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°.