Строительные материалы и изделия

ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ ОТ ГНИЕНИЯ И ВОЗГОРАНИЯ

Склонность древесины к гниению и возгоранию делает деревянные конструкции недолговечными и ненадежными. Поэтому принимаются меры по снижению горючести и повышению биостойкости древесины.

Защита от гниения. Как уже указывалось в § 3.3, гниение древесины происходит в тех случаях, когда на ней начинают развиваться грибы, использующие древесину как питательную среду. Для их развития необходимы определенные условия: влажность древесины не менее

18.. .20 %; свободный доступ кислорода; температура + 5...+ 40° С.

Если какое-либо условие не выполняется, гниения древесины не происходит. Наиболее радикальный и реальный с конструктивной точки зрения путь защиты древесины от гниения — экс­

плуатации (влажность древесины должна быть не более 15 %).

Если этот путь невозможен, то можно сделать древесину ядовитой для грибов. Последний прием называют антисептированием (от греч. Septikos — вызывающий гниение). Этот путь защиты древесины ис­пользовался с давних времен. Например, древесину обжигали до образования на поверхности слоя древесного угля. Более эффективна пропитка древесины дегтем, ароматические компоненты которого (фенолы, крезол и др.) обеспечивают его антисептическое действие (о дегте подробнее см. § 9.2). Кроме того, такая обработка придает древесине гидрофобность. Но при этом древесина приобретает темно - коричневую окраску и характерный дегтярный запах.

Для антисептирования деревянных конструкций, с которыми че­ловек находится в непосредственном контакте, используют водораст­воримые антисептики — соли фтористоводородной и кремнефторис­тых кислот (NaF; Na2SiF6) и другие ядовитые для грибов соединения (хлорид цинка, пентахлорфенол). Эти антисептики не имеют цвета и запаха, а пропитка ими не препятствует склейке и окраске древесины.

Защита от возгорания. Древесина относится к сильногорючим и легковоспламеняемым материалам. Возгорание древесины при контак­те с открытым огнем происходит при температуре 260...290° С, а при нагреве выше 350° С газы, выделяющиеся из древесины, способны самовозгораться. Для предупреждения возгорания древесины приме­няют специальные меры конструктивного характера, сводящие к ми - 50 и и му му вероятность нагрева древесины и ее контакта с огнем. Другой путь защиты древесины — снижение возгораемости самой древесины.

Снижение возгораемости древесины вплоть до перевода ее в группу і рудносгораемых можно достичь двумя путями: покрытием древесины огнезащитными составами; пропиткой древесины антипиренами (от ррсч./туг—огонь).

Огнезащитные покрытия могут быть в виде обмазок, красок и лаков. >мазки состоят из неорганических связующих (глина, известь, гипс), нюлнителей (слюда, асбест и т. п.) и антипиренов. Обмазки наносят Июм 2—3 мм на деревянные конструкции, к которым не предъявля­ется декоративные требования. Огнезащитные краски образуют более жоративные покрытия. Огнезащитная функция заключается в обра - рпании оплавленных стекловидных пленок, предотвращающих доступ |ислорода к древесине и защищающих ее от нагрева. Огнезащитные іки используются в тех случаях, когда необходимо сохранить видимой |риродную текстуру дерева. При контакте с огнем лаковая пленка заучивается (наподобие «воздушной кукурузы») и образует тегоюизо - |Ирующее трудносгораемое покрытие на поверхности древесины.

Огнезащитные пропитки — растворы солей и некоторых других Ицсств — антипиренов, которыми пропитывают древесину.

При нагреве до температуры возгорания древесины антипирены Действуют по следующим схемам:

• разлагаются с выделением газов, не поддерживающих горение |('02, NH3 и др.);

> плавятся с образованием газонепроницаемой стеклообразной Цденки;

• вспучиваются, а затем обугливаются, образуя теплоизолирующее |1<>крытие.

Пока протекают эти процессы, древесина не загорается.

Наиболее распространенные антипирены: фосфат и сульфат аммо - Ііия, бура (Na2B407 • ЮН20), поташ (К2С03), борная кислота (Н3В02). II последнее время в качестве антипиренов предложены элементорга - Мические соединения, содержащие галогены и фосфор (например, [ц і и хлорэтилфосфат).

Так как технология пропитки антисептиками и антипиренами [одинаковая, то часто проводят комплексную обработку древесины [против гниения и возгорания. Для этого используется, например, [йодный раствор, содержащий 15 % антипиренов (диаммоний фосфата 17.5 %, сернокислого аммония — 7,5 %) и 2 антисептика — фтористо­го натрия.

Пропитка древесины может быть поверхностная или глубокая. I Проводится она до окраски деревянных конструкций или столярных Изделий.

Поверхностная пропитка производится путем 2—3-кратной обра­ботки деревянных элементов концентрированными растворами с по­мощью кисти или распылителя. Ее производят обычно в построечных условиях на готовых конструкциях. Недостаток такой обработки — возможность вымывания пропитывающего состава и появления высо - лов на конструкции. Механическая обработка (острожка, шлифование) после пропитки не допускается, так как при этом снимается пропи­танный слой древесины.

Глубокая пропитка обеспечивает проникновение антисептиков и антипиренов в глубину древесины, что повышает надежность пропит­ки. Ее производ ят в заводских условиях; при этом пропитывают обычно подкрашенным раствором. Используют два метода глубокой пропитки.

• Метод горяче-холодных ванн: обрабатываемую древесину сначала

помещают в горячий раствор. В нем из древесины выходит воздух и пары воды. Затем древесину перемещают в холодный раствор; в порах древесины при этом образуется разряжение и туда активно засасывается раствор.

• Автоклавно-диффузионный метод: древесину помещают в автоклав (толстостенную герметически закрывающуюся емкость), в котором создают разряжение 0,06...0,08 МПа. Затем зуда подают пропиточный состав с температурой не ниже 70° С и постепенно поднимают давле­ние.

Лабораторная работа№3 Физико-механические свойства древесины

Цель: определить влажность, плотность и прочность древесины.

т

Равновесная влажность древесины, соответствующая температуре у ниажности воздуха Wp= %.

I II. Определение средней плотности древесины * )

I Размеры образца, см: а =_________ ; Ъ ; h —_______ .

К ( )бъем образца Уе — см3.

В М асса образца т = г..

I Средняя плотность образца древесины при влажности Wp I р = m/Ve — г/см3 =____________________ кг/м.

I Средняя плотность образца при стандартной 12 %-ной влажности Iй, - pwm + 2,5(12 - Wp) = кг/м3.

I Среднее значение плотности испытуемой древесины при стандар - Ійой влажности рассчитывают как среднее арифметическое испытаний |рех образцов.

III. Определение прочности древесины

Прочность на сжатие вдоль волокон. Испытания проводят на об - рп щах в виде прямоугольных призм сечением 20x20 мм и высотой вдоль волокон 30 мм.

Площадь поперечного сечения образца (см2) вычисляют, измеряя п о размеры с погрешностью 0,1 мм.

1 Образец помещают строго на центр плиты пресса и медленно Ііаі ружают образец, фиксируя разрушающую нагрузку F(kH).

I Предел прочности образца при сжатии вдоль волокон (МПа) при |ылжности Wp определяют по формуле

^сж = да)10. -

Предел прочности испытуемой древесины при сжатии вдоль ВОЛО­КОН вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытания трех образцов.

Для пересчета предела прочности на стандартную влажность (12 %) Используют формулу

Д12с* = ^с*[1 + а(Ж-12)],

где W— влажность древесины в момент испытаний, %; а = 0,04 —

поправочный коэффициент.

Прочность на сжатие поперек волокон. Испытания проводят на образцах в виде прямоугольных призм с основанием 20x20 мм и длиной вдоль волокон 60 мм. Образец укладывается на центр плиты пресса.

Усилие на образец передается через металлическую накладку, устанавливаемую крестообразно на образец. Ширина рабочей площад­ки накладки, вдавливаемой в древесину — 20 мм. Из-за того, что ребра накладки закруглены (R ’= 2 мм) расчетная ширина принимается 18 мм. Таким образом, площадь рабочей поверхности при испытании (1,8х х Ь) см2.

За разрушающее усилие Fym (кН) принимают усилие, при котором накладка входит в образец на 2 ..Амм, а на торцах образца появляются первые трещины. По найденному Fрассчитывают условный предел прочности образца при смятии поперек волокон Д¥см (МПа) по формуле

. RM = (FyJA)lQ,

Для пересчета предела прочности на стандартную влажность (12 %) используют формулу

*,2cM=*wCM[l+a(lF - 12)], г. i;

где a — поправочный коэффициент на влажность, равный для всех пород 0,035; W— влажность древесины в момент испытаний, %. ..

Контрольные вопросы ; .

1. Каков химический состав древесины? 2. Почему древесина считается анизотроп­ным материалом? 3. Что такое равновесная влажность древесины? 4. Какие пороки могут быть у древесины? 5. Почему древесина коробится при изменении влажности? 6. Сравните древесину и кирпич по плотности. 7. Как предохранить древесину от гниения? 8. Как защитить древесину от возгорания? 9. Что такое клееные деревянные конструкции, какие у них преимущества перед обычными пилометариалами? 10. Какие материалы можно получить из отходов древесины?