Содержание страницы
Древесина как строительный и конструкционный материал обладает рядом уникальных преимуществ: малой плотностью при высокой прочности, лёгкостью обработки, низкой теплопроводностью и эстетичностью. Однако её органическая природа делает древесину уязвимой к биологическим факторам разрушения — грибкам, плесени, насекомым-древоточцам и бактериям. Эти агенты способны существенно снизить прочностные характеристики древесины, сократить срок её службы и привести к полному разрушению конструктивных элементов.
Особенно остро проблема биологического разрушения стоит в условиях повышенной влажности, нестабильного микроклимата и отсутствия надлежащих профилактических мер. В строительстве, реставрации архитектурных памятников, в производстве мебели и тары необходима комплексная система защиты древесины, включающая конструктивные приёмы, химическую обработку, термическую модификацию и применение традиционных (народных) методов.
В процессе реставрации деревянные объекты подвергаются комплексной обработке: очищению поверхности, обезвоживанию (для сырой древесины), антисептированию, огнезащите, глубокой пропитке консервантами и декоративной обработке. Применяются растворы на водной и органической основе.
Эффективную защиту от гниения следует начинать ещё при производстве и хранении пиломатериалов. При отсутствии предварительной антисептической обработки древесину защищают от влаги лаками, красками или лессирующими составами. Важна качественная гидроизоляция: двухслойная защита эффективнее — внешний слой ближе к холоду, внутренний — к тёплому помещению.
Своевременное обнаружение гнили помогает остановить разрушение. Необходимо ежегодно осматривать деревянные поверхности. Признаки — запах гнили и белая плёнка в местах заражения.
При выявлении поражения проводят замену повреждённых участков или обрабатывают их отбеливающими и антисептическими средствами.
Гниение требует трёх условий: воздуха, влаги и умеренного тепла. Устранение одного фактора приостанавливает процесс. Особенно быстро дерево гниёт при переменной влажности, например, у заборных столбов на уровне земли или свай мостов чуть выше воды.
Стабильный температурно-влажностный режим — ключевой фактор защиты.
Близость к водоёмам увеличивает риск. По мнению экспертов, зона влияния водоёма — до 500 метров. В Санкт-Петербурге из-за большого количества водных артерий почти весь центр — зона повышенного риска биопоражения.
Есть и региональные особенности. В болгарском Несебре, на острове, окружённом Чёрным морем, на деревянных и каменных зданиях отсутствуют следы биопоражений.
Рис. 1. Болгария. Несебр. Биоповреждений нет, несмотря на интенсивную эксплуатацию
Аналогичная ситуация в отелях Египта на берегу Красного моря. Хотя на каменных дорожках в нескольких сотнях метров от берега при регулярном увлажнении пресной водой появляется зелёный налёт, даже при сильном солнце и жаре.
Рис. 2. Египет. Отель на Красном море. Следы воды и зелени в местах полива
Можно предположить, что морская соль снижает риск биопоражений. Водоёмы Санкт-Петербурга — пресноводные, что способствует развитию грибков и мхов.
Схожая картина в Индии: здания у океана не поражены плесенью, в отличие от построек внутри страны и в затенённых районах. Местные отмечают, что плесень может покрыть до 20% поверхности за год.
Рис. 3. Индия. Здание, пораженное чёрной плесенью
Солнечное освещение также влияет на обрастание. Крыши домов на берегу океана в Индии свободны от биопоражений.
Рис. 4. Индия. Крыша у океана. Следов биопоражений нет
Наоборот, в Санкт-Петербурге на фундаменте ограды Педагогического университета, у воды, заметны плесень и мхи. Участки, освещённые солнцем, менее поражены. В тени, даже в 15 метрах от освещённого участка, степень поражения выше.
Биопоражения касаются не только дерева, но и камня, и даже металла.
Рис. 5. Санкт-Петербург. Плесень на ограде Педагогического университета
Рис. 6. Санкт-Петербург. Биопоражение в затенённой зоне ограды
1. Конструктивная защита от гниения
Грамотное проектирование конструкции сооружения является ключевым элементом в обеспечении долговечности древесины и предотвращении её разрушения из-за гниения. Конструктивные решения должны способствовать поддержанию древесины в устойчивом воздушно-сухом состоянии на протяжении всего срока службы здания и при любых эксплуатационных условиях.
Наиболее эффективной мерой предотвращения биологического разрушения древесного материала является контроль и поддержание его влажности на уровне, не превышающем 18%, что соответствует воздушно-сухому состоянию. Это достигается предотвращением избыточного увлажнения древесины или, при необходимости, её систематической просушкой. Источники влаги могут быть различными:
- прямое увлажнение — попадание капельно-жидкой влаги, как атмосферного, так и бытового происхождения;
- биологическое увлажнение — обусловленное активной деятельностью грибов и микроорганизмов;
- капиллярное — возникающее при всасывании влаги из основания (почвы, каменной кладки);
- конденсационное — при выпадении влаги из водяных паров воздуха на холодных поверхностях, температура которых ниже «точки росы».
Процесс конденсационного увлажнения нередко наблюдается в зонах теплоперехода, как в толщине ограждающих конструкций, так и на их поверхности.
Комплекс конструктивных решений должен включать:
- защиту древесины от прямого контакта с влагой из почвы, атмосферы или от внутренних источников;
- обеспечение эффективной тепловой изоляции (со стороны холода) и, при необходимости, пароизоляции (со стороны тепла) для стен, кровли и иных ограждающих элементов в отапливаемых помещениях с целью предотвращения переохлаждения и последующего конденсационного увлажнения;
- создание условий для регулярного удаления влаги из закрытых зон здания посредством организации благоприятного температурно-влажностного режима и вентиляции внутренних пустот.
Реализация этих мероприятий требует соблюдения следующих требований:
- все несущие элементы из древесины должны быть размещены открыто, с хорошей вентиляцией и возможностью регулярного визуального контроля;
- категорически запрещается встраивание элементов ферм, арок и балок в стены или перекрытия отапливаемых зданий, особенно в зонах переменных температур, где возможно образование конденсата;
- чердачные конструкции покрытия должны проектироваться с учетом условий для эффективной просушки всех элементов покрытия;
- при устройстве совмещённых покрытий предпочтение отдают конструкциям без пустот и без деревянных компонентов в холодных зонах;
- деревянные пустотные конструкции, такие как стены или перекрытия, оснащаются продухами для обеспечения вентиляции и высушивания;
- подпольная воздушная прослойка под настилом пола должна проветриваться через перфорированные плинтусы или вентиляционные решётки, встроенные в пол или стены;
- перекрытия из древесины, расположенные над холодным подпольем, защищаются продухами размером не менее 250х250 мм, размещёнными в верхней части цокольных стенок с шагом не более 5 м; в местах контакта с кладкой или металлическими опорами применяют гидроизоляционные прослойки из толя, обработанного мастикой, и антисептические пасты;
- металлические элементы, проходящие через ограждающие конструкции, должны быть утеплены со стороны холода и изолированы от влаги со стороны тепла при помощи пароизоляции;
- при толщине стены менее 2,5 кирпичей деревянные балки укладывают в глухие гнезда с подложкой из двойного слоя просмоленного толя, предварительно скашивая их концы и обрабатывая антисептиком на длину 75 см, включая торец, с последующей защитной обработкой смолой или битумом; при толщине стены от 2,5 кирпичей и более балки опирают на бетонные консоли или размещают в открытых гнездах с антисептической обработкой, но без обмазки битумом;
- не рекомендуется использовать внутренние водостоки и ендовы из древесины, а также деревянные фонари — они увеличивают риск загнивания конструкций;
- при необходимости применения верхнего освещения следует использовать вертикальные остекленные фонари, способствующие эффективному отведению влаги;
- в помещениях с повышенной влажностью (санузлы, бани, прачечные и пр.), а также при относительной влажности воздуха свыше 70% использование деревянных конструкций следует избегать.
Если полностью исключить увлажнение конструктивными мерами невозможно, применяется антисептическая (химическая) защита:
- а) в случаях, когда древесина подвергается длительному или периодическому увлажнению, несмотря на конструктивную защиту;
- б) при наличии повышенной начальной влажности материала или соприкасающихся компонентов, когда их просыхание в реальных условиях сильно затруднено;
- в) в ходе реставрации или ремонта зданий, где выявлены повреждения древесины грибами или насекомыми.
Выбор метода антисептирования зависит от конкретных условий: типа постройки, особенностей конструкции, текущего состояния древесины и других факторов. Согласно нормативным документам, в том числе СНиП и «Инструкции по защите от гниения…» И 119-56, используются следующие технологии:
- пропитка под избыточным давлением,
- обработка в горячих и холодных ваннах,
- обработка при высоких температурах,
- нанесение антисептических паст,
- сухое антисептирование,
- поверхностная защита антисептиками.
Антисептики представляют собой химические препараты, препятствующие росту грибковых спор и разрушению структуры древесины. Учитывая различия в составе антисептических средств, рекомендуется строго следовать инструкциям, прилагаемым производителем к конкретному препарату, чтобы достичь максимальной эффективности обработки.
2. Народные и исторические средства защиты древесины
Обработка древесины с целью защиты от гниения применяется с очень давних времен. Уже упоминалось, что поморы использовали для этого обыкновенную соль. Нарду с ней использовались и другие доступные вещества, консервирующие и бактерицидные свойства которых были известны.
Обработка медным купоросом
К числу старинных бактерицидных средств относятся соединения меди, наиболее доступным из которых является медный купорос.
Технология обработки предельно проста: бревно или другая деревянная деталь с помощью тряпки или кисти смачивается раствором медного купороса, а затем хорошо просушивается. Обработка занимает сравнительно немного времени, но хорошая просушка очень важна для обеспечения сохранности материала в дальнейшем.
Обработка маслом и прополисом
Обработка маслом и масляными растворами прополиса также относится к числу давно известных методов защиты древесины. Однако, этот метод значительно дороже, так как расходуются более дорогие материалы.
Процедура обработки заключается в пропитке верхней части древесины чистым маслом или маслом с добавлением прополиса. Образующаяся при этом пленка значительно улучшает декоративные свойства изделия, дает хорошую защиту от влажности и других климатических факторов, но повышает риск возгорания объекта.
Механизм действия масляных составов до примитивного прост. Масляные составы очень хорошо смачивают биологическую ткань и препятствуют ее контакту с водой. Кроме этого в масле очень плохо растворяется кислород. Поэтому, когда биологический организм теряет контакт с водой и кислородом воздуха, также кислородом, растворенным в воде, он погибает от удушья.
Аналогичным по назначению и применяемым материалам является процесс обработки древесины вареным маслом или олифой, который упоминается уже в первых государственных строительных нормативах России – Урочном положении, Высочайше утвержденном 17 апреля 1869 года, а также Урочном положении под редакцией графа деРошфора.
Олифа изготавливалась из льняного масла. В нее в качестве специальных добавок вводили и другие растительные масла. В Урочном положении указывается, что фабричная олифа, сваренная перегретым паром сохнет медленнее, чем сваренная на открытом огне.
После пропитки производилась окраска изделия.
Окраска производилась после обязательной жирной грунтовки олифой и шпаклевки. Наружная шпаклевка обязательно должна была быть масляная, а внутри помещения допускалась – клеевая. Осенняя покраска построек считалась предпочтительнее, так как при этом краска меньше выгорает.
Внутренняя масляная окраска отличалась главным образом тем, что окрашенную поверхность потом шлифовали пемзой. Для получения матовой поверхности в краску добавляли скипидар или воск.
Для защиты пола применялось вощение его мастикой следующего состава:
- Вода – 1 ведро поташ – 0,02 пуд.
- Воск – 0,12 пуд.
- Куркума (для цвета) по желанию.
Текущий уход за полом заключался в промывании его водой, циклевки во влажном состоянии, а затем вощении мастикой следующего состава:
В Урочном положении 1916 года для защиты паркета от гнили предписывалось укладывать его на черный пол, предварительно промазанный горячим асфальтовым гудроном.
Нужно отметить, что даже в конце 19 века защита древесины от гниения не рассматривалась в качестве важной технологической проблемы, и, соответственно, этот вопрос специально не рассматривался в профессионально ориентированных изданиях. Обсуждение ограничивалось декоративной отделкой изделий – окраской, имитацией ценных пород древесины на изделиях из дешевого дерева.
Уже упомянутые Урочные положения в ряду публикаций выделяются подробным освещением вопросов, связанных со строительством. В частности, в издании 1887 года упоминаются шведский и финский составы для защиты древесины от гниения, которые применялись наряду с промасливанием.
Шведский состав
- Мука (ржаная или пшеничная) – 1100 гр.
- Железный купорос – 500 гр.
- Поваренная соль – 500 гр.
- Сухой известковый красящий пигмент – 500 гр.
- Олифа натуральная – 500 гр.
- Вода — около 9 литров.
Из муки и 6 литров воды (кипятка) приготавливают клейстер. Затем в горячим клейстере последовательно растворяют соль, железный купорос, и добавляю пигмент. Затем при интенсивном помешивании добавляют олифу и оставшуюся горячую воду. Воду добавляют до малярной консистенции. Раствор используют непосредственно после приготовления.
Финский состав
Известно, что масляная краска не пропускает влагу, которая скапливается под ней, создавая благоприятные условия для развития микроорганизмов, разрушающих древесину. Более хорошие свойства имеет дышащий финский состав.
Финский состав для окраски и защиты древесины от гниения:
- мука ржаная или пшеничная — 720 г,
- железный купорос — 1560 г,
- поваренная соль — 360 г,
- сухой известковый пигмент — 1560 г, вода — 9 л.
Важно строгое соблюдение технологии приготовления финского состава. Состав, разработанный в Скандинавии, широко применялся в суровых климатических условиях, где защита древесины была вопросом выживания постройки. Технология начинается с приготовления клейстера. Для этого берут пшеничную муку — желательно высшего сорта, обладающую хорошей клейкостью, — и постепенно, небольшими порциями добавляют холодную воду. Цель — довести смесь до консистенции густой сметаны, тщательно размешивая во избежание комков. После этого вливают оставшуюся часть от общего объема в 9 литров воды, но уже в горячем состоянии, что способствует частичному завариванию крахмала и повышению адгезионных свойств клейстера.
Затем полученный клейстер тщательно процеживают через сито или марлю, чтобы удалить возможные включения, и ставят на медленный огонь. Постоянно помешивая деревянной лопаткой, добавляют соль (она препятствует размножению микроорганизмов), железный купорос — в качестве фунгицида и инсектицида, и сухой известковый пигмент (он придаёт составу светлый тон и выполняет функцию минерализатора). Теперь вливают оставшуюся часть горячей воды до получения необходимой рабочей консистенции — слегка текучей, но не водянистой. Состав наносят на деревянную поверхность кистью, обязательно в два захода: первый слой проникает в поры древесины, второй — закрепляет защиту. Расход раствора — около 300 г на квадратный метр.
Если ранее древесина была покрыта масляной краской, её необходимо полностью удалить до «живой» древесины — счищая скребками, металлическими щётками, либо применяя строительный фен с последующим соскабливанием. Грунтовка перед нанесением финского состава не требуется.
Штакетник, обработанный таким составом, может простоять без ремонта до 15–20 лет — даже в условиях северного климата.
Среди народных средств защиты древесины, особенно при работе с небольшими изделиями, выделяется целый ряд проверенных временем методов. Один из них — вываривание в растворе зольной щёлочи. Это старинный способ, применявшийся нашими предками не только в быту, но и при ремесленном производстве.
Раствор щёлочи получают путём заваривания золы, преимущественно от сжигания берёзовых дров (они дают более «чистую» щёлочь). Белую золу заливают водой и настаивают, периодически помешивая. Жидкость, насыщенная щелочными солями калия и натрия, обладает мягким антисептическим и консервирующим действием. Осадок может быть использован в качестве удобрения, так как не содержит агрессивных веществ.
В этом растворе деревянные изделия кипятили 1–2 часа, после чего тщательно просушивали. Особенно эффективно это при подготовке к дальнейшей резьбе мелких деталей — тонкие элементы получаются менее ломкими.
Другой способ — вымачивание или отваривание в крепком отваре дубовой коры. Это источник дубильных веществ — природных антисептиков, укрепляющих как древесину, так и волокнистые материалы (льняные нити, лыко, канаты, тростник). Изделия вымачивали в отваре до суток, либо кипятили в нём несколько часов. После такой обработки плетёные конструкции служили годами даже в условиях высокой влажности.
Для лодок и подводных частей использовалась обмазка горячим битумом — он надёжно герметизировал древесину. Этим же способом пользовались древние скандинавы, когда строили корабли-драккары.
Отработанное машинное масло — дешёвое и эффективное средство пропитки. Оно проникает глубоко в волокна и образует стойкий барьер для влаги и насекомых. Однако древесина приобретает грязно-темный цвет и резкий запах, поэтому применяется только для хозяйственных построек.
Старинные смоляные составы, такие как берёзовый дёготь и еловая живица, применялись для защиты от плесени, грибка и насекомых. Однако они липкие, маркие, имеют стойкий запах, повышают горючесть и не позволяют наносить финишные декоративные покрытия. Поэтому используются в основном для подземных частей столбов, свай и других конструкций.
Интересной народной технологией является расклёпывание торцов древесины резиновым или деревянным молотком. Так разрушаются капилляры, через которые быстро распространяется влага, и предотвращается растрескивание торцов.
Ещё один способ — обжиг торцов паяльной лампой. Лёгкое обугливание не только закрывает капилляры, но и придаёт древесине бактерицидные свойства. Такой метод активно использовали в Японии, где он известен под названием Shou Sugi Ban.
Опытные плотники при строительстве срубов используют знание о том, что с северной стороны дерева древесина плотнее. Поэтому северной частью брёвен стараются укладывать наружу, обеспечивая лучшую сопротивляемость гниению и влаге.
На Руси применялись глиняно-навозные болтушки, замешанные в равных пропорциях. Свежий навоз содержит микрофлору, губительную для плесени и грибка. Добавляя в такую смесь гашёную известь или мел, получали побелку, устойчивую к атмосферным осадкам, которой красили мазанки и деревья в садах.
К болтушке иногда добавляли печную золу, измельчённый мох сфагнум и даже мелко нарезанную солому, улучшая структуру и защитные свойства.
Один из интересных составов — суперфосфатная обмазка, получаемая из смеси суперфосфата и воды в соотношении 70:30. Её наносят в 2–3 слоя, образующих покрытие до 3 мм толщиной, устойчивое к гниению и проникновению влаги.
Другие популярные народные средства:
- Пропитка дегтем, растворённым в скипидаре
- Парафин и воск в расплавленном виде
- Раствор карболовой кислоты
- Дихлофос и хлорофос (используются крайне осторожно из-за токсичности)
Важно соблюдать температурные и подготовительные условия:
- Не обрабатывать замороженную древесину
- Удалять старое покрытие до чистой древесины
- Температура воздуха — оптимально +20…+25°C
- Допустимые границы — от +10°C до +40°C, но не ниже +5°C
- Поверхность должна быть чистой и сухой
Интересные забытые методы:
Во Франции колья для заборов вымачивали 2–3 дня в растворе медного купороса, затем осмаливали горячей смолой. Этот метод эффективен для древесины ивы и других легко впитывающих пород, но не рекомендуется для дуба или сосны. Смола предотвращала вымывание купороса и продлевала срок службы с 6–8 до 12–15 лет.
Другой способ — обжиг древесины и пропитка скипидаром, после чего изделие закапывали в землю. Такой метод считался надёжнее купоросной обработки.
В США проводились опыты по пропитке дерева расплавленной серой. Сера, кристаллизуясь внутри пор, делает древесину стойкой к влаге и микроорганизмам, закупоривая ходы для грибков и вредителей.
Ещё один способ — обработка жидким стеклом, нанесённым в 3–4 слоя с просушкой между ними. Древесина становится огнеупорной, влагостойкой и устойчивой к кислотам и щелочам.
Наконец, надёжный способ — обработка горячим парафином. Раствор готовят из расплавленного парафина с добавлением петролейного эфира или сероуглерода. После высыхания слоёв древесина становится водоотталкивающей и менее гигроскопичной.
