Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания: 4.3. Защита древесины от гниения и возгорания – 3.7. Защита древесины от гниения и возгорания

Средства защиты древесины от гниения, возгорания, влаги, насекомых и других факторов

При всех своих преимуществах необработанное дерево не является долговечным строительным материалом. Чтобы дом, забор, беседка, садовая мебель и прочие элементы как самого строения, так и загородного участка прослужили длительный срок, древесине требуется надежная защита.

Способы защиты древесины

Конструкции и детали из дерева в строительстве востребованы давно вследствие экологической чистоты, технологичности и механической прочности. Без деревянных элементов сегодня не обходится практически ни один дом: стропильные системы, балки перекрытий, внутренние перегородки, лестницы и балюстрады — все это чаще всего изготавливают из дерева. Но у данного материала есть враги — огонь, плесень, грибки, насекомые и ультрафиолет. Для защиты древесины от таких негативных факторов применяют как конструктивные методы (правильные размещение, планировка и эксплуатация изделий и строений), так и специальные химические средства — лечебно-профилактические (антисептики), защитно-декоративные (пропитки, лазури, лаки) и противопожарные (антипирены). Оптимальный вариант — сочетание нескольких методов защиты древесины для одной конструкции плюс регулярный контроль ее состояния и периодическое обновление наружного покрытия (в среднем такие процедуры проводят каждые 4-5 лет). В любом случае профилактика обойдется гораздо дешевле, чем восстановление уже поврежденного элемента.

Видео в тему:

Как выбрать огнезащиту или биозащиту для дерева?

При выборе огне- и биозащитных средств для дерева стоит придерживаться специальных рекомендаций и тщательно изучать информацию на упаковке товара.

1. Производитель. Защитное средство для древесины — достаточно сложный продукт, и качественно его изготовить может только хорошо оснащенное предприятие с длительной производственной историей. Поэтому продуктам сомнительного и малоизвестного происхождения доверять не стоит.
2. Срок службы покрытия. Если производитель утверждает, что его продукт обеспечивает защитный слой, который прослужит 2,3 года или 5 лет, то, скорее всего, это соответствует действительности. Но когда речь идет о 20-40 годах, лучше воздержаться от покупки. Только самые внимательные покупатели обратят внимание на то, что под данной фразой, как правило, следует сноска, где может быть написано, например, что такой срок защиты возможен при условии нанесения раствора методом глубокой пропитки или вымачивания. И тот, и другой — промышленные способы, в бытовых условиях недостижимые. Еще один вариант так называемого маркетингового хода — производитель под обещанным длительным сроком мелким шрифтом пишет о том, что такая долговечность достигается при условии отсутствия вымывания состава из древесины, что невозможно в принципе.
3. Расход состава. Как правило, чем дешевле пропитка, тем больше заявленный производителем расход. Поэтому увидев на полке магазина недорогой, казалось бы, продукт, не стоит спешить его покупать. Для начала лучше посчитать, какое количество пропитки потребуется для решения конкретной задачи при соблюдении рекомендаций производителя по расходу. Средняя норма расхода не должна превышать 200-250 г/м². А на некоторых продуктах можно встретить цифры 500-600 г/м², что вполне характерно для огнезащитных материалов, но никак не может быть нормой для биозащитных составов.
4. Универсальность. При выборе комплексного био-/огнезащитного средства нужно учитывать, что некоторые производители умышленно объединяют функции антисептического и антипиренного действий, говоря об их взаимном усилении. Но специалисты утверждают, что даже, казалось бы, совместимые в растворе соединения могут не только не дать положительного эффекта усиления друг друга, но и снизить био-/огнезащитные свойства. Лучше приобретать специализированные средства для решения разных задач отдельно.
5. Наличие сертификата. Все огнезащитные составы и материалы должны иметь сертификат соответствия и заключение санитарно-эпидемиологической станции. Без этих документов продажа огнезащитной продукции на территории Украины запрещена. Требуйте предъявления соответствующих подтверждений в точках продаж!

Биозащита — защита древесины от гниения и насекомых

Постоянное увлажнение поверхности, накопление на ней конденсата приводят к образованию грибков и плесени, появлению гнили. А дереву противостоять воздействию сырости намного сложнее, чем всем остальным строительным материалам. Влага способна уничтожать клетки древесины, вызывать разложение и раскалывание конструкций. Если не предотвратить процесс или не остановить его своевременно, то за несколько месяцев гниль «проест» дерево насквозь. В итоге балка или стропильная конструкция рухнет, потянув за собой другие строительные и отделочные материалы. Избежать таких последствий поможет их биозащитная обработка.

Сырьевой отбор

Позаботиться о защите дерева от гниения нужно еще на стадии закупки и хранения лесо- и пиломатериалов. В производственных условиях заготовка древесины проходит несколько этапов: рубка, обработка консервирующим составом, сушка в течение года, распиловка. Технологические нарушения хотя бы на одной из стадий приводят к появлению в материале вредных бактерий и личинок насекомых.

В любом случае при выборе древесины полезно знать, что разные породы имеют разную стойкость к гниению. К выносливым относят сосну, ясень, кедр, лиственницу и дуб, к среднестойким — ель, пихту и бук, а к малостойким — березу, вяз, граб и клен. Если дефекты были обнаружены уже после покупки материала, перед складированием его нужно обработать антисептиком, причем для профилактики и «здоровые» изделия в том числе.

На глаз определить состояние дерева затруднительно. Конечно, нужно отсеивать древесину с явно выраженными признаками переувлажнения: например, если у доски просматривается винтообразность формы (искажение поперечного сечения), есть синева или мелкие очаги плесени. Но только человек с большим опытом работы в профильной сфере (к примеру столяр) сможет указать на увлажненное изделие — по наличию трещин в торце, едва заметному короблению материала, приблизительному весу заготовок распространенных пород. Неопытный человек определит это лишь в процессе обработки. Признаки очень влажной древесины — снятая рубанком стружка легко сминается, а стружка от поперечного использования стамески крошится.

Нормативы содержат более точные требования к влажности материалов из дерева, используемых для тех или иных нужд:

• возведения стен и ограждений — 6-20 %;
• устройства стропильных конструкций и укладки балок — 9-15 %;
• установки оконных и внутренних дверных блоков — 6-12 %;
• монтажа коробок наружных дверей — 9-15 %;
• создания деталей внутренней отделки — 9-15 %’,
• изготовления наличников и наружной обшивки — 12-18 %.

Важно учесть, что влажность мелких деталей и соединительных элементов должна быть на 2-3 % ниже, чем у основного изделия, в котором они применяются.

Классификация ассортимента

В качестве специальных антисептических средств используют пропитки, дезинфицирующие и противогрибковые растворы и др. Выбор состава определяется обозначенной задачей и свойством необходимой защиты. При этом нужно учитывать, что разные породы дерева по-разному впитывают препараты, а от этого зависит расход средства. Так, хорошей впитываемостью отличается древесина сосны, березы и бука, умеренной — кедра, лиственницы, граба, дуба, клена, липы, ольхи и осины, низкой — ели и пихты.

Эффектом «скорой помощи» обладают инсектицидные пропитки, которые уничтожают личинки насекомых и предупреждают их появление. Изготавливают такие препараты на водной или алкидной основе. Первые служат главным образом для временной (годовой) консервации древесины на период заготовки, транспортировки и хранения. Антисептики на алкидной основе работают гораздо дольше. Они создают устойчивые к выгоранию на солнце и не впитывающие воду покрытия и к тому же подходят не только для лечебных целей, но и для профилактической обработки.

Препараты, предназначенные для борьбы с грибковыми заболеваниями древесины (плесенью, синевой, коричневой и бурой гнилью), содержат в своей рецептуре специальные вещества — фунгициды. Фунгицидные растворы изготавливают на основе воды или уайт-спирита. Растворы первой группы — экологичны, недороги, но со временем вымываются водой, поэтому их лучше не применять для обработки элементов, которые напрямую соприкасаются с грунтом и влагой. Препараты на основе уайт-спирита глубже проникают в древесину, не вымываются водой, но менее экологичны (обладают резким специфическим запахом, осложняющим процесс обработки).

Ну а если древесина подверглась грибковому поражению, всю поверхность тщательно очищают и используют специальные дезинфицирующие препараты с высоким содержанием активных веществ, в том числе и те, которые способны отбелить древесину, изменившую свой цвет.

Прозрачная «косметика»

Лазури и лаки не только защищают древесину от ультрафиолетовых лучей и атмосферных осадков, но и придают ей привлекательный декоративный эффект.

Лаки, предназначенные для внутренних работ, — экологичны и отличаются повышенной стойкостью готового покрытия к истиранию и влаге. Лаки для наружного применения, произведенные на органической основе, создают эластичное покрытие повышенной прочности, защищающее дерево от температурно-влажностных атмосферных колебаний и воздействия ультрафиолета.

Лазури (лессирующие составы), обладая прозрачностью, оставляют видимой текстуру дерева. Они служат для защиты и декоративной отделки новых, ранее не окрашенных поверхностей. По сравнению с красками защитный эффект лазурей гораздо выше. Во-первых, содержание красящих пигментов в них минимально, что обеспечивает хорошую впитываемость в дерево, а во-вторых, в их состав входит гораздо больше специальных добавок, предотвращающих гниение материала. Для длительной эксплуатации в атмосферных условиях больше подходят лазури темных тонов: они лучше маскируют посерение дерева, а срок их службы составляет в среднем 3-4 года (у светлых лазурей — 2-3 года).

Огнезащита — защита древесины от возгорания

В сухом состоянии древесина воспламеняется и распространяет огонь, при температуре 200-250 °С — обугливается, а при 300 °С — начинает разрушаться. Не стоит забывать также о том, что строительные изделия и материалы могут выделять во время горения токсичные продукты, опасные для здоровья человека. Поэтому очень важно ограничить время воздействия огня на конструктивные элементы здания. Для борьбы с низкой пожаростойкостью древесины предназначены специальные огнезащитные составы — антипирены, которые понижают горючесть материала и защищают его поверхность от распространения пламени.

Теория и практика

У дерева есть интересное качество: чем большее сечение имеет деревянная конструкция, тем сложнее ее воспламенение, а при горении на поверхности образуется уголь, тлеющий медленнее. Поэтому массивные бруски и бревна довольно долго сохраняют свою несущую способность во время пожара.

Также стоит отметить, что теплоотражающая способность выше у деревянной конструкции с гладкой поверхностью, то есть она труднее загорается. Любые сколы, выступы и трещины увеличивают вероятность возгорания.

В случае строительства полностью деревянного дома понадобится огнезащитная обработка всех конструкций, в том числе наружных стен.

В доме из других материалов первоочередного внимания требует древесина, которую применяют в чердачном перекрытии и кровельной конструкции, поскольку их обрушение опасно для жизни человека и может привести к увеличению площади и интенсивности пожара. Также необходима огнезащитная обработка деревянных поверхностей в местах обычной и экстренной эвакуации — входных зонах, террасах, балконах первого этажа, лестницах и т. д. Кроме того, следует уделить внимание местам, где есть повышенная опасность воспламенения, — вокруг розеток, вблизи камина и т. д.

Для защиты древесины от возгорания также используют и конструктивные меры, такие как увеличение сечений наиболее нагруженных деревянных элементов, удаление деревянных конструкций от источников огня или создание несгораемых облицовок и т. п.

Классификация ассортимента

Для обработки древесины применяют две группы огнезащитных материалов, которые разделяют в зависимости от методов их применения — пропитки и покрытия.

• Огнезащитные пропитки — это растворы солей фосфорной или борной кислоты, чаще всего водорастворимые. Под их защитой происходит обугливание древесины в месте контакта с огнем, а конструкция в целом продолжительный период сопротивляется возгоранию и препятствует распространению пламени.
• Огнезащитные покрытия — это лакокрасочные материалы, которые создают на поверхности древесины тонкий теплоотражающий слой. При воздействии высоких температур он вспучивается, образуя теплозащитный экран из твердой негорючей пены (подобно действию огнетушителя), который препятствует возгоранию и распространению пламени по поверхности и замедляет обугливание.

Лучше, когда обработку древесины антипиренами проводят в промышленных условиях. В этом случае препарат под давлением максимально глубоко проникает в дерево, поэтому такая огнезащита более стойкая. При покупке необработанного материала или в случае, когда срок действия первоначальной обработки закончился, придется решать проблему самостоятельно. Наносить защитное средство с помощью кисти или краскопульта можно только на чистую сухую поверхность.

Принципы соответствия

Самостоятельно выбирая огнезащитное средство для деревянных конструкций дома, следует учитывать показатели его эффективности. Так, все средства разделяют на три группы. Составы первой группы по результатам испытаний после двухминутного воздействия пламени газовой горелки допускают потерю массы образца древесины не более 9 % и обеспечивают получение деревянной конструкции с классом горючести Г₁, второй — потерю массы в 9-25 % и класс горючести Г₂. Средства третьей группы не обеспечивают должной огнезащиты дерева, поэтому их покупать не стоит. Также лучше не покупать составы, эффективность которых производитель не обозначил.

Для обработки деревянных стропил, отделки лестниц используют материалы с классом горючести Г₁, для всех остальных случаев достаточно продуктов класса Г₂. Информация об уровне огнезащитной эффективности должна быть указана на упаковке.

12. Пороки древесины. Защита от гниения и возгорания

Предохранение древесины ГОСТом на лесоматериалы предусматривается их сортность. Дело в том, что древесина одной и той же породы может быть различной по своим свойствам и качествам. Качество древесины определяется рядом признаков, повышающих или понижающих ее механическую прочность или декоративность. Основное влияние на качество оказывают пороки древесины.

Сучки — неизбежный и наиболее распространенный порок древесины. Сучком называется заключенное в древесине ствола основание ветвей дерева. Сучки относятся к порокам потому, что нарушают однородность строения древесины: около них волокна изменяют свое направление, искривляются, что понижает прочность материала и затрудняет его обработку. В древесине имеется ряд питательных веществ, привлекающих к себе насекомых — вредителей леса. Некоторые насекомые повреждают только кору и камбий, другие питаются самой древесиной. Они проникают вглубь образуя глубокие сквозные ходы. В этих случаях говоря о повреждениях насекомыми (червоточине) Червоточина имеет следующие разновидности: поверхностная глубиной до 5 мм, неглубокая до 5 см, и глубокая более 5 см.

Важная группа пороков — деформации и растрескивания. Из этой группы чаще всего встречаются трещины. Они могут образовываться в растущем дереве в результате раскачивания его ветром (метики, отлупы) или вследствие повреждения ствола морозом (морозобоины). Часто трещины возникают при неправильном высушивании полноценной древесины, т. е. при высушивании древесины ниже точки насыщения волокон. Их называют трещины-усушки. Число и размеры трещин так же, как и сучков, влияют на сортность древесины. Поэтому замеряют длину, ширину и глубину трещин.

Часто встречается древесина с пороками строения. Сюда относится в первую очередь наклон волокон (косослой). Этот порок связан с неправильным развитием ствола во время роста и заключается в косом, винтообразном направлении волокон. К порокам формы ствола относятся свилеватость и крень. Свилеватость — также результат неправильного развития ствола. Если в косослое имеет место винтообразное направление волокон, то в свилеватой древесине направление волокон волнистое. Она может распространяться или по всему стволу, или только по одной его части. Она изменяет механические свойства древесины, затрудняет ее обработку, но в некоторых случаях для декоративных поделок, оказывается положительным качеством. Крень — местное изменение строения материала, связанное с резким односторонним утолщением годовых слоев на поперечном разрезе ствола. При крене сердцевина не занимает центрального положения. Годичные кольца оказываются смещенными в одну сторону за счет одностороннего разрастания ствола.Сбежистость

Один из важнейших недостатков древесины — ее способность загнивать. Гниль возникает в результате поражения древесины паразитирующими грибами. В сухой, влажностью до 20% древесине грибы не развиваются. Предохранить древесину от загнивания и увеличить срок службы в сооружении можно путем защиты ее от увлажнения а также конструктивными мерами. Срок службы древесины увеличивается при сплошном покрытии ее в сухом состоянии масляной краской, лаком или олифой. Значительно увеличивается срок службы сухой древесины, обмазанной смолой.Антисептиками называют вещества, которые отравляют грибки, вызывающие гниение древесины. Предохранить древесину от возгорания можно конструктивными мерами: удалением от источников нагревания; применением прокладок из несгораемых материалов (бетона, кирпича и т. д.), покрытием слоем малотеплопроводного материала (асбестом, штукатуркой и т. п.) или обработкой огнезащитными веществами. Применяют два способа обработки покрытия: красками и антипиренами — специальными химическими веществами.

5. Защита деревянных конструкций от возгорания и гниения

При использовании деревянных конструкций следует соблюдать мероприятия по их защите от возгорания. Деревянные конструкции должны быть разделены на части противопожарными преградами из несгораемых материалов. В поперечном направлении здания противопожарные диафрагмы устанавливают вдоль несущих конструкций с шагом не более 6 м. Вентилируемые ограждающие конструкции покрытий также должны расчленятся диафрагмами из несгораемых материалов на отсеки. Деревянные конструкции не должны иметь сообщающихся плоскостей с тягой воздуха, по которым может распространяться пламя, недоступное для тушения.

Опасны в пожарном отношении металлические накладки, болты и другие детали соединительных и опорных узлов деревянных элементов, так как они, являясь проводниками тепла, снижают предел огнестойкости деревянных конструкций и поэтому металлические узлы и соединения необходимо тщательно защищать огнезащитными покрытиями.

К химическим мерам защиты деревянных конструкций от возгорания относится применение пропитки огнезащитными составами, нанесение красок. Для клееных конструкций рекомендуется применять вспучивающиеся составы антипирены, наносимые на поверхность конструкций, для защиты деревянных элементов каркаса ограждающих конструкций требуется глубокая пропитка антипиреном под давлением.

Суть конструкционных мероприятий по борьбе с гниением сводится к тому, чтобы обеспечить воздушно-сухое состояние деревянных элементов здания, что достигается устройством гидро-, пароизоляционных слоев, препятствующих увлажнению грунтовой, атмосферной и конденсатной влагой, или обеспечение надлежащего режима для удаления из древесины влаги.

Конструкционные мероприятия по борьбе с недопустимым увлажнением древесины при эксплуатации следующие:

— предотвращение увлажнения атмосферными осадками увеличением свесов крыш. Надлежащим отводам воды с крыш, устройством достаточно большого разрыва между поверхностью грунта и нижней отметкой расположения деревянных элементов здания для предотвращения увлажнения брызгами падающей сверху воды и др.

— деревянная наружная обшивка должна быть по возможности водонепроницаемым, причём при выпадении осадков вода не должна попадать в обшивку и скапливатся там;

— удаление влаги из сырых помещений; обеспечение достаточно хорошей вентиляции с ним, чтобы средняя относительная влажность воздуха в них была возможности ниже. Для этой цели необходимо иметь определённое число приточных и вытяжных вентиляционных отверстий.

— по поверхности грунта рекомендуется устраивать гидроизоляцию;

— защита древесины от увлажнения капиллярной влагой, поступающей соприкасающихся с ней частей здания, устройством гидроизоляции;

— гидроизоляционные прокладки делать под опорными частями деревянных ферм с нижней обвязкой стен;

— борьба с образованием конденсата;

— предотвращение увлажнения древесины бытовой влагой, сводящееся содержанию в надлежащем состоянии систем водоснабжения и канализации просушке помещений после мытья полов.

К конструктивным мероприятиям по борьбе с гниением следует отнести правильный подбор породы древесины для изготовления соответствующих деревянных конструкций или элементов.

6.3. Защита древесины от гниения, поражения насекомыми и возгорания.

ЗАЩИТА ОТ ГНИЕНИЯ. Загнивание древесины предупреждается, прежде всего, конструктивными мерами, цель которых предохранить ее от увлажнения (изоляция от грунта, сооружение проветривающих каналов, защита от атмосферных осадков).

Если их недостаточно, то древесину пропитывают антисептиками — химическими веществами, которые убивают грибы или создают среду, в которой они не могут существовать.

Требования к антисептикам:

— высокая токсичность к дереворазрушающим грибам с одновременной безвредностью для людей и животных;

— способность сохранять высокую токсичность в течении заданного срока;

— легко проникать в древесину, не ухудшая ее физико-механических свойств, не вызывая коррозию ее металлических креплений;

— не иметь неприятного запаха, обладать стойкостью при повышенных температурах;

— должны быть относительно дешевы и не дефицитны.

Для антисептирования используют водорастворимые и масляные антисептики, а также антисептические пасты.

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ АНТИСЕПТИКИ применяют, когда древесина в процессе эксплуатации защищена от непосредственного увлажнения и вымывающего действия воды:

— фторид натрия NaF — применяется в виде 3…4 % раствора белого цвета, без запаха, теряющий свои антисептические свойства при соприкосновении с известью, цементом, гипсом;

— кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ — по действию сходен с фторидом натрия, применяется в виде серого или белого порошка совместно с содой, фторидом натрия и в силикатных пастах;

— кремнефтористый аммоний (NH₄)₂SiF₆ — легко растворимый порошок белого цвета, без запаха, по токсичности превосходит фторид натрия, повышает огнестойкость древесины, но вызывает слабую коррозию металла;

— препараты XXЦ (смесь хлорида цинка и хромпика) и МXXЦ (смесь хлорида цинка, хромпика и медного купороса) трудно вымываются водой, но окрашивают древесину в желто-зеленый цвет и несколько снижают ее прочность;

— препараты ГР-48 применяют в виде 1…1,5 % раствора без запаха для поверхностной защиты пиломатериалов.

ОРГАНИКОРАСТВОРИМЫЕ ПРЕПАРАТЫ типа ПЛ и НМЛ — высокоактивные антисептики, хорошо проникающие в древесину в виде растворов в зеленом масле, керосине, мазуте, препараты типа МНЛ окрашивают древесину в зеленый цвет и затрудняют ее склеивание.

МАСЛЯНЫЕ АНТИСЕПТИКИ — это масла каменноугольные (креозотовое и антраценовое) и сланцевое, представляющие собой жидкости с резким запахом и антисептическим действием. Водой они не вымываются, металл не корродируют, но окрашивают древесину в темно-бурый цвет, Применяются для пропитки шпал, свай, подводных сооружений.

АНТИСЕПТИРУЮЩИЕ ПАСТЫ — это смесь из водорастворимого антисептика, связующего (битум, жидкое стекло) и наполнителя (торфяная крошка). Пастами обрабатывают элементы открытых сооружений с влажностью более 40 % c последующей их гидроизоляцией. При этом антисептик, растворяясь во влаге древесины, глубоко проникает в нее.

Способы пропитки антисептиками:

1) Поверхностная обработка древесины кистями или краскопультами.

2) Метод горяче-холодных ванн: вначале древесину помещают в раствор антисептика с температурой 90…95˚С, при этом воздух в порах нагревается и частично удаляется. Затем следует холодная ванна с температурой антисептика 20…30˚С, воздух в порах сжимается, создается вакуум, и раствор глубоко проникает в поры древесины.

ЗАЩИТА ОТ ДЕРЕВОРАЗРУШАЮЩИХ НАСЕКОМЫХ производится своевременной окоркой круглых лесо-материалов и обработкой инсектицидами опрыскиванием, пропиткой, обмазкой, опылением, окуриванием.

ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ ОТ ВОЗГОРАНИЯ производится:

— конструктивными мерами — удаление от источников нагревания, устройство огнестойких перегородок и стенок;

— покрытие деревянных конструкций штукатуркой, несгораемыми материалами, огнезащитными красками;

— пропитка древесины антипиренами (растворы буры. сернокислого и хлористого аммония, фосфорнокислого натрия).

Огнезащитное действие антипиренов: либо они на на поверхности древесины при возгорании создают оплавленную пленку, которая закрывает доступ воздуха к древесине, либо выделяет горючие газы, которые вытесняют воздух из зоны горения.

И антисептики и антипирены ядовиты и обращаться с ними необходимо осторожно, в соответствии с требованиями по технике безопасности.

5. Материалы для строительных конструкций. Физические свойства и прочностные характеристики древесины. Защита деревянных конструкций от гниения и возгорании.

Номенклатура строительных материалов, выпускаемых сегодня, весьма широка и разнообразна.

По исходному сырью все материалы можно разделить на две основные группы: минерального происхождения (природные камни, вяжущие вещества, керамика, металлы и др.) и органического происхождения (древесные материалы, полимеры, битумы и др.).

I [о своему назначению и условиям работы все строительные материалы можно подразделить на следующие группы:

конструкниоппые, применяемые для устройства фундаментов, каркасе»! зданий, несущих стен, для перекрытий, покрытий и др.;

Теплоизоляционные и акустические, используемые для отепления конструкций в виде теплоизоляционных слоев и устройств, для акустических целей и др.;

гидроизоляционные, которые применяют для защиты конструкций и их деталей от воздействий влаги, а также в гидротехническом и подземном строительстве материалы, используемые для наружной и внутренней отделки:

Кроме этих материалов, имеются также материалы специального назначения: огнеупорные, жаростойкие, кислотостойкие, материалы доя защиты от радиоактивных излучений и др.

Древесина — ценный конструкционный строительный материал, продукт лесов, запасы которого могут возобновляться после его рациональных заготовок. В результате растительного происхождения древесина имеет трубчатое слоисто-волокнистое строение Ствол состоит из: 1) кора, 2) камбий, 3) заболонь. 4) ядро, 5) сердцевина. Древесные волокна располагаются концентрическими слоями вокруг оси ствола Основа древесины — трахеиды (до 90% всего объема). Трахеиды представляют собой вытянутые вдоль ствола пустотелые отмершие клегки, проводящие воду от корней к кроне. Они придают древесине механическую прочность. Плотность и прочность древесины зависят от относительного содержания в ней поздней древесины Различают 3 плоскости: торцевой, тангенциальный, радиальный, Влажность древесины оказывает значительное влияние на ее свойства Влажность древесины это процентное содержание свободной волы в полостях и гигроскопической воды в порах древесины. Два вида влаги: связанная (гигроскопическая содержится в клетках самой целлюлозы), свободная (капиллярная в межклеточном пространстве).

Физические свойства: 1) плотность; зависит от количества пустот, толщины стенок волокон и содержания влаги 2) температурное расширение линейное расширение при нагревании, характеризуемое коэффициентом линейного расширения в древесине различно вдоль волокон под углом к ним 3) теплопроводность вследствие пористого строения древесина плохо проводит тепло. Механические свойства древесины, являющейся природным полимером. Реологических свойства: ползучесть -уменьшение напряжений с течением времени. Различные механические свойства материалов при различном направлении усилия к волокнам называется анизотропией и обусловлено трубчатым строением древесины. При смятии прочностные характеристики практически не отличаются ОТ сжатия Скалывание вдоль волокон является одним из слабых мест в работе древесины. Прочностные характеристики зависят от породы древесины, от времени действия нагрузки, от размеров поперечного сечения, от конфигурации хчемента Это все учитывается коэффициентом условия работы

(ащнта от гниения Для борьбы с грибами, разрушающими древесину, применяют специальные средства, называемые ашисептиками. Это ядовитые вещества, которые проникая п протоплазму клеток гриба, отравляют ее Антисептики подразделяют на две основные труппы: водорастворимые и нерастворимые. Антисептики не должны вредно влиять на древесину и снижать ее механическую прочность. Они должны быть устойчивы, безвредны для человека, не иметь неприятного запаха и т. д.

Водорастворимые ант ясен гики. К числу водорастворимых антисептиков относятся фтористонатриевые (фтористый натрий- хор прон в древесину. нет запаха, не горюч, не влияет на металл), динитрофенолят (динитрофенолят натрия — высокие ядовитые качества, хор. прон в древесину) натрия и медный купорос. К числу второстепенных антисептиков из числа водорастворимых относятся: медный купорос в концентрации 15%, железный купорос — 10%, хлористый цинк — до 5%, поваренная соль — до 10%, хлорная известь — 10%. Они вредно влияют на металлические части, малоустойчивы.

Водонерастворимые антисептики. К этой группе относятся маслянистые и кристаллические антисептики

Маслянистые антисептики (каменноугольное креозотовое масло, антраценовое масло; сланцевое масло; карболинеум, креоюты, смолы) в связи с их горючестью и неприятным запахом применяют, главным образом, прим. для частей в воздушных или фунтовых условиях f большую ядовитость и устойчивость. Они не ослабляют механических свойств древесины и не вызывают коррозии металла. — относятся: масляная пленка,древесина, пропитанная ими, не способна принимать окраску.

Лнтисентированис древесины. Способ антисепт ирования зависит от характера увлажнения деревянных деталей (постоянное или периодическое воздействие влаги), степени насыщения влагой, условий работы конструкций, сортамента лесного материала и способов пропитки

Защита от возгорания При температуре 120-150° начинается медленное обугливание древесины, а при 250 300° она воспламеняется

Для зашиты доевесины от возгооания применяют огнезащитные птэопиточные составы, коаски. пасты, наносимые на поверхность лоевесины. или

штукатурят поверхности Огнезащитные краски подразделяют на масляные с добавлением антипиренов, перхлорвиниловые, силикатные и казеиновые

Огнезащитные обмазки еметанообразной консистенции содержат суперфосфат, сульфитный щелок, глину и воду с пигментом. Наносят обмазку в два приема, образуя защитную корку 2—3 мм.

5. Защита деревянных конструкций от огня

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.

Конструкционные и химические меры защиты деревянных конструкций от пожарной опасности

При использовании деревянных конструкций следует соблюдать мероприятия по их защите от возгорания. С этой целью не рекомендуется применять конструкции из неклееной древесины в условиях длительного нагрева, если температура окружающего воздуха превышает 50 °С и для конструкций из клееной древесины 35 °С.

Деревянные конструкции должны быть разделены на части противопожарными преградами из несгораемых материалов. В поперечном направлении здания противо­пожарные диафрагмы устанавливают вдоль несущих конструкций с шагом не более 6 м. Вентилируемые ограждающие конструкции покрытий также должны расчленяться диафрагмами из несгораемых материалов на отсеки. Деревянные конструкции не должны иметь сообщающихся полостей с тягой воздуха, по которым может распространяться пламя, недоступное для туше­ния.

В противопожарном отношении предпочтительнее де­ревянные конструкции массивного прямоугольного сече­ния с закруглениями, имеющие большие пределы огне­стойкости, чем дощатые или клеефанерные.

Опасны в пожарном отношении металлические на­кладки, болты и другие детали соединительных и опор­ных узлов деревянных элементов, так как они, являясь проводниками тепла, снижают предел огнестойкости де­ревянных конструкций, поэтому металлические узлы и соединения необходимо тщательно защищать огнезащит­ными покрытиями.

К химическим мерам защиты деревянных конструк­ций от возгорания относится применение пропитки огнезащитными составами или нанесение огнезащитных красок. Защитные средства, предохраняющие древесину от возгорания, называются антипиренами. Огнезащит­ные средства представляют собой вещества, способные при нагревании разлагаться с выделением большого ко­личества негорючих газов, либо увеличиваясь в объеме, создавать защитный слой, препятствующий возгоранию древесины и распространению по ней огня. Как прави­ло, огнезащитные составы включают в себя смесь не­скольких веществ и наносятся в виде водных растворов.

К противопожарной защите древесины химическими средствами следует относиться дифференцированно, все зависит от условий эксплуатации конструкции, огнестой­кости зданий и сооружений, размеров деревянных эле­ментов и степени защищенности (глубины пропитки). Для клееных конструкций рекомендуется применять вспучивающиеся составы и антипирены, наносимые на поверхность конструкций, для конструкций , из цельной древесины можно использовать пропиточные составы, а для защиты деревянных элементов каркаса ограждающих конструкций требуется глубокая пропитка антипиренами под давлением.

Антипирены повышают придел огнестойкости конструкции сечением менее 120х120мм на 5мин и уменьшают пределы распространения огня по деревянным конструкциям по вертикали менее 40см по горизонтали менее 25см и переводят древесину в группу трудносгораемых материалов.

6. Древесные пластики — это материалы, полученные соединением синтетическими смолами продуктов пере­работки натуральной древесины. К ним относятся древесно-слоистые пластики, дрёвесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, бумажный слоистый пластик (гетинакс) и др.

Древесно-слоистые пластики изготовляют из тонких листов сушеного березового, липового или букового шпо­на, пропитанного и склеенного между собой различны­ми синтетическими смолами при высоком давлении и температуре. В зависимости от расположения волокон шпона в смежных слоях ДСП выпускаются несколько марок. Для строительных конструкций наиболее пер­спективна марка ДСП-Б, где через каждые 10—20 про­дольных слоев шпона укладывают один поперечный слой.

Прочность древесно-слоистых пластиков превышает прочность древесины вследствие уплотнения материала прессованием и термической обработкой тонких слоев древесного шпона, глубоко пропитанных прочными и водостойкими смолами. Древесный шпон пропитывают преимущественно резольными, фенолоформальдегидными или карбамидными смолами с последующей просуш­кой.

ДСП выпускаются промышленностью в виде плит следующих размеров: длина 0,7—5,6 м, ширина до 1,2 м, толщина 3—60 мм. Плиты ДСП обладают хорошей во­достойкостью, стойкостью к органическим растворите­лям и маслам, легко поддаются механической обработ­ке — пилению, строганию, фрезерованию и т. п.

Относительно высокая стоимость ДСП не позволяет пока широко применять этот листовой материал для крупных элементов строительных конструкций. Его при­меняют в основном для изготовления средств соедине­ния элементов конструкций в виде шпонок, нагелей, ко­сынок, вкладышей.

Дрёвесно-волокнистые плиты, (ДВП) изготовляют из хаотически расположенных волокон Древесины, склеен­ных канифольной эмульсией с добавлением для некоторых типов плит фенолоформальдегидных смол. Сырьем для изготовления ДВП являются отходы лесопильных и деревообрабатывающих производств (отрезки реек, гор­быля, брусков), которые дробят в щепу и растирают в специальных установках до волокнистого состояния. При формовании плит без уплотнения на прессах полу­чаются пористые ДВП, которые применяют для утеп­ления, звукоизоляции и отделки стен, перекрытий и по­крытий.

При длительном действии влажной среды древесно­волокнистые плиты поглощают значительное количество влаги, в результате чего набухают (в основном по тол­щине) и теряют прочность.

Древесно-стружечные плиты (ПС и ПТ) получают горячим прессованием под давлением древесных стру­жек, пропитанных синтетическими термореактивнымисмолами. Для изготовления ПС и ПТ применяют специ­ально изготовленную стружку, полученную на деревооб­рабатывающих станках, а также мелкую щепу (дробленку).

Специальную стружку изготовляют из низкосортной древесины, отходов лесопиления и фанерного производ­ства (рейка, горбыль, «карандаш»). Она имеет малые размеры и высокую однородность, поэтому плиты получаемыё с ее применением, обладают высокими механи­ческими свойствами и наиболее гладкой поверхностью. В качестве связующего применяют фенолоформальдегидные, мочевиноформальдегидные и мочевиномеламиновые смолы.

Плиты облицовывают с одной или двух сторон дре­весным шпоном, фанерой, бумагой, пленками и т. п. Об­лицованные плиты имеют более высокие механические показатели, ровную поверхность и хороший внешний вид.

Изготовляют древесно-стружечные плиты методом горячего прессования в этажных прессах или в специ­альном прессе непрерывного действия. В последнем слу­чае большинство древесных частиц укладывается волок­нами перпендикулярно плоскости плиты (на ребро), и изделия получаются менее прочными и более неоднород­ными.

Механические свойства плит ПС и ПТ зависят от плотности, вида и количества связующего, породы и раз­меров древесных частиц. Количество смолы принимают обычно до 10%, а древесной стружки — около 90% массы. С увеличением содержания связующего прочность плит повышается, однако при этом значительно увели­чивается себестоимость изделия, так как стоимость свя­зующего составляет около 40—50 % стоимости всей плиты.

При водопоглощении древесно-стружечные плиты разбухают. Введение гидрофобных добавок снижает разбухание плит до 10 %. Древесно-стружечные плиты обладают малой теплопроводностью и высокой звукоизо­ляционной способностью. Они хорошо поддаются обра­ботке на деревообрабатывающих станках. Их применя­ют в строительстве в качестве перегородок и для декора­тивной отделки стен и потолков.

В настоящее время разработаны древесно-стружеч­ные плиты, армированные металлической сеткой, кото­рые могут найти применение в некоторых видах строи­тельных конструкций.

Лекция №1

Свойства древесины как конструкционного материала.

Виды и свойства строительной фанеры.

Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания.

Наша страна является первой в мире по количеству лесных площадей, которые занимаю почти половину территории России- примерно 12,3 млн. км². Основная часть лесов России, около3/4, расположена в районах Сибири, Дальнего Востока, в северных областях европейской части страны. Преобладающими породами являются хвойные: 37% лесов занимает лиственница, 19% — сосна, 20% — ель и пихта, 8% — кедр. Лиственные породы занимают около ¼ площади наших лесов. Наиболее распространенной породой является береза, занимающая около 1/6 общей площади лесов.

Запасы древесины в наших лесах составляют около 80 млрд. м³. Ежегодно заготавливается около 280 млн. м³. деловой древесины, т.е. пригодной для изготовления конструкций и изделий. Однако, это количество далеко не исчерпывает естественного годового прироста древесины в отдаленных районах Сибири и Дальнего Востока.

Заготовленный лес в виде отрезков стволов стандартной длины доставляется автомобильным, железнодорожным и водным транспортом или путем сплава по рекам и озерам на деревообрабатывающие предприятия. Там из него изготавливают пилёные материалы, фанеру, древесные плиты, конструкции и строительные детали. При лесозаготовке и обработке древесины образуется большое количество отходов, эффективное использование которых имеет большое народно-хозяйственное значение. Изготовление из отходов древесины изоляционных древесноволокнистых и древесностружечных плит, широко применяемых в строительстве, позволяет экономить большое количество деловой древесины.

Хвойную древесину используют для изготовления основных элементов деревянных конструкций и строительных деталей. Прямые высокие стволы хвойных деревьев с небольшим количеством сучков позволяют получать прямолинейные пиломатериалы с ограниченным количеством пороков. Хвойная древесина содержит смолы, благодаря чему она лучше сопротивляется увлажнению и загниванию, чем лиственная.

Лиственная древесина большинства пород является менее прямолинейной, имеет больше сучков и более подвержена загниванию, чем хвойная. Она почти не применяется для изготовления основных элементов деревянных строительных конструкций.

Дубовая древесина выделяется среди лиственных пород повышенной прочностью и стойкостью к загниванию. Однако, ввиду дефицитности и высокой стоимости она используется только для небольших соединительных деталей.

Березовая древесина так же относится к твердым лиственным породам. Ее используют, главным образом, для изготовления строительной фанеры. Нуждается в защите от загнивания.

Строение древесины

Врезультате растительного происхождения древесина имеет трубчатое слоисто-волокнистое строение. Основную массу древесины составляют древесные волокна, расположенные вдоль ствола. Они состоят из удлиненных пустотелых оболочек отмерших клеток (трахеидов, длиной порядка 3 мм) органических веществ (целлюлозы и легнина).

Древесные волокна располагаются концентрическими слоями вокруг оси ствола, которые называются годичными слоями, т.к. каждый слой нарастает в течение года. Они хорошо заметны в виде ряда колец на поперечных разрезах ствола, особенно хвойных деревьев. По их количеству можно определить возраст дерева.

Каждый годичный слой состоит из двух частей. Внутренний слой (более широкий и светлый) состоит из мягкой ранней древесины, образующейся весной, когда дерево растет быстро. Клетки ранней древесины имеют более тонкие стенки и широкие полости. Клетки поздней древесины имеют более толстые стенки и узкие полости. Прочность и плотность древесины зависит от относительного содержания в ней поздней древесины.

Средняя часть стволов древесины хвойных пород имеет более темный цвет, содержит больше смолы и называется ядро. Затем идет заболонь и, наконец, кора.

Кроме того в древесине имеются горизонтальные сердцевинные лучи, мягкая сердцевина, смоляные ходы, сучки.

Сортамент, пороки и качество древесины

Лесоматериалы, получаемые строительством, делят на круглые и пилёные.

Круглые лесоматериалы, называемые также бревнами, представляют собой части древесных стволов с гладко опиленными концами – торцами. Бревна имеют естественную усечено-коническую форму. Уменьшение их толщины по длине называется сбегом. В среднем сбег составляет 0,8 см на 1 м длины (для лиственницы 1 см на 1 м длины) бревна. Средние бревна имеют толщину от 14 до 24 см крупные – до 26 см. Бревна толщиной 13 см. и менее используют для временных построечных сооружений.

Пиломатериалы получают в результате продольной распиловки бревен на лесопильных рамах или круглопильных станках. Они имеют прямоугольное или квадратное сечение. Более широкие стороны пиломатериалов называют пластями, а узкие – кромками. Пиломатериалы имеют стандартную длину 1 – 6,5 м. с градацией через каждые 0,25 м. Ширина пиломатериалов колеблется от 75 до 275 мм, толщина – от 16 до 250 мм.

Качество лесоматериалов определяется, в основном, степенью однородности строения древесины, от которой зависит ее прочность. Степень однородности древесины определяется размерами и количеством участков, где однородность ее строения нарушена и прочность снижена. Такие участки называют пороками.

Основными недопустимыми пороками древесины являются: гниль, червоточины и трещины в зонах скалывания в соединениях.

Наиболее распространенными и неизбежными пороками древесины являются сучки – заросшие остатки бывших ветвей дерева. Сучки являются допустимыми с ограничениями пороками.

Наклон волокон (косослой) относительно оси элемента так же является допустимым с ограничением пороком. Он образуется в результате природного винтообразного расположения волокон в стволе, а также при распиловке бревен в результате их сбега.

Трещины, возникающие при высыхании древесины, тоже относятся к числу ограниченно допускаемых пороков.

К порокам относятся также мягкая сердцевина, выпадающие сучки и другие, менее распространенные нарушения однородности строения древесины.

Качество лесоматериалов определяется сортом (отборный, I, II, III, IV), устанавливаемым в зависимости от вида, величины, расположения и количества пороков. Древесина для несущих элементов деревянных конструкций должна удовлетворять требованиям I, II и III сортов.

ДревесинаI сорта используется в наиболее ответственных напряженных растянутых элементах. Это отдельные растянутые стержни и доски растянутых зон клееных балок высотой сечения более 50 см

Косослой ≤ 7%.

Суммарный диаметр сучков на длине 20 см d ≤ 1/4b.

Древесина II сорта используется в сжатых и изгибаемых элементах. Это отдельные сжатые стержни, доски крайних зон клееных балок высотой менее 50 см.; доски крайней сжатой зоны и растянутой зоны, расположенной выше досок 1-го сорта в клееных балках высотой более 50 см., доски крайних зон рабочих клееных сжатых, изгибаемых и сжато-изогнутых стержней.

Косослой ≤10%.

Суммарный диаметр сучков на длине 20 см d ≤ 1/3b.

Древесина III сорта используется в менее напряженных средних клееных сжатых, изгибаемых и сжато-изгибаемых элементов, а также в мало ответственных элементах настилов и обрешеток.

Косослой ≤12%.

Суммарный диаметр сучков на длине 20 см d ≤ 1/2b.