Экологические древесные материалы в современном строительстве

Древесина подвержена также разрушению различными древогрызущими насекомыми — жуками-усачами или жуками-короедами, мебельными точильщиками и др.

Легкая возгораемость древесины и наличие в ней таких непаразитных пороков, как различные (метиковые, отлупные, морозные) трещины, трещины усушки; пороки строения древесины — косослой, свилеватость, крень, различные (сросшие, частично сросшие, выпадающие, табачные, роговые) сучки; прорости; двойная сердцевина; рак — в большей или меньшей мере снижают сортность лесных материалов и должны обязательно учитываться при использовании древесины в качестве сырья для производства изделий и конструкций различного назначения. Следует иметь в виду, что большинство из указанных отрицательных свойств древесины могут быть устранены путем химической и химико-механической ее переработкой в листовые и плитные материалы, модификацией свойств и повышением стойкости натуральной древесины путем введения в нее антисептиков, антипиренов, смол, а также прессованием и пластификацией исходного материала [15].

         1.2 Основные породы древесины, применяемые в строительстве

        Хвойные породы. Широкое применение в строительстве хвойных пород (сосны, ели, лиственницы, меньше — кедра и пихты) объясняется их большой территориальной распространенностью, высотой и прямизной стволов, повышенным по сравнению с некоторыми лиственными породами качеством, в частности стойкостью против загнивания.

 Сосна — ядровая  порода, ядро буровато-красного' цвета, заболонь желтовато-белого. Различают  рудовую сосну, растущую на возвышенных  песчаных местах, и мяндовую, растущую  на низменных местах. Сосну используют  для изготовления деревянных  несущих конструкций, столбов, свай, шпал, столярных изделий, фанеры  и т. д.

Лиственница имеет ядро красновато-бурого цвета и узкую заболонь белого цвета. Древесина лиственницы мелкослойная. Прочность, твердость и средняя плотность лиственницы выше, чем у сосны и ели, примерно на 30 %. Она отличается повышенной глиностойкостью, но склонна к растрескиванию. Лиственница особенно ценится в гидротехническом строительстве и мостостроении; из нее изготовляют шпалы и рудничные стойки.

 Кедр имеет ядро  светло-бурого цвета и широкую  заболонь, мало отличающуюся по  цвету от ядра. Древесина кедра  мягкая и легкая, ее механические  свойства ниже, чем сосны. Применяют  кедр в виде круглого леса  и пиломатериалов, для столярных  изделий и отделки мебели —  в виде декоративной фанеры.

Пихта по древесине схожа с елью, но не имеет смоляных ходов. Легко загнивает, поэтому в строительстве применяют наравне с елью, но не используют во влажных условиях эксплуатации.

 Лиственные породы. Лиственные  породы имеют стволы менее  правильной формы и более сбежистые, чем хвойные. В строительстве  более широкое применение получили  дуб, ясень, береза, осина, ольха, бук, липа, тополь.

 Дуб— кольцесосудистая  порода, имеющая ярко выраженное  ядро от светло- до темно-бурого  цвета и узкую светло-желтую  заболонь. Древесина дуба характеризуется  высокой прочностью и стойкостью  против гниения, красивой текстурой  и цветом, но дает значительную  усушку и склонна к растрескиванию. В строительстве дуб используют  для изготовления ответственных  конструкций в гидротехнических  сооружениях, в мостостроении, а  также для изготовления паркета, ножевой фанеры столярых изделий (оконные переплеты, двери и т.п.) и ответственных деталей несущих  конструкций, в особенности работающих  под нагрузкой, направленной поперек  волокон (опорные подушки, прокладки, шпонки и др.). Для отделочных  и декоративных работ ценным  является мореный дуб черного  или темно-серого цвета, который  получают при длительном выдерживании  дуба под водой.

 Ясень — ядровая  порода, по виду и строению  древесины напоминает древесину  дуба, но более светлой окраски. Древесина ясеня отличается высокой  прочностью и вязкостью, малой склонностью к растрескиванию, красивой текстурой, хорошо сохраняется на воздухе и в воде, но легко загнивает в условиях переменной влажности. Применяют наравне с дубом, но в условиях, не опасных для гниения.

Береза является самой распространенной в наших лесах лиственной породой. Порода заболонная, имеет древесину белого цвета с легким желтоватым или красноватым оттенком, твердую и прочную, но легко загнивающую, особенно в условиях повышенной влажности. Из нее изготовляют фанеру, некоторые столярные изделия и т. п. Карельскую березу, имеющую свилеватое расположение волокон, широко используют в отделочных работах и мебельном производстве.

 Осина — заболонная  порода, как и береза, произрастает  повсеместно. Древесина осины однородного  белого цвета, мягкая, легкая, менее  прочная, чем у березы. При высыхании  не коробится и мало трескается, но во влажном состоянии легко  загнивает. В строительстве ее  используют для возведения временных  сооружений, а также для получения  фанеры.

 Бук — спело древесная порода. Древесина бука белого   цвета с красноватым   оттенком,   очень   прочная, с красивой текстурой на радиальном разрезе, хорошо гнется, но подвержена загниванию в условиях повышенной и переменной влажности, а при высушивании — короблению и растрескиванию. Бук применяют для изготовления паркета, фанеры, шпал и т. п., а также в мебельном производстве.

 Ольха — заболонная  порода с мягкой древесиной, склонной  к загниванию. Используют как  и березу.

 Другие лиственные  породы (липа, клен, тополь) в строительстве  используют как местные материалы  и главным образом для временных  и неответственных построек и  подсобно-вспомогательных изделий, а также в других отраслях  народного хозяйства.

1.3 Защитные средства для древесины

Дерево, бесспорно, является материалом, наиболее близким к природе, а значит, и наиболее приемлемым для человека. Все знают о том, что нужно выбирать не только проект дома, но и все отделочные материалы исключительно по принципу натуральности. Это касается и материалов для отделки стен, потолков и полов, и выбора деревянных окон, и даже подбора мебели для всех комнат.

При этом не все знают о том, что даже превосходную древесину можно безнадежно испортить на стадии обработки, превратив ее в опасный для здоровья и неэкологичный материал. Чтобы дерево оставалось безопасным и делилось с вами своим теплом, нужно убедиться в том, что поставщик стройматериалов ответственно подошел к своей задаче, а именно повысил качественные характеристики древесины без ущерба для ее безопасности и экологичности.

Технологи предприятий, где используются защитные препараты, неожиданно сталкиваются с их нежелательными побочными эффектами: древесина приобретает неприятный оттенок, затрудняется последующее окрашивание или склеивание материала, происходит повторное поражение синевой или насекомыми, материал растрескивается и т.д.  Как предотвратить такие «предательские» действия препаратов, предназначенных для защиты?   Важно, чтобы при выборе способа защиты, руководители и технологи предприятий  в полной мере владели информацией по этому вопросу, и хорошо представляли себе, с чем имеют дело.

   Свойства и действие защитных средств (биоцидов, антиперенов, отбеливателей) напрямую зависит от активных веществ в их составе. Разделяют препараты на основе неорганических веществ и препараты  на основе органических веществ.

К неорганическим относятся такие вещества, как соли тяжелых металлов (медь, цинк), фторо- и хромосодержащие соединения, хлористые соединения, бихромат натрия и калия,

Все перечисленные вещества  при обработке древесины не только опасны для здоровья человека, но и имеют нежелательные побочные действия:

• соприкасаясь с металлом, ускоряют процесс коррозии, что заметно портит оборудование, увеличивает производственные затраты.
• при обработке изменяется природный цвет древесины
• осадок солей тяжёлых металлов, соединений хрома, меди и фтора, препятствует дальнейшей обработке древесины (плохо ложится краска, лак, клей).
• препараты на основе неорганических солей легко вымываются, что снижает их защитные свойства;

         К сожалению, не все уделяют  достаточное внимание этим признакам. Эффективность защиты и качество  обработанной  древесины при этом  заметно ухудшается. В результате -  снижается стоимость и спрос  на обработанный материал.

Защитные средства на основе органических веществ позволяют избежать этих проблем, а значит существенно снизить производственные затраты, повысить качество защиты материала от всех видов биоповреждения, снизить экологический риск. Активные органические вещества эффективно защищают древесину.

Антисептиками называют вещества, 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 пасты.

Водорастворимые антисептики используют 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, малорастворимый 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°С. Фтористый натрий нельзя использовать в смеси с известью, мелом и гипсом. Кремнефтористый натрий Na2SiF6 — 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 натрия производят 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 антисептики вследствие горючести и резкого запаха применяют ограниченно, только для пропитки или обмазки древесины, находящейся на открытом воздухе, в грунте или воде.

Антисептические пасты по виду вяжущих веществ бывают битумные, силикатные и др. Битумные антисептические пасты содержат 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.

Способы антисептирования древесины следующие: поверхностное антисептирование, пропитки в горяче-холодной или в высокотемпературной ваннах, пропитка под давлением и т. д.

Поверхностное антисептирование заключается в промазывании или опрыскивании древесины раствором антисептика.

Пропитку древесины в горяче-холодной ванне производят водорастворимыми и масляными антисептиками. При этом древесину сначала загружают в ванну с горячим антисептиком с температурой до 98°С и выдерживают 3...5 ч, а затем помещают в ванну с холодным антисептиком на 1...3 ч с температурой водорастворимых антисептиков 15...20°С и масляных 40...60°С. 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°С, и выдерживают в ней некоторое время для нагревания и сушки, затем древесину перемещают в холодную ванну с масляным антисептиком с температурой 65...75°С на 24...48 ч. В этом способе совмещается сушка и антисептирование древесины.

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 краски по составу бывают силикатные, казеиновые, масляные и хлорвиниловые. Силикатные краски изготовляют на растворимом стекле, 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. Антипирены представляют 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. Пропиточные смести для огнезащиты дерева делятся на водо – и органорастворимые. Последние по технологии применения требуют применения едких и опасных растворителей. Поэтому, зачастую используются более безопасные водорастворимые огнезащитные пропитки для древесины.