещества. Удельная теплоемкость древесины практически не зависит от породы и при температуре 0°C для абсолютно сухой древесины равна 1,55 кДж. С повышением температуры удельная теплоемкость несколько возрастает и при температуре 100°C увеличивается примерно на 25%. При увлажнении древесины ее теплоемкость увеличивается.

Процесс переноса тепла в древесине характеризуется двумя показателями - коэффициентом теплопроводности и коэффициентом температуропроводности. Коэффициент теплопроводности численно равен количеству теплоты, которое проходит в единицу времени через стенку из древесины площадью 1 м2 и толщиной 1 м при разности температур на противоположных сторонах стенки в 1°C. Он измеряется в Вт / (м Ч °С).

Коэффициент температуропроводности характеризует скорость изменения температуры древесины при ее нагревании или охлаждении. Он определяет тепловую инерционность древесины, т. е. ее способность выравнивать температуру. Коэффициент температуропроводности рассчитывают по формуле:

б = л/с Ч с,

где с - плотность материала, кг/м3;

л - коэффициент теплопроводности, Вт / (м Ч °С);

с - удельная теплоемкость древесины, кДж / (кг Ч °С)

6. Биологические факторы разрушения древесины

Биологические факторы - это воздействие живых организмов, которые способны повреждать древесину. К ним относятся грибы, бактерии, насекомые и водоросли. Биоповреждение происходит, в основном, в результате использования грибами и насекомыми в качестве источника питания целлюлозы, лигнина и других компонентов древесины. Бактерии по сравнению с грибами и насекомыми, непосредственно разрушающими волокна древесины, причиняют меньший ущерб и оказывают косвенное повреждающее действие. Среди грибов, вызывающих биоповреждения древесины, выделяют три основные группы: грибы поверхностной плесени (плесневые), деревоокрашивающие и дереворазрушающие.

Грибы

· Грибы поверхностной плесени поселяются преимущественно на сырых бревнах, пиломатериалах, а также на различных загрязнениях древесины. Появление налета плесени -- один из первых признаков, свидетельствующих о нарушении условий хранения или эксплуатации древесины и изделий из нее. Плесневые грибы вызывают окислительное брожение и разрушают обычно паренхимные ткани заболони. В качестве промежуточных продуктов этого биохимического процесса являются органические кислоты, такие как глюконовая, фумаровая, винная и другие. Эти кислоты разьедают древесину. Грибы родов Trichoderma, Cladosporium, Pйnicillium вызывают окрашивание древесины в различные зеленоватые оттенки, другие, такие как Aspergillus, Alternaria, вызывают появление черных пятен.

· Деревоокрашивающие грибы развиваются часто на древесине при замедленной сушке. Они поражают пиломатериалы, конструкции, деревянную тару, окрашивают древесину в разные цвета. Одной из распространенных является синяя окраска (грибы «синевы»), встречается также желтая, оранжевая, коричневая и другая окраска. Деревоокрашивающие грибы имеют много общего с поверхностной плесенью. Как и плесневые грибы, они являются первичными заселяющими древесину сапрофитными организмами, используют преимущественно запасы питательных веществ древесины и в меньшей мере ее структурные элементы, от которых зависят механические свойства древесины. В отличие от плесневых, деревоокрашивающие грибы глубоко проникают в заболонь древесины, вызывают глубокое окрашивание ее за счет пигмента, находящегося в гифах, и метаболитов, выделяемых мицелием. Деревоокрашивающие грибы, вопреки распространенному мнению, не изменяют механических свойств древесины. Однако они являются предшественниками поражения грибком гниения и другими микроорганизмами, и их наличие свидетельствует о чрезмерной влажности материала.

· Наибольший ущерб древесине причиняют дереворазрушающие грибы, большинство из которых принадлежит к классу базидиомицетов. К их числу относятся домовые грибы родов Serpula, Coniophora, Corilus, Fomitopsis, почвенные грибы родов Serpula, Coniophora и др., атмосферные грибы Gloeophyllum, Fomitopsis и аэроводные грибы Cheaetomium, Coniothecium, Ceratocystys и др.

· Дереворазрушающие грибы разрушают структурные компоненты -- клеточные стенки древесины. Они поражают живую древесину, влажные и сырые древесные материалы и изделия из них. Среди них имеются виды, которые лучше усваивают целлюлозу, и виды, которые усваивают и целлюлозу, и лигнин, и гемицеллюлозу.

· Домовые грибы быстро развиваются в непроветриваемых подвалах отапливаемых построек, в местах протечек и т. п. Почвенные дереворазрушающие грибы вызывают разрушения деревянных телеграфных и других столбов, свай и опор мостов, шпал, деревоземляных сооружений, длительно находящихся в условиях повышенной влажности. Аэроводные дереворазрушающие грибы вызывают гниение изделий и сооружений из древесины, систематически орошаемых водой, например, оросителей градирен, кровли.

· Среди поражений древесины, вызываемых дереворазрушающими грибами, по окраске и характеру выделяют три типа гнили: белую, бурую и мягкую (умеренную). Грибы белой гнили разрушают прежде всего лигнин древесины, оставляя целлюлозу и участки твердой древесины. Грибы бурой гнили предпочитают целлюлозу, оставляя бурые участки древесины, которые от прикосновения легко рассыпаются в порошок. Бурая гниль бывает причиной разрушений деревянных конструкций и сооружений. Мягкую гниль вызывают грибы, относящиеся к классу аскомицетов и несовершенных грибов.

· Имеется еще один тип биоповреждений древесины -- ковровая гниль: мелкие очаги слабых разрушений древесины при таком типе гниения образуют на поперечном разрезе вид пестрого ковра из чередующихся серых, синеватых, коричневых и желтых пятен. Древесина, пораженная гнилью этого типа, легко проницаема для воды и при затяжных дождях может увлажняться по всей глубине. Дереворазрушающие грибы способны увлажнять древесину за счет воды, образующейся при разложении целлюлозы, и вызывать гниение. Ярким представителем этого класса является белый домовой гриб.

Насекомые

Древесину повреждают различные насекомые. Для укрупненного разделения можно разбить виды насекомых, живущих в древесине, на две группы.

К первой группе относятся насекомые, откладывающие яйца на стволы деревьев, покрытые корой. В древесину, лишенную коры, эти насекомые яиц не откладывают и опастности для неё не представляют. Они могут попадать в дома, которые строятся из сырой древесины, где прекращают свое развитие и не оставляют потомства. Личинки этих насекомых питаются содержимым клеток древесины и углеводами клеточных оболочек, но не создают клетчатку. Среди них особенно распространены короеды, златки, большинство усачей, рогохвосты, сверлильщики, бострохиды.

Ко второй группе относятся насекомые, откладывающие яйца в трещины и щели древесины, лишенной коры. На живые деревья и бревна, покрытые корой, они не нападают. Эти насекомые способны переваривать клетчатку древа, которую растворяют с помощью специальных веществ (ферментов), находящихся в их кишечнике, или при участии одноклеточных организмов, присутствующих в кишечнике (симбионтов). К ним относятся точильщики, домовые усачи, слоники-трухляки, термиты, часть древо-грызунов. Насекомых, разрушителей древесины, обычно делят на стволовых и технических вредителей. К первым относят насекомых, поселяющихся на ослабленных, но еще живых деревьях, покрытых корой. Личинки этих насекомых питаются под корой и в древесине, которая еще до рубки деревьев бывает повреждена и частично теряет свои технические качества. Технические вредители поселяются на срубленных деревьях и лесоматериалах. Их делят на две подгруппы: представители первой заселяют только свежесрубленные деревья и лесоматериалы в коре, а представители второй -- окоренную древесину (в том числе старую древесину в домах и различных сооружениях).

Бактерии и водоросли. Воздействие бактерий ограничивается заболонной древесиной, компоненты же ядровой древесины к нему устойчивы.

Водоросли обычно выглядят как зеленые наросты, расположенные на северной стороне деревянных фасадов. Водоросли не вызывают гниения, но являются признаком повышенного содержания влаги в древесине, с чем связан риск повреждения грибами.

7. Климатические разрушающие факторы

Климатические факторы разрушения - это ветер, пыль, осадки, солнечный свет, воздух, перепады температур, которые приводят к усушке, набуханию, образованию трещин и увеличивают риск биологического повреждения древесины.

1. Колебания влажности воздуха могут привести к деформации деревянных конструкций, поэтому крайне важно понизить свойственную древесине способность к влагопоглощению. Повышенное содержание влаги приводит к выщелачиванию.

2. ИК-лучи, нагревая древесину, могут привести к усушке и образованию трещин, а также вызывать смолотечение из сучков и отложение смолы в древесине хвойных пород, а это ведет к проблемам при обновлении покрытий.

3. УФ-составляющая солнечного излучения вызывает разрушение древесины на молекулярном уровне - деструкцию лигнина. В итоге древесина приобретает сероватый оттенок, а волокна начинают отслаиваться и подниматься.

Биоповреждения древесины, как правило, сочетаются со старением под действием погодных факторов, механических или других эксплуатационных нагрузок. Под влиянием периодических увлажнений, смены температуры, солнечного света и других факторов происходит разрыхление волокон поверхностного слоя древесины, повышение ворсистости (мацерация). Здесь скапливаются влага и пыль и создаются благоприятные условия для развития спор грибов, вызывающих умеренную гниль. Со временем в более глубоких слоях развиваются грибы -- возбудители сплошной гнили. Пораженная гнилью древесина легче впитывает воду. Имеющиеся трещины, за счет усадки древесины, расширяются. Замерзающая в трещинах вода усиливает разрушения, появляются сколы и осыпи заболони. Более уязвимым становится ядро древесины.

В зависимости от характера и условий эксплуатации различают медленный (хронический) и быстрый (острый) тип биоповреждений древесины. К медленному типу относятся случаи биоповреждений древесины, находящейся в контакте с атмосферой (кровля и стены домов, настилы, платформы и т. п.), и в более тяжелых условиях -- в контакте с почвой (опорные столбы, сваи, нижние венцы домов и т. п.). При условии отсутствия конструктивных погрешностей и при правильной эксплуатации такие повреждения могут формироваться десятки лет. Случаи быстрых биоповреждений древесины происходят, как правило, в результате строительных и конструкционных ошибок и нарушений правил эксплуатации, например, плохой гидроизоляции от грунта, недостаточной вентиляции подполья, неисправностей водостоков, протечек кровли и др.

8. Конструкционная защита древесины при эксплуатации

Химические способы защиты древесины, безусловно, эффективны, но они не всегда могут быть применены по ряду причин. Например, ограничения в их применении возникают из-за технологических и организационно-производственных сложностей обработки лесоматериалов, изделий и конструкций.

Вероятность и скорость биоразрушения древесины в конструкциях зависят главным образом от температурно-влажностных условий, в которых она эксплуатируется. Как правило, в области конструкционной защиты древесины изыскивают простые и доступные меры по устройству либо тепло-, пароизоляции, либо вентиляции, а также обеспечению надежных стыков, защите от атмосферных воздействий и т.п., направленных на поддержание «сухого» режима.

Значение конструкционной профилактики трудно переоценить, если учесть, что она в ряде случаев является единственной и достаточной мерой защиты деревянных конструкций от неблагоприятных эксплуатационных воздействий. Конструкционная противогнилостная профилактика деревянных конструкций должна осуществляться во всех зданиях и сооружениях независимо от срока службы.

Основные требования конструкционной противогнилостной профилактики:

1) предохранение древесины конструкций от непосредственного увлажнения атмосферными осадками, грунтовыми и поверхностными водами, а также от промерзания и конденсационного увлажнения;

2) систематическая просушка древесины конструкций путем обеспечения осушающего температурно-влажностного режима (вентиляция помещения);

3) применение для конструкций древесины, которая прошла атмосферную или камерную сушку (при влажности менее 18% грибы не развиваются).

9. Способы защиты древесины

Технологии пропитки древесины

Одним из основных средств борьбы с деревопоражающими грибами и насекомыми являются химические меры защиты древевсины, включающие в себя такие процессы, как антисептирование и консервирование.

Антисептирование древесины -- процесс поверхностного нанесения на древесину защитного средства, препятствующего развитию в древесине биологических разрушителей.

К антисептированию относят следующие методы химической обработки:

· нанесение антисептических растворов кистью;

· нанесение защитных средств на поверхность древесины при помощи распылителей;

· кратковременное погружение деревянных деталей в растворы с подогревом или без подогрева.

Консервирование древесины -- процесс введения защитных составов в глубокие слои древесины. К консервированию относят следующие методы химической защиты:

· автоклавная пропитка;

· пропитка в горяче-холодных и паро-холодных ваннах;

· диффузионная пропитка.

В последнее время широкое распространение получила пропитка древесины под атмосферным давлением с предварительным вакуумированием.

Во всём мире, для пропитки древесины активно используют антисептики на водной основе.

По пропитываемости защитными средствами породы древесины подразделяются на 3 группы:

· легкопропитываемые -- заболонь сосны обыкновенной, березы, бука;

· умеренно пропитываемые -- заболонь сибирской сосны (кедра), европейской лиственницы, граба, дуба, клёна, ольхи, липы и осины, ядро сибирской сосны (кедра), обыкновенной сосны, осины и ольхи;

· труднопропитываемые -- заболонь ели, сибирской лиственницы, пихты, ядро ели, европейской и сибирской лиственницы, пихты, березы, дуба, вяза, бука и ясеня.

На проникаемость защитного состава в материал существенное влияние оказывает предпропиточная влажность древесины.

Для того, чтобы древесина могла поглотить достаточное количество раствора, важно, чтобы природные пустоты в ней не были заполнены свободной влагой, поэтому консервированию подвергают только древесину, высушенную до определенной влажности.

Способы пропитки древесины выбираются в зависимости от назначения пропитываемого материала, условий его службы и вида защитного состава. Вот некоторые из наиболее распространённых способов пропитки:

· автоклавный под давлением выше атмосферного;

· прогрев -- холодная ванна;

· нанесение на поверхность;

· автоклавно-диффузионный;

· совмещенная сушка-пропитка.

Пропитка древесины под давлением выше атмосферного обеспечивает наиболее глубокое проникновение защитного средства и применяется для пропитки древесины, эксплуатируемых в тяжелых условиях (шпал, опор ЛЭП связи, свай, мостов и др.). Древесина должна быть сухой или подсушенной непосредственно перед пропиткой в том же автоклаве. Выделяют способ полного поглощения или ВДВ, и способ ограниченного поглощения.

Способ ВДВ (вакуум-давление-вакуум) состоит из трёх операций:

1. Начальный вакуум, про котором в древесине создается разрежение.

2. Жидкостное давление выше атмосферного, под действием которого в древесину вводят антисептик.

3. Конечный вакуум, предназначенный при пропитке маслами для снижения начального поглощения, а при пропитке водорастворимыми антисептиками -- для подсушки поверхности сортамента.

Способ ограниченного поглощения применяют в тех случаях, когда необходимо получить более глубокое проникновение антисептика при относительно низком конечном его поглощении. Существуют две основные модификации этого способа:

-- давление-давление-вакуум (ДДВ), известный как способ Рюпинга;

-- давление-вакуум (ДВ).

Автоклавно-диффузионный способ обеспечивает глубокую пропитку сырой древесины.

Процесс проходит в три стадии:

· паровакуумная подсушка наружной зоны древесины;

· введение под давлением хорошо диффундирующего водорастворимого защитного средства;

· выдерживание древесины на складе в течение 2-4 недель для диффузионного перераспределения и фиксации компонентов.

Способ пропитки под атмосферным давлением с предварительным вакуумированием основан на введении пропиточной жидкости под действием атмосферного давления, избыточного по отношению к давлению внутри древесины. Сортименты из древесины загружают в пропиточную емкость и создают в ней вакуум, затем заполняют ёмкость пропиточной жидкостью, снимают вакуум и выдерживают древесину при атмосферном давлении. Общая продолжительность всего цикла составляет около 1 часа.

Способ пропитки прогрев -- холодная ванна (ПРХВ), также известный как способ горяче-холодных ванн, широко применяют для пропитки антисептиками и антипиренами строительных деталей и конструкций.

При пропитке способом ПРХВ используют вакуум, который образуется в результате резкого перепада температур в древесине, сначала нагретой в горячей жидкости, а потом быстро охлажденной в холодной. При прогреве воздух, находящийся во внешних слоях древесины увеличивается в объеме и часть его удаляется. Одновременно испаряется и уходит виде пара влага. При погружении в холодную жидкость объем охлажденной паровоздушной смеси уменьшается, и в наружных слоях древесины образуется вакуум. Антисептик проникает в древесину под действием атмосферного давления и пропитывает её.

Нанесение на поверхность приводит к созданию тонкого защитного слоя на поверхности древсины. Диапазон удержания защитных средств поверхностью материала зависит от вязкости, поверхностной активности пропиточной жидкости, плотности, влажности, шероховатости поверхности древесины.

Способ рекомендуется для защиты элементов конструкций, поражение которых возможно лишь под влиянием гигроскопического увлажнения.

Погружение (вымачивание) требует емкостей с размерами, соответствующими размерам деталей и общим объемам защитной обработки. При больших масштабах процесс легко механизируется.

Пропитка способом вымачивания является простейшей в условиях строительных площадок и позволяет осуществлять глубокую пропитку древесины в холодных или горячих водных растворах антисептиков. Пропитку ведут в металлических ваннах, снабженных противовсплывающим устройством и крышкой.

Заключение

Древесина -- самый распространенный на нашей планете материал. Даже в современном индустриальном домостроении, в жилищном крупнопанельном строительстве на долю изделий из дерева приходится более 20% всех материальных затрат. И вовсе не дешевый, как принято считать. Один кубометр деловой древесины сосны (тонна) дороже тонны чугуна или стали. А дуб или другие более ценные породы дерева по стоимости не уступают таким материалам, как свинец, латунь, бронза. Ученые , занимающиеся проблемами использования даров леса, называют древесину «материалом возвращающейся первостепенной важности, материалом завтрашнего дня».

Это один из парадоксов века электричества и химии: пластмасса, так быстро завоевавшая себе место в быту, столь же стремительно отступает перед деревом. В производстве мебели применение пластмасс сокращается. Покупатели, приобретая даже такой чисто химический продукт, как линолеум или синтетические обои, предпочитают рисунок «под паркет», «под дерево».

В последние годы резко возросло применение натуральной древесины в отделке новостроек административного и культурно-бытового назначения, хотя это и удорожает строительство. И фактор этот люди рассматривают не только как эстетический, но прежде всего как экологический и не временный, преходящий, а как постоянный, ибо уже всем ясно, что запасы большинства природных материалов не являются неисчерпаемыми. На восстановление их требуются миллионы лет, в то время как для восполнения запасов деловой древесины природе нужны всего десятки, сотни лет.

Список использованной литературы

1. В. С. Алексеев «Материаловедение: конспект лекций»

2. Статья доктора биологических наук Дьякова Ю.Т. "ГРИБЫ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В ЖИЗНИ ПРИРОДЫ И ЧЕЛОВЕКА", 1997

3. Древесиноведение: фитопатология (www.drevesinas.ru)

4. Энциклопедия «Кругосвет» , универсальная научно-популярная онлайн-энциклопедия(http://www.krugosvet.ru)

5. М. Аким, Б. Йенсен «Применение древесины, обработанной антисептиками, в строительстве»

Размещено на Allbest.ru