Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания

Гниение является результатом жизнедеятельности микроорганизмов, так называемых древоразрушающих грибов. Грибы делятся на три группы: лесные, складские и домовые. Для строительных конструкций наиболее опасными являются две последние группы. Заражение древесины возможно при любых условиях и повсеместно. Развитие процесса гниения начинается в древесине с влагосодержанием выше 20 % при свободном доступе воздуха и температуре 5...45 °С. При отсутствии хотя бы одного из этих факторов развитие гниения невозможно. Основными мерами по защите дерева от гниения являются сушка лесоматериала и предохранение его от увлажнения.

Существуют два вида увлажнения: непосредственное и конденсационное. Атмосферные осадки, увлажнение грунтовыми водами, высокая влажность эксплуатируемого здания, неисправности сантехнического оборудования и др. относятся к источникам непосредственного увлажнения. В замкнутых, темных, плохо проветриваемых местах происходит выделение влаги в процессе жизнедеятельности домовых грибов. Процесс гниения может бурно развиваться без поступления дополнительной влаги извне, вследствие биологического увлажнения. При этом древесина окрашивается в бурый цвет, покрывается трещинами и распадается на кусочки.

Конденсационное увлажнение является самым опасным. В зависимости от температурных колебаний процесс конденсации может проходить систематически или периодически. Систематическая конденсация наблюдается в ограждающих конструкциях отапливаемых зданий, наиболее интенсивное образование конденсата происходит в период максимальных температурных перепадов - осенью и зимой.

Периодическая конденсация возникает при кратковременном периодическом колебании температуры. В строительных конструкциях влага может конденсироваться в местах соприкосновения дерева со сталью (стальные башмаки опор), а также местах примыкания дерева к материалам с большей теплопроводностью, например, при опирании концов деревянных конструкций на железобетонные, кирпичные, каменные опоры и т. п. Создание осушающего эксплуатационного режима путем подогрева воздуха приводит к удалению влаги из окружающей среды и устраняет возможность конденсационного увлажнения конструкций.

В строительной практике применяют как конструктивную, так и химическую защиту деревянных конструкций от биологических вредителей. Для борьбы с гниением пригодны оба вида, а для борьбы с насекомыми - только химическая защита.

Основными конструктивными мерами против гниения древесины являются:

• применение здорового и сухого леса;
• правильное расположение тепло-, водо- и пароизоляционных материалов;
• отвод атмосферных вод;
• устройство продухов для вентиляции и т. п.

В деревянных покрытиях зданий следует уделять особое внимание организации фонарей и ендов, исключить устройство внутренних водостоков. Несущие конструкции из дерева нужно располагать внутри или вне теплых ограждающих конструкций. Все элементы несущих конструкций и конструкций крыш (особенно утепленных) должны быть доступны для осмотра и хорошо проветриваться. Деревянные конструкции должны опираться на фундаменты выше уровней пола и грунта. Для защиты древесины от увлажнения парами воздуха в помещениях с влажностью более 75 % и выделением водяных паров ее поверхность изолируют водостойкими лакокрасочными материалами.

Образование конденсата в наружных многослойных стенах и бесчердачных покрытиях в значительной степени зависит от порядка расположения в толще ограждения паро- и теплоизоляционных слоев. Обычно слой пароизоляции располагают в начале теплового потока, со стороны преобладания положительных температур. Теплоизолирующий слой нужно располагать с холодной стороны ограждения и при необходимости предусматривать установку ветро- и гидрозащитных мембран.

Для защиты деревянных конструкций от периодической конденсации следует избегать глухой заделки опорных узлов ферм в каменные или бетонные стены; их надо устанавливать в открытые гнезда. При устройстве стальных опорных узлов или соприкасании дерева с полосовыми стальными элементами между деревом и сталью необходимо прокладывать слой пароизоляции, а заделываемую в металлический башмак древесину надежно антисептировать. В случае опирания деревянных элементов на каменные или бетонные опоры необходимо устройство креозотированных прокладок на слое пароизоляции.

Химическая защита (антисептическая обработка или антисептирование) древесины необходима в случаях, когда ее увлажнение в процессе эксплуатации неизбежно. Химические средства делятся на влагозащитные лаки и эмали, а также антисептические водные и маслянистые пропиточные составы и пасты.

Антисептиками являются вещества, отличающиеся наибольшей токсичностью по отношению к дереворазрушающим грибам, длительное время сохраняющие эти свойства и, по возможности, глубоко проникающие в толщу древесины. Антисептики разделяются на две основные группы: водорастворимые (неорганические) и маслянистые (органические). Они должны быть безопасны для людей и животных, сохранять механическую прочность материала древесины, не увеличивать гигроскопичность, электропроводность и не разрушать металлические части конструкции.

Способы антисептирования зависят от производственных условий, требований к продолжительности срока службы и размеров обрабатываемых элементов. В практике строительства наибольшее распространение нашли - нанесение раствора на поверхность деревянных элементов краскопультом или кистями, пропитка в горячих, холодных и высокотемпературных горяче-холодных ваннах, пропитка в автоклавах под давлением.

Сделать древесину негорючей в современных условиях можно, но неэкономично, поэтому в строительстве ограничиваются обеспечением замедленного возгорания и горения. Поскольку для горения древесины необходимо большое количество кислорода, основными мероприятиями огнезащиты являются уменьшение притока кислорода или выделения из древесины горючего газа (последний, соединяясь с кислородом, дает пламя). Возгорание древесины возможно при наличии открытого огня при температуре выше 250 °С, длительном воздействии температуры выше 160 °С (например, у печей) и самовоспламенении при температуре выше 400 °С. На быстроту разрушения конструкций влияет и нагрузка на нее при горении, так как при высокой температуре снижается прочность внутренней части древесины. Замедлить возгорание древесины можно с помощью конструктивных и химических мер защиты.

В качестве конструктивных мер рекомендуются тщательная острожка, уничтожение выступов, пустот и пр. Круглый лес загорается медленнее, чем брусчатый; массивные конструкции (особенно клееные) загораются труднее. При проектировании зданий и сооружений с применением дерева и других горючих материалов следует предусматривать устройство брандмауэров, огнезащитных зон, нормированных разрывов между зданиями, автоматически действующих систем пожаротушения, а также надежных теплоизоляционных преград вокруг печей и дымовых труб. Эффективна в качестве защитного ограждения известковая штукатурка, благодаря происходящему в ней эндотермическому процессу обжига, сопровождающемуся поглощением тепла.

Если конструктивных мер недостаточно, применяют химические средства защиты. В качестве защитных веществ используют антипирены - вещества, затрудняющие горение и возгорание. Наилучший эффект дает глубокая пропитка древесины аммонийными солями (фосфорнокислыми, сернокислыми, хлористым аммонием и т. п.). Эти соли при нагревании вступают в реакцию с горючими газами, выделяемыми из древесины. Антипирены легко вымываются водой, поэтому их применяют для элементов, защищенных от непосредственного воздействия воды и находящихся в помещениях с относительной влажностью менее 75 %. Пропитывают древесину антипиренами в горяче-холодных ваннах, в автоклавах под давлением и обмазкой.

Более простым, но менее эффективным средством огнезащиты деревянных элементов является поверхностная 2-3-кратная обработка водорастворимыми огнезащитными растворами или окраска огнезашитными силикатными, кремнийорганическими, хлорвиниловыми и другими специальными красками, а также обмазка огнезащитными составами (глиняными, глиноизвестковыми и др.).