Антисептики для деревянных конструкций

Антисептики — это специальные химические составы, обладающие противомикробным и фунгицидным (противогрибковым) действием.

Антисептики, применяемые для защиты древесины от биологических врагов, должны быть стойкими, не поглощать влагу и не вымываться водой. Наряду с этим они должны быть относительно безопасны для людей и животных, не должны выделять при эксплуатации ядовитых веществ и неприятных запахов и не затруднять последующую обработку или окраску деревянных поверхностей. Антисептическую обработку деревянных материалов и изделий можно производить в заводских условиях путём пропитки в ваннах, под давлением или непосредственно на строительной площадке в процессе монтажа или отделки.

В случае применения антисептиков и консервантов при отделочных работах для достижения максимального защитного эффекта следует всю предохранительную обработку древесины производить после строгания, фрезерования, сверления и зачистки, но перед сборкой деревянных деталей в изделие.

Вид антисептической обработки древесины выбирается в зависимости от условий эксплуатации деревянных конструкций..
Антисептики разделяются на три группы: маслянистые, органорастворимые

Маслянистые антисептики (каменноугольное пропиточное масло, сланцевое пропиточное масло, антраценовое масло и др.) применяются для пропитки деревянных конструкций, работающих в открытых сооружениях и для элементов конструкций, соприкасающихся с грунтом. Древесина, пропитанная этими антисептиками, не снижает своей механической прочности, не корродирует металл. Из пропитанной древесины эти антисептики практически не вымываются водой Пропитку маслянистыми антисептиками можно производить в цилиндрах под давлением и в горяче-холодных ваннах. Пропитанную древесину нельзя склеивать. При необходимости можно пропитывать склеенную древесину по специально разработанным режимам.

Органорастворимые антисептики (пентахлорфенол, нафтенат меди, динитрофенол и др.) обладают практически теми же антисептическими свойствами и могут применяться для тех же конструкций, что и маслянистые антисептики. В зависимости от применяемого растворителя изменяются пропиточные свойства и способы введения антисептика в древесину. При использовании в качестве растворителя нефтепродуктов и продуктов перегонки древесины антисептик вводится в древесину в пропиточных цилиндрах под давлением или в горяче-холодных ваннах. При использовании легких органических растворителей, которые обладают высокой проникающей способностью в древесину, применяется способ вымачивания в холодной ванне, при малых дозах введения антисептика — метод поверхностного антисептирования.

Водорастворимые антисептики могут применяться для защиты от гниения древесины, работающей в различных эксплуатационных условиях. Трудновымываемые водорастворимые антисептики (ХМ-5, пентахлорфенолят натрия, ХХЦ, МХХЦ и др.) применяются для пропитки древесины, работающей в тяжелых температурно-влажностных условиях (нижние обвязки стен и перегородок, балки и лаги подполий, элементы цокольных частей стен, наружные стены отапливаемых и неотапливаемых зданий и др.). При отсутствии маслянистых и органо-растворимых антисептиков допускается применять эти антисептики также для конструкций открытых сооружений. Водорастворимые антисептики вводят в древесину путем пропитки в цилиндрах под давлением, в горяче-холодных ваннах, путем длительного вымачивания. Концентрированные растворы можно вводить в древесину методом поверхностного нанесения.
Допускается склеивать древесину, пропитанную препаратами ХМ-5, ББК с использованием ее для ненесущих конструкций.

5

Применение древесины в качестве конструкционного материала обусловлено способностью сопротивляться действию усилий, т.е. механическими свойствами.Различают следующие свойства древесины, проявляющиеся под воздействием механических нагрузок: прочность - способность сопротивляться разрушению, деформативность - способность сопротивляться изменению размеров и формы, технологические и эксплуатационные свойства.Показатели механических свойств древесины определяют обычно при следующих видах испытаний: растяжении, сжатии, изгибе и сдвиге. Поскольку древесина - анизотропный материал, т.е. материал с различными свойствами в разных направлениях, указывают направление действия нагрузок: вдоль или поперек волокон (в радиальном или тангенциальном направлении).Из-за сопротивления древесины внешним нагрузкам в ней возникают внутренние силы. Эти силы, отнесённые к единице площади сечения (1 см²) называются напряжениями. Максимальное напряжение, предшествующее разрушению тела, называют пределом прочности.Предел прочности определяют на малых, чистых и не имеющих пороках образцах в лабораториях на испытательных машинах. Эти образцы имеют базисное сечение с размерами 20 * 20 мм и должны включать не менее 4-5 годичных слоёв. Некоторые виды испытаний производят на образцах, сечение которых отличается от указанного. Прочность при сжатии определяется на образцах призматической формы. Схема испытания на прочность при сжатии вдоль волокон и размер образца показаны на рисунке:
Образец постепенно нагружают до разрушения. Затем по силоизмерителю испытательной машины отсчитывают максимальную нагрузку Р_мах, Н. Предел прочности б, МПа, вычисляют по формуле: б _w = P_max / (a * b), где (a * b) - площадь сечения образца, мм².

Испытания на прочность при растяжении проводятся на образцах другого вида:

Такая форма образцов обусловлена стремлением обеспечить разрушение в тонкой рабочей части, а не в месте закрепления, под воздействием именно растягивающих напряжений.

В среднем для всех пород предел прочности при растяжении вдоль волокон равен 130 МПа, а предел прочности при растяжении поперёк волокон в 20 раз ниже. Поэтому при конструировании изделий из древесины избегают растягивающих нагрузок, направленных поперёк волокон.

Для испытания древесины на статический изгиб применяют образцы в форме бруска размерами 20 * 20 * 300 мм:

Предел прочности при статическом изгибе, МПа, вычисляют по формуле: б _w = (3/2) * ((P_max*l) / (b * h²)), где P_max - максимальная нагрузка, Н; l - пролет, т.е. расстояние между центрами опор, равный 240 мм; b и h - ширина (в радиальном) и высота (в тангенциальном) направлениях, мм.

В среднем предел прочности при статическом изгибе составляет 100 МПа.

При испытаниях к образцу прикладывают две равные и противоположно направленные силы, вызывающие разрушение в параллельной им плоскости, происходит сдвиг. Различают три вида испытаний на сдвиг: скалывание вдоль волокон, скалывание поперёк волокон и перерезание древесины поперёк волокон. Схемы действия сил при этих испытаниях показаны на рисунке:

Для испытания на скалывание вдоль волокон применяют образец, форма и размеры которого показаны на рисунке:

Предел прочности при скалывании вдоль волокон определяют по формуле: T_w = P_max / (b * l), где (b * l) - площадка скалывания, мм².

Величина предела прочности - касательных максимальных напряжений при скалывании вдоль волокон в среднем для всех пород составляет примерно 1/5 от предела прочности при сжатии вдоль волокон. Предел прочности при скалывании поперёк волокон в 2 раза меньше, а предел прочности при перерезании поперёк волокон в 4 раза больше, чем предел прочности при скалывании вдоль волокон.

Деформативность. При кратковременных нагрузках в древесине возникают преимущественно упругие деформации, которые после нагрузки исчезают. До определённого предела зависимость между напряжениями и деформациями близка к линейной (закон Гука). Основным показателем деформативности служит коэффициент пропорциональности - модуль упругости.

Модуль упругости вдоль волокон Е = 12-16 ГПа, что в 20 раз больше, чем поперёк волокон. Чем больше модуль упругости, тем более жесткая древесина.

С увеличением содержания связанной воды и температуры древесины, жесткость её снижается. В нагруженной древесине при высыхании или охлаждении часть упругих деформаций преобразуется в " замороженные" остаточные деформации. Они исчезают при нагревании или увлажнении.Поскольку древесина состоит в основном из полимеров с длинными гибкими цепными молекулами, её деформативность зависит от продолжительности воздействия нагрузок. Механические свойства древесины, как и других полимеров, изучаются на базе общей науки реологии. Эта наука рассматривает общие законы деформирования материалов под воздействием нагрузки с учётом фактора времени.

Эксплуатационные и технологические свойства. Прочность древесины при длительных постоянных нагрузках важно знать в связи с применением её в строительных конструкциях. Показателем этого свойства является предел длительного сопротивления б _д.с., который в среднем для всех видов нагрузки составляет примерно 0, 5 - 0, 6 величины предела прочности при кратковременных статических испытаниях.

Показателем прочности при переменных нагрузках является предел выносливости, средняя величина которого составляет примерно 0, 2 от статического предела прочности.

При проектировании деревянных конструкций в расчётах используют не пределы прочности малых образцов древесины, а в несколько раз меньшие показатели - расчётные сопротивления. Они учитывают большие размеры элементов конструкций, наличие пороков древесины, длительность действия нагрузки, влажность, температуру и другие факторы.

Удельная вязкость характеризует способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения и определяется при испытаниях на изгиб. Ударная вязкость у древесины лиственных пород в среднем в 2 раза больше, чем у древесины хвойных пород.

Твёрдость характеризует способность древесины сопротивляться вдавливанию более твёрдого тела.

Износостойкость - способность древесины сопротивляться износу, т.е. постепенному разрушению её поверхностных зон при трении. Испытания на износостойкость древесины показали, что износ с боковых поверхностей значительно больше, чем с поверхности торцевого разреза. С повышением плотности и твёрдости древесины износ уменьшился. У влажной древесины износ больше, чем у сухой.