Трещиныобразуются не только при высыхании срубленного дерева, но и при жизни. Причинами появления трещин могут быть усыхание ядра, раскачивание ветром, мороз и т. д. Трещины бывают следующих видов: метик, отлуп, морозобоина и трещины усушки. Метикпредставляет собой одну или несколько внутренних радиально-продольных трещин, проходящих через сердцевину, но не доходящих до луба. Различают метик простой и крестовый. Простой метик состоит из одной или двух трещин на торце, расположенных по одному диаметру; крестовый метик образуется двумя или несколькими трещинами, на торце, расположенными под углом одна к другой. Метик именуется согласным, если трещина идет по стволу в одной плоскости, и несогласным, если трещина идет винтообразно. Отлупомназывают внутреннюю трещину, идущую по годовому слою вдоль ствола. Отлуп может быть дугообразный или кольцеобразный. Морозобоина -это наружная открытая продольная трещина, более широкая с внешней стороны ствола и сужающаяся к центру ствола. Трещины усушкивстречаются очень часто в древесине почти всех пород. Они образуются при высыхании древесины ниже точки насыщения волокон и распространяются от поверхности вглубь. Трещины снижают качество древесины, уменьшают количество полезной древесины и способствуют ее загниванию.
Повреждения древесины грибкамивесьма многочисленны. Ненормальные окраски и гнили древесины вызываются главным образом поселившимися в ней грибками, являющимися простейшими растительными организмами и питающимися за счет клеток древесины, а иногда вызываются физико-химическими факторами. Грибки развиваются при наличии кислорода, влаги и благоприятной температуры. Древесина с влажностью 20 % и менее, а также древесина, помещенная в воду или на мороз, не загнивает. Некоторые грибки могут развиваться лишь на растущем дереве, другие – только на срубленном, а некоторые развиваются как на растущем, так и на срубленном дереве. Одни грибки только изменяют окраску древесины и почти не влияют на физико-механические свойства, другие могут влиять на физико-механические свойства древесины, разрушают ее, образуя гнили. К группе грибков, поражающих растущее дерево и продолжающих разрушать его в конструкциях, относятся: гниль дуба белая или бурая, гниль лиственных пород белая и т. п. Грибки, развивающиеся на древесине в зданиях и сооружениях, называют домовыми грибками. Наиболее опасными, быстро разрушающими древесину, являются грибы белый домовой и домовой пленчатый. К группе грибков, медленно разрушающих древесину, относятся плесени, цветные окраски и синева. Процесс гниения древесины при ее высыхании прекращается, и все грибки погибают.
Повреждение древесины насекомымиможет происходить как на растущем, так и на срубленном дереве. Насекомые расселяются преимущественно на свежесрубленных, а также на сухостойких и ослабленных деревьях на корню. Растущему дереву наибольший вред приносят короед, усачи и другие насекомые. При использовании древесины, пораженной короедом, для распиловки на доски и тес поврежденные места срезают, что не оказывает вредного влияния на материал, однако при использовании таких бревен возможно быстрое их загнивание, так как жуки часто заносят споры грибков, вызывающих гниение.
Червоточина – это глубокое повреждение древесины насекомыми и их личинками. Древесина, пораженная глубокой червоточиной, имеет низкие механические свойства и сортность вплоть до перехода в разряд дровяных. Глубокая червоточина встречается на всех древесных породах.
Предохранение древесины от разрушения и возгорания
Древесина, находящаяся в сооружении и на складе, может подвергаться разрушению, вызываемому грибками и насекомыми. Неодинаковые древесные породы оказывают различную сопротивляемость разрушающей деятельности грибков и насекомых. Более стойкой является плотная древесина с большим содержанием летней древесины с дубильными веществами. Сухая окоренная (без луба) древесина сохраняется довольно долго в сухих, проветриваемых помещениях. Некоторые древесные породы, находящиеся в воде, не только не разрушаются, но и увеличивают свою прочность, например дуб.
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. В этом случае смола выполняет функции не только красителя, но и антисептика, хотя и слабого. Выщелачиванием древесины в холодной воде либо в процессе сплава леса можно удалить растительные соки. Выщелачивание производят также в горячей воде путем вываривания.
Антисептики.Одним из самых действенных способов увеличения срока службы древесины является обработка ее антисептиками – веществами, которые отравляют грибки, вызывающие гниение древесины. Антисептики должны обладать высокой токсичностью по отношению к грибкам, быть стойкими, не должны поглощать влагу и вымываться водой. В то же время они должны быть безвредны для человека и домашних животных, хорошо проникать в древесину и не должны разрушать ее и металл и иметь неприятный запах. Антисептики бывают водорастворимые, маслянистые и в виде пасты.
Водорастворимые антисептикииспользуют для обработки древесины, которая в процессе эксплуатации не будет подвергаться воздействию влаги. Из водорастворимых антисептиков наиболее широко применяют фтористый и кремнефтористый натрий, медный купорос, динитрофенолят натрия.
Фтористый натрий NaF -белый порошок, мало растворимый в воде, не имеет запаха, не разрушает древесину и железо. Применяют фтористый натрий для пропитки и обмазки древесины в виде 3 %-ного раствора при температуре 15 °C. Фтористый натрий нельзя использовать в смеси с известью, мелом и гипсом.
Кремнефтористый натрийNa 2SiF 6– порошок, плохо растворимый в воде, по антисептическим свойствам близок к фтористому натрию. Применяют его в виде горячего раствора в смеси с фтористым натрием в соотношении 1:3, а также в качестве компонента в силикатных пастах или после обработки щелочью.
Динитрофенолят натрияпроизводят из динитрофенола под действием углекислой соды. Динитрофенолят натрия не летуч, не гигроскопичен, не разрушает металлов, в сухом порошке взрывоопасен. Используют его в водных растворах для поверхностной обработки изделий из дерева, которые не будут находиться вблизи нагреваемых поверхностей.
Масляные антисептикивследствие горючести и резкого запаха применяют ограниченно, только для пропитки или обмазки древесины, находящейся на открытом воздухе, в грунте или воде. К ним относятся каменноугольное креозотовое и антраценовое масла, торфяной креозот, каменноугольный деготь и сланцевое масло.
Креозотовое масло -черная или коричневая жидкость – является одним из лучших антисептиков, слабо вымывается водой, не гигроскопично, не летуче, не разрушает древесину и металл; однако оно обладает горючестью, малой проницаемостью, имеет неприятный запах, на поверхности древесины образует плотный слой, затрудняющий ее высыхание. Креозотовое масло применяют подогретым до 50–60 °C. Оно окрашивает древесину в темный цвет, в связи с чем ее нельзя красить. Креозотовое масло не следует применять для внутренней окраски жилых зданий и складов пищевых продуктов, подземных сооружений и поверхностей, расположенных около горючих мест.
Антраценовое масло -зеленовато-желтая жидкость, обладающая сильным антисептическим действием, медленно улетучивается, слабо выщелачивается водой и не разрушает дерева и металлов. Антраценовое масло получают из каменноугольного дегтя. Оно обладает такими же свойствами, что и креозотовое масло, и применяется в тех же случаях.
Антисептические пастыпо виду вяжущих веществ бывают битумные, силикатные и др.
Битумные антисептические пастысодержат 30–50 % фтористого натрия, 5–7 % торфяного порошка, до 30 % нефтебитума марки III или IV и до 30 % зеленого нефтяного масла. Эти пасты огнеопасны во время приготовления, обладают резким запахом, водоустойчивы. Применяют их для покрытия элементов, находящихся в условиях увлажнения, соприкасающихся с землей и открытых для атмосферного влияния.
Силикатные антисептические пастысодержат 15–20 % кремнефтористого натрия, 65–80 % растворимого стекла, 1–2 % креозотового масла и до 20 % воды. Эти пасты не водостойки и не горючи. Применяют их в промышленном и жилищном строительстве в местах, защищенных от воды.
Среди способов антисептирования древесины наиболее распространены: поверхностное антисептирование, пропитка в горяче-холодной или в высокотемпературной ваннах, пропитка под давлением и др.
Поверхностное антисептированиезаключается в промазывании или опрыскивании древесины раствором антисептика.
Пропитку древесины в горяче-холодной ваннепроизводят водорастворимыми и масляными антисептиками. При этом древесину сначала загружают в ванну с горячим антисептиком с температурой до 98 °C и выдерживают 3–5 ч, а затем помещают в ванну с холодным антисептиком на 1–3 ч с температурой водорастворимых антисептиков 15–20 °C и масляных 40–60 °C. Этот способ эффективен при пропитке подсушенной древесины, имеющей влажность заболони не более 30 %.
Пропитку древесины в высокотемпературных ваннах(с петролатумом) применяют для антисептирования сырой древесины. Древесину загружают в ванну с расплавленным жидким петролатумом, имеющим температуру 120–140 °C, и выдерживают в ней некоторое время для нагревания и сушки, затем древесину перемещают в холодную ванну с масляным антисептиком с температурой 65–75 °C на 24–48 ч. В этом способе совмещаются сушка и антисептирование древесины.
Пропитку древесины под давлениемпроизводят водными и масляными антисептиками в специальных стальных цилиндрических котлах-ретортах с рабочим давлением 0,6–0,8 МПа. Для этого лесоматериал загружают в пропиточный бак и герметически закрывают, т. е. создают вакуум. Затем бак наполняют антисептиком и повышают давление до 0,6–0,8 МПа, после чего давление доводят до нормального, удаляют антисептики и вынимают лесоматериал. При пропитке древесины масляными антисептиками их предварительно подогревают, чтобы температура в баке при пропитке не была ниже установленного предела.
Предохранение древесины от возгорания.Легкая возгораемость древесины – один из существенных ее недостатков. 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.
Огнезащитные краскипо составу бывают силикатные, казеиновые, масляные и хлорвиниловые. Силикатные краски изготовляют на основе растворимого стекла, они обладают высокими огнезащитными свойствами. При окраске древесину покрывают слоем огнезащитной краски, которая сама по себе не горит, долго не разрушается от огня и плохо проводит тепло.
Антипиреныпредставляют собой более надежное средство в борьбе с воспламеняемостью древесины. Они при высокой температуре либо плавятся, либо выделяют газы, препятствующие горению. Равномерно пропитанное антипиреном сухое дерево при высокой температуре не воспламеняется, а только тлеет. Лучшими огнезащитными свойствами обладают антипирены, содержащие соли аммония или борной и фосфорной кислот. Пропитку древесины антипиренами производят так же, как и пропитку водорастворимыми антисептиками, что дает лучшие результаты, чем покрытие ее огнезащитными красками.
Породы древесины и их применение в строительстве
Наиболее широко в строительстве используются хвойные породы. Древесина хвойных пород характеризуется резко выраженным очертанием годовых слоев.
Лиственные породы делятся на кольцесосудистые и рассеяннососудистые. Годовые слои у первой группы пород хорошо видны на всех разрезах. Крупные сосуды на поперечном разрезе собраны кольцом в весенней части годового слоя. Лиственные рассеяннососудистые породы характеризуются тем, что годовые слои их хорошо видны на поперечном разрезе и слабо на радиальном и тангетальном.
В таблице 1 приведены основные свойства наиболее распространенных хвойных и лиственных пород древесины.
Сушка лесных материалов
Свежесрубленная древесина имеет влажность значительно большую, чем допускается при ее использовании. При быстром высыхании древесины возможно коробление и растрескивание. Поэтому перед использованием древесины в строительстве ее сушат, что предохраняет от загнивания, увеличивает прочность, уменьшает плотность и склонность к изменению формы и размеров. В настоящее время применяют следующие способы сушки древесины: воздушную (естественную), камерную, электросушку, сушку в горячих жидкостях. Основными являются воздушная и камерная сушки.
Воздушная сушкапроводится на открытом воздухе, под навесом или в закрытых складах. Продолжительность сушки древесины с исходной влажностью 60 % до влажности 20 % в зависимости от времени года – 15–60 суток. Воздушная сушка требует больших площадей, зависит от климатических условий и времени года, не исключает загнивания древесины, а высушивание ее возможно только до воздушно-сухого состояния.
Камерную сушкуосуществляют в специальных камерах-сушилках с помощью нагретого и увлажненного воздуха или топочных газов с температурой 40-105 °C. При камерной сушке соблюдается определенный режим, т. е. соотношение между температурой и влажностью воздуха. Нарушение режима сушки может привести к растрескиванию и короблению древесины, к увеличению брака и удлинению сроков сушки. Искусственная сушка не только сокращает сроки сушки, но позволяет высушивать изделия до влажности ниже 16 %, получать древесину высокого качества, без коробления и трещин. К недостаткам камерной сушки относится необходимость иметь специальное оборудование и помещение, а также значительный расход топлива, электроэнергии и рабочей силы.
Материалы, изделия и конструкции из древесины
В строительстве применяют следующие виды лесных материалов и изделий: лесоматериалы круглые (бревна), пиломатериалы и заготовки, изделия строганые погонажные, материалы для полов, плиты столярные, материалы для кровель, фанеру и столярные изделия. К деревянным конструкциям относятся: несущие конструкции, изготовляемые из естественной (неклееной) древесины; комплекты изделий и деталей для домов и клееные конструкции.
Лесоматериалы круглые
Лесоматериалы круглые (бревна) строительные из хвойных и лиственных пород представляют собой отрезки стволов деревьев толщиной на верхнем торце не менее 12 см, подтоварник – диаметром 8-11 см, а жерди – 3–7 см. Бревна должны быть очищены от сучьев заподлицо с поверхностью и окорены с полным удалением луба. По назначению бревна подразделяют на строительные и пиловочные.
Бревна строительныеизготовляют преимущественно из сосны, лиственницы, кедра, реже из ели и дуба. Их используют для несущих конструкций: свай, пролетных строений мостов в гидротехническом строительстве, опор воздушных линий связи и т. п. Длина бревен 3–6,5 м с градацией в 0,5 м. В зависимости от качества древесину делят на четыре сорта. В строительстве применяют древесину 2-го и 3-го сортов.
Пиловочные бревнастволов хвойных и лиственных пород используют для получения пиломатериалов. Кряжи – обрезки ствола дерева чаще березы, ольхи, осины (диаметром более 200 мм) – используют в производстве фанеры.
Хранение круглых лесоматериалов осуществляют в штабелях по породам, категориям и длине.
Пиломатериалы, заготовки из древесины хвойных и лиственных пород
Пиломатериалы получают продольной распиловкой древесины: на доски толщиной 100 мм и менее при соотношении ширины к толщине более 3; бруски толщиной 100 мм и менее при отношении ширины к толщине 3 и менее; брусья (четырех– и двухкантные) толщиной и шириной более 100 мм. По характеру обработки пиломатериалы делят на обрезные, у которых обе кромки пропилены по всей длине, не обрезные, у которых кромки не пропилены или пропилены меньше, чем на половину длины.
Из хвойных пород изготовляют пиломатериалы трех видов: доски, бруски и брусья. Доски производят толщиной 13–40 мм и шириной 80-250 мм; бруски – толщиной 50-100 мм и шириной 80-200 мм; брусья – толщиной 130–250 мм и шириной 130–250 мм. Пиломатериалы из хвойных пород имеют длину до 6,5 м с градацией в 0,25 м.
Из лиственных пород пиломатериалы изготовляют длиной 1–6,5 м с градацией в 0,25 м, толщиной 13–75 мм и шириной 80-200 мм. Пиломатериалы для клееных конструкций должны иметь влажность не более 15 %, а для пролетных строений мостов и других несущих конструкций – не более 25 %.
Древесина, применяемая для пиломатериалов, должна быть высокого качества и не должна содержать гнили, а для пиломатериалов первой и второй категорий – также червоточины, пасынков, гнилых и табачных сучков.
Заготовкаминазывают пиломатериалы, заготовленные применительно к габаритным размерам изделий из древесины с припусками на усушку и обработку, предусмотренными действующими стандартами. В зависимости от вида обработки заготовки делят на пиленые, клееные и калиброванные (предварительно простроганные); в зависимости от размера заготовки – на тонкие (толщиной до 32 мм), толстые (толщиной более 32 мм), досковые (толщиной 7-100 мм и шириной более двойной толщины) и брусковые (толщиной 22-100 мм и шириной не более двойной толщины). Длину заготовок из хвойных и лиственных пород устанавливают 0,3–1 м с градацией 50 мм и свыше 1 м с градацией 100 мм.
Влажность пиленых заготовокне должна превышать 18–22 %, а клееныхи калиброванных -должна соответствовать влажности готовых изделий. К строганым погонажным деталямотносят наличники, раскладки, плинтусы, доски для настила чистых полов, поручни для перил, проступи, доски подоконные и наружную обшивку. Строганые погонажные материалы делают из древесины хвойных и лиственных пород. Погонажные изделия изготовляют длиной 2,1 м и более с градацией через 100 мм. Влажность древесины для досок чистого пола не должна превышать 12 %, а для других деталей – не более 15 %. Погонажные строганые изделия могут быть не только цельными, но и составными как по сечению, так и по длине. Во всех случаях соединение выполняют на клею.