Вопрос 60. В че м причины гниения и возгорания древесины и как можно защитить древесину?

Ответ: Гниение — разложение целлюлозы древесины, происходящее вследствие деятельности дереворазрушающих грибов и микроорганизмов.

Лесные грибы поражают растущее дерево и редко встречаются в лесоматериалах, так как зараженные части ствола отделяются при сортировке леса.

Складские грибы паразитируют на срубленной древесине в лесу или на складах, пока древесина еще сохраняет свои соки. К числу опасных складских грибов, вызывающих гниль, относятся гриб складской, встречающийся в штабелях бревен и пиломатериалов, а также гриб столбовой (или шпальный).

Домовые грибы-поражают не только деревянные конструкции, но и органические строительные материалы (древесноволокнистые и древесностружечные плиты, камышит и т. п.).

Наиболее опасными из домовых грибов являются так называемый настоящий домовой гриб, белый домовой гриб, пленчатый домовой гриб и др. Эти грибы поражают древесину как хвойных, так и лиственных пород.

Способы предотвращения гниения имеют своей целью создание условий, неблагоприятных для развития дереворазрушающих грибов.

Поскольку грибы развиваются при определенной влажности, то основным способом предотвращения гниения является применение для деревянных конструкций, находящихся на воздухе, сухой древесины и предохранение ее от увлажнения в последующем. Достигается это прокладкой гидроизоляции между деревянными элементами и другими частями здания, применением соответствующих красочных составов (лаков, эмалей, масляных красок). Большое значение имеет создание условий для естественной вентиляции, обеспечивающей постоянное проветривание деревянных конструкций и предотвращающей накопление

влаги в древесине. Однако нельзя предохранять древесину от увлажнения, когда деревянная конструкция или ее часть подвергается в эксплуатационных условиях систематическому попеременному увлажнению и высыханию. В этих случаях основным является химический способ борьбы с гниением — введение в древесину антисептиков — веществ, ядовитых для грибов.

Антисептики, обладая токсичностью по отношению к грибам, должны быть безвредными для людей и животных. Применяют антисептики, не понижающие прочности древесины и не вызывающие коррозии металлических креплений. Кроме того, антисептики должны сохраняться в условиях эксплуатации. Для воздушных условий обычно применяют антисептики, растворимые в воде. Антисептирование деревянных элементов, подвергающихся действию воды (шпалы, столбы, сваи и т. п.), осуществляют нерастворяющимися маслянистыми веществами.

Антисептические пасты применяют как обмазки для защиты от гниения деревянных конструкций при повышенной влажности воздуха, а также для элементов, находящихся в грунтах с переменной влажностью. Пасту, нанесенную на поверхность столбов или других элементов, соприкасающихся с землей, защищают гидроизоляцией (толем, рубероидом и т. п.).

Те места деревянной конструкции, которые повреждены дереворазрушающими грибами или насекомыми, обрабатывают сильнодействующими антисептиками. Древесину, пораженную гнилью, удаляют и сжигают во избежание заражения здоровой древесины.

Древесина может подвергаться стерилизации путем облучения лучами кобальта по определенному режиму. Применен ие радиационных методов возможно только при строгом обеспечении правил охраны труда.

Усовершенствование установок для стерилизации древесины горячим воздухом (при 100°С), который вызывает гибель грибов и насекомых, поможет сохранить деревянные конструкции, находящиеся в эксплуатации.

Способы антисептирования древесины применяют в зависимости от типа и условий службы конструкции.

Поверхностная обработка производится водными растворами антисептиков, которые наносят на поверхность деревянных

элементов кистями или распылителями за 2-3 раза. Глубина пропитки древесины составляет в этом случае 1-2 мм (ее легко определить, если раствор подкрасить, например, анилиновой краской). Большая глубина пропитки получается при погружении деревянных элементов в ванну с холодным или подогретым раствором антисептика.

Пропитка в горяче-холодных ваннах осуществляется в определенной последовательности; сначала подсушенную древесину погружают в горячий антисептик (с температурой 90-95°С) и выдерживают в нем несколько часов. За это время древесина нагревается и воздух, находящийся в ее порах, частично удаляется. Затем деревянные элементы переносят в ванну с «холодным» антисептиком (20-40°С). При охлаждении воздух в порах сжимается и под действием создающегося вакуума антисептик засасывается в древесину. Для пропитки применяют водорастворимые и маслянистые антисептики. Способ горяче-холодных ванн позволяет пропитать древесину сосны на всю толщину заболони.

Пропитка под давлением производится в автоклавах. Материал загружают в автоклав, который герметически закрывают. Сначала в автоклаве создается вакуум и материал выдерживают до удаления воздуха из древесины. Затем автоклав заполняют подогретым антисептиком и повышают давление в нем до 0,6-0,8 МПа, после чего давление снижают до нормального, выпускают оставшийся антисептик и выгружают из автоклава антисептированный материал. Этим способом обрабатывают деревянные элементы, соприкасающиеся с землей, бетоном или каменной кладкой.

Пропитка в высокотемпературной ванне (разработанная А. И. Фоломиным) объединяет процессы сушки и пропитки сырой древесины. Материалы из хвойных или лиственных пород помещают в ванну с каменноугольным маслом (или другим равноценным антисептиком), нагретым до температуры 160-170°С, при которой из древесины быстро удаляются влага (в виде пара) и воздух. Это значительно облегчает проникновение антисептика в древесину при погружении ее в ванну с температурой антисептика около 100°С. Сушка древесины в высокотемпературной жидкой среде позволяет избежать трещин и добиться полной стерилизации древесины.

Диффузионная пропитка происходит, когда водорастворимый антисептик, содержащийся в антисептической пасте, постепенно растворяется и пропитывает древесину вследствие медленного диффузионного перемещения. Части деревянных конструкций, подвергающиеся периодическому увлажнению (концы деревянных балок и прогонов, опорные части ферм и т. п.), покрывают слоем битумно-силикатной или экстрактовой пасты, содержащей NaF, Na₂SF.

Горение древесины и меры ее защиты от возгорания

Горение представляет собой процесс термического разложения древесины, состоящий из пламенной фазы, характеризуемой движением горячих газон наружу, и тления, при котором пр оисходит движение кислорода воздуха в толщу древесины.

Горение может происходить только в том случае, когда имеется достаточный приток кислороду воздуха, а сема теплота сгорания не рассеивается, а идет на прогрев новых смежных участков древесины до температуры воспламенения. Температура воспламенения, т. е. момент вспышки горючих газов для различных по род древесины колеблется в сравнительно небольших пределах — от 250 до 300°. Длительный нагрев древесины при температуре 120—150° сопровождается медленным и постепенным обугливанием се, с образованием при этом самовоспламеняющегося на воздухе угля, весьма опасного для незащищенных деревянных элементов, подверженных действию тепла печи, дымохода и т. п.

Воспламеняемость древесины связана с ее объемным весом, влажностью, мощностью внешнего источника нагрева, формой сечения деревянного элемента, скоростью воздушного потока (тяги), положением элемента в тепловом потоке (горизонтальное,, вертикальное) и т, п. Решающее значение для процесса горения имеет калорийность материала. Сухая и легкая древесина воспламеняется быстрее, чем плотная (дуб и т. п.). Мокрая древесина труднее воспламеняется, так как до воспламенения необходимо израсходовать дополнительное количество теплоты на испарение воды. Замедляющим фактором также является повышенная теплопроводность мокрой древесины; загоревшийся поверхностный слой ее скорее охлаждается. Круглые и массивные элементы горят хуже, чем с прямоугольным профилем и с малым сечением, с острыми ребрами н относительно развитой боковой поверхностью. Не струганная поверхность элементов, подобная рыхлой древесине, воспламеняется быстрее, чем гладкая.

Огнезащитные мероприятия

Хорошие результаты также дает и пропитка древесины в горячих и холодных ваннах. Для такой пропитки применяется аммофос— белый кристаллический порошок, представляющий собой аммониальные соли фосфорной кислоты, сернокислый аммоний (технический), диаммонийсфат (технический), не вызывающие коррозии стали.

Для получения раствора, обладающего одновременно огнезащитными и антисептическими свойствами, в состав добавляется фтористый натрий.

Более простым, но менее эффективным средством огнезащиты деревянных элементов является поверхностная их пропитка путем погружения на 2—3 часа в водный раствор солей (фосфорнокислый, сернокислый аммоний и т. п.) или поверхностная двух-трех-кратная обработка (краскопультом или кистью) водными огнезащитными растворами того же состава. При этом раствор проникает на глубину 1 — 1,5 мм.

Наконец, еще одним и также простым средством является окраска поверхностей деревянных элементов специальными огнезащитными силикатными и другими красками или обмазка огнезащитным составом (суперфосфатом и др.).

Все огнезащитные окраски и обмазки частично задерживают возгорание. При высоких температурах древесина под покровом краски или обмазки подвергается сухой перегонке, с выделением продуктов разложения — горючих газов, выходящих наружу, с последу ющим выпучиванием и разрывом покрова. При этом горение газовых струй происходит в значительном отдалении от поверхности древесины при уменьшенном подогревающем действии пламени и замедленной скорости и распаде древесины. Огнезащитное действие окраски и обмазки объясняется также теплоизолирующим действием их покрова, который у некоторых красок способен при действии высоких температур значительно увеличиваться в объеме, образуя пену или пузыри, отдаляющие начало сухой перегонки дерева.

Задача 36. Как изменится расход шлакопортландцемента М400 на 1м³ бетонов М300 с жесткостью бето нной смеси 30 сек., если бетоны изготовлены на разных по качеству заполнителях. Рассмотреть бетона на высококачественных, рядовых заполнителях и заполнителях пониженного качества. Максимальный размер щебня принять 10мм.

Решение. 1. Определяем количество воды затворения. Его находят в зависимости от заданной жесткости или осадки конуса бетонной смеси, пользуясь таблицей 6.

При жесткости бетонной смеси 30сек. В=185л.

2. Общий вид зависимости прочности бетона от Ц/В и марки цемента R_б=AR_ц(Ц/В±b). Формулой прочности бетона можно пользоваться только применительно к плотно уложенным бетонам, которые изготовляются из портландцемента, воды и заполнителей, удовлетворяющих требованиям стандартов.

Для обычных бетонов с Ц/В = 1,4—2,5 формула прочности принимает вид R_б = AR_ц (Ц/В - 0,5). Выразим из этой формулы отношение В/Ц:

При заполнителях хорошего качества (щебень из плотных изверженных горных пород, крупный песок с минимальным содеражанием вредных примесей) А =0,65; для щебня и песка среднего качества А=0,6; при применении гравия или щебня из карбонатный пород, более мелких песков А=0,5-0,55.

Для высокопрочных бетонов марок 500, 600, изготавляемых с Ц/В более 2,5, применяется формула R_б = A₁R_ц (Ц/В+0,5). В этой формуле для заполнителей хорошего качества A₁=0,43, среднего качества A₁ = 0,4.

3. Определяем расход вяжущего:

- для бетона на высококачественных заполнителях

- для бетона на рядовых заполнителях

- для бетона на заполнителях пониженного качества

Из результатов вычисления видно, что расход шлакопортландцемента увеличивается с уменьшением качества заполнителя. Так при применении бетона на высококачественных заполнителях расходуется на 18кг меньше шлакопортландцемента, чем при применении бетона на рядовых заполнителях и на 39кг меньше, чем при применении бетона на заполнителях пониженного качества.

Задача 45. Сколько глины по массе и объему потребуется для изготовления 10 тыс. шт. керамически х камней размером 250 X 250 X 120 мм с пустотностью 56%? Средняя плотность керамических камней 1460 кг/м³, средняя плотность глины 1700 кг/м³, влажность глины 22%. Потери при прокаливании составляют 8% от массы сухой глины, брак камней – 2%

1. Итак, мы видим, что брак камней составляет 2%. Чтобы в итоге получить требуемое количество камней, нужно увеличить количество камней на 2%:

100001,02=10200 штук.

2. Средняя плотность камней, т.е. отношение общей массы камней к их объему, включающему пустоты, равна 1460 кг/м³. Вычислим общий объем камней, а затем их массу:

V₁=0,250,250,1210200=76,5м³,

m₁=V₁_ср.к.=76,51460=111690кг.

3. В процессе прокаливания имеются потери массы сырья. Поэтому нужно увеличить массы сырья, чтобы после прокаливания получить требуемую массу. Сначала увеличим массу на 8% - потери глины при прокаливании, а затем на 22% - масса, испарившейся в результате прокаливания, влаги, содержащейся в сырье:

m₂=1116901,08=201042кг,

m₃=2010421,22=245271,24кг.

Причем нужно отметить, что по условию задачи вычисления нужно производить именно в таком порядке, а не находить сразу общие потери при прокаливании.

4. Искомую массу мы нашли, осталось определить объем сырья. Для этого нам понадобится средняя плотность глины 1700 кг/м³:

V₂= m₃/_ср.г.= 245271,24/1700144,3 м³.