Технология и оборудование защитной обработки древесины. - Косарин А.А., РасевА.И., Красухина Л.П.

Автор: Косарин А.А. РасевА.И. Красухина Л.П.

Теги: домашнее хозяйство домоводство коммунально-бытовое хозяйство технология древесины древесина

ISBN: 978-5-8135-0512-6

Год: 2010

Похожие

Гидротермическая обработка и консервирование древесины

Сушка древесины

Технология и оборудование газопламенной обработки металллов

Текст

РАСЕВ АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ, профессор
заведующий кафедрой сушки и защиты древесины
г ОУ ВПО МГУЛ - ведущий специалист страны е
области сушки и защиты древесины. Научно
педагогический стаж - 49 лет Автор учебнике!
«Сушка древесины». «Тепловая обработка и сушка
древесины», имеет более 120 печатных работ
12 авторских изобретений, 4 патента Разработчи!
нового оборудования и современных технологий
сушки и пропитки древесины
КОСАРИН АНАТОЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ
преподаватель кафедры сушки и защиты
древесины, научно-педагогический стаж - 6 лет
автор 8 печатных работ, соавтор учебника дл
техникумов «Гидротермическая обработка и
консервирование древесины». Специализируется
в области технологии и автоматизации процессоь
сушки и пропитки древесины. Является соавторе л
технологии импульсной сушки .древесины, авторе и
технологии производства индустриального
мореного дуба
КРАСУХИНА ЛЮБОВЬ ПАВЛОВНА, доцент кафедр ы
сушки и защиты древесины, научно-
педагогический стаж - 18 лет, автор 13 печатях
работ. Автор учебного пособия «Технология
оборудование защитной обработки древесины
Часть 1. Биологические основы защиты древесины»
Специализируется в области технологии сушки
пиломатериалов и защиты древесины.
ЗДАТЕЛЬСТВО
А.И. Расев, А.А. Косарин, Л.П. Красухина
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ
ЗАЩИТНОЙ ОБРАБОТКИ
ДРЕВЕСИНЫ
УЧЕБНИК
ДЛЯ ВУЗОВ
УДК 647.047
ББК 37.130.3
Р24
Разработано в соответствии с Государственным образовательным
стандартом ВПО 2010 г для студентов, обучающихся по направлению
подготовки дипломированного специалиста по направлению подготовки
250400 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих
производств» для бакалавров и магистров и специальности 250403 «Тех-
нология деревообработки».
Рецензенты: доктор технических наук, профессор Марийского ГТУ
А. С. Торопов;
доктор химических наук, профессор А. Н. Иванкин,
зав. кафедрой химии и биотехнологии МГУ Л
Работа подготовлена на кафедре сушки и защиты древесины
Расев, А. И.
Р24 Технология и оборудование защитной обработки древесины: учебник /
А. И. Расев, А. А. Косарин, Л. П. Красухина / под общ. ред.
проф. А. И. Расева. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2010. - 171 с.
ISBN 978-5-8135-0512-6
В учебнике показано, что древесина остается одним из основных конструк-
ционных материалов. Рассмотрены основные разрушители древесины. Основ-
ное внимание уделено биологическим разрушителям. Проведен анализ методов
защитной обработки древесины. Определена область консервирования и огне-
защиты древесины. Значительное внимание уделено химическим средствам
защиты древесины. Рассмотрены физические основы процессов пропитки. Да-
на классификация и характеристика основных способов пропитки. Рассмотре-
но оборудование и технология для капиллярной и диффузионной пропитки
древесины. Особое внимание уделено пропитке древесины под давлением.
Значительное внимание уделено рассмотрению вопросов хранения лесомате-
риалов на складах.
УДК 647.047
ББК 37.130.3
ISBN 978-5-8135-0512-6
© А. И. Расев, А. А. Косарин,
Л. П. Красухина, 2010
© ГОУ ВПО МГУЛ, 2010
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Некоторые вопросы защиты древесины рассматривались в учебнике
«Гидротермическая обработка и консервирование древесины», авторы П.С.
Серговский и А.И. Расев, последнее издание которого вышло в 1987 г. для
студентов учреждений высшего профессионального образования. Его
содержание полностью соответствовало образовательным программам
того времени. За прошедшие годы появилось большое количество новых
предприятий. Они отличаются от ранее действовавших по форме
собственности, структуре и организации производства, по
энергоснабжению. В технике защитной обработки древесины также
произошли существенные изменения. Появились новые способы пропитки.
Разработаны и получили признание новые химические средства и
технологии защитной обработки.
Изменилось содержание учебно-методических документов высших
учебных заведений. Наряду со старым Государственным образовательным
стандартом (ГОС) высшего профессионального образования (ВПО)
подготовки специалистов по технологии деревообработки (2001 г.)
утвержден новый ГОС ВПО двухуровневой системы подготовки по
профилю «Технология деревообработки» для бакалавров и магистров.
В федеральных стандартах и учебных планах для бакалавров и
специалистов предусмотрено изучение новой дисциплины «Технология и
оборудование защитной обработки древесины». Более того, требуется
разработка учебного издания для подготовки магистров по дисциплине
«Современные способы сушки и пропитки древесины».
Это определило целесообразность написания учебника «Технология
и оборудование защитной обработки древесины», предназначенного для
изучения проблем технологии и оборудования защитной обработки и
пропитки древесины бакалаврами и специалистами и для углубленной
подготовки магистров по вопросам теории пропитки древесины.
В учебнике автором глав 1, 3, и 4 является А.А. Косарин, ст.
преподаватель кафедры сушки и защиты древесины МГУ леса. Глава 2
написана Л.П. Красухиной, доцентом кафедры, совместно с А.И. Расевым,
профессором, заведующим кафедрой сушки и защиты древесины. Ею же
подготовлена глава 7. Главы 5 и 6 написаны А.И. Расевым. Им же
выполнено редактирование книги в целом.
4
ВВЕДЕНИЕ
Среди конструкционных материалов древесина в настоящее время
занимает лидирующие позиции наравне с бетоном и металлом. Древесина,
являясь универсальным природным полимером, — уникальный материал
живой природы, удовлетворяющий трудным условиям жизни дерева.
Ствол растущего дерева испытывает громадные ветровые нагрузки.
Известный ученый Б. Ф. Раздорский [17] сравнивал дерево с мачтой,
снабженной парусом. Из этого следует, что древесина является
материалом, который эволюционно совершенствовался по прочности
сотни миллионов лет. Она относится к старейшим традиционным
строительным материалам, который используется человеком на всем
протяжении его истории.
Высокая удельная прочность и легкость обработки, доступность,
относительно невысокая стоимость, низкая теплопроводность, способность
к воспроизводству — вот далеко неполный перечень положительных
свойств, которыми обладает древесина. В результате механической
обработки, гнутья и склеивания из древесины можно получать материалы
различной формы и размеров, в том числе, листовые - фанеру и плиты.
Для получения ценных древесных материалов и различных видов энергии
используются и отходы, остающиеся при обработке цельной древесины,
что в целом снижает стоимость древесной продукции. Все это
обеспечивает древесине лидирующее место среди известных
конструкционных материалов.
Сферы ее применения продолжают расширяться. Строительство в
петровские времена двадцатидвухглавого Преображенского собора
сорокаметровой высоты на острове Кижи Онежского озера и современное
строительство в Европе спортивных сооружений пролетом более 100 м
разделяют два с половиной века, но в обоих случаях для возведения таких
крупнейших сооружений в качестве основного строительного материала
была использована древесина.
Несмотря на высокие строительные свойства древесины, отношение
к ней на протяжении многих столетий не было одинаковым [6]. С ней
конкурировали камень, кирпич, металл, бетон и другие материалы.
Непостоянству ее оценки способствовали и строительные ошибки,
допущенные в разные периоды при возведении деревянных конструкций.
Так, московские пожары XVII в. и загнивание несущих конструкций в
домах форсировали развивающееся белокаменное строительство в
столице. Массовое поражение деревянных сооружений грибами,
вспыхнувшее, подобно эпидемиям человеческих болезней, в Западной
Европе во второй половине XIX в., крупные пожары деревянных ангаров в
США в начале XX в. охладили отношение архитекторов к древесине как
строительному материалу. Однако последовавший за этим успешный
5
поиск эффективных конструкционных решений, а также антисептиков и
антипиренов довольно быстро восстановил к ней положительное
отношение. Следующий кризис почти одновременно во всех странах
возник в 50- и в начале 60-х годов прошлого столетия в связи с появлением
в большом количестве сборного железобетона. В это время в нашей стране
появились мнения о том, что век древесины прошел. Практическое
воплощение эти прогнозы получили в широкой замене деревянных шпал,
опор линий электропередачи и связи на железобетон, в переходе на
массовое строительство из него мостов, животноводческих построек,
элементов садово-парковых сооружений и пр.
Однако при применении железобетона стали выявляться его
существенные недостатки. Оказалось, что в условиях континентального
климата, особенно на пучинистых грунтах, железобетонные шпалы не
обеспечивают длительной надежности службы путей. Железобетонные
опоры линий электропередачи из-за большой массы тяжело
транспортировать и устанавливать в горах, лесах, болотистых местах и в
поймах рек. Микроклимат железобетонных животноводческих построек,
особенно в северных районах, оказался неблагоприятным для скота и
птицы. Железобетонные склады для хранения удобрений быстро
разрушаются. Железобетон не подходит для скамеек парков и стадионов,
лодочных причалов, труб большого диаметра, контейнеров, садовых и
виноградных подпорок.
Одновременно с недостатками железобетона были выявлены
возможности более эффективной защиты древесины от биологических
разрушителей и огня. При таких обстоятельствах отношение к
железобетону и к древесине стало более взвешенным. В настоящее время
объем потребления древесины в строительстве сопоставим с объемом
потребления сборного железобетона. Для специалистов стало ясно, что
эти два материала нельзя противопоставлять друг другу.
Недооценка древесины как строительного материала наблюдалась и
в других странах, но продолжалась недолго. Архитекторы и строители
стали прибегать к ее использованию для несущих конструкций, в том
числе, и при возведении крупных сооружений. Современные деревянные
конструкции при равной прочности оказываются в 5 раз легче
железобетонных, и это во многих случаях заставляет отдавать им
предпочтение.
Таким образом, древесина за последние 150 лет прошла несколько
периодов переоценки ее как строительного материала, сохранив к
настоящему времени эту роль на высоком уровне.
Роль и значение древесины будет в перспективе возрастать по мере
исчерпания не возобновляемых природных ресурсов и более широкого
использования древесных материалов. Преимущества древесины перед
другими сырьевыми ресурсами состоит в том, что воспроизводство,
6
переработка и изготовление из нее изделий связано со значительно
меньшими энергетическими, технологическими и трудовыми затратами,
чем выпуск эквивалентной единицы других природных материалов. В
частности, на производство цемента расход энергии возрастает в 5 раз,
кирпича и пластмасс - в 6 раз, стекла — в 11 раз, стали - в 23 раза, меди - в
40 раз, а алюминия - почти в 120 раз.
Однако будучи продуктом живой природы, древесина участвует в
жизненном круговороте. Для поддержания экологического равновесия она,
находясь в естественных условиях, с течением времени разрушается до
уровня простых химических соединений. Такому разрушению
способствует и ее высокая горючесть.
При использовании древесины в качестве строительного и
поделочного материала она должна быть защищена от воздействия ее
разрушителей, повышена к ним ее стойкость. Это даст существенное
увеличение сроков эксплуатации деревянных изделий и сооружений.
Основными разрушителями древесины являются грибы, насекомые,
пожары, механический износ. Для защиты древесины применяются
различные методы и способы, которые учитывают особенности того или
иного вида разрушителей. Так, например, сушка древесины оказывается
способом, надежно защищающим ее от поражения грибами и насекомыми,
при условии, что в период эксплуатации она не будет подвергаться
повторным увлажнениям. При эксплуатации в увлажненной среде
древесина должна быть пропитана веществами, ядовитыми для грибов и
насекомых, которые называются антисептиками. Для защиты от огня она
обрабатывается веществами, снижающими ее способность к горению и
тлению. Такими веществами являются антипирены.
Методы и способы защиты древесины отличаются большим
разнообразием технологических приемов, применяемого оборудования,
физических и химических процессов, проходящих в древесине. Выбор
метода или способа защиты древесины в изделиях и сооружениях,
рациональная эксплуатация достаточно сложного оборудования
невозможны без специальных знаний и высокой квалификации
обслуживающего персонала. Эти обстоятельства определили
целесообразность включения курса «Технология и оборудование защитной
обработки древесины» в учебные планы подготовки специалистов,
бакалавров и магистров по специальностям связанным с технологиями
деревообрабатывающей и лесозаготовительной промышленности.
Задачей курса «Технология и оборудование защитной обработки
древесины» является изучение причин разрушения древесины, методов и
средств защиты древесины, физических явлений, проходящих при
пропитке древесины, технологии и оборудования, необходимого для
осуществления защитной обработки древесины.
7
ГЛАВА 1. ПРИЧИНЫ РАЗРУШЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ
§ 1. Основные разрушители древесины. Краткая характеристика
Древесина, являясь органическим материалом, находясь в
естественных условиях, подвергается, как отмечено выше, деструкции, что
обусловлено жизненным круговоротом. Такому же разрушению будут
подвергаться изделия и сооружения из древесины, которые
эксплуатируются в условиях неблагоприятных для ее стойкости.
Разрушение древесины вызывают:
- грибы, жизнедеятельность которых в древесине приводит к ее
гниению и деструкции;
- определенные виды насекомых (жуков, термитов), которые
прогрызают в древесине ходы, снижающие прочность изделий и
сооружений;
- некоторые виды моллюсков (морские древоточцы),
воздействующие на древесину подобно насекомым;
— пожары, наносящие большой ущерб деревянным постройкам,
вплоть до их полного уничтожения;
- атмосферные воздействия, связанные с многократным
увлажнением древесины, которые в условиях последующей подсушки
вызывают циклические изменения ее размеров, приводящие к деструкции
ее поверхностных слоев; аналогичные явления имеют место при
периодическом замораживании и оттаивании воды в увлажненной
древесине; такие воздействия провоцируют ее поражение грибами;
- механические воздействия систематического характера,
приводящие к истиранию древесины (полы), ее смятию (шпалы,
переводные брусья), расщеплению (причалы, железнодорожные и
автомобильные платформы) и т. п.;
- воздействие воды, кислот, щелочей, снижающее прочностные
показатели, а при длительном воздействии в определенных условиях
приводящее к деструкции.
Для продления сроков службы деревянных изделий и сооружений
необходима защита древесины от влияния перечисленных выше
воздействий.
В основном древесину разрушают грибы и насекомые. Их можно
объединить одним термином - биологические разрушители
(биоразрушители). Количество биологических разрушителей древесины
очень велико. Характер их воздействия на древесину разнообразен. Он
зависит от вида грибов или насекомых, состояния древесины, условий
хранения древесины и условий эксплуатации изделий и сооружений из нее.
Ввиду многогранности действия биологических разрушителей было
8
решено выделить рассмотрение этого вида в отдельную главу
«Биологические разрушители древесины».
§ 2. Разрушающее действие огня
Серьезным недостатком древесины является ее сравнительно легкая
воспламеняемость и горючесть.
Стойкость против огня у разных пород различна. Из анализа табл.
1.1 следует, что большинство пород, имеющих промышленное значение,
не являются стойкими к огневому воздействию. Однако путем защитной
обработки стойкость древесины к возгоранию может быть значительно
повышена.
Таблица 1.1
Классификация основных древесных пород по огнестойкости (данные
МЛТИ) _____________________________________________________
Класс Порода Индекс огнестойкости
Стойкие Дуб, лиственница 4,0 -4,5
Среднестойкие Г раб, береза, ясень 2,0 - 3,5
Нестойкие Сосна, ель, осина, бук, ольха 1,1 - 1,5
* Индекс огнестойкости, равный 10, характеризует абсолютно негорючий материал
Горение древесины - это физико-химический процесс, при котором
превращение вещества сопровождается интенсивным выделением энергии
и тепло - массообменом с окружающей средой. Особенность процесса
горения - его самоускорение, которое сопровождается прогрессирующим
выделением тепла, а на определенной стадии - появлением пламени.
Горение может начаться самопроизвольно в результате
самовоспламенения, оно может быть вызвано зажиганием в результате
физического (трение) или теплового импульса: открытым пламенем,
искрой, нагретой поверхностью. Самовоспламенение имеет место при
более слабом тепловом импульсе, а также при химических и
микробиологических процессах. Для возникновения этих импульсов
необходимо, чтобы в древесине проходили химические реакции или
биохимические процессы с выделением тепловой энергии. Это
наблюдается, например, при воздействии на целлюлозные материалы
концентрированной серной или азотной кислоты, при разложении
размолотой древесины термофильными микроорганизмами.
В результате теплового воздействия древесина начинает нагреваться.
При температуре до 100...105 °C происходит только удаление влаги из
древесины путем испарения или кипения.
При температуре 1р = 105...150 °C процесс сушки заканчивается и
начинается выделение газообразных продуктов разложения древесины.
Она приобретает желтый и желтовато-коричневый цвет. Повышение
9
температуры в этой стадии происходит только за счет внешних
источников тепловой энергии.
В диапазоне температуры 150...275 °C усиливается выделение газов
и начинают выделяться пары смолы. Отдельные вспышки образующихся
газов при наличии постороннего пламени начинаются при 225...235 °C.
При 260 °C газы уже горят постоянным пламенем. Древесина становится
коричневой. Ее разложение в основном продолжается только за счет
внешнего источника тепла.
Разложение древесины с выделением тепла (экзотермическая
реакция) начинается при температуре /в = 275...290 °C, называемой
температурой воспламенения. Образуется много горючих паров и газов.
После удаления источника тепла древесина продолжает гореть с
выделением большого количества тепла и образованием пламени. Она
сама становится очагом горения. Температура в зоне горения быстро
повышается до 500...550 °C. Температура газов, образовавшихся в
результате горения древесины, достигает 850... 1200 °C в зависимости от ее
влажности.
Самовоспламенение древесных материалов при отсутствии внешнего
теплового импульса наблюдается при tc = 350...400 °C. В интервале
изменения температуры от гв до tc имеет место тление. При наличии
древесной пыли в воздухе воспламенение происходит при более низкой
температуре.
Процесс горения, таким образом, протекает в две стадии:
- начальная стадия, при которой химические реакции не сопровождаются
выделением тепла и пламени;
- основная стадия, для которой характерно пламенное горение и тление.
На начальной стадии имеет место возгорание или самовозгорание.
Возгорание древесины происходит от воздействия внешнего физического
или теплового импульса при температуре выше температуры tB. Для
самовозгорания необходимо, чтобы количество выделяющейся тепловой
энергии превышало количество тепла рассеивающегося в окружающей
среде. Период аккумулирования тепла (самонагревание) до достижения
температуры самовозгорания Гс может быть очень продолжительным и
длится неделями и месяцами. Характер изменения температуры древесины
при возгорании и самовозгорании [10] показан на рис. 1.1.
Стойкость древесины против возгорания после определенной
защитной обработки не уступает большинству негорючих материалов. Так,
например, металлические перекрытия теряют половину грузоподъемности
и проваливаются уже при 500 °C, тогда как деревянные перекрытия лишь
медленно обугливаются, так как слой угля на поверхности затрудняет
доступ кислорода в зону горения, а теплопроводность слоя в 5...6 раз
ниже, чем у древесины Другой пример: деревянные колонны квадратного
сечения 285x285 мм2 под нагрузкой равной 54 т разрушались в огне через
10
50 минут, а стальные клепаные колонны одинаковой грузоподъемности
Рис. 1.1 Кривые изменения температуры древесины при возгорании и
самовоспламенении (по Ф.И. Коперину): 1 - кривая, характеризующая процесс
возгорания, 2 - кривая, характеризующая процесс самовозгорания, 3 - кривая,
характеризующая процесс самонагревания без перехода к самовозгоранию
§ 3. Разрушение древесины под действием атмосферных
воздействий и механического износа
Под влиянием атмосферных воздействий разрушается сначала
поверхностный слой материала. Частое увлажнение атмосферными
осадками с последующим высыханием под действием солнечной радиации
и контакта с воздухом приводит к размягчению волокон древесины. В
результате чего появляется их отслоение, наблюдается ворсистость
поверхности. Нарушается связь между волокнами и у увлажненной
древесины в результате циклического замораживания и оттаивания. Со
временем на поверхности появляются постепенно углубляющиеся
трещины. Такой материал начинает удерживать влагу и пыль и тем самым
улучшает условия развития в его поверхностных слоях грибов. Если при
этом имеются механические воздействия (истирание, деформирование,
расщепление), скорость процесса разрушения возрастает. Так разрушаются
настилы мостовых, перронов, мостов и тротуаров, полы железнодорожных
платформ и кузовов грузовых автомобилей, обшивка причалов, судов,
полы животноводческих построек, хотя увлажнение материала имеет в
последнем случае другое происхождение.
11
Несколько иначе протекает процесс разрушения шпал в зоне
прокладок и костылей. Под действием веса проходящих железнодорожных
составов происходит циклическое деформирование шпалы по ее толщине.
При наличии сырого основания (насыпи) шпала начинает «накачивать»
воду подобно работе поршневого насоса. Повышенная влажность
способствует ускоренному механическому разрушению древесины в зоне
контакта с металлом. Вода, попадая в зону разрушения, создает условия
для загнивания, что дополнительно способствует более быстрому
механическому разрушению.
Деревянные конструкции преждевременно разрушаются, если
сооружаются из сырой древесины. В процессе эксплуатации, при
снижении влажности древесины до эксплуатационной, образуются
трещины, особенно на поверхности крупномерных сортиментов. В полости
трещин попадает вода, пыль, грязь, что провоцирует поражение древесины
грибами. В ряде случаев создаются нерациональные конструкции, которые
не способны защитить древесину от действия атмосферной или
конденсационной влаги и грунтовых вод.
Таким образом, наблюдается совместное разрушающее действие
атмосферных, биологических и механических факторов. Эти факторы
действуют одновременно или в парных сочетаниях. Во всех случаях, чем
сильнее выражены взаимосвязи атмосферного, биологического и
механического воздействий, тем скорее идет процесс разрушения.
§ 4. Разрушающее действие на древесину воды, кислот, щелочей
В обычных условиях вода не разрушает древесину. Находясь в воде,
древесина некоторых пород может сохраняться тысячелетиями. Примером
того может служить мореный дуб, который не только сохраняется, но и
приобретает такие свойства, которые делают его ценнейшим поделочным
материалом. Сваи из древесины лиственницы, служащие фундаментом
зданий в Венеции служат уже несколько столетий.
Однако при повышенной температуре и давлении разрушающее
действие воды на древесину может быть весьма заметным. Прочность
древесины при пропарке и высокотемпературной сушке существенно
снижается. В среде перегретого водяного пара уже при температуре
180...190 °C разлагаются пентозаны и в значительном количестве
целлюлоза, а при температуре около 275 °C древесина почти полностью
переводится в растворимые в воде соединения [9].
Древесина обладает определенной стойкостью против воздействия
растворов солей, слабых кислот и щелочей и ряда органических веществ.
Поэтому из нее нередко для химических заводов делают сосуды, чаны и
другую аппаратуру, эксплуатация которых отличается достаточно большой
длительностью. Древесина незаменима в конструкциях оросительной
12
системы градирен ТЭЦ и металлургических заводов. Особенной
стойкостью против кислот отличается древесина черной ольхи.
Газы обычно действуют на древесину менее агрессивно, чем на
металлы. Газы с неполярными молекулами (водород, азот, кислород) в
гораздо меньшей степени адсорбируются волокнами древесины [9], по
сравнению с полярными (хлороводород, аммиак, двуокись серы, двуокись
углерода). Последние вызывают разбухание древесины. Газы с полярными
молекулами прочно удерживаются древесным волокном и обычно
удаляются только в вакууме при повышенной температуре. Адсорбция и
диффузия газов в древесине зависят также от породы, возраста деревьев,
направления воздействия газов на древесные волокна и местоположения в
стволе (заболонь, ядро)
Растворы солей обычно разрушающе действуют на древесину только
при высоких температурах и давлении. Наибольшее набухание вызывают
соли цинка, кальция, магния, а в меньшей степени — соли натрия и калия.
Соли алюминия и меди на древесину практически не действуют и ее
прочностные свойства не снижают.
Действие кислот на древесину при обычной температуре
незначительно, если их pH > 2,5, однако оно становится существенным при
повышении концентрации или температуры. Например, действие 10 %
соляной, серной или азотной кислоты снижает сопротивление изгибу
древесины хвойных пород почти на 10 %, а большинства лиственных
пород - до 25 %. При длительном воздействии более крепких растворов
кислот древесина теряет прочность. Уксусная кислота при концентрации
более 16 % существенно снижает прочность древесины, но для некоторых
пород при длительном воздействии этой кислоты [10] прочность опять
увеличивается.
Контрольные вопросы. 1 Почему древесина подвержена разрушению?
2. Назовите основные виды разрушителей древесины. 3. Что следует делать для
повышения стойкости древесины? 4. Как действует температура на древесину9 5. При
какой температуре происходит самовозгорание древесины9 6. Как оценивается
стойкость древесины при пожарах по сравнению с другими материалами? 7. Какие
породы древесины наиболее стойки к возгоранию? 8. В чем состоит особенность
атмосферных воздействий па древесину? 9. Почему обычно наблюдается совместное
действие атмосферных, биологических и механических факторов, разрушающих
древесину? 10. Каково разрушающее действие воды при повышенной температуре в
среде перегретого пара? 11. Каково воздействие кислот, щелочей и солей на древесину?
13
ГЛАВА 2. БИОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗРУШИТЕЛИ ДРЕВЕСИНЫ
§ 5. Классификация и общая характеристика
дереворазрушающих грибов
Процесс распада древесины начинается с отмирания живых клеток
заболони и коры. По мере своей гибели клетки теряют иммунитет, в
результате древесина заболони становится менее устойчивой к
разрушению и первой вступает в процесс распада, по сравнению с ядровой
древесиной, законсервированной естественным путём в процессе
жизнедеятельности дерева.
Основная роль в биологическом разрушении древесины
принадлежит грибам. Грибы обладают способностью расщеплять сложные
органические соединения древесины, воздействуя на них выделяемыми
ферментами - энзимами, на более простые растворимые органические
соединения. Воздействие грибов на древесину представляет собой
сложный биохимический процесс, известный под общим названием
гниение древесины.
По внешним признакам различают два типа гнилей: коррозионную и
деструктивную.
Грибы, вызывающие коррозионную гниль, разрушают главным
образом лигнин клеточных стенок, почти не затрагивая целлюлозных
волокон. Под влиянием энзимов, выделяемых лигниноразрушающими
грибами, и за счет освобождения целлюлозных образований древесина на
последней стадии разложения обычно светлеет. Гнили коррозионного типа
имеют цвет более светлый, чем окружающая их здоровая древесина (белая
волокнистая гниль), или имеют на более темном фоне белые пятна
(пестрая ситовая гниль).
Деструктивную гниль вызывают грибы, разрушающие
гемицеллюлозы и целлюлозу, входящие в состав клеточных стенок
древесины и обычно не затрагивающие лигнин, как бы освобождающийся
в процессе разложения. Поэтому древесина постепенно темнеет.
Деструктивная гниль развивается на срубленной древесине всех пород в
тех случаях, когда она длительное время находится в неблагоприятных
условиях службы (в зданиях или сооружениях) или хранения.
Заметную роль в процессе разложения древесины играют
дереворазрушающие насекомые. Они также воздействуют на
структурные элементы древесины, сначала разрушая, а затем
перерабатывая их в своем пищеварительном тракте.
Бактерии в большинстве случаев не способны разлагать целлюлозу
и лигнин и играют в гниении второстепенную роль. Они присутствуют в
древесине с самого начала процесса распада, но в большей степени их
14
действие проявляется на последней стадии процесса. Дополняя грибы, они
способствуют наиболее быстрой минерализации древесины.
Ракообразные и моллюски обладают способностью самостоятельно
разлагать целлюлозу древесины, находящуюся в соленой морской воде,
питаясь ею подобно насекомым.
Грибы, воздействующие на древесину, можно разделить на две
большие группы.
К первой группе относятся плесневые и деревоокрашивающие
грибы, которые, не нарушая целостности древесины, изменяют только ее
окраску'. Это - класс аскомицетов или сумчатых грибов (Ascomycetes) и
класс дейтеромицетов или несовершенных грибов (Deuteromycetes, Fungi
imperfecti) [25]. Ко второй группе относится класс дереворазрушающих
грибов или базидиомицетов (Basidiomycetes), которые разрушают
структурные элементы древесины.
Плесневые и деревоокрашивающие грибы поражают
свежесрубленную древесину при хранении ее на складах, строительных
площадках, при транспортировке, а также деревянные элементы построек
при благоприятных условиях их развития. Плесневые грибы развиваются
только на поверхности материала, а деревоокрашивающие - на
поверхности и внутри древесных сортиментов, вызывая различные окраски
их заболонной части.
Дереворазрушающие грибы вызывают деструкцию древесины
построек и сооружений, находящихся в эксплуатации.
В зависимости от условий эксплуатации древесины грибы,
разрушающие древесину, подразделяются на четыре подгруппы: домовые,
атмосферные, почвенные и аэроводные.
Домовые грибы разрушают деревянные конструкции отапливаемых
жилых, животноводческих и промышленных построек, выполненных с
конструкционными ошибками и при нарушении правил их эксплуатации.
Наиболее часто встречающиеся места их обитания характеризуются
высокой влажностью воздуха и отсутствием вентиляции. Это - подвалы,
санузлы, места конденсационного и технологического увлажнения,
протечек воды.
Атмосферные грибы разрушают надземные части сооружений,
эксплуатирующихся в открытых атмосферных условиях - мосты,
эстакады, столбы, заборы, шпалы и др.
Почвенные грибы вызывают деструкцию деревянных элементов
открытых сооружений, находящихся в эксплуатации при контакте с землей
(опоры линий электропередачи и связи, сваи мостов, шпалы, береговые
сооружения и другие подобного рода объекты).
Аэроводные грибы разрушают деревянные объекты постоянно или
периодически омываемые водой при высоком содержании кислорода, и
находящиеся в контакте с теплым, влажным воздухом’ гидросооружения,
15
подводные части речных и морских судов, градирни, детали бань, окон,
теплицы, деревянные лотки, трубы, наливная тара.
Структура, строение грибов. Грибы относятся к низшим споровым
растениям, которые отличаются от высших растений отсутствием
хлорофилла. Они не могут создавать необходимые для питания
органические соединения из углекислоты воздуха и воды, а используют
для своей жизнедеятельности органические вещества, созданные другими
организмами.
Вегетативное тело грибов представляет собой систему простых и
разветвленных нитей - гиф (гифа: от греч. hyphe - паутина), которые
произрастают из спор. При определенной температуре и влажности
воздуха спора 1 (рис. 2.1) набухает, поглощая влагу из окружающей среды,
затем оболочка её разрывается, и появляется одна или несколько
невидимых простым глазом нитей 2, имеющие толщину от 2 до 30 мкм. В
процессе роста гифы разветвляются и образуют тонкую первичную
грибницу 3, состоящую из многоклеточных и тонкостенных гиф.
Рис .2.1 Схема развития гриба: 1,2- прорастание спор гриба;
3 - образование грибницы; 4 - образование шнуров; 5 - образование
плодового тела; 6 - споры, покинувшие плодовое тело
Ферменты - энзимы, о которых упоминалось выше, выделяются в
результате деятельности клеток гиф. Благодаря многоклеточному
строению грибница имеет относительно большую поверхность, через
которую в нее поступают питательные вещества.
Питание гриба обеспечивает часть грибницы (внутренняя), гифы
которой погружены в древесину и пронизывают ее во всех направлениях.
16
Внутренняя грибница состоит из тонкостенных, морфологически
похожих друг на друга гиф. Строение и внешний вид внутренней
грибницы различных грибов имеют небольшие отличия, и, в большинстве
случаев, она не может быть использована для определения вида гриба.
Грибница, разрастающаяся на поверхности древесины, состоит
обычно из более широких и толстостенных гиф, которые отличаются
большими размерами и характерны для каждого вида гриба. Она
называется поверхностной или воздушной грибницей.
Поверхностная грибница, в зависимости от вида гриба может иметь
либо плоский, стелющийся вид, либо вид пушистых, похожих на вату,
скоплений.
По мере роста [24] внешний вид грибницы изменяется. Появляются
новые, более стойкие образования, позволяющие грибу сохранить
жизнеспособность при неблагоприятных условиях: плёнки, шнуры,
ризоморфы и склероции (см. рис. 2.1).
Пленки - плотные относительно тонкие скопления грибницы,
образующиеся на поверхности пораженной древесины.
Шнуры - шнурообразные тяжи из нескольких гиф, имеют сложное
ветвистое строение. Они встречаются на поверхности древесины. Имеют
специфический цвет, толщину и консистенцию, характерные для
определенного вида грибов.
Ризоморфы — жгутовидные образования, возникающие из
поверхностной грибницы в виде мощных ветвящихся шнуров тёмно-
коричневого или чёрного цвета. Они развиваются не только на
поверхности древесины, но и под корой, в трещинах и в почве
Склероции образуются из поверхностной грибницы в виде
шаровидных скоплений. Представляют собой плотные тела, образованные
тесным переплетением гиф, содержащие запасные питательные вещества,
но мало воды. Склероции предохраняют грибы от неблагоприятных
внешних условий, главным образом, от недостатка влаги.
Ризоморфы и склероции отличаются от первичной поверхностной
грибницы. Кроме тонкостенных гиф они содержат гифы с сильно
утолщенными клеточными оболочками и сосудистые гифы, с
растворенными перегородками. Сосудистые гифы способны проводить
растворы питательных веществ на большие расстояния.
После достижения полного развития грибы образуют на поверхности
древесины плодовые тела. У базидиомицетов они имеют вид шляпок, на
нижней стороне которых находятся образованные гифами спороносные
органы. У других грибов плодовое тело имеет вид пленки, а спороносные
органы развиваются на верхней стороне.
Плодовые тела образуют огромное количество спор. Отделившись от
спорообразующих органов 6, они легко подхватываются потоками воздуха
и переносятся на большие расстояния. Заражение древесины грибами
17
происходит при помощи воздушного течения, воды, людей, животных,
птиц, насекомых, в том числе не являющихся вредителями древесины.
Размножение грибов может происходить и вегетативным путем, т.е.
непосредственно частями вегетативного тела - гифов, шнуров, ризоморф,
склероций.
Последовательность в поселении грибов на древесине.
Биологическое разрушение древесины обычно проходит этапами,
характеризующимися последовательной сменой комплексов грибов.
Процесс начинается практически сразу же после валки дерева и его
раскряжёвки, если рубка происходила в тёплое время года. Древесина,
заготовленная зимой, начинает разрушаться с наступлением
вегетационного периода.
Процесс разрушения древесины, как уже было сказано, начинается с
отмирания живых клеток заболони. При этом древесина обычно немного
темнеет вследствие окислительных процессов, происходящих в
содержимом живых клеток. В древесине лиственных пород темная окраска
выражена наиболее четко и называется побурением. В наибольшей степени
побурение свойственно древесине березы, бука и ольхи. У древесины
березы окраска нестойкая, исчезает при сушке, у бука она довольно
устойчива.
Далее в потемневшей древесине появляются грибы. Это
первопоселенцы — деревоокрашивающие и плесневые грибы, которым
требуется высокая влажность поверхности материала и наличие в нем
небольшого количества кислорода. После того как будут исчерпаны все
легко разлагающиеся соединения, содержащиеся в стенках клеток
древесины, деревоокрашивающие грибы погибают.
При жизнедеятельности деревоокрашивающих грибов в древесине
происходят изменения - увеличивается содержание кислорода,
уменьшается влажность и запас легкодоступных питательных веществ в
содержимом клеток. Это создает условия для поселения грибов следующей
очереди - дереворазрушающих, разлагающих вещества клеточных стенок
древесины. Сначала поселяются слабые дереворазрушающие грибы. В
начале своей деятельности они, как и деревоокрашивающие, питаются в
основном содержимым клеток, но в дальнейшем воздействуют и на
клеточные стенки, вызывая их медленное разрушение.
На смену слабым приходят сильные дереворазрушающие грибы,
которые доводят древесину до состояния мягкой гнили, т.е. до полной
технической непригодности. Они поселяются в древесине при влажности
35...40 %, когда в ней имеется небольшое количество свободной влаге и
большое количество кислорода.
Микроскопические изменения, происходящие в древесине
пораженной дереворазрушающими грибами, проявляются вполне
отчетливо. В начале гниения наблюдается бурая окраска древесины. При
18
дальнейшем развитии процесса происходят изменения клеточных
оболочек - появление круглых отверстий. В дальнейшем число отверстий
сильно увеличивается, клеточные стенки становятся тоньше и в них
образуются многочисленные отверстия неправильной формы. Обильное
скопление гиф образует пленки грибницы белого и светло-коричневого
цветов, иногда появляются темные линии и светлые участки разрушенной
древесины. В дальнейшем в зависимости от вида грибов, участвующих в
гниении, процесс идет по одному из двух типов - коррозионному или
деструктивному.
Разрушение древесины на складах при длительном хранении
происходит преимущественно по коррозионному типу. При таком типе
гниения разложение древесины происходит неравномерно. В клеточных
стенках появляются еще большие отверстия неправильной формы, которые
по мере дальнейшего растворения оболочек увеличиваются в размерах. В
древесине образуются пустоты, со временем появляются выцветы или
белые пятна целлюлозы. В конечной стадии гниения древесина
распадается на волокна.
В периодически увлажняемой древесине построек или сооружений
сразу поселяются как слабые, так и сильные дереворазрушающие грибы,
которые разрушают древесину по деструктивному типу.
При деструктивном типе гниения происходит постепенное и
равномерное растворение целлюлозы клеточных стенок без образования в
них крупных отверстий. Древесина становится более темной и менее
твердой. На конечной стадии гниения древесина имеет темно-коричневый
цвет, заметно уменьшается в массе и объеме. В результате уменьшения
объема клеточного вещества в древесине появляются многочисленные
трещины вдоль и поперек волокон, по которым она распадается на
отдельные призматические кусочки. Древесина делается трухлявой и легко
растирается между пальцами в порошок.
Условия жизнедеятельности грибов. Процессы жизнедеятельности
грибов в срубленной древесине возможны только при ее определенной
влажности, наличии внутри нее кислорода и в благоприятных условиях
окружающей среды: температуры, влажности и аэрации воздуха,
освещённости и кислотности материала. При этом имеет значение
климатическая зона, годовые, сезонные и суточные изменения
метеорологических показателей.
Развитие грибов происходит при влажности древесины в диапазоне
от 18...20 до 120... 150 %. За этими пределами жизнедеятельность
большинства грибов останавливается, а затем они отмирают. Плесневые и
деревоокрашивающие грибы способны развиваться только при наличии
свободной влаги, т. е. при влажности древесины выше предела насыщения
клеточных стенок. Жизнедеятельность дереворазрушающих грибов может
продолжаться при снижении влажности древесины до 18 %, а иногда и
19
ниже. В этом случае древесина увлажняется водой, образующейся при
разложении целлюлозы. Деревоокрашивающие и плесневые грибы к
увлажнению древесины не способны.
Подсушенный при хранении лесоматериалов поверхностный слой
древесины защищает от распространения грибной инфекции. В глубокие
слои такой древесины грибы могут проникнуть через трещины, ходы
насекомых или раны.
Жизнедеятельность грибов возможна только при положительной
температуре воздуха, начиная от 5... 7 °C. Наиболее интенсивно
большинство грибов развивается при температуре 22...26 °C.
Максимальная температура, при которой возможен рост грибницы - около
30 °C. При температуре выше 35... 55 °C грибы погибают.
Температура летом благоприятна для развития всех видов грибов.
Развитие грибов, поражающих древесину в открытых атмосферных
условиях, начинается и заканчивается примерно в те же сроки, что и
вегетация большинства высших растений. Весной и осенью при
среднесуточной температуре 5 °C процесс жизнедеятельности грибов резко
замедляется. Отрицательную зимнюю температуру многие атмосферные
грибы переносят хорошо, так как образуют стойкую зимующую грибницу.
Для прорастания спор грибов требуется высокая влажность воздуха
(не менее 85 %) или наличие свободной воды на поверхности древесины.
Поэтому наилучшие условия для заражения древесины создаются в
пасмурную погоду и при затяжных дождях, когда влажность воздуха
достигает 95... 100 %.
Жизнедеятельность грибов возможна также при малой
интенсивности процесса сушки. Такие условия создаются при излишне
плотной укладке штабелей в процессе хранения лесоматериалов, при
недостаточной вентиляции помещений деревянных зданий и сооружений.
Величина pH среды, необходимая для жизнедеятельности грибов,
обычно лежит в кислой области, но не имеет на практике решающего
значения. Большинство грибов предпочитает слабокислую реакцию среды
(pH = 4,0...6,0).
Жизнедеятельность большинства дереворазрушающих грибов более
интенсивно проходит в рассеянном свете. Некоторые виды, например
домовые грибы, вообще не нуждаются в освещении. Нередко чередование
освещения и затемнения стимулируют процессы роста и спорообразования
грибов. Прямой солнечный свет обычно задерживает рост грибницы, а при
длительном воздействии вызывает ее отмирание.
§ 6. Плесневые и деревоокрашивающие грибы
Плесневые грибы - разнообразная группа грибов, большинство
которых относится к классу несовершенных. Это главным образом
20
представители родов Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, Botrytis,
Fusarium, Alternaria, Cladosporium, Mucor и др.
При хранении свежесрубленных лесоматериалов на складах
плесневые грибы поселяются одновременно с деревоокрашивающими
грибами или вскоре после них. Развиваются они в основном на
поверхности древесины, где образуют тонкие паутинистые пленки и
налеты, представляющие собой воздушную грибницу с органами
плодоношения. Эти образования, в зависимости от вида гриба, имеют
разнообразную окраску. Они имеют зеленый, грязно-зеленый, грязно-
голубой, бурый и другие цвета. Грибница проникает вглубь древесины на
1.. .2 мм, не вызывая разрушения древесины, но ухудшая ее внешний вид.
Споры плесневых грибов присутствуют в воздухе постоянно и
имеют способность длительно выдерживать неблагоприятные условия, а
также высокую устойчивость к антисептикам.
Развитие плесневых грибов прекращается при снижении влажности
древесины ниже предела насыщения клеточных стенок. Высохший
мицелий легко удаляется, оставляя слабые следы окраски. Плесневые
грибы не изменяют и механических свойств древесины. Однако их роли
нельзя недооценивать. Присутствие плесневых грибов свидетельствует о
нарушении правил хранения и эксплуатации древесных материалов, о
вероятности начала развития в древесине деревоокрашивающих и
дереворазрушающих грибов.
При нарушении правил хранения плесневые грибы поражают также
листовые древесные материалы - фанеру, плиты, картон, технологическую
древесную щепу. Они могут переходить с деревянной тары на
находящуюся в ней продукцию.
Деревоокрашивающие грибы являются, в основном,
представителями сумчатых и несовершенных классов. Основные роды
деревоокрашивающих грибов: Ophiostoma, Trihosporium, Discula,
Verticillium, Chaetomium, Ceratocystus, Alternaria и др.
Грибы этой группы, как и плесневые, первыми заселяют
свежесрубленную древесину при ее хранении и транспортировке, если она
должным образом не защищена. Они поселяются на заболонной древесине
лесоматериалов, сохранившей первоначальную влагу и живые клетки.
Грибы питаются за счет содержимого клеток (крахмал, сахар, жиры,
белки). Они проникают из клетки в клетку через поры, не нарушая
целостности древесины. Только некоторые виды деревоокрашивающих
грибов при длительном воздействии способны в некоторой степени
разрушать клеточные стенки древесины.
Заражение неокоренных круглых лесоматериалов грибами
происходит через торцы, в местах повреждения коры насекомыми и через
раны, оставшиеся после механических повреждений. Здоровая живая кора
защищает от проникновения спор и мицелия грибов. Пиломатериалы и
21
окоренные круглые лесоматериалы заражаются грибами по всей
поверхности.
При жизнедеятельности деревоокрашивающих грибов древесина
мало или почти не изменяет своих физических свойств и химического
состава. Макроскопические признаки поражения - изменение цвета
заболони обычно появляются на третий - четвертый день после заражения.
Процесс освоения деревоокрашивающими грибами древесины
лиственных и хвойных пород протекает по-разному. В древесине хвойных
пород гифы разрастаются в паренхимных клетках сердцевинных лучей и
смоляных ходов. Сначала грибные окраски наблюдаются на поверхности
окоренных бревен или пиломатериалов в виде точек и небольших
вытянутых вдоль волокон пятен. Несколько вытянутая форма пятен вдоль
волокон древесины связана с более быстрым ростом грибов в этом
структурном направлении. Со временем размеры пятен увеличиваются,
одновременно окраска распространяется вглубь. На торцевом разрезе
окраски заболони имеют форму полос, клиньев, отдельных сегментов
радиального направления (рис. 2.2), позднее - сплошного кольца,
охватывающего всю заболонь. На радиальном разрезе отчетливо
выделяются интенсивно окрашенные сердцевинные лучи, которые на
здоровой древесине хвойных пород почти незаметны. Так же хорошо в
древесине сосны выделяются на продольном разрезе окрашенные грибами
смоляные ходы. Распространение грибов в продольном направлении со
стороны торцов происходит существенно медленнее.
В древесине некоторых лиственных пород (береза, бук, ольха, липа и
др.) процесс распространения грибов особенно быстро идет от торца в
продольном направлении. Это связано с более высокой проницаемостью
древесины в этом направлении и более равномерным распределением
паренхимных клеток по заболони. Кроме того, древесина лиственных
пород обладает большей стойкостью к повреждению
дереворазрушающими насекомыми, поэтому заражение с боковых
поверхностей у них происходит в меньшей степени. Зона поражения
продвигается вдоль ствола по заболони.
В древесине граба, клена, осины, дуба, характер распространения
грибного поражения такой же, как у хвойных пород. Вероятно, что одной
из причин замедленного поражения древесины вдоль волокон является
свилеватость. Это подтверждается тем, что, например, у древесины березы
в свилеватых комлевых сортиментах грибы распространяются вдоль
волокон значительно медленнее, чем в сортиментах с прямыми волокнами.
Иногда в пиломатериалах и круглых лесоматериалах хвойных и
лиственных пород грибные окраски появляются только во внутренних
слоях древесины. Это - подслойные заболонные окраски. Они возникают в
случаях, когда грибы прекращают свое развитие в высохших наружных
слоях древесины до появления окраски, но продолжают развиваться
22
внутри древесины. Аналогичное явление наблюдается, если
антисептирование лесоматериалов было проведено с опозданием, когда
гифы уже проникли во внутренние зоны, за границу действия антисептика.
Еще одной причиной может быть проникновение спор гриба внутрь
древесины через мелкие трещины подсохшей поверхности.
Рис. 2.2. Заболонные окраски иа круглых лесоматериалах
Для инфицирования свежесрубленной или свежераспиленной
древесины плесневыми и деревоокрашивающими грибами при
благоприятных для них условиях требуется несколько часов. Споры
большинства грибов прорастают в течение 5...6 часов. Скорость роста
грибницы в поверхностных слоях древесины составляет примерно 0,5
...0,6 мм в сутки [6].
Цветные заболонные окраски в бревнах зимней заготовки
появляются в конце апреля - начале мая, а в бревнах летней заготовки -
через 5-6 дней после окорки. Глубокая же окраска наблюдается в
зависимости от скорости сушки древесины через 1 - 2 месяца.
В неокоренных бревнах в местах поражения насекомыми заболонные
окраски появляются через 10. ..15 дней [3].
В результате деятельности деревоокрашивающих и плесневых
грибов отмечается повышение проницаемости древесины жидкостями [6,
10]. Это явление может быть использовано для повышения качества
пропитки древесины таких пород, как ели и лиственницы.
Деревоокрашивающие грибы окрашивают заболонную древесину в
синий, серо-синий, желтый, красновато-коричневый, темно-серый,
зеленый и другие цвета. Наиболее широко распространена синева.
Синева. Синеву вызывают около 70 видов деревоокрашивающих
грибов. В основном это сумчатые грибы, реже встречаются
несовершенные. Лесоматериалы хвойных пород (сосна, лиственница) чаще
всего поражают грибы Ceratocystis pilifera, Phoma petersii В., Cladospora
fastigiata и др.
23
Они дают окраску голубовато-серых, синеватых, зеленовато-синих,
серо-коричневых и синевато-черных тонов на заболонной части
древесины. Чаще всего синева встречается на окоренных лесоматериалах и
пиломатериалах хвойных пород, особенно сосны, лиственницы, кедра.
Неокоренные лесоматериалы обычно поражаются на торцах, а на боковой
поверхности - в местах механических повреждений коры и повреждений
насекомыми.
Кофейная темнина. Кофейно-коричневая, коричневая, бурая и
коричневато-черная окраска встречается на древесине хвойных и
лиственных пород. Нередко она обнаруживается вместе с синевой или
красниной. Вызывается сумчатыми и несовершенными грибами.
В коричневый цвет древесину бука в большинстве случаев
окрашивает гриб Graphium album (Corda) Sacc. Коричневую окраску
заболони сосны, ели, лиственницы вызывает гриб Discula brunneo-ingens
Н. Meyer. Гриб Macrophoma macrosperma (Karst) Вегl. окрашивает
древесину в серовато-коричневый цвет.
Розовая окраска или краснина. Этим термином обозначают
красную, розовую, малиновую окраску разнообразных тонов и оттенков.
Краснина может быть на древесине лиственных и хвойных пород,
довольно часто совместно с синевой, вызывается различными грибами.
Наиболее часто встречается гриб Corticium leave Fr. из семейства
Thelephoraceae. Вызываемая им розоватая или светло-оранжевая окраска
древесины исчезает, высыхая при дневном свете. Плодовые тела его имеют
вид желтоватых, розоватых или светло-коричневых тонких приросших
пленочек.
В красные, фиолетовые и розовые тона древесину хвойных и
лиственных пород окрашивают грибы родов Penicillium и Fusarium. Гриб
Epicoccum purpurascens вызывает на окоренной древесине хвойных пород
яркие пурпурные поверхностные пятна.
Желтизна. Желтая окраска грибного происхождения может быть на
древесине хвойных и лиственных пород. Ее вызывают грибы рода
Verticillium. В желтый цвет древесину дуба и ореха грецкого окрашивает
гриб Eidomia catenulata Н. Will., древесину бука, реже, других лиственных
пород — Hericium diversidens (Fr.) Nicol. Желтовато-розовые полосы на
древесине хвойных пород, главным образом на сосне и ели, реже на
древесине лиственных пород, образует гриб Corticium laeve Pers.
Зеленая окраска. Зеленая окраска вызывается многими видами
сумчатых и несовершенных грибов. Древесину лиственных пород в
зеленые окраски разных оттенков окрашивают грибы рода Chlorospleniu,
Trichoderma, Penicillium и др.
24
§7. Домовые грибы
Типичные места обитания домовых грибов - подвалы, элементы
полов первого этажа, междуэтажных и чердачных перекрытий
отапливаемых жилых, животноводческих и промышленных зданий,
которые имеют неудовлетворительную вентиляцию и которые в процессе
эксплуатации увлажняются вследствие допущенных конструкционных
ошибок или при нарушении правил эксплуатации здания.
Многие виды домовых грибов поселяются и в не отапливаемых
зданиях, но развитие их идет там более медленно. В природных условиях
домовые грибы встречаются очень редко.
Строение домового гриба можно легко рассмотреть на пораженном
объекте. Например, настоящий домовой гриб (рис. 2.3) имеет мощное
мясистое тело 3, вокруг него находится грибница 1. От плодового тела
идут шнуры и жгуты 2, распространяющиеся далеко за пределы грибницы.
Разрушение древесины под действием домовых грибов происходит
по деструктивному типу. Период разрушения древесины домовыми
грибами может продолжаться от 2 до 200 и более лет. Даже самые сильные
грибы при неблагоприятных для их развития условиях могут столетиями
находиться в древесине, не причиняя серьёзного вреда. В благоприятных
же условиях они могут разрушить деревянное сооружение за 2... 3 года.
Споры или части тела гриба могут попадать в здание с воздухом или
заражёнными предметами. При наличии очага инфекции в одном
помещении здания гриб проникает в другие, распространяясь при помощи
шнуров через междуэтажные перекрытия, по поверхности стен и полов,
под плинтусами. Процесс гниения обычно начинается с поверхности
древесины, распространяется по всему периметру сортимента, постепенно
проникая внутрь древесины. Процесс может начаться с внутренних слоев
древесины при попадании туда спор через глубокие наружные трещины.
Наиболее интенсивное разрушение древесины грибами идет при
слабокислой реакции среды, pH = 3,0...6,0.
Наиболее опасными домовыми грибами являются настоящий (серо-
пепельный), белый, пленчатый и пластинчатый.
Настоящий домовый гриб (Seprula lacrimans, Merulius lacrimans) на
поверхности пораженной древесины сначала образует ватообразную
грибницу, выделяющую капли желтоватой жидкости. Вначале грибница
белая, затем нежно-розовая с неправильными канареечно-желтыми
пятнами. Впоследствии она превращается в серо-пепельную пленку с
серебристо-шелковистыми отблесками. Под грибницей образуются белые
или коричнево-серые плоские твердые шнуры толщиной до 10 мм.
25
12 3 4
Рис. 2.3. Схема строения домового гриба
1 - грибница (мицелий); 2 - шнуры, жгуты; 3 - плодовое тело,
содержащее споры; 4 - гнилая древесина (деструктивная гниль)
Плодовое тело (рис. 2.4) широко распростёртое (диаметр - до 0,5 м и
более), толщиной до 4 см, покрытое сеткой выпуклых жилок, вначале
яично-желтое, затем ржаво-бурое и, наконец, коричневое или черно-бурое
с белым краем, легко отделяющееся от древесины. Плодовое тело
выделяет за сутки около 1 млн. спор. Они имеют вид пылящего ржаво-
бурого порошка, полностью покрывающего плодовое тело.
Рис. 2.4 Плодовое тело настоящего домового гриба
Настоящий домовый гриб разрушает древесину хвойных и мягких
лиственных пород, главным образом в постройках. Это самый
распространенный и опасный вид среди домовых грибов.
Белые домовые грибы (Coriolus vaporarius sinousus, Poria vaporaria).
На поверхности древесины появляется грибница в виде белоснежного
пуха. В дальнейшем она пышно разрастается, и под ней образуются белые
волокнистые не очень твердые круглые шнуры (рис. 2.5).
26
Рис. 2.5. Шнуры белого домового
гриба на разрушенной древесине
Плодовые тела появляются очень редко. Они обычно небольшие,
распростертые, приросшие, вначале мягкие, иногда в виде корочки с
узким, неясно выраженным краем. В узких пространствах гриб образует
белые пленки лучисто-веерообразного строения, иногда в виде
спрессованных слоев. Цвет плодового тела белый, впоследствии светло-
желтый с большими угловатыми порами.
Белые домовые грибы поражают древесину только хвойных пород, в
основном сосны и ели в постройках, сооружениях и на складах.
Пленчатый домовый гриб (Coniophora puteana или Coniophora
cerebella) имеет слаборазвитую грибницу с желтоватым оттенком, иногда
пушистую. При старении она приобретает коричневый цвет. На
поверхности древесины гриб развивает очень тонкие, почти нитевидные,
стелющиеся, веерообразно ветвящиеся шнуры коричневатого, позднее
темно-бурого, почти черного цвета (рис. 2.6, а). Снаружи и в трещинах
древесины образуются тонкие пленки, вначале почти белые, затем
соломенно-желтого и далее коричневого цвета. Плодовое тело пленчатое,
распростертое, гладкое или бугорчатое оливково - коричневого цвета с
белым волокнистым краем.
Рис. 2.6. Домовые грибы: а -шнуры пленчатого домового гриба;
б, в плодовые тела пластинчатого или шахтного домового гриба
Пленчатый домовый гриб разрушает древесину хвойных и
лиственных пород, за исключением дуба. В зданиях он поражает
27
деревянные перегородки и перекрытия. Кроме того, разрушает мосты,
шпалы, изгороди, лесоматериалы на складах. Встречается также на
валежнике и пнях. При благоприятных условиях гриб быстро разрушает
древесину.
Пластинчатый, или шахтный, домовый гриб (Paxillus panuoides).
Грибница вначале слаборазветвленная бесцветная паутинистая, позднее
желтеющая, иногда с фиолетовым или лиловым оттенком, веерообразно
разрастающаяся. Старая грибница имеет сероватый цвет. Гриб развивает
также тонкие, нитевидные, разветвленные, переплетающиеся шнуры,
сначала светлые, затем зеленовато-желтые, иногда образующие рыхлую
пленку.
Плодовые тела в виде шляпок без ножки или с короткой боковой
ножкой (рис. 2.6, б, в). Шляпки достигают 6 см в диаметре. Поверхность
шляпки цвета охры или коричневая пушистая, с загнутым книзу краем.
Нижняя сторона шляпки с радиальными волнистыми пластинками, сначала
беловатыми, затем желтыми или коричневыми. Ткань шляпки мягкая,
губчатая, без запаха.
При благоприятных условиях (влажность древесины 50...70 % и
окружающего воздуха около 100 %) пластинчатый домовый гриб вызывает
быстрое и сильное разрушение древесины, преимущественно сосновой.
Пораженная древесина на первых стадиях развития гнили становится
зеленовато-желтой, потом буреет, приобретает волокнистое строение и,
наконец, растрескивается главным образом в продольном направлении.
Гриб часто встречается в подпольях, каркасных домах и
перекрытиях, в погребах, и особенно в шахтах. Поэтому он и получил
название шахтного гриба.
§ 8. Атмосферные и складские грибы
Атмосферные грибы разрушают надземные части сооружений,
служащих в атмосферных условиях, которые характеризуются большой
амплитудой колебаний температуры и влажности. К таким объектам
относятся инженерные сооружения, мосты, эстакады, столбы, заборы,
шпалы и др.
Обычно эти грибы развиваются в крупных трещинах и местах
периодического увлажнения древесины атмосферными осадками. Они
могут развиваться при относительно низкой влажности древесины, так как
способны сами увлажнять древесину в процессе своей жизнедеятельности.
Они также разрушают и частично погруженные в землю деревянные
элементы открытых сооружений. При контакте с почвой, особенно в зоне
границы земли и воздуха, процесс гниения древесины происходит
особенно интенсивно. На него оказывает влияние не только грибы и
благоприятные по влажности и аэрации условия этой зоны, но и
28
содержащиеся в почве бактерии, простейшие одноклеточные животные
организмы и тип почвы (минеральный состав, содержание гумуса, наличие
органических остатков).
Разрушение древесины под действием атмосферных грибов
происходит по деструктивному типу. Разрушительная способность их
высокая, но максимально возможная скорость разрушения значительно
ниже, чем домовыми грибами.
Ниже рассмотрены грибы, наиболее часто встречающиеся в
местностях умеренного климата.
Столбовой, или заборный гриб (Gloeophyllum sepiarium) поселяется
на столбах, заборах, шпалах, древесине различных открытых сооружений и
холодных построек (мостов, сараев и т. п.). Встречается на лесных складах,
где поражаются лесоматериалы при длительном хранении, и в лесу - на
валежнике, пнях, срубленной древесине. В жилых постройках иногда
встречается на чердаках.
Заборный гриб имеет очень широкое распространение. Он поражает
древесину хвойных пород, главным образом сосны, и вызывает бурую
гниль деструктивного типа, характеризующуюся интенсивным развитием.
Пораженная древесина вначале желтеет, потом приобретает красноватый
оттенок; в ней появляются мелкие трещины и неприятный запах. В
следующей стадии гниль становится светло-коричневой. В конечной
стадии гниль темно-коричневая с мелкими и большими трещинами. В
трещинах иногда образуются скопления желтовато-коричневой грибницы.
Очень часто гниение идет на некоторой глубине, оставляя поверхность не
разрушенной и по внешнему виду здоровой.
Плодовые тела обычно развиваются на следующий год после
заражения древесины, располагаясь в трещинах разрушающихся
лесоматериалов. Они имеют вид тонких кожистых шляпок, прикрепленных
боком или полураспростертых (рис. 2.7, а). Поверхность их темно-
коричневая, у основания - бугристая, иногда - грубоволосистая с
концентрическими зонами. Края более светлые, желтовато-бурые.
Спорообразующие органы светло-коричневого или ржаво-бурого цвета, в
виде невысоких разветвленных частых пластинок, расходящихся в
радиальном направлении. Ткань плодового тела 1...2 мм толщиной,
пробковая, рыжевато-коричневая.
Шпальный гриб (Lentinus lepideus) вызывает очень быстрое и
сильное гниение древесины, является главным разрушителем
железнодорожных шпал. Поселяется на древесине хвойных пород, но чаще
всего сосны. Разрушает пни, валежник, хранящиеся лесоматериалы;
встречается в погребах, сараях, шахтах, разрушает основания столбов,
опоры мостов и т. п. Изредка поселяется в области сухобокости живого
дерева.
29
В начальной стадии древесина мало изменяется по внешнему виду,
затем становится бурой или темно-бурой с продольными и поперечными
трещинами, в которых видно грибницу в виде бархатистых белых пленок с
коричневыми пятнами. В конечной стадии древесина распадается на
длинные продольные элементы с поперечными трещинами. Разрушение
происходит очень быстро.
Рис.2.7. Плодовые тела атмосферных грибов:
а - столбовой (заборный) гриб; б - шпальный гриб
Плодовые тела в виде довольно толстых плотных твердеющих
шляпок в диаметре до 12 см с плотной центральной или немного
смещённой вбок (эксцентрической) ножкой (рис. 2.7, б). Поверхность
шляпки сверху беловатая или светло-желтая, с темными чешуйками. Края
шляпок тонкие, извилистые. При недостатке света плодовые тела
вырастают неопределенной формы, напоминая коралловые образования.
Ножка чешуйчатая, желтоватая, у основания деревянистая. Спороносные
органы имеют вид желтоватых, зубчато-рассеченных пластинок.
Корнолеллус рядовой (Coriolellus serialis) напоминает белый
домовый гриб. Развивается на древесине хвойных пород, на складах
лесоматериалов, на столбах, мостах, в погребах, на пнях. Гниль -
коричневого цвета, мелкопризматическая.
В местностях с влажным климатом гниение происходит быстрее на
песчаных почвах, имеющих хорошую аэрацию. В условиях сухого климата
гниению способствуют глинистые почвы за счет лучшего удержания ими
воды.
Складские грибы. При хранении древесины на открытых складах
более одного теплого периода она поражается дереворазрушающими
грибами, которые приходят на смену плесневым и деревоокрашивающим,
вызывая твердую заболонную гниль. Со временем она превращается в
мягкую заболонную гниль.
30
Гниение древесины при хранении на складах происходит чаще всего
по коррозионному типу.
В хвойных породах наиболее часто твердую гниль вызывают
складские грибы - слабые разрушители из семейства Thelephoraceae-.
гигантская пениофора, краснеющий стереум, еловый трутовичок.
В лиственных породах твердую заболонную гниль вызывают слабые
дереворазрушающие грибы: Stereum hirsutum Fr., Stereum purpureum,
Corticium leave, Schizophyllum commune, Panus stipticus и др. В начальной
фазе ее развития на буром фоне темной заболони появляются белые
полосы и пятна, ограничивающиеся тонкими извилистыми черными или
черно-бурыми линиями. Гниль называется белой волокнистой. Поскольку
пораженные участки напоминают рисунок мрамора, то более раннее ее
название - мраморная гниль. Твердая гниль в заболони появляется
примерно через месяц после начала побурения и в теплое время года
распространяется вдоль волокон со скоростью 20 см в месяц. Мягкую
ядрово-заболонную гниль вызывают многие трутовики-деструкторы:
Coriolus hirsutus, Coriolus zonatus, Coriolus versicolor, Lenzites betulina,
Funalia trogii и dp.
Пениофора гигантская (Peniophora gigantea) встречается на
лесоматериалах хвойных пород, особенно неокоренных, уже в первый
сезон хранения, а также на влажной древесине в зданиях и сооружениях.
Гриб развивается медленно, сначала вызывает слабозаметную светлую,
светло-бурую или палевую окраску, затем развивается волокнистая с
мелкими перфорациями гниль того же цвета. На поверхности пораженной
древесины под корой образуется грибница в виде тонких ветвящихся и
веерообразно расходящихся мягких белых тяжей, а иногда в виде
ватообразных белых скоплений.
Плодовые тела имеют вид длинных (до 50 см) молочно-белых или
серовато-кремовых восковидных пленок. В сырую погоду они разбухают,
при высыхании легко отделяются от поверхности древесины.
Краснеющий стереум (Stereum sanguinolentum) поражает древесину
ели, пихты, сосны в круглых лесоматериалах. Пораженная этим грибом
древесина ели становится светло-коричневой, затем красновато-бурой.
Гниль в сосновой древесине похожа по окраске на гниль, вызываемую
гигантской пениофорой. Плодовые тела - тонкокожистые распростертые
пленки или полураспростертые с отогнутым краем шляпки диаметром до
3 см. Верхняя сторона шляпки с шелковистыми волосками, бледно-
коричневая с более темными концентрическими полосками и тонким
волокнисто-курчавым краем. Отогнутая поверхность плодовых тел имеет
серую или желтовато-коричневую окраску.
К отдельной группе относятся аэроводные грибы, которые
разрушают деревянные объекты постоянно или периодически омываемые
водой при высоком содержании кислорода. К таким объектам относятся
31
деревянные конструкции гидросооружений, подводные части речных и
морских судов, детали градирен, бань, теплиц, деревянные лотки и трубы,
наливная тара. Эти грибы вызывают гниль в поверхностных слоях
древесины, превращая их в тёмно-коричневую, шоколадную или чёрную
мягкую массу без структуры, которая после высыхания твердеет, сильно
усыхает и покрывается мелкой сеточкой трещин вдоль и поперек волокон.
Наиболее существенные поражения аэроводные грибы производят в
тонких материалах, например в досках оросителей градирен тепловых
электростанций, где они находятся в среде с постоянно повышенной
температурой и хорошей аэрацией. На поверхности доски ежегодно
сгнивает и смывается слой древесины толщиной 0,5... 1 мм, если она не
защищена антисептиками.
В иных условиях грибы этой группы менее активны, гниль, которую
они вызывают, называется умеренной.
Основными представителями аэроводных грибов являются
несовершенные грибы Allescheria terrestris, Chaetomium globosum Kunze,
различные виды Alternaria, Aspergllus и др.
Определитель основных дереворазрушающих грибов дан в
приложении к учебнику.
§ 9. Дереворазрушающие насекомые
В биологическом разрушении древесины заметную роль играют
дерев ^разрушающие насекомые. Они питаются содержимым клеток,
целлюлозой и гемицеллюлозами древесины и могут поселиться как на
здоровой, так и пораженной грибами, свежесрубленной и сухой древесине.
Процесс разрушения насекомыми срубленной древесины может начаться
еще в лесу или при хранении круглых лесоматериалов на складах и
продолжаться в пиломатериалах, постройках и сооружениях. Также он
может произойти в высушенной древесине, но увлажняемой при
эксплуатации.
Насекомых, повреждающих древесину, можно разделить на две
группы [4]:
- лесные и штабельные дереворазрушающие насекомые,
повреждающие растущие деревья и лесоматериалы, хранящиеся на
складах;
- домовые н мебельные дереворазрушающне насекомые,
повреждающие деревянные элементы зданий и сооружений, мебели в
процессе эксплуатации.
Повреждения древесины насекомыми называется червоточина. Она
может быть на поверхности и внутри поврежденных объектов и имеет вид
круглых или овальных отверстий, канавок и бороздок. Основные
32
разрушения производят не взрослые насекомые, а личинки, использующие
древесину и кору для своего питания.
Полный цикл развития насекомых состоит из следующих этапов:
- вылет взрослых насекомых, спаривание и откладывание яиц;
- появление из яиц личинок, их развитие, питание и рост;
- превращение личинок в неподвижные и непитающиеся куколки;
- превращение куколок во взрослых насекомых.
Лесные и штабельные насекомые. Особенностью этих насекомых
является то, что, нарушая целостность коры и древесины круглых
лесоматериалов при хранении, они способствуют испарению влаги из
древесины и воздухообмену с окружающей средой. Это создает условия
для развития грибов и бактерий. Кроме того, насекомые сами разносят
споры грибов по своим ходам. Некоторые дереворазрушающие насекомые
поедают споры гриба вместе с окружающей их слизью. Споры проходят
сквозь пищеварительный канал насекомого, не теряя способности к
прорастанию. Есть предположение, что у ряда грибов споры,
подвергшиеся действию пищеварительных соков, прорастают лучше, чем
не прошедшие по кишечному тракту насекомого [4].
К насекомым этой группы относятся короеды, усачи, долгоносики
(слоники), златки, сверлила, рогохвосты.
Большинство короедов, долгоносиков, некоторые усачи, златки и др.
образуют червоточину на границе между корой и древесиной с
незначительными поверхностными углублениями в последнюю. Усачи,
сверлила, рогохвосты, некоторые златки, короеды-древесинники
проникают в глубокие слои древесины, иногда - до сердцевины. Наличие
насекомых в древесине можно обнаружить по входным и летным
отверстиям в коре или по кучкам буровой муки возле входных отверстий.
Обычно для своего питания и выведения потомства каждый вид
насекомых использует определенную древесную породу или группу пород.
При этом одни предпочитают поселяться на бревнах с толстой корой,
другие - на бревнах, покрытых тонкой корой.
Короеды (Pityogenes typographies L., Xyloterus lineatus 01. и др.)
(рис. 2.8) - небольшие жучки длиной от 2 до 8 мм. Тело почти
цилиндрическое, окрашено в темный цвет - от коричневого до черного.
Личинки белые, несколько изогнутые, со светло-коричневой головкой.
Куколки белые.
Проникая в кору через специально проделанное отверстие, самка,
после оплодотворения, прокладывает маточный ход и откладывает по
бокам его яйца. Появившиеся из яиц личинки прогрызают в стороны от
маточного хода личинковые ходы, которые по мере их роста становятся
все шире (рис. 2.9). В конце хода выросшая личинка делает куколочную
колыбельку. Молодые жуки выходят наружу, выгрызая в коре летные
отверстия. От рассмотренного выше типичного строения ходов бывают
33
различные отклонения, зависящие от вида короеда. Каждому виду
короедов свойственен свой рисунок ходов, по которому и определяется его
вид.
Рис. 2.8. Короед-типограф (сильно увеличено)
Рис.2.9. Ходы и личинки короеда в древесине
Большинство короедов обитает под корой, личинки питаются лубом,
камбием и молодым слоем заболони. Ходы у большинства видов короедов
очищены от буровой муки, которая высыпается на наружную поверхность
бревна.
Вылет этих насекомых и откладывание яиц происходит
преимущественно весной и в начале лета. Однако некоторые виды
производят во второй половине лета второе поколение. Другие виды
имеют растянутый период и откладывают яйца в течение всего лета.
Обычно короеды проходят весь цикл развития в течение лета. Фаза
яйца в среднем продолжается 10... 14 дней, личинки - 15...30 дней и
больше. Фаза куколки длится 10. ..14 дней. Яйца откладываются примерно
в течение месяца. Зимуют обычно взрослые жуки. Места их зимовки: под
корой в лесной подстилке, в древесном хламе у поверхности почвы и т.д.
Усачи или дровосеки (Stromatium unikolor 01., Monochamus
galloprovincialis 01., Tetropiutn fuscum F. и др.) (рис. 2.10) обычно крупные
жуки длиной от 10 до 50 мм черного, серого и других цветов. Тело
удлиненное, несколько сплюснутое; усики обычно длинные, у некоторых
видов намного превышающие длину тела. Личинка крупная, белая, с
темной головкой, безногая или с тремя парами ног. Куколка белого или
желтоватого цвета похожа на взрослого жука.
Лёт усачей происходит чаще всего в начале и середине лета,
затягиваясь иногда до конца лета. Яйца откладываются в трещины и щели
коры или в специальные насечки в коре, сделанные самкой. Период кладки
сильно растянут. Через 10.. 20 дней появляются личинки, которые
начинают проделывать в лубе ходы, обычно неправильной формы. В
Дальнейшем личинка у одних видов усачей уходит глубоко в древесину, у
34
других - менее глубоко, у третьих вся жизнь личинки протекает
непосредственно под корой или в коре.
Рис. 2.10. Усачи: а - малый черный усач; б-личинка елового усача;
в - серый длинноусый усач (самец и самка)
Внутри древесины личинка делает типичный изогнутый ход,
подходя перед окукливанием близко к поверхности древесины. Ходы
личинок в поперечном сечении округло-овальные и часто забиты буровой
мукой.
Некоторые виды насекомых выбрасывают буровую муку наружу (в
виде кучек) через специальные вентиляционные отверстия. Куколка
обычно лежит в специальной колыбельке. Появившийся молодой жук
выгрызает круглое летное отверстие и выходит наружу. Усачи имеют
одногодичную и двухгодичную генерацию, иногда же процесс их развития
затягивается и на более долгий срок. Зимуют чаще всего в фазе личинки,
жук вылетает летом следующего года.
Долгоносики (слоники) (Curculionidae) - жуки длиной 5,5... 14 мм с
характерной головкой, вытянутой наподобие хоботка. Личинки белые,
безногие, слегка изогнутые, с буро-желтой головкой. Лет происходит в
мае. Яйца откладываются под кору. Личинки развиваются в лубе, иногда
слегка затрагивая заболонь. Здесь же личинки и зимуют. Ходы личинок в
древесине имеют сходство с ходами усачей, они забиты крупными
кусочками коры и луба. Куколки находятся в особой колыбельке, слегка
углубленной в древесину и выстланной мягкой стружкой. Генерация
долгоносиков одногодичная и двухгодовая. Вторая зимовка происходит в
фазе жука в лесной подстилке.
Златки (Phaenops cyanea L., Chrysobothris affinis Fabr.) - жуки,
длиной 5... 11 мм, широкие, сверху плоские, снизу выпуклые. Окраска в
большинстве случаев металлически-блестящая. Личинки белого цвета,
безногие, с коричневой головкой. У одних видов златок личинки с
расширенной грудью, плоские (рис. 2.11, а), у других - почти
35
цилиндрические. Многие златки проделывают ходы только в лубе, почти
не затрагивая заболони, и только окукливаются в самых верхних слоях
древесины. Некоторые из них проникают в более глубокие слои. Ходы
личинок овального сечения, напоминающие ходы усачей, забиты буровой
мукой.
Сверлила (Elateroides dermestoides К.). Жуки сильно вытянутые в
длину, с хорошо развитой головой и тонкими кожистыми надкрыльями.
Личинки белые, узкие, длинные, с длинными ногами, с характерным
острым отростком на заднем конце тела. Личинка проникает вглубь
древесины и делает ход преимущественно поперек волокон в радиальном и
тангенциальном направлениях. У одних видов ходы личинок
располагаются в заболонной части древесины (сверлило лиственное), у
других - проникают до сердцевины (сверлило хвойное). Перед
окукливанием личинка двигается снова к входному отверстию, расширяя
червоточину. Далее она закупоривает отверстие буровой мукой и
окукливается недалеко от поверхности. Стенки хода черные от
разрастающегося мицелия гриба. Молодой жук вылетает весной. Зимует
насекомое в фазе личинки. Присутствие насекомого в древесине можно
обнаружить по кучкам буровой муки, которую личинка постоянно
выталкивает через входное отверстие. Наиболее распространенное
насекомое - сверлило лиственное (рис. 2.11, б). Их лет происходит весной
и в начале лета. Яйца откладывают в трещины неокоренных
лесоматериалов.
а б
Рис.2.11 Синяя златка и ее личинка - а; сверлило лиственное
и его личинка - б
Рогохвосты (Sirex gigas L.) - крупные насекомые (длиной 30...45
мм) из отряда перепончатокрылых (родственные осам, пчелам), с
цилиндрическим телом, снабженным у самок длинным яйцекладом
(рогохвостом). При помощи рогохвоста самка проделывает в коре или
заболони отверстия и откладывает яйца в глубокие слои древесины.
36
Личинки белые, или желтоватые, цилиндрические, на конце брюшка
имеют острый отросток. Ходы круглого сечения. Личинки проходят в
древесину на большую глубину, потом возвращаются к наружным слоям
для окукливания. Летные отверстия круглые, диаметром 5...7 мм. Цикл
генерации 2...4 года.
Рогохвосты поселяются на растущих ослабленных деревьях,
свежесрубленной древесине, а также в строительных конструкциях.
Заселенная рогохвостами древесина в строительных конструкциях быстро
разрушается.
Существует несколько разновидностей рогохвостов, из которых
обыкновенный рогохвост поселяется на сосне, черный и синий - на ели,
желтый - на сосне и лиственнице (рис. 2.12).
Рис. 2.12. Желтый сосновый рогохвост и его личинка
Условия жизнедеятельности дереворазрушающнх насекомых.
Для развития насекомым необходимы определенные условия: температура,
освещенность, влажность воздуха и древесины, состояние коры и луба.
Жизнедеятельность большинства насекомых наблюдается при
температуре воздуха от 10 до 35 °C; оптимальная температура для
развития составляет 18...28 °C.
Температура воздуха по-разному влияет на процессы
жизнедеятельности различных видов насекомых. Например, короед-
древесинник начинает летать весной и приступает к размножению сразу
же после оттаивания поверхности почвы. Другие виды короедов находятся
в это время в состоянии оцепенения. Скорость проникновения короеда -
типографа в кору зависит от температуры: при 13 °C продолжается 24 часа,
при 16 °C - 18 часов, а при 20 °C - 3 часа [3].
Оптимальная относительная влажность наружного воздуха
составляет 60...80 %. Внутри ходов и колыбелек под корой и в древесине
влажность воздуха должна быть близка к 100%, что необходимо для
поддержания жизнеспособности и развития слабо защищенных от
высыхания личинок, куколок и яиц. При влажности воздуха 30 % и ниже
происходит оцепенение насекомых.
37
Насекомые повреждают преимущественно неокоренные или
частично окоренные лесоматериалы через несколько дней после заготовки.
Полностью окоренные лесоматериалы способны заселять только
некоторые усачи, рогохвосты и сверлила. На пихтовых лесоматериалах
насекомые заселяются во второе лето хранения, когда в ней снизится
содержание терпенов - веществ токсичных для насекомых.
Некоторые короеды способны заселить свежесрубленную древесину,
а также выгруженную из воды. Как правило, насекомые этой группы
заканчивают весь цикл своего развития в еще непросохшей древесине.
Однако некоторые усачи, начав развитие во влажной древесине на складах,
могут продолжать его в сухой древесине в постройках.
Требования к освещенности у насекомых разные. Большинство из
них заселяют слабо затененные или открытые лесоматериалы верхних
двух-трех рядов штабелей (многие короеды, усачи и др.), некоторым
требуется затенение (еловые и сосновые усачи), третьим требуется еще
большее затенение, и они поселяются на нижних бревнах штабелей
(долгоносики, сверлила).
Большинство насекомых, поражающих лесоматериалы на складах,
представляют опасность для ослабленных растущих деревьев, а иногда и
здоровых. С одной стороны, хранение древесины в лесу или вблизи леса
связано с опасностью заражения ее насекомыми, а с другой стороны -
заражение срубленной древесины создает дополнительную угрозу
растущему лесу.
Наиболее подвержена поражению насекомыми при хранении
древесина хвойных пород, особенно ели. Классификация пород древесины
по стойкости к поражению насекомыми приведена в табл. 2.1
Таблица 2.1
Классификация пород древесины по стойкости к повреждению
насекомыми. ГОСТ 9014.0-75 «Лесоматериалы круглые. Хранение. Общие
требования».
Класс стойкости Порода древесины
I - стойкие Пихта, бук, граб, клен, ольха, осина, тополь, явор
II - нестойкие Ель, сосна, лиственница, кедр, дуб, ильмовые, ясень, береза
Домовые и мебельные дереворазрушающие насекомые.
Особенностью домовых и мебельных насекомых является их способность
поселяться и развиваться на сухой древесине построек и изделий, если
имеется локальное или общее увлажнение. Наиболее типичные места
поселения насекомых этой группы: бревенчатые стены, потолочные балки,
детали полов и междуэтажных перекрытий, элементы интерьера, мебели,
произведений искусства, рам, музыкальных инструментов. При появлении
38
одного пораженного насекомыми предмета, разрушению подвергаются
остальные изделия и деревянные элементы здания. В первую очередь
поражаются ножки мебели, так как при уборке полов они часто
увлажняются.
Цикл развития от яйца до взрослого насекомого в зависимости от их
вида и внешних условий составляет от 2 до 5 лет. Весной или в начале лета
(май и июнь) взрослые жуки прогрызают в древесине летные отверстия,
вылетают, спариваются и откладывают яйца в трещины, летные отверстия
и другие углубления. В отапливаемых помещениях вылет жуков
происходит нерегулярно, но круглый год.
Самая длительная фаза развития — стадия личинки. Она
продолжается от нескольких месяцев до 2...3, а иногда до 5 лет. В этот
период, не выходя на поверхность, личинка разрушает древесину изнутри.
Поэтому поражение деревянных изделий домовыми насекомыми
обнаруживается иногда слишком поздно. Признаками присутствия
насекомого в древесине являются: наличие летных отверстий, кучек
буровой муки, издаваемым ими тикающим звукам и скоплению их весной
у источников света.
Жизнедеятельность насекомых происходит при влажности
древесины 20...50 %. Однако, некоторые их виды могут развиваться в
древесине с влажностью около 10 %. Оптимальная температура среды -
20...30 °C. При температуре ниже 10 °C процессы жизнедеятельности
насекомых резко замедляются, но возобновляется при ее повышении. При
температуре выше 40 °C насекомые погибают.
Видовой состав насекомых, разрушающих древесину в постройках,
разнообразен. Наиболее распространены точильщики: домовый,
мебельный, пестрый, грабовый, а также долгоносик-трухляк и серый
домовый усач [8].
Мебельный точилыцик (АпоЫит punctatum) - темно-коричневый
жучок цилиндрической формы, длиной 3...4 мм, тело густо покрыто
мокрыми тонкими желтоватыми волосками; передняя часть спинки
покрывает головку, которая поэтому сверху не видна; надкрылья сзади
круто загибаются книзу и тупо закругляются; усики и ноги красновато-
бурые (рис. 2.13).
Рис 2.13. Мебельный жук-точильщик и его личинка
39
Яйца жучков длиной 0,4...0,5 мм, короткоовальной формы, белые с
желтоватым оттенком, полупрозрачные. Каждая самка откладывает до 40
яиц - по 5... 10 штук в щели или неровности деревянных элементов, а
иногда и в старые летные отверстия. Стадия яйца продолжается около двух
недель. Личинка белая, длиной до 4 мм, подковообразная, с хорошо
развитыми челюстями. Ее ходы имеют круглое сечение, диаметром 1...1.2
мм, обычно заполнены буровой мукой. Стадия личинки продолжается от
нескольких недель до 2.. .4 лет. В конце своего развития личинка подходит
к наружной поверхности древесины и устраивает себе колыбельку для
окукливания - овальное углубление длиной 3...4 мм, расположенное вдоль
наружной поверхности на глубине приблизительно 1 мм. Стадия куколки
длится около двух недель. Развившийся из куколки жучок прогрызает
тонкий наружный слой древесины и выходит наружу. Летные отверстия
имеют круглую форму диаметром 1...2 мм. Перед вылетом из древесины
(апрель-июнь) жучок издает звуки, похожие на тиканье часов. После
вылета из древесины насекомые живут приблизительно две недели. В этот
период времени происходит их спаривание и откладывание яиц.
Мебельные точильщики - самые распространенные и опасные
разрушители древесины. Они поражают древесину хвойных и лиственных
пород - сосны, ели, дуба, клена и др. Распространены в России от южных
границ приблизительно до 60° с. ш. (за исключением северных районов),
Западной Европе, Северной Америке и Австралии.
Домовый точильщик (Anobium pertinax) похож на мебельного, но
несколько крупнее - 4,5...5 мм, темно-бурого цвета. На переднеспинке в
задних углах два золотисто-желтых пятна, образованных шелковистыми
волосками; переднеспинка имеет наибольшую ширину у основания
надкрылий и, постепенно сужаясь, уменьшается вдвое у головы (рис. 2.14).
Личинка длиной 4,5...5 мм, белая, с тремя парами коротких ног,
похожа на личинку мебельного точильщика, но более крупная. Яйца белые
с желтоватым оттенком, полупрозрачные, размером 0,5...0,6 мм, которые
насекомое откладывает на освещенных солнцем местах деревянных
конструкций.
Рис. 2.14. Домовый жук-точильщик и его личинка
40
Диаметр ходов и летных отверстий около 3 мм. Оптимальные
условия развития примерно те же, что и для мебельного точильщика.
Вылет жуков происходит в течение всего лета. Домовый точильщик чаще
поселяется на древесине хвойных пород, предпочитает сухую,
периодически увлажняющуюся древесину. Так же как мебельный
точильщик, он издает звуки, похожие на тиканье часов. Он распространен
в европейской части России до 60° с. ш., в Сибири (до Иркутска) и
Западной Европе.
Пестрый точильщик (Xestobium rufovillosum, Anobium testellatum) -
крупный жук (длиной до 8 мм) темно-коричневого цвета; надкрылья
покрыты желтовато-красноватыми волосиками, которые образуют
характерные пятнышки; усики нитевидные, короткие (рис. 2.15). Личинки
длиной до 10 мм покрыты золотистыми волосиками. Ходы личинок
круглые и в основном забиты экскрементами. Обычно насекомые
повреждают древесину лиственных пород, реже - хвойных, предпочитают
пораженную грибами древесину. Время лета - май-июнь. Цикл генерации
2...3 года.
Долгоносик-трухляк (Pselactus spadix Hrbst) - жучок длиной 3...3.5
мм темно-коричневого цвета, голова вытянута в трубку в виде хоботка
(рис. 2.16). Переднеспинка уже ширины надкрылий. Усики и ножки
красноватые; голени ножек на концах имеют шипы. Яйца насекомых
мутно-белые, длиной 0,3...0,4 мм; личинка молочно-белая, изогнутая,
безногая, длиной 2.5...3 мм.
Характерной особенностью этого жука является то, что взрослые
особи живут три - четыре месяца, т. е. значительно дольше, чем другие
виды, находясь в разрушенной личинками древесине и продолжая ее
разрушать. Разрушенная этими насекомыми древесина превращается в
труху.
Рис. 2.15. Пестрый
точильщик
Рис. 2.16. Долгоносик-
трухляк: жук и личинка
Долгоносик-трухляк повреждает только древесину хвойных пород.
Чаще всего им повреждается деревянные элементы кухонь, прачечных,
ванных и других мест с повышенной влажностью воздуха. Он
41
распространен в средней полосе европейской части России и в Западной
Европе.
Серый домовый усач (Hylotrupes bajulis) - крупный жук длиной
7...21 мм, имеет цвет от светло-бурого до черного; тело покрыто тонкими
беловатыми или сероватыми стоячими волосками. Голова имеет
неравномерную окраску; на переднеспинке имеются две блестящие
мозоли, на надкрыльях - волосяные пятна (рис. 2.17). Яйца,
откладываемые самкой в количестве до 200 штук, мутно-белые, овальные,
длиной 0,7...0,9 мм. Личинка длиной 20...22 мм, шириной 6...8 мм,
бледно-желтовато-белая, с буроватой головкой и длинными волосками;
голова большая с ямками и точками; верхние челюсти черные, блестящие.
Ноги короткие. Личинка продвигается в древесине с большой скоростью,
проделывая за 1 час червоточину длиной, равной длине тела. Фаза личинки
длится два-три года, хотя известны случаи, когда она затягивалась до 7 и
даже 17 лег. Летные отверстия круглые или овальные, диаметром 5... 10
мм.
Серый домовый усач распространён в европейской части России
(кроме Крайнего Севера), в Сибири, на Кавказе, в Закавказье, Иране,
Сибири, Малой Азии, Северной Америке.
Рис. 2.17 Серый домовый усач и его личинка
Термиты (Isoptera) - дереворазрушающие насекомые, которые
обитают в районах с тропическим и субтропическим климатом. Они живут
огромными обособленными колониями, насчитывающими сотни тысяч и
даже миллионы особей. Термиты заселяют дупла деревьев или деревянные
сооружения, образуя огромные гнезда высотой в несколько метров.
Население колонии термитов состоит из бесполых рабочих и солдат, а для
продолжения рода - самки и самца (рис. 2.18). Самка и самец живут в
отдельном помещении в центре гнезда, обслуживаются рабочими и
охраняются солдатами. Самка откладывает миллионы яиц.
В пищеварительном тракте этих насекомых присутствуют бактерии,
разрушающие целлюлозу. Не переработанную древесину они используют
для постройки гнезд.
42
От гнезд к поражаемому объекту ведут закрытые земляные галереи.
В древесину термиты проникают через маленькие трещины, не повреждая
ее поверхность. Разрушение древесины термитами происходит очень
быстро, особенно в местах, удаленных от естественных кормовых
ресурсов. Их деятельность становится заметной иногда лишь на той
стадии, когда начинают проваливаться доски пола или перекрытия.
Ходы термитов всегда свободны от буровой муки, а стенки их часто
покрыты особой массой, состоящей из выделений насекомых.
Термиты разрушают деревянные элементы зданий, шпалы, столбы,
растущие деревья, а также ткани, бумагу, книги, зерно, муку. Зимуют
насекомые в земле, углубляясь ниже уровня ее промерзания.
Муравьи - перепончатокрылые насекомые, длиной до 18 мм, живут
колониями. Только некоторые виды из них являются разрушителями
древесины хвойных и лиственных пород, но ею не питаются, а выводятся в
ней и пользуются как жильем.
Проникают в древесину через трещины коры, выгрызают мягкие
части ранних годичных колец, оставляя невредимыми сучья и позднюю
древесину. Заселение древесины муравьями снаружи заметно лишь по
отверстиям, через которые высыпается буровая мука.
Морские древоточцы разрушают подводную часть деревянных
элементов судов и береговые сооружения, находящиеся в морской воде с
содержанием солей не ниже 1 %. К ним относятся ракообразные и
моллюски. Из ракообразных наиболее распространен морской древесный
жук (Limnoria lignosum), а из моллюсков - корабельный червь (Teredo
navalis). Морские древоточцы встречаются у берегов Тихого океана и
Чёрного моря (Туапсе), но их значение в разрушении древесины для нашей
страны сравнительно невелико.
Морской древесный жук представляет собой белесоватое, маленькое,
длиной около 5 мм, морское животное, похожее на мокрицу (рис. 2.19). Он
разрушает древесину с поверхности, не проникая вглубь. Когда один слой
древесины разрушится, новые поколения жука разрушают следующий
слой и т.д.
Рис. 2.18 Термиты:! - рабочий;
2 - солдат; 3 - самка
Рис. 2.19. Морской
древесный жук
43
Корабельный червь (морской древоточец) способен самостоятельно
разлагать целлюлозу. Он высверливает в древесине отверстия, похожие на
соты. Образующийся при этом древесный порошок пропускает через свою
пищеварительную систему.
Корабельный червь - беловатое, червеобразное, мягкотелое
животное длиной до 20 см, имеющее раковину из двух полукруглых
известковых образований, усаженных острыми зубцами в виде терки.
Раковина закрывает только головную часть червя и служит для
проникновения его в древесину.
Контрольные вопросы. 1. Каков механизм разрушения древесины грибами?
2. Дайте характеристику коррозионной гнили - деструктивной гнили. 3. В чем разница
между плесневыми и деревоокрашивающими грибами? 4. В чем особенность
дереворазрушающих грибов? 5. На какие подгруппы разделяются дереворазрушающие
грибы? 6. Каково строение гриба? 7. Дайте характеристику каждому элементу строения
гриба. 8. Какова последовательность заселения древесины грибами? 9. Дайте
характеристику плесневых грибов - основных представителей деревоокрашивающих
грибов. 10. Дайте характеристику основных домовых грибов. 11. Дайте характеристику
основных атмосферных и складских грибов; в чем их различие? 12. Как
подразделяются дереворазрушающие насекомые? 13. Рассмотрите цикл развития
насекомых. 14. Назовите основных представителей лесных и штабельных насекомых
разрушающих древесину. 15. Какова особенность поражения древесины лесными и
штабельными насекомыми? 16. Назовите основных представителей домовых и
мебельных насекомых разрушающих древесину. 17. Какова особенность поражения
древесины домовыми и мебельными насекомыми9
44
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ЗАЩИТНОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ
§ 10. Методы зашиты древесины от грибов
В климатических условиях нашей страны биологические
повреждения и разрушения древесины вызывают главным образом
дереворазрушающие, деревоокрашивающие и плесневые грибы. Древесина
различных пород противостоит грибным поражениям в неодинаковой
степени. В соответствии с ГОСТ 20022.2-80 основные отечественные
породы по стойкости к гниению подразделяются на 4 класса: стойкие,
среднестойкие, малостойкие и нестойкие (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Классификация древесных пород по стойкости к гниению
Класс Порода древесины
Заболонь Ядро (включая ложное ядро)
Стойкие Сосна обыкновенная, ясень Сосна сибирская (кедр), лиственница, сосна обыкновенная, дуб, ясень
Среднестойкие Ель, сосна сибирская (кедр), лиственница, пихта Ель, пихта, бук
Малостойкие Береза, бук, вяз, граб, дуб, клен Вяз, клен
Нестойкие Липа, ольха, осина Липа, осина, ольха, береза
Развитие в древесине грибов, как отмечалось выше, происходит
лишь при определенных температурно-влажностных условиях.
Большинство грибов не развиваются при температуре ниже О...5°С и
выше 45...50 °C. Развитие грибов также прекращается, если влажность
древесины становится ниже 18...20 % или выше 120... 150 % - в первом
случае из-за недостатка в древесине воды, а во втором - кислорода.
Поэтому существуют и в ряде случаев применяются методы защиты
древесины, основанные на принципах создания и поддержания таких
влажностных и температурных состояний, которые исключают
возможность жизнедеятельности грибных организмов.
Так, на принципе снижения влажности основана защита древесины
путем ее сушки. Сушка — весьма надежный метод длительной защиты
древесины, эксплуатируемой в условиях, исключающих ее повторные
увлажнения. Техника и технология сушки древесины рассмотрены ранее в
дисциплине «Сушка и тепловая обработка древесины».
Принцип повышения влажности используется для сезонной защиты
древесного сырья (бревен, кряжей) методами затопления или
45
довдевания при его хранении на складах в летний период. В зимний
период сезонная защита сырья обеспечивается понижением его
температуры, т. е. замораживанием. Подробно вопросы защиты
древесины на складах хранения лесоматериалов рассматриваются в главе 7
учебника.
На принципе защиты древесины от грибной инфекции путем
повышения температуры основано пропаривание лесоматериалов
некоторых лиственных пород наиболее подверженных поражению
грибами (береза, бук), обеспечивающее стерилизацию древесины.
Наиболее действенны и практически наиболее важны методы
защиты древесины от биоповреждений, основанные на использовании
антисептиков - веществ ядовитых (токсичных) для поражающих
древесину организмов. Имеются два таких метода - антисептирование и
консервирование.
Антисептирование состоит в том, что на поверхность древесины
наносится тонкий слой антисептика с целью кратковременной ее защиты
от поражения грибами в процессе атмосферной сушки. Возможно его
применение и при перевозках древесины.
Консервированием называется длительная защита древесины от
биоповреждений, обеспечиваемая пропиткой антисептиками, т. е. их
введением в сортименты на определенную глубину.
Свойства антисептиков, способы антисептирования и
консервирования, технология и применяемое оборудование
рассматриваются в соответствующих главах учебника.
§ 11. Методы защиты древесины от насекомых
Борьба с насекомыми в большинстве случаев сводится к проведению
тех же мероприятий, какие предусмотрены против грибных поражений.
Пораженные древоточцами лесоматериалы в производстве
использовать нельзя, так как разрушение древесины будет продолжаться в
процессе эксплуатации изготовленных из нее изделий и сооружений. При
незначительных объемах разрушения лесоматериалы, подвергнутые
стерилизации, т. е. нагреванию до температуры, превышающей 60° С,
могут быть использованы в дальнейшем производстве.
Однако стерилизация лесоматериалов убивает находящихся в
древесине грибов древоточцев, но не предохраняет ее от последующего
поражения. Эффективным методом борьбы с насекомыми является
обработка деревянных элементов отравляющими веществами, которые
предохраняют древесину от нападения и уничтожают находящихся в
толще материала, как личинок, так и взрослых особей. Такие вещества
называются инсектицидами. В своем большинстве они являются
46
одновременно антисептиками. Эти термины и будут использоваться в
дальнейшем в наименовании средств борьбы с насекомыми.
Места поражения древесины древоточцами можно ликвидировать
различными способами:
- введением раствора антисептика в древесину; при этом достигается
гибель находящихся там древоточцев;
- обработкой изделий и конструкций парообразными
инсектицидными веществами;
- обработкой поверхности пораженных элементов антисептическими
составами, вызывающими гибель жуков при их вылете из древесины;
- тепловой обработкой древесины: пораженные зоны прогреваются
до температуры превышающей 40 °C; нагрев древесины может
осуществляться в жидкостях или газах чисто конвективным путем, а также
в поле токов ТВЧ или СВЧ; при этом обеспечивается полная стерилизация
древесины, в том числе, и от грибковых поражений.
Очаги поражения определяются по следующим внешним признакам.
В деревянных элементах здания, мебели и предметах быта
обнаруживаются летные отверстия, около которых находится
высыпавшаяся буровая мука.
На полу, на подоконниках или в других местах изредка наблюдаются
живые или мертвые взрослые жуки-древоточцы. При длительном
поражении поверхностные слои становятся дряблыми или полностью
превращаются в труху.
Если обнаружен хотя бы один из этих признаков поражения,
необходимо провести детальное обследование всего объекта. При
обследовании особое внимание следует уделять конструктивным
элементам, находящимся вблизи печей, радиаторов, дымовых труб и окон.
Осмотру подлежат конструкции перекрытий (доски пола, балки, лаги,
накат, черепные бруски, подшивка). В деревянных зданиях необходимо
осмотреть нижние венцы, стойки, каркасы панельных наружных стен,
перегородки, конструкции крыши и узлы сопряжения деревянных
элементов. Кроме того, внимательному осмотру подвергается состояние
предметов интерьера — деревянных кроватей, шкафов, комодов, полок,
музыкальных инструментов и пр., так как они нередко являются
источниками заражения.
При обследовании рекомендуется определить характер и размеры
поражения, вид древоточца, а также степень разрушения каждого
элемента.
Рассмотрим особенности каждого из способов защиты древесины.
Первый способ защиты древесины основан на глубокой пропитке
древесины антисептическими растворами под давлением. Раствор
проникает в древесину, преимущественно, вдоль волокон по сосудам и
капиллярам, а также по ходам древоточцев, создавая зоны, в контакте с
47
которыми насекомые в любой стадии своего развития погибают. Суть
способа состоит в том, что в древесине высверливается значительное
количество отверстий, в которые ввертываются полые буравчики, через
которые по гибким шлангам под давлением вводится пропитывающая
жидкость. Способ весьма эффективен, но очень трудоемок. Он широко
применяется для пропитки деревянных элементов деревянного зодчества и
других деревянных сооружений, но выполним только для крупных и
доступных для обработки элементов.
Разновидностью этого способа является введение пропиточного
раствора в летные отверстия. Для этой цели вполне применим
медицинский инъекционный шприц. Следует иметь в виду, что
червоточина в этом случае свободна от вредителей. Раствор проникает по
ней на достаточную глубину и далее по макрокапиллярной системе
древесины распределяется в зоне поражения. Этот вариант используется
при защите мебели и подобных ей изделий.
В каждом здании есть множество крупных и мелких элементов,
пропитка которых растворами антисептиков практически невозможна.
Такие элементы можно легко и быстро обрабатывать газообразными или
парообразными инсектицидными средствами. Однако практика показала
малую эффективность этого способа, даже при применении
высокотоксичных инсектицидов, значительная часть которых
(хлорпикрин, дихлорэтан, полихлориды бензола и другие) запрещена для
применения в жилых и общественных зданиях. Они действуют только в
момент обработки и не успевают проникнуть внутрь древесины. В
частности, имеется отрицательный результат (А.И. Расев), полученный при
обработке дымовыми шашками, содержащими сернистый газ, помещений
одного частного коттеджа.
Следующий способ состоит в том, что на поверхность пораженных
элементов наносится антисептический раствор, умерщвляющий
древоточцев при их вылете из древесины. После такой обработки личинки
древоточцев остаются в древесине еще 2...5 лет, продолжают разрушать
древесину и погибают лишь тогда, когда, став взрослыми насекомыми,
прогрызают себе летные отверстия. Нового поражения при этом не
происходит. Защитный состав на поверхности древесины должен быть
сохранен на несколько лет, до вылета из древесины последнего
древоточца. Обработка должна повторяться ежегодно, до начала вылета
взрослых особей. Способ достаточно эффективен. Несмотря на то, что при
таком способе уничтожения древоточцев деревянные элементы строения в
той или иной мере теряют свою прочность, на практике он в целях
сохранения объекта и простоты обработки во многих случаях оказывается
наиболее предпочтительным.
Радикальным средством стерилизации очагов поражения является
тепловая обработка древесины. Конвективное нагревание древесины в
48
зданиях, сооружениях, мебели и других элементов интерьера весьма
проблематично. Объясняется это тем, что обрабатываемый объект должен
длительное время находиться в среде с повышенной температурой. Это
будет неизбежно сопровождаться снижением влажности древесины,
которое может привести к изменению формы и размеров изделия или
конструктивного элемента. Что касается мебели, то такая обработка может
привести к непоправимым результатам (разрушение шиповых соединений,
нарушение формы изделия, утрата отделочного покрытия). Кроме того,
имеются технические и организационные трудности с реализацией такого
способа.
Тепловая обработка древесины в электромагнитном поле СВЧ не
имеет указанных выше недостатков. Прогрев древесины идет по всему
объему и с большой интенсивностью. За период обработки практически не
происходит изменения влажности, причем поверхность изделия или
конструктивного элемента нагревается в меньшей степени, чем
центральные зоны (в отличие от конвективного нагревания). Очень
важным обстоятельством является то, что при обработке сухой древесины
пораженной древоточцами, энергия поля будет концентрироваться на
объектах с повышенным влагосодержанием, которыми и являются
личинки. Из этого следует, что поле СВЧ будет действовать избирательно,
нагревая более интенсивно личинки и приводя их к гибели.
На кафедре сушки и защиты древесины Московского
Государственного университета леса (Расев А.И.) по заданию ФГУК
«Историко-архитектурный и этнографический музей заповедник «Кижи»
была разработана и изготовлена микроволновая установка,
предназначенная для тепловой обработки фрагментов деревянных
конструкций с целью их стерилизации. В настоящее время она
используется на объектах музея заповедника «Кижи» для обработки
элементов деревянных конструкций, пораженных жуками-точильщиками
без их разборки.
Установка проста в конструкции и эксплуатации. Ее обслуживание
не требует специальной подготовки персонала, она безопасна при
соблюдении элементарных требований техники безопасности.
Установка состоит из блока генератора СВЧ 5 и рупора 3 (Рис. 3.1).
Блок генератора состоит из корпуса, внутри которого установлен
волновод. На нем закреплены магнетрон, высоковольтный трансформатор,
конденсатор, высоковольтный диод, которые являются основными
элементами конструкции блока. Там же смонтированы вентиляторы
охлаждения и другие элементы.
Рупор, выполненный в виде диффузора с фланцами, имеет
встроенную «мешалку» 4, служащую для выравнивания
электромагнитного поля по площади обрабатываемого объекта. Рупор с
49
блоком генератора СВЧ фланцами прикрепляется на обрабатываемой
поверхности общедоступными средствами.
Рис.3.1 Общий вид микроволновой установки для тепловой
обработки конструкций: 1 - измеритель температуры, 2 - фрагмент
дере «иной стены, 3 - рупор, 4 - «мешалка», 5 - блок генератора СВЧ
Дополнительно установка комплектуется двухканальным
измерителем температуры 1 и индикатором излучения. Техническая
характеристика установки приведена в табл. 3.2
Таблица 3.2
Техническая характеристика микроволновой
установки для тепловой обработки
№№ п.п. Технические показатели Размерность Величина
1 Габаритные размеры установки, высота м 0,65
ширина м 0,65
глубина м 0,5
2 Площадь обрабатываемой поверхности м2 0,6x0,6
3 Толщина обрабатываемой стеновой конструкции м 0,15... 0,25
4 Вес кг 7,0
5 Электрическое напряжение, однофазное В 220
6 Потребляемая мощность кВт 1,2
7 Выходная мощность кВт 0,8
8 Рабочая частота генератора СВЧ МГц 2450
Эксплуатация установки в течение нескольких сезонов показала ее
эффективность и надежность.
Продолжительность обработки зависит от температуры окружающей
среды, толщины стены, влажности древесины. Например, при влажности
древесины равной 20 % и толщины стены 25 см, продолжительность
обработки составляет 1,7 ч при to = 20° С, - 2,1 ч при to = 10° С, - 2,5 ч
при to =0° С.
50
Установка может быть использована для тепловой обработки
мебели, деревянных конструкций интерьера и других деревянных изделий
§ 12. Методы защиты древесины от огня
Меры, принимаемые для защиты древесины от огня, в основном
направлены на то, чтобы исключить или затруднить ее нагревание от
источника тепловой энергии. К методам огнезащиты относятся:
- конструктивная противопожарная профилактика, осуществляемая
при проектировании, строительстве и эксплуатации деревянных зданий и
сооружений;
- покрытие поверхностей деревянных конструкций огнезащитными
составами;
- пропитка древесины огнезащитными составами.
Для защиты древесины от возгорания большое значение имеют
конструктивные мероприятия. Особое внимание следует уделять должной
теплоизоляции деревянных сортиментов конструкции от отопительных
систем и приборов: печей, каминов, плит, дымоходов, дымовых труб и др.
Все эти мероприятия подробно рассматриваются в литературе по
строительству [8].
Эффективной защитой древесины от возгорания является покрытие
деревянных поверхностей зданий и сооружений огнезащитными
составами.
В состав покрытия входят следующие компоненты:
- вещества, относящиеся к группе материалов несгораемых или
трудносгораемых, а также таких, которые при нагревании образуют
подобные материалы;
- негорючие наполнители;
- связующие.
Достаточно надежную защиту обеспечивает оштукатуривание
деревянных конструкций зданий. Например, штукатурка толщиною
20...25 мм выдерживает воздействие среды с температурой 880 °C в
течение 30 минут. Пожаробезопасными считаются также деревянные
двери, поверхность которых покрыта листовым асбестом толщиною 3...5
мм и листовой кровельной сталью.
В состав огнезащитных обмазок входят как неорганические (жидкое
стекло, известь, фосфаты аммония, гипс, цемент и пр.) так и органические
соединения (сульфитный щелок, фенолформальдегидные, карбамидные и
другие смолы). Наполнителями служат: асбест, вермикулит, молотые
шлаки, кирпич, базальт и другие вещества.
Огнезащитные краски имеют в своем составе, кроме связующего и
наполнителя, пигменты, окрашивающие поверхность в разные цвета. Они
51
достаточно быстро затвердевают и образуют огнезащитную пленку,
имеющую дополнительно декоративную функцию.
Огнезащитная обмазка имеет меньшую прочность, ее наносят на
древесину достаточно толстым слоем.
Важнейшие указания по защите деревянных конструкций от
возгорания даны Противопожарными нормами строительного
проектирования, промышленных предприятий и населенных мест СНиП
2.01.02-85, СНиП 21-01-97, правилами Государственного пожарного
надзора, документами ГУОП МЧС.
Особенно надежной защиты древесины от возгорания можно
достигнуть пропиткой огнезащитными составами.
Огнезащитные составы бывают разного действия. Они могут
содержать вещества, снижающие температуру внешнего очага теплового
импульса. При этом в них под воздействием повышенной температуры
проходят химические реакции, сопровождающиеся поглощением тепла.
Огнестойкость древесины увеличивают также вещества, которые
преграждают доступ кислорода в зону горения. Такими веществами
являются антипирены, которые выделяют негорючие пары или газы и
создают между древесиной и очагом тепла газовую преграду. Кроме того,
инертные газы, выделяемые антипиренами, разбавляют горючие газы
пиролиза древесины, до такого уровня, при котором полученная смесь не
воспламеняется.
Если антипирен плавится при температуре ниже той, при которой
горит древесина, то образуется пленка, преграждающая доступ кислорода
к нагретой древесине или к углю. Это также ограничивает возможность
воспламенения. Кроме того, такая пленка затрудняет выделение газов из
древесины. Эта пленка должна быть достаточно стойка по отношению не
только к огню, но и к воде, применяемой при тушении.
Возможно применение щелочей (гидроокиси калия, поташа) и
некоторых клеев. Обработанная ими древесина дает в результате
воздействия высокой температуры пористый теплоизолирующий слой
трудногорящего угля.
Подробно состав и свойства антипиренов, рассматривается в главе 4,
а технология и оборудование для пропитки древесины в главе 6 учебника.
§ 13. Принципы защиты древесины в конструкциях
Одним из эффективных и экологически безопасных средств защиты
древесины в гражданских зданиях, включая малоэтажные деревянные
дома, является конструкционная профилактика.
Под конструкционной профилактикой понимаются меры,
принимаемые при разработке конструкции здания, его строительстве н
52
эксплуатации, обеспечивающие длительный срок службы (более 50 лет)
без биологического разрушения.
Защита от биологических разрушителей может быть достигнута при
минимальном использовании химических средств защиты. В большей
степени она обеспечивается правильным конструированием здания,
создающим условия неблагоприятные для развития грибов и насекомых.
Для этого в процессе эксплуатации здания в его надземной части
должна устойчиво поддерживаться эксплуатационная влажность
древесины, которая, в зависимости от назначения помещения, может
колебаться в пределах от 8 до 20 %. В таких условиях, как отмечалось
выше, дереворазрушающие и другие грибы в древесине не развиваются.
Только в тех случаях, когда нет возможности стабильно
поддерживать влажность ниже 18...20 %, когда элементы деревянных
конструкций периодически подвергаются увлажнению атмосферными
осадками или грунтовыми водами, они подлежат обработке химическими
средствами защиты. К таким элементам, например, относятся нижние
венцы деревянных домов, лаги, лежащие на грунте, столбы и пр.
В редких случаях, при наличии высоких грунтовых вод, в
болотистых местностях, в береговой зоне возможно полное погружение
деревянных элементов конструкции, например, свай подземной части
здания, в воду. При влажности древесины выше 120 % грибы, как
отмечалось выше, также не развиваются. Деревянные конструкции в
таком случае служат сотни лет.
Очень часто строители, нарушая по разным обстоятельствам
Строительные нормы и правила, при возведении домов используют
сырую древесину. В этом случае необходимо принять неотложные меры
для сушки древесины в конструкции, путем применения естественной и
принудительной вентиляции помещений, создавая в них такой
температурно-влажностный режим, который соответствует условиям
последующей эксплуатации.
Для обеспечения требуемой эксплуатационной влажности
деревянные конструкции следует защищать от источников увлажнения, к
которым относятся:
— грунтовые (подземные) и поверхностные (ливневые и
сезонные) воды, которые, проникая в фундаменты, могут подниматься
вверх по стене за счет капиллярных сил на высоту до третьего этажа; эта
влага, испаряясь внутри помещений, повышает влажность воздуха и
создает неблагоприятные условия, как для проживания людей, так и
стойкости древесины конструкций. В местах опоры деревянных балок на
стены, насыщенные влагой, наблюдается промерзание кирпичной кладки,
выпадение конденсата;
- атмосферная влага в виде дождя, снега и града; опасна для
надземной части здания. Проникая в пространство под крышей через
53
щели и повреждения в кровле, атмосферные осадки увлажняют элементы
стропильной системы, утеплитель и деревянные чердачные перекрытия;
при коротких свесах крыши атмосферные осадки увлажняют стены, что
приводит к загниванию стеновых бревен, брусьев, дощатых обшивок;
- монтажная или строительная влага; поступает в конструкции
зданий при их возведении; большое количество влаги может быть
внесено при использовании сырой древесины, применении кладочных и
отделочных растворов, бетонировании и др.; например, в 1 м3 кирпичной
кладки содержится до 200 л воды. Один кубический метр древесины с
влажностью 23 % при высыхании до 10... 12 % выделяет около 40 л. воды;
- конденсационная влага; образуется на поверхности или внутри
деревянных ограждающих конструкций жилых зданий; поверхностная
конденсация имеет место при недостаточном термическом
сопротивлении ограждения, когда температура на внутренней
поверхности становится ниже температуры точки росы; она наблюдается
визуально, особенно на оштукатуренных поверхностях; конденсация
водяного пара внутри деревянных конструкций может быть
систематической и периодической. При систематической конденсации
теплый влажный воздух перемещается из помещения в сторону
пониженной температуры, при его охлаждении происходит конденсация
водяного пара, приводящая к увлажнению древесины; она имеет место во
всех ограждающих конструкциях, если внутри их отсутствует
гидроизоляция. Периодическая конденсация происходит во время
оттепели после сильных морозов при резком повышении температуры
наружного воздуха; масса материала ограждений не успевает нагреться
(имеет место температурный гистерезис), температура их поверхности
оказывается ниже температуры точки росы и происходит конденсация
водяных паров (наблюдается в виде инея). Конденсационное увлажнение
может происходить в глубине трещин в брёвнах и брусьях стен
вследствие утреннего, температурного гистерезиса, характерного для
условий континентального климата. Внутренняя конденсация более
опасна, чем поверхностная, потому что обнаруживается, как правило,
когда в ограждающей конструкции произошли необратимые изменения
под действием дереворазрушающих грибов;
- влага, проникающая в конструкции из-за протечек; вызвана
неисправностями кровли, сетей водопровода, канализации и санитарно-
технического оборудования;
- влага, которая попадает на деревянные элементы конструкций
в результате конструкционных ошибок, допущенных при
проектировании или в ходе строительства.
В комплексе мероприятий по конструкционной профилактике
деревянных конструкций зданий большое значение имеет правильный
выбор земельного участка под застройку.
54
На влажность конструкций подполья или подвала существенно
влияет влажность грунта под зданием. Новостройки следует располагать
на возвышенностях, имеющих низкий уровень грунтовых вод и хороший
естественный сток атмосферных осадков. Когда это невозможно,
необходимо проведение мелиоративных мероприятий, например,
искусственного понижения грунтовых вод и др.
С площадей, предусмотренных под новостройки, следует удалять
верхний растительный слой земли, корни растений, пни, так как они
являются хорошей органической базой для развития домовых грибов.
Сильное разрастание деревьев и кустарников вокруг постройки также
создает условия для развития грибов.
Уклон земли от здания должен быть спланирован так, чтобы
атмосферные осадки стекали с поверхности кровли и ограждений в
открытые или закрытые водостоки.
Конструкционные решения основных узлов, как деревянных домов,
так и домов с частичным использованием древесных материалов
рассматриваются в курсе «Основы строительного дела» [8], поэтому
далее остановимся на характеристике мер, обеспечивающих сохранность
древесины в основных узлах от биологических разрушителей.
Наружные стены построек и зданий испытывают на себе постоянное
влияние атмосферных воздействий, которые в совокупности с агентами
биологического разрушения приводят к ухудшению внешнего вида,
старению и нарушению целостности сооружения.
Для предупреждения или существенного снижения такого
воздействия наружную поверхность стены следует выносить за плоскость
цоколя (рис. 3.2, поз. 5); если же цоколь выступает за плоскость стены, то
монтируется фартук 7, выступающий за плоскость цоколя не менее чем
на 50 мм; при наличии дощатой обшивки фартук заводят под доски
обшивки. В верхней части стены делают широкий карниз или свес 4
крыши (не менее 50 см), защищающий стену от прямого попадания
атмосферных осадков падающих наклонно под напором ветра на
плоскость стены.
Для устранения увлажнения нижних венцов здания, между ними и
цоколем размещают прокладку из теплоизоляционного материала
заключённую между двумя слоями гидроизоляции, и доску, пропитанную
антисептиком.
Для удаления из подполья влаги, испаряющейся из грунта, в верхней
части цоколя делаются вентиляционные отверстия размерами не менее
15x27 см на расстоянии не более 3...4 м одно от другого.
Высота подполья от поверхности уплотненного грунта до низа балок
должна быть не менее 50 см, а по уплотненному грунту укладывается
гидроизоляционный слой. Цоколь отделяется от подземной части
фундамента слоем гидроизоляционного материала.
55
Земля, прилегающая к цоколю, должна быть спланирована и
закреплена отмосткой 6 с уклоном и шириной не менее 50 см.
Подземная часть фундамента выполняется из влагоустойчивых
материалов.
Рис. 3.2. Конструкционное оформление наружной деревянной стены: а —
неправильное; б, в — правильное; 1 — стена завершена узким карнизом или узким
свесом крыши; 2 — цоколь выступает за плоскость стены; 3 — земля, прилегающая к
цоколю, не спланирована; 4 — стена сверху завершена широким карнизом или
широким свесом крыши; 5 — стена выступает за плоскость цоколя; 6 — земля,
прилегающая к цоколю, спланирована и имеет отмостку; 7 - фартук, защищающий
цоколь от увлажнения
В междуэтажных и чердачных перекрытиях балочного типа
наибольшей опасности подвержены концы балок в местах опоры на
наружные каменные стены, где они могут увлажняться монтажной влагой
и конденсатом, выпадающим зимой на передней стенке опорного гнезда.
Конец балки заделанной в стену, включая торец, обрабатывается
водорастворимым антисептиком на длину 50...75 см и гидроизолируется
(кроме торца) рулонным материалом или слоем мастики толщиной не
менее 2 мм. Гнездо со стороны помещения заделывают цементным
раствором, изолирующим его от теплого воздуха из помещения для
предотвращения образования конденсата.
Деревянные элементы утепленных чердачных перекрытий могут
увлажняться конденсатом, который образуется внутри при недостаточной
56
толщине утеплителя или неправильно размещённом (в холодной зоне)
гидроизоляционном слое.
При использовании н качестве несущих конструкций деревянных
ферм, гнезда для опор ферм должны быть открытыми. Опорный
(мауэрлатный) брус, опирающийся на наружные каменные стены,
размещают выше уровня утеплителя чердачного перекрытия не менее чем
на три ряда кирпичной кладки. Необходимо также предусмотреть его
обработку антисептиками и изоляцию от кладки гидроизоляционным
материалом.
Методом защиты древесины от воздействия воды, растворов
кислот и щелочей является ее гидрофобизация. Снижение
гигроскопичности древесины может достигаться:
- покрытием поверхности гидрофобными пленками, которые могут
образовать водная битумная эмульсия; раствор восков каменноугольного
или другого пека; расплавленный или растворенный парафин или
петролатум; растворы или эмульсии некоторых синтетических смол;
- пропиткой древесины гидрофобными веществами;
- удалением из древесинного вещества гидрофильных
гидроксильных групп.
Хорошие результаты дает обработка древесины
фенолформальдегидными смолами, которые не только гидрофобизируют,
но и консервируют древесину, особенно если в них содержится в избытке
формалин или высшие фенолы. Покрытая или пропитанная такими
смолами древесина приобретает значительную стойкость против кислот и
щелочей. В качестве антипиренов к смолам можно добавлять хлористый
цинк или хромат меди.
Применимы методы обработки поверхности лесоматериалов
асфальтом или лаками, к которым добавлен порошок алюминия. Такие
покрытия дают почти полную защиту древесины от воздействия воды и в
то же время придают лесоматериалам красивый металлический вид и
снижают их горючесть.
Стабилизация объема лесоматериалов достигается пропиткой
синтетическими смолами, заменой содержащейся в древесине воды
некоторыми силикатами и другими способами.
§ 14. Области применения консервирования и огнезащиты
древесины
В хозяйстве нашей страны большое количество высококачественных
крупномерных лесоматериалов расходуется на шпалы, переводные брусья,
детали опор линий электропередачи и связи. Их эксплуатация проходит в
тяжелых (с точки зрения возможности биоповреждений) условиях и они
подлежат консервированию в обязательном порядке. Весьма крупный
57
потребитель древесины - строительная индустрия (жилищное,
промышленное, сельскохозяйственное и другие виды строительства).
Строительство потребляет более половины заготовляемой в стране
древесины, из которой 10... 12 % должно быть подвергнуто
консервированию. Ему подлежат конструкционные элементы,
периодически соприкасающиеся с увлажняемыми материалами, или такие,
на которых может конденсироваться вода (балки, стропила, обрешетка
деревянных кровель, перегородки неотапливаемых помещений).
Обязательно также консервирование деревянных частей и деталей
открытых сооружений и животноводческих построек, деревянных кровель,
деревянных элементов любых сооружений, соприкасающихся с грунтом
или подвергающихся воздействию атмосферных осадков. Значительное
количество древесины расходуется на возведение мостов, все деревянные
элементы которых должны консервироваться. Консервированию, кроме
того, подлежат элементы деревянных судов, вагонов, памятники истории и
культуры, изготовленные из древесины.
Интенсивность разрушения древесины, в том числе и
консервированной, зависит от условий ее службы, которые
характеризуются активностью биоразрушителей, особенностями
увлажнения древесины, скоростью вымывания из нее защитных
веществ (расконсервирования). По ГОСТ 20022.2-80 условия службы
консервированной древесины разделены по интенсивности разрушений и
расконсервирования на 18 классов (табл. 3.3). Из таблицы видно, что класс
условий службы возрастает с повышением интенсивности вымывания
защитных веществ. При одинаковой интенсивности вымывания на класс
условий службы влияет годовая продолжительность активного
биологического разрушения древесины, определяемая климатом
географического района, где она используется.
Область применения огнезащиты древесины - в основном
строительство. Строительными нормами регламентируются основные
противопожарные мероприятия, обязательные при возведении зданий и
сооружений различного назначения, в том числе требования к
огнезащитной обработке деревянных деталей и узлов. Наиболее высокие
требования предъявляются к противопожарной защите древесины в
зданиях зрелищных предприятий, больниц, яслей, детских садов, школ.
Огнезащите путем пропитки антипиренами необходимо подвергать
деревянные стропила, обрешетку кровель, элементы неоштукатуренных
деревянных перегородок, стен, перекрытий, лестниц и лестничных клеток,
а для многоэтажных деревянных зданий - дополнительно детали полов
верхних этажей, карнизов и балконов. Подлежат пропитке антипиренами,
кроме того, все деревянные детали и узлы зданий складов горючего, судов,
музеев, картинных галерей, архивов. В большинстве случаев древесина,
58
подвергаемая огнезащите, должна быть одновременно защищена и от
биоразрушителей.
Таблица 3.3
Классификация условий службы древесины по скорости
расконсервирования______________________________________
Интенсив- ность вымывания Источники и особенности увлажнения и вымывания Объекты защиты Продолжительность активности биоразрушителей, мес. Класс условий службы
н 1 2 3 4 5
Нет Г игроскопическое увлажнение в зам- кнутом простран- стве или непровет- риваемом поме- щении Деревянная тара под оборудова- ние, материалы и продукты, хранимые в неотапливаемых складах, а также транспортиру- емые (в условиях, исключаю- щих контакт с водой) железно- дорожным или водным транс- портом в страны тропического климата До 12 I
Деревянные элементы внутрен- них конструкций различных сооружений без контакта с грунтом н влажными матери- алами До 6 Свыше 6 II III
Слабое Периодическое промерзание или контакт с периоди- чески увлажняемы- ми материалами Деревянные элементы внутрен- них конструкций построек и сооружений До 6 Свыше 6 IV V
Умеренное I степени Периодически об- разующийся на по- верхности и стека- ющий конденсат Деревянные детали кузовов, фургонов Деревянные элементы внут- ренних конструкций построек и сооружений Свыше 6 До 6 Свыше 6 VI VII VIII
Умеренное II степени Атмосферные осадки Верхние строения открытых сооружений, кроме загрязнен- ных кровель, мостовые брусья и настилы мостов, тара для кру- пногабаритного оборудования До 6 Свыше 6 IX X
59
Таблица 3.3 (окончание)
1 2 3 4 5
Умеренное III степени Почвенная влага и загрязнения орга- нического характера Рудничные стойки кратковре- менной службы Сваи, детали деревянных опор линий связи и электропередачи, заборные и дорожные столбы; шпалы, переводные и мостовые брусья; лаги, утопленные в грунт; настилы мостов и лежни дорог по грунту; деревянные детали контейнеров, длительно опирающиеся на грунт; детали деревоземляных сооружений и другие конструкции, контак- тирующие с грунтом; детали животноводческих построек, деревянные кровли при условии накопления на них пыли и мусора Свыше б До 6 Свыше 6 XI ХП XIII
Сильное Теплая вода металлургических, других заводов и электростанций Оросители градирен Свыше 6 XIV
Сильное Речная и болотная вода в условиях умеренного климата Речная и болотная вода в условиях тропического климата Деревянные конструкции бере- говых сооружений, судов, наплавных средств, ряжи мостов, детали деревянных опор линий связи и электропередачи До 6 Свыше 6 XV XVI
Сильное Морская вода в условиях умерен- ного климата Морская вода в условиях тропичес- кого и субтропи- ческого климата Деревянные конструкции береговых сооружений, су- дов и наплавных средств До 6 Свыше 6 XVII XVIII
Контрольные вопросы. 1. Дать классификацию древесных пород по стойкости
к гниению 2. Назовите условия, при которых развитие грибов в древесине
прекращается. 3. Назовите способы защиты древесины от биологических разрушителей
без применения средств химической защиты. 4. Каковы основные методы защиты
древесины от насекомых? 5. Как можно ликвидировать места поражения древесины
насекомыми? 6. Как обнаружить места поражения древесины насекомыми? 7 В чем
особенность тепловой обработки деревянных конструкций в поле СВЧ? 8. Назовите
60
методы защиты древесины от огня. 9. Почему антипирены повышают огнестойкость
древесины? 10 Что понимается под конструктивной профилактикой защиты древесины
от биоразрушителей? 11. Почему при эксплуатации деревянных сооружений требуется
соблюдать эксплуатационную влажность? 12. Назовите вероятные источники
увлажнения древесины. 13. Перечислите меры конструктивного характера,
принимаемые для предупреждения от биоразрушения древесины. 14. Назовите
основные элементы деревянных конструкций подлежащих консервированию. 15. От
чего зависит интенсивность разрушения древесины? 16. Как связана интенсивность
разрушения древесины грибами от класса условий службы?
61
ГЛАВА 4. ХИМИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ
ДРЕВЕСИНЫ ОТ БИОРАЗРУШЕНИЯ И ВОЗГОРАНИЯ
§ 15. Классификация защитных средств. Токсичность
антисептиков. Требования , предъявляемые к
защитным средствам
К химическим средствам защиты древесины относятся:
- антисептики - вещества и их смеси, повышающие стойкость
древесины к плесневым, деревоокрашивающим и дереворазрушающим
грибам, а также к насекомым;
- антипирены - вещества и их смеси, снижающие ее горючесть, а
также способность к тлению;
- огнебиозащитные препараты, обладающие свойствами
комплексного действия.
Антисептики, предназначенные для защиты древесины от
поражения биологическими агентами разрушения (грибами, жуками,
термитами и т.д.), должны обладать определенной токсичностью по
отношению к ним. Антипирены должны снижать возгораемость
древесины и уменьшать ее тление.
Действие антисептиков в основном сводится к разрушению
энзиматической системы организмов, поражающих древесину. Грибы, на
которые воздействовал антисептик, не смогут выделять
соответствующие энзимы, при помощи которых они разлагают
целлюлозу или лигнин древесины и питаются продуктами разложения в
процессе жизнедеятельности. В другом случае, антисептик может давать
с древесиной такие соединения, на которые не действуют выделяемые
грибами энзимы. Применительно к насекомым антисептики являются
ядами, действующие на пищеварительные, дыхательные органы и
нервную систему Во всех случаях грибы и насекомые погибают, либо
жизнедеятельность их тормозится на срок службы изделий из
древесины.
Токсичность антисептиков определяется в лаборатории путем
биологических испытаний, в ходе которых образцы древесины
подвергаются воздействию определенных видов грибов.
Степень токсичности антисептиков характеризуется их пороговым
поглощением (R 95, %), которое выражается процентным отношением
массы введенного в древесину антисептика к массе абсолютно сухой
древесины [9]. Оно соответствует такой величине, при которой потеря
массы пропитанной древесины в период испытаний снижается в 20 раз (на
95%) по сравнению с древесиной, не содержащей антисептиков.
Токсичность антисептика будет тем выше, чем меньше будет пороговое
поглощение.
62
Величина порогового поглощения испытуемого антисептика зависит
от ряда факторов: температурно-влажностного состояния древесины,
питательной среды, вида, возраста и состояния культуры гриба,
продолжительности его воздействия на древесину. Эта величина в
некоторой степени является условной и не может быть непосредственно
использована на практике.
Метод порогового поглощения имеет невысокую точность, однако
он используется в научных исследованиях на начальной стадии разработки
рецептуры антисептиков. При этом определяется отношение предельной
дозы одного антисептика, взятого за эталон, к предельной дозе другого.
Такое отношение носит название степень (коэффициент) токсичности. В
качестве эталона некоторыми исследователями [9] рекомендуется
предельная доза чистого фтористого натрия (NaF), равная R95 = 0,65 %
В производственных условиях антисептики могут вымываться из
пропитанной древесины. Поэтому при пропитке древесины используют
растворы, концентрация антисептика в которых превышает пороговое
поглощение.
Для каждого антисептика обычно устанавливают величину
поглощения, которая учитывает: пороговое поглощение, некоторый запас
на вымывание, условия службы изделий и конструкций из древесины.
Величина поглощения определяется массой введенного в древесину
антисептика по отношению к объему пропитанной зоны сортиментов -
чистое поглощение или к их общему объему - общее (полное)
поглощение.
Токсичность антисептика является одним из основных показателей
его свойств.
Антипирены должны снижать возгораемость древесины и
уменьшать ее тление. К антипиренам, как отмечалось выше, относятся
вещества, которые преграждают доступ кислорода в зону горения в
результате образования негорючих газов или пленки в зоне горения.
Защита древесины антисептиками и антипиренами имеет общую
химическую и технологическую базу. Однако имеются существенные
различия между этими направлениями. Процесс биозащиты относительно
регулярен, его интенсивность определяется условиями службы, которые в
период эксплуатации данной деревянной конструкции или изделия
достаточно стабильны. Можно прогнозировать, что, имея общее
поглощение антисептика 1 ...20 кг/м3, обеспечивается защита древесины от
разрушения на 25...50 и более лет. При огнезащите делать таких прогнозов
нельзя, поскольку неизвестна мощность огневого импульса,
воздействующего на конструкцию. Исходя из этого, рекомендуется защита
по максимуму, предусматривающая общее поглощение антипирена равное
40...80 кг/м3, которое, однако, в некоторых случаях может оказаться
недостаточным.
63
Особенность защиты древесины от возгорания химическими
средствами состоит в том, что эффективными являются лишь большие
поглощения антипиренов. Это приводит к утяжелению материала, часто
увеличивает его гигроскопичность и хрупкость, затрудняет склеивание и
отделку.
Имеется ряд методов испытания антипиренов. По опыту Сенежской
лаборатории консервирования [6] первоначально проводятся ускоренные
испытания древесины обработанной антипиренами на огнестойкость в
лабораторных условиях. Это позволяет провести отбор веществ и
препаратов для их дальнейших полигонных испытаний с целью
моделирования горения конструкций и проведения Государственных
испытаний, дающих показатели для установления областей применения и
норм расходов антипиренов. Ускоренные испытания регламентируются
ГОСТ 16363-98. Тем же стандартом определяется порядок проведения
сертификационных испытаний. Для экспресс-анализа огнезащищающей
способности антипиренов в исследовательской практике следует
воспользоваться ГОСТ 30028.3-93.
Сущность всех методов состоит в определении потери массы
древесины обработанной испытываемыми составами или покрытиями при
огневом импульсе в условиях благоприятных для аккумулирования тепла.
Био-огнезащитные препараты являются средствами
комбинированного действия и содержат в качестве компонентов, как
антисептики, так и антипирены. Рецептура этих препаратов составляется в
зависимости от желаемой направленности действия (био- или огнезащита);
они подвергаются испытаниям, как на токсичность, так и огнестойкость.
Все средства химической защиты должны удовлетворять ряду
требований, основными из которых являются следующие:
Быть стойкими, то есть сохранять длительное время токсичность и
огнестойкость, не разлагаться, не испаряться, не вымываться из древесины
водой или атмосферными осадками, особенно в процессе эксплуатации.
В последние годы особое внимание при разработке рецептур средств
химической защиты уделяется именно повышению их стойкости или
невымываемости. Невымываемые антисептики или антипирены - это
смеси двух и более химических веществ, которые после введения в
древесину, в результате реакций между собой и древесными веществами
образуют труднорастворимые соединения, которые практически не
вымываются. Характеристики таких препаратов будут рассмотрены ниже.
Растворимые в воде средства должны иметь хорошую
растворимость. При пропитке древесины слабо растворимыми
веществами для получения одного и того же уровня защищенности
приходится вводить в древесину большее количество раствора, что требует
более продолжительной пропитки и применения более дорогого
оборудования.
64
Вещества, входящие в состав препаратов, должны легко
проникать в древесину. Легкопроникающие пропиточные составы более
технологичны, так как при их применении требуется меньшая
продолжительность процесса, может быть использован простой способ
пропитки, применено наиболее простое оборудование.
Проникающая способность препаратов определяется не только
размерами молекул солей, входящих в состав препарата, но и
кислотностью раствора - pH. В некоторых случаях, например, некоторые
антисептические препараты проникают в древесину даже быстрее, чем
чистая вода.
Должны быть безопасными для человека и домашних
животных. Наиболее опасными для человека по их токсичности являются
препараты, содержащие хром, мышьяк, фтор, фенол, хлор. При работе со
всеми препаратами обслуживающий персонал должен соблюдать меры
предосторожности, работать в спецодежде, иметь защитные очки,
респираторы и другие защитные средства,
Не должны вызывать коррозии металлов и разрушать
древесину. Под этим понимается, что вводимый в древесину препарат не
ухудшает физико-механические свойства древесины.
Различные препараты воздействуют на древесину неодинаково.
Например, препарат, содержащий соли хрома, меди и аммониевые
соединения понижает предел прочности древесины на статический изгиб,
но увеличивает предел прочности на сжатие, а препарат, содержащий те же
соли меди и хрома в совокупности с борными соединениями, повышает
пределы прочности, как на изгиб, так и на сжатие.
Пропитывающие вещества не должны повышать гигроскопичность
древесины. Наиболее сильное повышение гигроскопичности древесины
вызывают препараты, содержащие соли магния.
Вводимые в древесину препараты не должны вызывать
значительную коррозию металлов крепежных деталей деревянных
изделий, а также деталей пропиточного оборудования.
Химические средства ие должны быть дефицитными и должны
иметь низкую стоимость.
В зависимости от специфики применения к пропиточным веществам
могут также предъявляться дополнительные требования. Так, в отдельных
случаях необходимо, чтобы препараты ие имели сильного резкого запаха
(жилищное строительство), ие изменяли естественного цвета
древесины, не оказывали отрицательного влияния на возможность
последующей окраски, отделки и склеивания древесины.
Предъявляемые требования настолько разнообразны, что ни один из
известных в настоящее время препаратов полностью им не отвечает. В
каждом конкретном случае выбор того или иного средства определяется
назначением изделий или сооружений из древесины и условиями их
65
службы. Общие технические требования при разработке конкретных
защитных средств, постановке их на производство, технологии их
применения определены в ГОСТ 30495-2006 «Средства защитные для
древесины. Общие технические условия».
Наиболее многочисленную группу химических средств защиты
представляют препараты, состоящие из смесей водорастворимых
химических веществ, большинство которых сами по себе являются или
антисептиками или антипиренами. В смесях эти вещества могут проявить
как просто суммарный эффект, так и дать эффект синергизма. Этот
эффект означает, что защищающее действие смеси оказывается выше
суммы защищающих действий каждого из веществ этой смеси.
§ 16. Водорастворимые химические вещества, применяемые для
защиты древесины
Авторы считают целесообразным отказаться от той классификации
химических средств защиты, которая обычно излагается в учебной и
справочной литературе по вопросам защиты древесины. Более логичным
представляется дать характеристику простых неорганических и
органических соединений, которые входят в состав многокомпонентных
препаратов, применяемых в промышленности и затем дать рецептуру этих
препаратов. Такой подход дает возможность свободы действий
исследователю, приступившему к разработке новых препаратов, базируясь
на положениях ГОСТ 30495-2006.
Фтористый натрий, НФ (NaF, ТУ 113-08-586) - порошок белого
или светло-серого цвета, нелетучий, без запаха, не окрашивает древесину,
не вызывает коррозии металлов, легко проникает в древесину. Трудно
растворяется в воде (предельная растворимость в горячей воде составляет
3,5—4 %), но легко вымывается из древесины. Обладает большой
токсичностью против грибов и насекомых. Является одним из самых
распространенных водорастворимых антисептиков и употребляется в виде
3...4 % раствора для пропитки древесины в постройках и закрытых
сооружениях. Входит в состав препаратов, антисептических паст
предназначенных для пропитки древесины в конструкциях работающих в
тяжелых условиях. При соприкосновении с мелом, известью, цементом
препарат теряет свою токсичность, так как фтор образует с кальцием
нетоксичные и нерастворимые соединения (фторид кальция). По этой же
причине растворять фтористый натрий надо в мягкой воде с минимальным
содержанием солей кальция.
Кремиефтористый натрий, КФН (NazSiF6, ТУ113-08-587) - белый
или серый порошок, без запаха, получаемый из отходов суперфосфатного
производства, более дешевый, чем фтористый натрий, но очень слабо
66
растворим в воде (в холодной воде растворимость составляет 0,65 %, в
горячей - 2,4 %). При такой растворимости обладает малой токсичностью,
что ограничивает его применение в чистом виде. Вымывается из
древесины меньше, чем фтористый натрий. Применяется в основном в
многокомпонентных антисептиках и для изготовления антисептических
паст. В горячем растворе КФН легко вступает в реакцию с аммиаком и
содой, образуя, в первом случае фтористый аммоний, а во втором -
фтористый натрий, что позволяет повысить токсичность антисептика.
КФН превосходит по токсичности фтористый натрий и ему следует отдать
предпочтение при пропитке древесины под давлением, если его можно
ввести в древесину в требуемом количестве. Кремнефтористый натрий
теряет токсичность при контакте с известью, мелом, цементом.
Фтористый аммоний ФА (NH4F, ГОСТ 5418-75) представляет
собой бесцветные кристаллы, обладает высокой токсичностью и хорошей
растворимостью в воде. Получается путем обработки кремнефтористого
натрия 25 % техническим аммиаком в горячем растворе и употребляется в
виде 3...5% раствора. Антисептик обладает повышенной
гигроскопичностью, вызывает коррозию металлов, является более дорогим
по сравнению с ФН и КФН. Используется в составе многокомпонентных
антисептиков.
Аммония бифторид фторида, (NH4FHF ± NH4F, ТУ 113-08-544)
является аналогом фтористого аммония. Применяется в составе
многокомпонентных препаратов.
Кремнефтористый аммоний [(NH^zSiFe, ТУ 6 09-1927-92] - белый
или сероватый порошок, без запаха, обладает высокой токсичностью
(токсичнее ФН в 1,5...2,0 раза), хорошо растворяется в воде, но легко
вымывается из древесины и вызывает коррозию металлов. Интенсивность
коррозии значительно снижается при добавке в раствор 1...2 %
технического фурфурола. Применяется в виде 5...10 % раствора, а также в
виде сухой соли для приготовления антисептических паст.
Хлористый цинк (ZnCl2, ГОСТ 7345-68) - твердый сплав или серый
порошок, без запаха, обладает свойствами антисептика и антипирена, по
токсичности уступает фтористому натрию, легко растворяется в воде и
легко вымывается из древесины. В чистом виде он не применяется, так как
вызывает сильную коррозию металлов, снижает прочность древесины и
повышает ее гигроскопичность.
Для уменьшения вымывания и снижения интенсивности коррозии
хлористый цинк применяют вместе с бихроматом натрия. Используется в
виде 3,5...5,0 % раствора. При более высокой концентрации разрушает
древесину.
Сернокислая медь или медный купорос (CuSO4-5H2O, ГОСТ 19347-
77) кристаллическая соль светло-синего или голубого цвета, обладает
слабой токсичностью к грибам, но очень токсична для насекомых,
67
особенно, муравьев и термитов. Соль хорошо растворяется в воде, но легко
вымывается почвенными водами, содержащими аммониевые соли,
вызывают коррозию металлов. Используется в многокомпонентных
антисептиках, образуя после пропитки высокотоксичные невымываемые
соединения, а также в виде 5 % раствора для обеззараживания поверхности
древесины, пораженной грибами, при производстве противогнилостного
ремонта, для поверхностной дезинфекции лесоматериалов при их
хранении. Иногда, используется для пропитки столбов, парниковых рам,
животноводческих построек, так как не является ядовитым для животных.
Бихромат натрия (Na2Cr2O7'2H2O, ГОСТ 2651-78)
кристаллическая соль красно-оранжевого цвета, хорошо растворима в
воде. Умеренно токсичен для биоразрушителей. У людей и теплокровных
вызывает местные раздражения кожи и слизистых, а также обладает
общетоксичным действием. В древесине в присутствии лигнина
образуются соединения не растворимые в воде. В чистом виде не
применяется. Входит в состав препаратов содержащих соли фтора, меди,
цинка, мышьяка. После введения в древесину переходит из
шестивалентного в трехвалентный хром и становится водоневымываемым.
Является пассивтором - веществом, которое в значительной степени
снижает коррозию металлов в растворе антисептика.
Динитрофенолят натрия, ДНФН [C6H3(NO2)2ONa] -
кристаллический порошок желто-оранжевого цвета. Токсичный
антисептик (степень токсичности - 2,0...2,5 по отношению к фтористому
натрию), нелетучий, окрашивает древесину, хорошо растворяется в воде и
не выщелачивается, огнеопасен. Этот антисептик может быть получен на
месте пропитки путем добавки к динитрофенолу кальцинированной соды,
которые, взаимодействуя в горячем растворе, образуют динитрофенолят
натрия. Применяется для пропитки древесины в виде 2...4 % раствора. Он
является пассиватором в препаратах содержащих фтористые соединения.
Пеитахлорфеиолят натрия, ПХФН (QCljONa ) - кристаллическое
вещество желтовато-серого цвета. Получается в результате воздействия
водного раствора едкого натрия на пентахлорфенол.
Обладает высокой токсичностью, хорошо растворяется в воде, но
ядовит для людей. Химически инертен, не вызывает коррозии металлов.
Стоек против вымывания, так как в древесине пентахлорфенолят натрия
под влиянием углекислоты воздуха переходит в не растворимый в воде
пентахлорфенол. Недостатком этого антисептика является его способность
сорбироваться в поверхностных слоях древесины, что затрудняет
возможность глубокой пропитки древесины. Применяется в виде 1 %
раствора для антисептирования и 4...5 % раствора для консервирования.
Пропитанная им древесина слегка темнеет, приобретенный запах со
временем исчезает. Не препятствует склеиванию и отделке древесины.
68
Интерес к препаратам, содержащим хлорфенольные группы (ДНФН,
ПХФН), резко снизился после ограничения их применения для защиты
древесины Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ).
Мышьяковокислый натрий (Na2HAsO4) или калий (K2HAsO4)
бесцветные кристаллические соли, хорошо растворимые в воде.
Исключительно мощный антисептик для всех видов биоразрушителей.
Является сильным ядом для человека и теплокровных животных. Требует
очень осторожного обращения. В чистом виде не применяется. Входит в
состав препаратов. При введении в древесину вступает в химическую
реакцию с компонентами препарата и веществом древесины, образуя
нерастворимые в воде соединения, которые остаются токсичными для
биоразрушителей, но становятся не ядовитыми для человека и
теплокровных животных. Препараты, содержащие соли мышьяка,
применяются в ряде стран для защиты открыто стоящих деревянных
конструкций.
Борная кислота (Н3ВО3, ГОСТ 18704-78) — антипирен,
обладающий также свойствами антисептика. Она представляет собой
белые кристаллы, напоминающие чешуйки. Умеренно растворяется в воде.
Она вызывает слабую коррозию металлов, почти не повышает
гигроскопичности древесины, при нагревании расплавляется в
стекловидную массу, защищающую древесину от огня. Пропитанная ею
древесина хорошо склеивается и отделывается. Допускается для пропитки
пищевой тары. Применяется в составе антисептических, антипиренных и
био-огнезащитных препаратов.
Бура (тетраборат натрия) (Na2B4O710H2O, ГОСТ 8429-77)
относится к числу эффективных антипиренов, обладает также свойствами
антисептика. Она представляет собой белую кристаллическую
негигроскопичную соль. Растворимость ее в воде при 20 °C составляет
5,0%, при 80 °C — 31,4%. Бура вызывает незначительную коррозию
металлов и по сравнению с другими антипиренами в очень малой степени
повышает гигроскопичность древесины. При нагревании она вспучивается
и выделяет пары воды, которые понижают температуру на поверхности
древесины и затрудняют проникновение к ней воздуха. При дальнейшем
нагревании бура расплавляется, покрывая волокна древесины
стекловидными, плохо пропускающими воздух пленками. В чистом виде
не применяется. Входит в состав антисептических, антипиренных и био-
огнезащитных препаратов.
Двузамещеииый фосфат аммония, или диаммония фосфат
[(NH4)2 НРО4, ГОСТ 8515-75] белая или сероватая мелкокристаллическая
соль, хорошо растворимая в воде (при 70 °C - 100 %) является
антипиреном, гигроскопична при относительной влажности воздуха более
80%, почти не вызывает коррозии металлов, легко пропитывает древесину
69
и слабо из нее вымывается и выветривается; однако затрудняет отделку и
склеивание древесины.
При нагревании соль постепенно разлагается на аммиак и
фосфорные кислоты. При 130...140 °C протекает процесс:
(NHL,)2 HPO4^NH4H2PO4.+ NH3.
При дальнейшем нагревании моноаммонийфосфат начинает
диссоциировать до ортофосфорной кислоты, выделяя еще одну молекулу
аммиака:
NH4H2PO4 «-> H3PQ4 + NH3
При температуре, близкой к 260 °C, ортофосфорная кислота
переходит в пирофосфорную, а при дальнейшем повышении температуры
(до 300 °C) — в метафосфорную с последовательным выделением воды:
2Н3РО4—> H4P2Q7 + Н2О
Н4Р2О7 -> 2НРОз + Н2О.
Аммиак, выделяющийся на первых стадиях разложения, образует
над поверхностью защищаемой древесины газовую оболочку,
затрудняющую поступление к ней кислорода. Образующиеся негорючие,
легкоплавкие фосфорные кислоты покрывают волокна древесины
защитной пленкой. Особенно хорошо двузамещенный фосфат аммония
защищает древесину от тления после прекращения пламенного горения.
Применяется он в виде 12—20 % растворов, обычно в смеси с
сернокислым аммонием, бурой, борной кислотой и другими антипиренами.
Фосфорнокислый аммоний (NH4H2PO4) по свойствам и механизму
огнезащитного действия, схож с двузамещенным фосфатом аммония.
Однако огнезащитный эффект его несколько ниже вследствие того, что
при разложении выделяется меньшее количество аммиака.
Сернокислый аммоний f(NH4)2SQ4, ГОСТ 9097-82]— один из
наиболее эффективных широко применяемых антипиренов. Он
представляет собой белую или слегка серую мелкокристаллическую соль,
хорошо растворимую в воде. Соль гигроскопична, вызывает коррозию
металлов. При нагревании постепенно разлагается. При температуре
близкой к 100 °C выделяет аммиак:
(NH4)2 SO4 — NH2HSO + NH3,
при дальнейшем нагревании разлагается с образованием аммиака,
сернистого газа и воды, а при некоторых условиях и азота:
70
3(1Ш,)2 SO4 — N2 + 4NH3 + 3SOa + 6H2O.
Таким образом, сульфат аммония при нагревании выделяет
значительное количество инертных газов, которые разбавляют горючие
продукты термического разложения древесины, препятствуя их
самостоятельному горению. Кроме того, аммиак, сернистый газ и другие
газы, окружая нагреваемую древесину, снижают количество поступающего
кислорода, необходимого для горения древесины и распространения
пламени. Сульфат аммония надежно защищает древесину от горения
пламенем, но не обеспечивает хорошую защиту ее от тления, так как,
разлагаясь, он не образует негорючих пленок, а уголь получается
пористым, легко подвергающимся тлению. Обычно сульфат аммония и
диаммония фосфат применяют совместно, так как, дополняя друг друга в
смеси, они обеспечивают хорошую защиту древесины, как от пламенного
горения, так и от тления. Применяется он в виде 12...20 % раствора.
Хлористый аммоний (NH4C1, ГОСТ 2210-73) является
антипиреном. При повышенной температуре (около 350 °C) разлагается на
аммиак и хлористый водород, что затрудняет пламенное горение. От
тления древесину не предохраняет. Хлористый аммоний представляет
собой белую мелкокристаллическую соль, хорошо растворимую в воде. Он
гигроскопичен, легко выветривается, вызывает коррозию металлов.
Применяется в комбинированных составах совместно с диаммония
фосфатом или как заменитель сульфата аммония.
§ 17. Водные растворы защитных препаратов
Несмотря на многообразие простых химических соединений,
которые способны защитить древесину от биологических разрушителей и
огня, количество многокомпонентных препаратов, рекомендуемых в
настоящее время к применению относительно невелико, и ограничивается
ГОСТ 28815-96. С другой стороны, на рынке защитных препаратов
имеется много предложений различных фирм, рекламирующих свою
продукцию. Анализ рекламных материалов большинства фирм показывает,
что они не раскрывают содержание препаратов. Не указываются вещества,
которые обеспечивают защищающее действие. При покупке препарата
готовой формы следует ориентироваться на известность фирмы, наличие у
нее сертификатов, подтверждающих их соответствие ГОСТ 30028.4-2006,
а еще лучше международному стандарту.
Более надежные результаты можно получить приготовлением
препарата в соответствии с ГОСТ 28815-96 на месте потребления. Для
удобства пользования такая рецептура приведена раздельно для
биозащитных, огне-биозащитных и антипиренных препаратов (см.
табл.4.1 -4.3).
71
В табл. 4.1 дана рецептура биозащитньк хромосодержащих
препаратов. Они представляют собой смеси различных водорастворимых
компонентов. Отличительной их особенностью является то, что они
относятся к невымываемым или трудновымываемым антисептикам.
Обязательным компонентом является бихромат натрия (калия). При
введении растворов в древесину эти компоненты в результате химических
реакций между собой и с древесинным веществом образуют новые
вещества, нерастворимые в воде, но сохраняющие токсичность. В
древесине хром переходит из шестивалентного в трехвалентное состояние
и образует хроматы меди, фтора, цинка и т. д., которые не вымываются.
Все хромсодержащие антисептические препараты не рекомендуется в
процессе пропитки нагревать до температуры выше 60 °C во избежание
преждевременного выпадения нерастворимых осадков.
Таблица 4.1
Пример рецептуры биозащитных препаратов (по ГОСТ 28815—96)
Препа рат Марка препарата Содержание химических веществ в частях массы
Фтори- стый натрий Бихро- мат натрия (калия) Медный купорос Аммония бифторид фторида Сода кальцини- рованная Фтори- стый аммоний Хлори- стый аммон- ий
ХМФС ХМФС-Б - 1.0 1.0 1.0 4.0 - -
ХМФС-А - 1.0 1.0 3.0 2.0 -
ХМФ- БФ 1,о 3.8 2.0 2.0 - - -
ХМХА ХМХА-112 - 1.0 1.0 - - - 2,0
ХМХА-116 1.0 1.0 - - - 6,0
ХМХА- шо - 1.0 1.0 - - - 10,0
ХМ - 1.0 1.0 - - - -
Огие- и биозащитные препараты, (табл. 4.2) т. е. препараты
комбинированного действия, содержат в качестве компонентов, как
антисептики, так и антипирены.
Препарат ББ содержит тетраборат натрия и борную кислоту. Он не
имеет цвета и запаха, легко проникает в древесину. Растворимость в воде
до 24 % (при t = 20 °C). Пропитанная древесина хорошо склеивается и
окрашивается. Препарат, однако, легко вымывается из нее.
Препарат ХМББ содержит в качестве антисептической основы
антисептик ХМ. Его рецептура позволяет изменять содержание
компонентов в зависимости от требуемой направленности действия.
Например, для повышения огнезащитного действия следует увеличивать
содержание в нем буры и борной кислоты.
Препарат ХМББ относится к трудновымываемым. Это объясняется
тем, что соединения хрома и меди образуют в древесине невымываемые
хромат меди, а соединения бора, оставаясь растворимыми в воде,
72
проникают в древесину на большую глубину, откуда их вымывание
затруднено.
Таблица 4.2
Рецептура огне-биозащитиых препаратов (по ГОСТ 28815-96)
Препарат Марка препарата Содержание химических веществ в частях массы
Бихро- мат натрия (калия) Медный купорос Фтори- стый натрий Бура Кислота борная Сода кальцини- рованная Диаммо- ния фосфат карба- мид
ХМББ ХМББ- 3324 3,0 3,0 - 2,0 4,0 - - -
ХМББ- 3239 3,0 2,0 - 3,0 9,0 - - -
ХМББ- 1212 1,0 2,0 - 1,0 2,0 - - -
ХМББ- 1128 1,0 1,0 - 2,0 8,0 - - -
ФБС ФБС 221 - - 2,0 - 1,0 1,о - -
ФБС 255 - - 2,0 - 5,0 5,0 - -
ФБС 2515 - - 2,0 - 5,0 15,0 - -
БС БС-13 - - - - 1,0 3,0 -
ББ ББ11 - - - 1,0 1,0 -
ББ32 - - - 3,0 2,0 - -
ДМФ ДМФ- 112 - - 2,0 - - 1,0 1,0
ДМФ- 552 - - 2,0 - - - 5,0 5,0
ДМФ- 551 - - 1,0 - - - 5,0 5,0
Антипирены (табл. 4.3) представляют собой препараты на основе
фосфорнокислых и сернокислых солей аммония. Основные компоненты
этих препаратов - сернокислый аммоний и диаммония фосфат.
Учитывая достоинства и недостатки этих веществ, на практике для
огнезащиты древесины применяют их смеси. Наиболее прост по составу
препарат СД, содержащий 50 % сернокислого аммония и 50 % диаммония
фосфата. В качестве антисептика в смеси добавляются фтористый натрий
(препарат СД) или кремнефтористый натрий (препарат СДК)
Таблица 4.3
Рецептура огнезащитных препаратов
Препарат Содержание химических веществ в частях массы
Диаммо- ния фосфат Сернокислый аммоний Фтористый натрий Кремне- фтористый натрий Керосиновый контакт ГОСТ 463- 53
СД 7,5 7,5 2 - -
дск-п 20 5 - - 3
СДК 8 8 - 1 -
73
Концентрация растворов химических средств защиты (табл. 4.4)
зависит от направленности действия средства, класса условий службы. Для
того, чтобы перевести древесину в группу трудносгораемых материалов
необходимо ввести в нее от 50 до 85 кг препарата на 1 м3 древесины. Для
древесины, которая эксплуатируется в более тяжелых условиях службы,
следует применять препараты с большей концентрацией.
Таблица 4.4
Концентрация водных растворов химических средств защиты
Препарат Марка препарата Концентрация препарата, % Назначение препарата
Биозащита Класс условий службы по ГОСТ 20022.2—80 Огнещащита*, поглощение, кг/м3, прн котором древесина переходит в группу трудиосгораемых материалов по ГОСТ 16363-98
КМФ-БФ - 5..20 I—XIII -
ХМФС 5...20 1-ХШ -
ХМ ХМ-11 5...20 I-XIII -
ХМББ ХМББ-3324 5...11 VIII-XIH +
ХМББ-1212 5...11 V-X +
ХМББ-3239 S...8 V-VII +
ХМББ-1128 5...7 I-IV +
ХМХА ХМХА-112 5 .15 IX-X -
ХМХА-116 10 20 VI-VIII -
ХМХА-1110 15.. .30 I-V 70...85
ФБС ФБС-211 2...7 VI-VIII +
ФБС 255 2. .15 III-VIII +
ФБС- 2515 10...17 I-V 70 .80
БС БС-13 5...20 I-VII 65
ББ ББ-11 5...20 IV-VH 60. 65
ББ-32 5. .20 I-III +
ДМФ ДМФ 3...8 IV-VII +
ДМФ 5...20 П-Ш 68.75
ДМФ 10...25 I 60...70
СД - 15.25 - 50.70
дск-п - 15...25 - 50...70
сдк - 15...25 - 50.. 70
* Знаком + отмечены препараты, имеющие огне-биозащитные свойства
Кроме рецептурных препаратов в продаже находятся препараты готовой
формы, в виде концентрированных растворов. Например, к ним следует
отнести препараты группы «СЕНЕЖ-БИО». «СЕНЕЖ-ОГНЕБИО ПРОФ»
(www.seneg.ru), антисептики и огнебиозащитные препараты, выпускаемые
ООО «Ярославский антисептик»(и'м,жаШйерП'Л.со»1), которые разрешены
органами Роспотребнадзора Минздрава и произведены в соответствии с
международным стандартом ИСО 9001. Хорошо зарекомендовала себя
фирма REMMERS (www.remmers.ru), выпускающая трудновымываемые
защитные средства без солей хрома, а в ряде препаратов используя
74
неядовитое для людей антисептическое вещество - йодопропинил
бутилкарбонат.
§ 18. Антисептические масла и органикорастворимые
антисептики
В промышленности уже на протяжении более 160 лет для
предохранения древесины от гниения применяются каменноугольные
пропиточные масла. Антисептические свойства их настолько высоки, что
вряд ли можно в настоящее время указать какой-либо другой антисептик
органического, происхождения, который можно было бы поставить в один
ряд с каменноугольным маслом. Каменноугольные масла для пропитки
древесины удовлетворяют почти всем требованиям, предъявляемым к
пропитанной древесине, работающей в открытых сооружениях (шпалы,
столбы, мостовые и переводные брусья и т. д.). Древесина, пропитанная
маслом, практически не поглощает воду и не набухает, является
электрическим изолятором и не снижает механической прочности Из
пропитанной древесины масло практически не вымывается водой и не
улетучивается, не вызывает коррозии металлов, в процессе эксплуатации
не подвергается детоксикации (старению). В литературе [9] имеются
указания о том, что в пропитанном сосновом телеграфном столбе
каменноугольное масло не изменило состав после 60-летнего срока
службы.
Во всех странах мира огромное количество древесины, работающей
в открытых сооружениях, пропитывается в основном каменноугольным
маслом и смесями его с различными нетоксичными разбавителями.
Исходным продуктом для получения каменноугольных масел
являются коксующиеся каменные угли.
Каменноугольное пропиточное масло (ГОСТ 2770-74, ТУ 14-7-
151-93) - фракция каменноугольной смолы, получаемая при
высокотемпературном коксовании (800... 1000 °C) каменного угля.
Продуктом кристаллизации антраценовой фракции каменноугольной
смолы является антраценовое масло (ТУ 14-6-150-78). Полукоксовое
каменноугольное масло - получают при низкотемпературном
(450...500 °C) коксовании угля. По токсичности полученные масла
равноценны, но вязкость полукоксового масла несколько выше, чем
антраценового и каменноугольного.
Весьма высокие антисептические свойства каменноугольных масел
позволяют применять их для пропитки древесины в смеси с другими, либо
малотоксичными, либо совсем нетоксичными разбавителями, например
мазутом, зеленым маслом, соляровыми маслами, газойлями и др.
В СССР [9] применялись смеси каменноугольного масла с мазутом в
соотношении 4 : 6. Сосновые шпалы, пропитанные указанной смесью,
75
работали в пути с удовлетворительным сроком службы. Для совмещенной
сушки-пропитки деталей опор ЛЭП на Волгоградском мачтопропиточном
заводе применялось каменноугольное пропиточное масло, разбавленное на
40 % разновидностью газойля НР-1.
Наиболее токсичными составными частями пропиточных масел
являются: нафталин, антрацен, альфа- и бетанафтол, оксидифенил и др.
Коэффициент токсичности равен 0,4.
Однако каменноугольные масла имеют ряд существенных
недостатков: у них резкий неприятный стойкий запах, окрашивают
древесину в бурый цвет, в начальный период эксплуатации повышают
горючесть древесины, составы испарений из пропитанной ими древесины
являются канцерогенами. Обработанная древесина не склеивается, не
окрашивается в другие цвета. Используются только для защиты свободно
стоящих конструкций (детали опор ЛЭП и связи, шпалы, переводные
брусья, сваи, настилы мостов, причалов и пр.).
Сланцевое масло (ГОСТ 10835-78) - жидкость темно-коричневого
или черного цвета с неприятным запахом, состоящая из смеси фракций
сланцевых смол и продуктов их переработки, получаемых при
термической, генераторной и камерной переработке горючих сланцев.
Сланцевое масло применяется для пропитки древесины в смеси с
каменноугольным маслом и в чистом виде. По токсичности уступает
каменноугольному маслу. При добавке к сланцевому маслу
пентахлорфенола (см. ниже) или нафтената меди его токсичность
повышается, и оно приравнивается по качеству к каменноугольному маслу.
Древесная смола - продукт смолокурения древесины хвойных
пород, применялась ранее в качестве антисептика при просмаливании
корпусов судов, лодок, снастей и канатов. Наиболее токсичными для
грибов являются фракции древесной смолы, полученные при более
высокой температуре. Антисептические свойства смолы можно усилить
путем хлорирования. При хлорировании нагретой до 50 °C смолы, в
присутствии в качестве катализатора железной стружки (2%), в масла
вводится до 33 % хлора. Хлорированная смола, не только предохраняет
древесину от поражения грибами, но и способствует образованию на ее
поверхности гидрофобной пленки, защищающей поверхность материала от
увлажнения.
К оргаиикорастворимим антисептикам относятся растворы
пентахлорфенола, нафтената меди и некоторых металлоорганических
соединений в органических растворителях или маслах
Пеитахлорфенол (С6С15ОН, ТУ 6-01-257-68, ГСО 7102-94) -
кристаллическое вещество желтовато-серого цвета с сиреневым оттенком.
Получается путем хлорирования фенола. Он обладает высокой
токсичностью для дереворазрушающих грибов, насекомых и древоточцев,
химически достаточно инертен, нелетучий, в воде практически
76
нерастворим, вследствие чего устойчив к вымыванию из древесины.
Пентахлорфенол хорошо растворим во многих органических
растворителях нефтяного происхождения и в маслах. Применяется в виде
3...5 % раствора. Области его применения определяются растворителем, с
которым он вводится в древесину. Растворы пентахлорфенола в легких
летучих растворителях применяются в основном для пропитки столярных
изделий и деталей машин. Пропитанная такими растворами древесина
хорошо окрашивается, полируется и склеивается. Растворы
пентахлорфенола в маслах используются для пропитки древесины
инженерных сооружений: столбов различного назначения, элементов
береговых конструкций и др. Иногда в препараты пентахлорфенола
добавляют жирорастворимые красители и водоотталкивающие вещества.
Нафтенат меди [Си(С6Н9О2)2, ГОСТ 9549-80] представляет собой
вязкую массу зеленого цвета. Содержание меди в нафтенате должно быть
не менее 9,0 %. Он высокотоксичен для дереворазрушающих грибов и
насекомых. Растворим в маслах и органических растворителях;
применяется в виде 5—10% растворов, в воде практически не
растворяется; химически инертен, обладает низкой летучестью.
Окрашивает древесину в зеленоватый цвет. Повышает гидрофобность
древесины. Пропитанная нафтенатом меди древесина плохо поддается
отделке и окраске. Нафтенат меди относительно безопасен для людей.
Препараты на основе металлоорганических соединений. Эти
препараты менее токсичны для теплокровных, но имеют более сильное
воздействие на биоразрушителей, чем неорганические соединения этих же
металлов.
В качестве антисептиков известны органические соединения свинца,
олова, мышьяка, фосфора, ртути. Следует отметить, что ртуть-, свинец-, и
мышьякорганические вещества даже в виде малотоксичных препаратов в
результате метаболизма в организме животных, а также в почве и
растениях переходят в токсичные неорганические соединения. В меньшей
степени обладают такими свойствами оловоорганические антисептики,
которые разлагаются в окружающей среде до нетоксичной двуокиси олова.
Они не вызывают коррозию металлов, отличаются стабильностью,
не накапливаются в организмах и окружающей среде. Несмотря на
достаточно высокую стоимость и известный дефицит олова, значение их
как биологически активных веществ чрезвычайно велико для борьбы с
болезнями растений, для предотвращения слизеобразования в бумажной
промышленности, как антисептиков неметаллических материалов и при
производстве судовых необрастающих красок.
Из большого количества соединений этого класса широко
используют соединения триалкил- и триарилолова.
В настоящее время они применяются некоторыми фирмами как
компоненты противообрастающих судовых красок, защитно-красящих
77
составов, например, типа «Кофадекс». Разработка пропиточных
препаратов на базе оловоорганических антисептиков остается весьма
актуальной задачей.
Контрольные вопросы. 1. Что относится к химическим средствам защиты
древесины? 2. Какое воздействие оказывают антисептики на организм грибов? - На
организм насекомых? 3. Как определяется токсичность антисептиков? 4. В чем отличие
чистого поглощения от общего поглощения? 5 В чем особенность защиты древесины
от возгорания по сравнению с биозащитой? 6. Какова особенность огне-биозащитных
препаратов? 7. Какие общие требования предъявляются к химическим средствам
защиты? 8. Дайте характеристику фторсодержащих химических веществ -
антисептиков. 9. Дайте характеристику химических веществ, содержащих медь, хром,
цинк, мышьяк, применяемых при разработке антисептических препаратов. 10. Дайте
характеристику борсодержащих веществ, солей аммония. 11. В чем особенность
трудновымымемых и невымываемых антисептических препаратов? 12. Какие
основные вещества входят в состав огне- биозащитных препаратов? 13. Какие
основные вещества входят в состав антипиренов? 14. В чем достоинства и недостатки
каменноугольного пропиточного масла? 15. Какие препараты относятся к
органикорастворимым антисептикам?
78
ГЛАВА 5. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОПИТКИ
ДРЕВЕСИНЫ
§ 19. Физические явления в процессах пропитки древесины.
Капиллярная структура древесины
Пропиткой называются физические процессы введения в древесину
веществ, которые направленно изменяют ее свойства: повышают
биостойкость, огнестойкость и формоустойчивость, снижают
электропроводность, гигроскопичность, увеличивают прочность и т. д.
Пропитывающие вещества чрезвычайно разнообразны по свойствам
и характеру их взаимодействия с древесиной. Они могут проникать в
древесину чисто механическим путем, адсорбироваться ее веществом,
вступать с ним в химическую реакцию. Характер физико-химических
явлений, сопровождающих пропитку, очень сложен, и они еще не вполне
изучены.
В большинстве случаев пропитывающие вещества не вступают в
химическую реакцию с древесиной и ею не адсорбируются. Поэтому
процессы пропитки древесины можно рассматривать как совокупность
следующих физических явлений: движения жидкости в древесине под
действием капиллярного давления; движения жидкости в древесине под
действием избыточного давления; диффузионного перемещения молекул
или ионов пропитывающих веществ в древесине по полостям клеток,
заполненным водой.
Производственные процессы пропитки протекают обычно в
условиях совместного действия всех указанных явлений, но относительная
эффективность того или иного из них может быть различной при разных
способах пропитки.
Для лучшего понимания рассматриваемых далее вопросов
остановимся кратко на особенностях капиллярной структуры древесины. В
древесине хвойных пород (рис. 5.1, а) водопроводящую функцию
выполняют трахеиды, составляющие основную долю ее объема. Они
представляют собой вытянутые, сужающиеся на концах клетки,
расположенные вдоль оси ствола дерева. Диаметр полостей трахеид
колеблется в ранней зоне годичного слоя от 3-10'5 до 5-1O'5 м, а в поздней
зоне от 1,3 10’5 до 2,540 s м.
Трахеиды сообщаются окаймленными порами, перегороженными
мембранами с отверстиями, диаметр которых оценивается величиной
(2...6J407 м. Окаймленные поры расположены главным образом на
концевых стенках суживающейся части трахеид, поэтому сообщаются
между собой преимущественно их цепочки, смежные в направлении вдоль
ствола. Поэтому проницаемость древесины вдоль волокон значительно
выше, чем поперек.
79
Рис. 5.1. Схемы капиллярной структуры древесины:
а — хвойных пород; б — лиственных пород; 1 — трахеиды; 2 — окаймленная
пора, 3 — окаймленная пора с закрытой полостью; 4 — простая пора;
5 — сосуды; 6 — диафрагма; 7 — клетки либриформа
Сравнительная капиллярная проницаемость древесины различных
хвойных пород определяется числом окаймленных пор, а также диаметром
и числом отверстий в их мембранах. При жизнедеятельности дерева в ядре
и спелой древесине откладываются смолистые вещества. Они частично
закупоривают отверстия в мембранах пор, в результате чего
проницаемость этих частей ствола существенно уменьшается по
сравнению с проницаемостью заболони. Определенную роль в этом играет
и то обстоятельство, что в ядре и спелой древесине мембраны
окаймленных пор имеют сдвинутое расположение (рис. 5.1, а) и полости
пор перекрыты торусами.
В древесине лиственных пород (рис. 5.1, б) основные водо-
проводящие элементы — сосуды. Они представляют собой длинные
(до 3 м) трубки, образовавшиеся из ряда коротких клеток (члеников)
растворением между ними перегородок, которые наблюдаются в виде
поперечных диафрагм с одним круглым (простая перфорация) или
несколькими щелевидными (лестничная перфорация) отверстиями.
Диаметр сосудов — (3...10)-10'5 м. Между сосудами расположены клетки
либриформа и других тканей (сердцевинных лучей, древесной паренхимы).
Эти клетки сообщаются между собой и с сосудами преимущественно
простыми порами. При образовании в растущем дереве ядра, сосуды в нем
закупориваются особыми паренхимными выростами — тиллами.
Проницаемость древесины лиственных пород, так же как и хвойных,
существенно больше вдоль волокон, чем поперек, а проницаемость ядра
меньше заболони.
80
По сравнительной проницаемости жидкостями древесина различных
пород может быть условно разделена на три группы: легкопропитываемая,
умеренно пропитываемая и трудно пропитываемая (табл. 5.1). К первой
группе относится древесина рассеянно-сосудистых пород (березы, бука), а
также заболони сосны; к трудно пропитываемой -— древесина ели,
лиственницы, пихты, ядровая древесина сосны, дуба и ясеня. Древесина
других пород занимает промежуточное положение и относится к умеренно
пропитываемой.
Таблица 5.1
Классификация древесных пород по пропитываемости (ГОСТ 20022.2 80)
Группа Порода древесины
Заболонь Ядро (спелая древесина)
1 - легкопропитываемые Сосна обыкновенная, береза, бук —
2 - умереннопропитываемые Сосна кедровая, лиственница европейская, граб, дуб, клен, ольха, осина Сосна кедровая, сосна обыкновенная, осина, ольха
3 - труднопропитываемые Ель, лиственница сибирская, пихта Ель, лиственница европейская и сибирская, пихта, береза, дуб, вяз, бук, ясень
§ 20. Движение жидкости в древесине под действием
капиллярных сил
Известно, что равнодействующая молекулярных сил в
поверхностном слое жидкости направлена внутрь этой жидкости и ее
действие аналогично образованию на границе раздела «жидкость — газ»
растянутой упругой пленки. Сила натяжения этой пленки, отнесенная к
единице длины, называется коэффициентом поверхностного натяжения
(оп). Поверхностное натяжение на изогнутой поверхности жидкости
является причиной появления добавочного (капиллярного) давления. Это
давление положительно для выпуклой и отрицательно для вогнутой
поверхности.
На границе соприкосновения жидкости с твердым телом ее
поверхность образует (рис. 5.2, а) определенный угол 0, называемый
краевым углом или углом смачивания. Этот угол является острым у
смачивающих и тупым - у не смачивающих данное тело жидкостей. При
соприкосновении капилляра достаточно малого диаметра с жидкостью
(рис. 5.2, б) в ней образуется мениск. Положительное капиллярное
давление мениска (не смачивающая жидкость) вызывает снижение уровня
жидкости в капилляре, а отрицательное давление, называемое также
капиллярным натяжением (смачивающая жидкость), — повышение этого
81
уровня. Пропитывающие жидкости по отношению к древесине являются,
как правило, смачивающими.
Рис 5.2. Схемы образования менисков в капиллярах
Рис. 5.3. Упрощенная капиллярная система в древесине
Капиллярное давление в цилиндрическом капилляре определяется
выражением
р,.= 2а п cos® /г (5.1)
где г — радиус капилляра
Рассмотрим механизм движения жидкости в древесине под
действием капиллярных сил. Предположим, что образец древесины, ось
которого ориентирована в направлении вдоль волокон, имеющий
влажность, не превышающую предела насыщения клеточных стенок,
одним концом опущен в смачивающую жидкость. Выделим из этого
образца один ряд проводящих клеток (сосудов или трахеид). Выделенный
элемент можно представить в виде перемежающихся макро- и
микрокапилляров, имеющих радиусы и и г2 (рис. 5.3).
Под действием капиллярных сил жидкость будет заполнять полости
макрокапилляров. Пусть к какому-то моменту времени т жидкость в
капилляре находится в положении, показанном на схеме. Перепад
давления Др, вызывающий движение жидкости вверх, обусловленный
капиллярным давлением рк, давлением силы тяжести ря и давлением,
вызываемым сопротивлением вытесняемого воздухаре, равен
АР = Р. ~Pf -Р, (5-2)
82
Интенсивность движения жидкости по капилляру, выражаемая ее
объемной скоростью dV/dt, м3/с, определяется известным уравнением
Пуазейля:
dV nr* А
—=----Др
dr 8р1
(5-3)
где г, I — радиус капилляра и его длина; р — вязкость жидкости.
Основное сопротивление движению жидкости в древесине
оказывают микрокапилляры. По сравнению с ним сопротивление
макрокапилляров и сопротивление воздуха, вытесняемого жидкостью и
выходящего с противоположного конца образца очень невелико и ими
можно пренебречь. Учитывая это обстоятельство и имея в виду, что
8ipg, из уравнений (5.1) — (5.3) получаем
dV _ пг*
dr 8pl
2<r_cos0 _
—---------S1Pg
(5-4)
где §2=^2 — суммарная длина микрокапилляров (мембран в порах и
перегородок в полостях); 8t = £/i — суммарная длина макрокапилляров (сосудов и
трахеид); р — плотность жидкости; g— ускорение свободного падения.
Линейную скорость движения жидкости dbldt получим делением
обеих частей уравнения (5.4) на площадь макрокапилляра яг,2
d8 г*
dr 8P82rf
2g„cos0
г.
~d,pg
(5-5)
Расчеты по уравнению (5.5) показывают, что скорость движения
жидкости по капиллярам древесины колеблется: вдоль волокон
30...150 мм, поперек волокон 0,2...3,0 мм в сутки, что достаточно
удовлетворительно согласуется с экспериментальными и практическими
данными.
Подъем жидкости в капилляре прекращается, когда капиллярное
давление становится равным по абсолютной величине давлению силы
тяжести. Максимальная высота подъема
8^ = 2оп cos 0/(ripg).
(5.6)
В древесине, как показывают расчеты, эта высота не превышает 1 м.
При полном погружении сортимента в жидкость ее перемещение по
капиллярам происходит одновременно со всех сторон сортимента.
Давление силы тяжести в этом случае практически не оказывает влияния
на скорость перемещения. Однако капиллярному давлению будет
83
противодействовать давление защемленного внутри древесины воздуха.
Перепад давления, вызывающий движение жидкости, характеризуется
здесь выражением
ДР = А+Ро-Р, (5.7)
где — давление окружающей древесину среды.
Величина воздушного давления ре зависит от толщины пропитанной
зоны и формы образца. Она определяется выражениями:
для неограниченной пластины толщиной S = 2R
р.=р^; (5.8)
для цилиндра радиусом R
R2
P’~Po(R-S)2’
где 5 — толщина пропитанной зоны.
В соответствии с этим и формулой (5.5) уравнение линейной
скорости движения жидкости запишется, например, для пластины, в виде
dS _ r‘ 2cr„cos0 7 R )
dr 8pS2r2 r2 R-ё)
(5.10)
При равенстве капиллярного давления и давления защемленного
воздуха перемещение жидкости прекратится, а глубина проникновения б
будет максимальной:
^[^/(^cos®)]-
Расчеты показывают, что эта глубина может быть равной 2...5 %
толщины сортимента. Дальнейшее проникновение жидкости в древесину
возможно только по мере растворения воздуха в воде и диффузии его
молекул через капиллярные каналы в окружающую среду. Этот процесс,
однако, чрезвычайно медленный и, как показывает практика, может
длиться годами.
Рассмотрим теперь случай капиллярного движения жидкости в
сырой древесине, полости клеток которой полностью или почти полностью
заняты свободной водой. В сырых сортиментах длиной более 1 м,
погруженных в жидкость одним торцом и установленных вертикально,
Движение жидкости, очевидно, невозможно. В более коротких
84
сортиментах или сортиментах, имеющих горизонтальное положение,
жидкость будет перемещаться только по мере ее испарения с открытого
торца. При этом не исключено, что интенсивность испарения будет больше
интенсивности капиллярного подсоса, и тогда значительная по длине часть
сортиментов, примыкающая к открытому торцу, будет высыхать, несмотря
на то, что второй торец остается в контакте с жидкостью.
В сырой древесине, таким образом, капиллярное движение жидкости
с торца не может иметь сколько-нибудь существенной интенсивности. В
сырой же древесине, полностью погруженной в жидкость, возможность
капиллярного движения вообще исключена в связи с отсутствием по
объему сортимента разности капиллярных давлений.
Из изложенного можно сделать вывод, что использование чисто
капиллярного движения жидкости в древесине без применения внешнего
давления практически применимо для пропитки только сухих или
подсушенных сортиментов на очень небольшую глубину путем их полного
погружения в жидкости. Жидкости целесообразно использовать
маловязкие, хорошо смачивающие древесину, и подогретые, поскольку с
повышением температуры снижается их вязкость и повышается скорость
проникновения в древесину.
Возможно также использование капиллярного движения жидкости в
древесине для пропитки ее на корню. В стволе растущего дерева
подрубают заболонь и в это место подают водный раствор
пропитывающего вещества. За счет испарительной способности кроны и ее
капиллярного натяжения (которое значительно больше капиллярного
давления в полостях клеток) древесный сок поднимается по стволу и
испаряется, а его место в стволе занимает пропитывающий раствор. Такая
пропитка, однако, из-за сложности ее организации и неравномерности по
объему практического распространения не получила.
§ 21. Движение жидкости в древесине под действием
избыточного давления
Создание при пропитке избыточного давления (по отношению к
давлению внутри древесины) возможно разными методами. В практике
применяют метод выдержки предварительно нагретой древесины в
холодной ванне и автоклавный метод, имеющий основное промышленное
значение.
Пропитка в ваииах с предварительным нагревом древесины
отличается простотой технологических приемов. Древесину
первоначально выдерживают некоторое время в горячей жидкости или
нагревают другим способом, а затем помещают в ванну с холодной
жидкостью, где и происходит собственно пропитка.
85
При нагревании возрастает давление паровоздушной смеси в
полостях клеток отчасти за счет температурного расширения, а главным
образом — за счет роста парциального давления пара. Вследствие
газопроницаемости древесины происходит частичное удаление из нее
паровоздушной смеси и давление устанавливается близким к
атмосферному, причем основную долю его составляет парциальное
давление водяного пара, соответствующее температуре и степени
насыщения его в полостях клеток.
При последующем охлаждении древесины, полностью погруженной
в жидкость, давление в полостях клеток снижается как в результате
собственно температурного эффекта, так и, в основном, за счет
конденсации водяного пара (поскольку давление насыщения водяного пара
резко уменьшается с понижением температуры).
Давление жидкости в ванне, равное атмосферному давлению,
становится избыточным по отношению к давлению в древесине. Под
действием образовавшегося перепада давления (вакуума) и происходит
поглощение древесиной пропитывающей жидкости. Перепад давления
определяется выражением:
Ар=а-[л2+(ро-р„,)(г2/г1)], (5.12)
где ра — атмосферное, или барометрическое, давление; р„2 — давление
насыщения водяного пара в полостях клеток охлажденной древесины,
соответствующее температуре холодной ванны; рп1 — парциальное давление водяного
пара в полостях клеток нагретой древесины; Т\ — средняя абсолютная температура
нагретой древесины; Т\ — то же охлажденной древесины
Если пропитке подвергается древесина влажностью выше предела
насыщения клеточных стенок, парциальное давление рщ равно давлению
насыщения рн1 при соответствующей температуре. Если же влажность
древесины ниже предела насыщения, это давление определяется
произведением p„i = pHi<p, где <р — равновесная степень насыщенности пара
в полостях клеток, определяемая по диаграмме равновесной влажности,
которая принимается равной фактической влажности древесины.
Перепад давления Др по существу зависит от разности давлений pni
и /7н2, которая в свою очередь, зависит от влажности древесины, разности
ее температуры в нагретом и охлажденном состоянии и, в значительной
степени, от уровня температуры нагретой древесины. При повышении
этого уровня Др существенно возрастает, даже если указанная выше
разность температур остается такой же. Во всех случаях при пропитке в
ваннах с предварительным нагревом перепад Др не может быть выше
барометрического давления.
86
Автоклавный метод создания избыточного давления обеспечивает
более значительный перепад давления (до 1,5 МПа). Древесину загружают
в герметичный автоклав, который затем заполняют пропитывающей
жидкостью. Давление жидкости поднимают до требуемого уровня с
помощью жидкостного насоса или компрессора. Плотность потока
жидкости в древесине под действием избыточного давления
пропорциональна градиенту давления dp/dZ:
i = -K(dpld6), (5.13)
где К— коэффициент проводимости древесины.
Коэффициент проводимости, кг/(м-с-Па), характеризует массу
жидкости, проходящей в единицу времени через древесный образец
площадью 1 м2 при градиенте давления 1 Па/м. Он зависит от породы и
местоположения древесины в стволе, ее температурно-влажностного
состояния, направления потока жидкости относительно волокон и свойств
пропитывающей жидкости. Численные значения этого коэффициента
устанавливаются экспериментально. В качестве примера можно привести
эмпирическую формулу коэффициента проводимости заболонной
древесины сосны поперек волокон для водных растворов солей:
К = (3,5 + 0,015И' + 0,71й>-3,36р)1(Г’, (5.14)
где W — влажность древесины, %, со — концентрация раствора, %; р —
давление жидкости, МПа.
Формула справедлива в диапазоне влажности 8...50 %, температуре
раствора до 60 °C, его концентрации до 15 % при давлении 0,1...0,5 МПа.
Рассмотрим особенности движения жидкости в древесине под
действием избыточного давления. Предположим, что образец, имеющий
форму пластины (определяющий размер R), полностью погружен в
жидкость давлением р*. Глубина пропитки к рассматриваемому моменту'
времени т равна 5 (рис. 5.4, а). Перед началом пропитки давление внутри
древесины было постоянным, равным давлению окружающей древесину
среды:
р(т], 0) = ро, при R> т] >0. (5-15)
Давление на поверхности образца р(0, т) также постоянно:
р(0,т)=рж.
(5.16)
87
Рис. 5.4. Схемы к математической модели процесса пропитки
Движению фронта жидкости препятствует давление равное сумме
воздушного давления в древесине рв и капиллярного противодавления рк. С
учетом уравнения (5.8) имеем:
p(<?,r) = A + A>[W-<5)]. (5.17)
Капиллярное противодавление возникает при принудительном
движении жидкости через капиллярную систему древесины и направлено
навстречу этому движению. Рассмотрим кратко это явление. Пусть в
капилляре (рис. 5.4, б) давление рг > р\. Под действием разности давления
Р2~Р\ жидкость будет стремиться к перемещению в направлении
пониженного давления, что вызовет изменение формы мениска капилляра
с вогнутой на выпуклую. Очевидно, в этом случае капиллярное давление,
направленное внутрь жидкости, будет препятствовать ее движению. При
этом движение жидкости возможно только при положительном перепаде
давления Др, который равен
&р=Р2-рг-р*,
(5.18)
где рк — капиллярное противодавление в капилляре, форма мениска которого
изменилась на выпуклую; оно зависит от породы и местоположения древесины в
стволе и от ее температурно-влажностного состояния; в среднем для заболонной
древесины сосны р„ ~ О.ОЗМПа.
Поле давления в пропитанной зоне может быть описано
дифференциальным уравнением, аналогичным уравнению Фурье. Для
пластины оно имеет вид;
88
£P=_£_f
St <57^ т' Sr)
(5-19)
где т) - координата заданной точки в пропитанной зоне (рис 5.4), при 6 > ц > 0;
т’— удельная массоемкость древесины.
Удельная массоемкость является параметром,
характеризующим древесину как объект пропитки. Численно она равна
изменению массы пропитывающей жидкости в единице объема древесины
при изменении давления на единицу и измеряется в кг/(м-Па). Ее
величина, зависящая от характеристики древесины, свойств
пропитывающей жидкости и давления, устанавливается экспериментально.
Например, для удельной массоемкости заболонной древесины сосны при
пропитке водными растворами солей, получена эмпирическая формула:
т = (о, 219 - 0,01W + 0,001/ - 0,292/>)10‘2,
(5.20)
справедливая для тех же условий, что и формула (5.14).Уравнение (5.19)
при краевых условиях (5.15), (5.16), (5.17) аналитического решения не
имеет. Оно решено численными методами с использованием ЭВМ. В
результате такого решения (пластина, цилиндр) получены (А.И.Расев)
данные, характеризующие поля давления в пропитанной зоне древесины
при различных условиях протекания процесса.
На рис.5.5, например, приведены поля давления в прямоугольном
сортименте толщиной 60 мм из заболонной древесины сосны влажностью
20 % и температурой 30 °C при пропитке водным соляным раствором. При
анализе полученных расчетом данных установлено, что с достаточной для
практики точностью поле давления может быть аппроксимировано
степенными функциями. На основе такой аппроксимации и уравнений
динамики переменной массы получены приближенные формулы
продолжительности пропитки. В частности, для неограниченной пластины
формула имеет вид:
r = 0,75S2-^Z, (5.21)
где S — толщина пластины, м; Z — критерий глубины пропитки; р — среднее
давление в пропитанной зоне, МПа, которое приближенно может быть определено по
выражению:
Р=(Рж + Л + л)/2- (5.22)
Критерий глубины пропитки Z — безразмерная величина, зависящая
от толщины пластины и относительного начального давления у:
89
У=(Ро + Рк)/рж (5.23)
Рис.5.5. Поля давления в прямоугольном сортименте толщиной 60 мм в
различные моменты времени от начала процесса: 1 - 4 с; 2 - 31 с; 3 - 123 с; 5 - 242 с- 6
- 600 с
Рис. 5.6. Номограмма критерия глубины пропитки Z.
Критерий Z устанавливается по диаграмме, приведенной на рис. 5.6,
в зависимости от безразмерной глубины пропитки 8/S и относительного
начального давления \|/.
Максимально возможная глубина пропитки 8тах может быть
рассчитана, исходя из того, что при Smax перепад давления внутри
древесины равен нулю: рж-рк р* = 0, или с учетом уравнения (5.8) после
его преобразования:
л -£i_
^max 2 \
Ро
Рж-Р,
Пример 1. Сосновые пиломатериалы из заболонной древесины толщиной 80 мм
и шириной значительно превышающей толщину, влажностью 10 % пропитывают
водным раствором соли, имеющим концентрацию 5 %, в автоклаве при давлении рж =
= 0,5 МПа и температуре 20 °C. Начальное давление ро = 0,1 МПа. Определить
продолжительность пропитки, необходимую для достижения глубины пропитанной
зоны 25 мм.
Находим коэффициент проводимости и удельную массоемкость древесины по
формулам (5.14) и (5.20): К = (3,5 + 0,015-10 + 0,071-5 -3,360,5)-10“9 = 2,3310^
кг/(м-с-Па); т' = (0,219-0,0017-10+0,0012-20 -0,292-0,5)-10 2 = 0,8.10 'кг/(м3 Па).
Безразмерная глубина пропитки 8/5 = 25/80 = 0,31; относительное начальное
давление по (5.23) у = (0,1+0,03)/0,5 = 0,26 (капиллярное противодавление для
заболонной древесины сосны = 0,03 МПа); по номограмме (рис. 5.6) находим Z=/(y;
8 S) = 0,68 Воздушное давление определяем по выражению (5.8), в котором R = 0,55,
р, = Р„—^— = 0,1----------------------------—----= 0,27 МПа;
’ ,$-2<У 80-2-25
(5.24)
90
среднее давление в пропитанной зоне по (5.22) р = (0,5+0,27+0,03)/2 =0,4 МПа.
Продолжительность пропитки по уравнению (5.21):
0,75(0,08/0,8 10'3-0,4-0,68 „ „ 1п2
т = ———— --------s------------= 9,0 10 с,
2,33 10’9 0,5
т. е. около 15 мин.
Пример 2. Рассчитать максимальную глубину пропитки по условиям примера 1.
Максимальную глубину пропитки находим по уравнению (5.24):
sC Ро
2l P,~pJ
*°Г1
21
0,1 ।
0,5 -0,03 )
= 31,5 мм.

Уравнение (5.21) непосредственно применимо для прямоугольных
сортиментов, если отношение их ширины к толщине B/S>5. При B/S<5 для
приближенного расчета можно пользоваться этим же уравнением,
подставляя в него вместо фактической толщины S расчетную толщину
Sf=SB/(S + В). (5.25)
Во всех случаях расчеты получаются достаточно надежными только
для легкопропитываемой древесины, имеющей не слишком большую
влажность. Дело в том, что хотя создание избыточного давления — весьма
эффективное средство введения в древесину жидкостей, однако оно не
дает возможности производить сплошную пропитку древесины любых
пород во всех случаях. Хорошо пропитывается под действием внешнего
давления только древесина безъядровых лиственных пород и заболонь
ядровых пород влажностью, не превышающей 60%. Очень сырые
сортименты и сортименты трудно пропитываемых пород требуют перед
пропиткой проведения дополнительных операций по подготовке
древесины. Более детально эти и другие вопросы технологии пропитки
рассматриваются далее.
§ 22. Диффузия пропитывающих веществ в древесину
Если сырая древесина погружена в раствор соли или покрыта пастой,
замешанной на растворе, молекулы или ионы соли диффундируют из
раствора в воду, заполняющую полости клеток. Происходит так
называемая диффузионная пропитка, которая, очевидно, неприменима для
древесины, не содержащей (или содержащей мало) свободной воды.
Плотность диффундирующего потока характеризуется уравнением
Фика:
i = -D(da>/dx), (5.26)
где D — коэффициент диффузии, м2/с; d<£>/dx — градиент концентрации
вещества в воде, находящейся в полостях клеток, кг/(м3-м).
91
Коэффициент диффузии тех или иных веществ в древесину зависит
от ее влажности и температуры, направления потока относительно
волокон, вязкости растворителя, размера диффундирующих молекул или
ионов.
Для свободных растворов коэффициент диффузии Do может быть
рассчитан теоретически по известному уравнению Эйнштейна
рт 1
Dq=—-----— (5.27)
N 6rr/ir0 ' '
где Rf— универсальная газовая постоянная [8,31107 Дж/(мольК)]; Т—
абсолютная температура, К; N—число Авогадро (6,023 10й 1/моль); р — вязкость
растворителя, кг/(м-с); г0 — радиус диффундирующих молекул, м.
Кроме того, значения коэффициента Do для многих веществ
приводятся в химических справочниках и руководствах.
Вполне очевидно, что диффузия молекул или ионов
пропитывающего вещества в капиллярной системе древесины протекает
значительно медленнее, чем в свободном растворе, так как лишь часть ее
поперечного сечения заполнена жидкостью и движущиеся частицы
вынуждены преодолевать дополнительные сопротивления при
прохождении через мембраны пор. Расчетами установлено, что
коэффициенты диффузии для свежесрубленной древесины хвойных пород
могут определяться из отношений:
в направлении вдоль волокон D\{ = O,649Do; (5-28)
в направлении поперек волокон D± = O.O45Do,. (5.29)
Уравнение (5.27) и соотношения (5.28) и (5.29) дают лишь
ориентировочные значения коэффициентов диффузии вещества в
древесине. Более точно они определяются экспериментально. В МГУЛ
(А.И. Расев, Н.П. Сафонов) получены эмпирические формулы
коэффициентов диффузии некоторых пропитывающих веществ в
древесине основных промышленных пород. В частности, для
коэффициентов диффузии, м2/с, фтора и мышьяка (широко используемых
при пропитке) в заболонной древесине сосны поперек волокон эти
формулы имеют вид:
для фтора
= (1,955 + 0,04 РГ +0,0051 +0.0044?) 10 й, (5.30)
для мышьяка
Ом = (0,332+ 0,015 W +0,0051+ 0.0021?) 1011. (5.31)
92
Из формул видно, что коэффициенты диффузии возрастают с
повышением температуры и влажности древесины. Можно отметить, что
их величина для фтора в 2.5...3 раза больше, чем для мышьяка.
Изменение во времени концентрации пропитывающего вещества в
заданной точке сортимента при диффузионной пропитке описывается
дифференциальными уравнениями, аналогичными уравнениям Фурье для
нестационарного теплообмена [20]. Для одномерных тел эти уравнения
имеют вид:
для пластины
= д (5.32)
6г ’ 6х2 4 '
для цилиндра
Мг.г) =D(82а>(г,т) +1 (5 зз)
6т \ 8г2 г 8г )
Рассмотрим два случая, имеющие основное практическое значение.
Первый случай. Сортимент погружен в раствор с определенной
постоянной концентрацией пропитывающего вещества или обмазан
пастой, которая содержит пропитывающее вещество в количестве,
обеспечивающем постоянство концентрации на поверхности древесины.
При таких условиях разность между концентрацией вещества в среде ®с и
на поверхности материала <оп очень мала. Поэтому граничное условие
записывается равенством <оп = <ос
Начальная концентрация вещества в свободной воде полостей клеток
равна нулю (<в0 = 0). Решение дифференциальных уравнений (5.32), (5.33)
при таких краевых условиях аналогично решению уравнений Фурье и
может быть представлено в общем виде функцией
e>'=/feFo'l , (5.34)
\ К J
где 0’ — безразмерная концентрация вещества в произвольной точке; Fo'—
диффузионный критерий Фурье; x/R - безразмерная координата.
В свою очередь:

(5.35);
Fo=Dt!R2,
(5.36)
где со, - концентрация вещества в точке х.
Для двухмерного тела, например, пластины толщиной 5 и
шириной В безразмерная концентрация 0 в заданной точке
определяется по выражению:
93
(5.37)
где 0s — безразмерная концентрация в пластине толщиной равной толщине S;
&в — безразмерная концентрация в пластине толщиной равной ширине В.
Графические решения функции (5.34) для неограниченной пластины
и неограниченного цилиндра представлены в виде номограмм на рис. 5.7.
и неограниченного цилиндра (б)
Второй случай. В цилиндрический древесный сортимент радиусом
R (рис. 5.8) с заболонью толщиной 8 введен путем пропитки под давлением
раствор вещества определенной концентрации на глубину т]. В
пропитанной зоне закон распределения вещества характеризуется
некоторым уравнением co(r,0) =fir), где г - текущая координата. В частном
случае <в(г,0) = const. В зоне глубиной (R - ц) концентрация вещества равна
нулю.
После пропитки вещество из зоны т] диффундирует только в зону
заболони v = 8 - т], так как вещество на поверхность сортимента не
поступает, а диффузия в ядро (зона глубиной R - 8) практически
отсутствует, так как коэффициент диффузии в ядровую древесину из-за ее
низкой влажности и пониженной проницаемости на 1 ...2 порядка меньше,
чем в заболонную.
Решение уравнения (5.33) при рассмотренных краевых условиях в
аналитической форме чрезвычайно сложно. Здесь более рационально
применить численные методы с использованием ЭВМ.
94
Рис. 5.8. Схема к анализу процесса диффузионной пропитки
Рис. 5.9. Кривые концентрации фтора в круглых лесоматериалах (сосна) при
различной продолжительности процесса диффузии: 1 — 1 сут; 2 — 9 сут;
3 — 25 сут; 4 — начальное распределение фтора в пропитанной зоне
Программа решения задачи, разработанная в МГУЛ (Расев А.И.),
позволяет определять концентрацию вещества в любой точке зоны б в
произвольно взятый момент времени. В качестве примера на рис. 5.9
приведены полученные расчетом на ЭВМ поля концентрации фтора в
круглых сосновых лесоматериалах с заболонью толщиной б = 30 мм при
начальной глубине пропитки т] = 14 мм через разные отрезки времени
после начала диффузии. Начальное распределение фтора в зоне т] задано
параболой 2-го порядка.
Анализ результатов расчета позволил установить, что концентрация
вещества на внутренней границе зоны глубиной т] на всем протяжении
процесса приблизительно постоянна и равна
ю, =«э(?7/<5), (5.38)
где а> — средняя начальная концентрация в зоне начальной пропитки
глубиной ц.
Рассматривая соотношение (5.38) как граничное условие для зоны
диффузии глубиной V, А.И. Расев (МГУЛ) получил приближенное
уравнение продолжительности процесса диффузии, необходимой для
доведения концентрации вещества на внутренней границе заболони (т. е.
зоны б) до заданной величины wj:
(5.39)
D io„-cos
f) о
С помощью этого уравнения можно также определять концентрацию
fi>6, которая будет достигнута на внутренней границе заболони за заданное
время т.
95
Важным показателем процесса пропитки является поглощение П,
кг/м3, характеризующее массу сухого пропитывающего вещества,
введенного в единицу объема древесины. Между концентрацией вещества
в воде, содержащейся в древесине, со и поглощением существует
зависимость
пр, то5
(5.40)
где pg — базисная плотность древесины, кг/м3; W—влажность древесины к
моменту обработки, %, и — влагосодержание древесины, кг/кг; рв — плотность воды
(1000 кг/м3).
При пропитке древесины водными растворами под давлением в нее
вводится некоторое количество раствора. Плотность древесины при этом
возрастает на величину Ир 1000, где Vp — объем раствора, введенного в
единицу объема древесины. Концентрация же вещества в древесине
соответственно уменьшается по сравнению с концентрацией вводимого в
нее раствора. Величина этой концентрации определяется по выражению
V о 10s
«=------(5-41)
где <вс— концентрация вещества в растворе, вводимого в древесину.
Поскольку величина поглощения П = И„-сос, выражение (5.41) после
преобразований может быть представлено в виде
7710s
ТЛ05+РбЧ(1Г-^) к ’
Пример 1. Бруски из заболонной древесины сосны сечением 50x100 мм2,
имеющие влажность 100 %, необходимо пропитать фтористым натрием (NaF). Для
этого сортименты покрывают пастой, содержащей насыщенный раствор NaF,
имеющий концентрацию шс = 40 кг/м3. Требуется установить величину поглощения в
центре бруска по истечении 30 суток (25,9-10s с). Температура, при которой
выдерживаются бруски, 16 °C.
Коэффициент диффузии фтора в древесину при заданных условиях по
уравнению (5.30) = (1,995+0,04 100+0,005 16+0,0044 162)10п=7,16-10п м2/с.
Базисная плотность древесины сосны 400 кг/м3.
Безразмерная концентрация 0 в центре бруска определяется по
выражению 0’ = ©,0'в
Для определения &s и &в находим последовательно диффузионные
критерии Фурье по формуле (197).
= 7,16.10-.2^9.1tf 7,16-10^9.^ 074-
s 6,25-10“* 2510“’
Безразмерная координата для центра бруска xs/Rs = xb/Rb = 1>0- По номограмме на
рис 5.7, а находим 0'$ =0,62, 0'« =0,98 и далее 0'=О,62-О,98 = 0,61.
Концентрация раствора в заданной точке в соответствии с (5.35)
96
«>х = юс(1-0г) = 40(1 - 0,61) = 15,6 кг/м3.
Величина поглощения в центре бруска из (5.42):
n_e>,Pt(W-W„) 15,6-400(100 - 30) _4 37кг/мз
105 10s
Пример 2. В круглые сосновые лесоматериалы диаметром 24 см, имеющие
заболонь толщиной 30 мм, влажностью 80 %, введен под давлением раствор
фтористого натрия на глубину 10 мм. Поглощение составляет 5 кг/м3, а концентрация
пропитывающего раствора 35 кг/м3. После пропитки сортименты выдерживаются при
20 °C в условиях, исключающих испарение влаги с их поверхности. Требуется
определить поглощение фтористого натрия на внутренней границе заболони через 30
суток (25,9-105 с).
Будем считать, что раствор, введенный в древесину, равномерно распределен по
толщине пропитанной зоны, т. е. to(r, 0) = const. Базисная плотность древесины ре =
= 400 кг/м3.
Коэффициент диффузии фтора при JV = 80 % и t = 20 °C по уравнению (5.30)
Вф = (1,995+0,04-80+0,005-20+0,0044-202)10'"=6,93-10'п м2/с. Глубина зоны
диффузии (см. рис. 5.8) v = 5 - ц = 0,03—0,01=0,02 м. Концентрацию раствора в
древесине в зоне пропитки под давлением (зона ц) определяем по формуле (5.42):
а=__________________________________3^____________=146 ет/мз
5 -10’+400 35 (80-30)
Находим концентрацию на внутренней границе зоны пропитки по (5.38):
сол = 14,6(0,01/0,03) = 4,87 кг/м3. Концентрацию на внутренней границе заболони to6
рассчитываем в соответствии с формулой (5.39):
( ^L\ ( 6,93-10 1125,910s А
1-е 1,1 = 4,87 1-е =1,78 кг/м3.
Искомая величина поглощения определяется из формулы (5.40):
П^75 4°0(80-30)=о 35кг/мз
1 105 ю5
Контрольные вопросы. 1. Какие основные физические явления имеют место в
процессах пропитки? 2. Какая особенность капиллярной структуры древесины хвойных
пород? Древесины лиственных пород? 3. Как классифицируются древесинные породы
по их пропитываемости? 4. От чего зависит величина капиллярного давления? 5. Как
влияет радиус капилляра на скорость движения в нем жидкости? 6. Что препятствует
движению жидкости под действием капиллярных сил для древесины полностью
погруженную в эту жидкость? 7. Почему в древесине создается давление ниже
атмосферного, если ее предварительно нагретую, полностью погрузить в холодную
жидкость? 8. Что характеризует коэффициент проводимости древесины? От каких
факторов он зависит? 9 Что характеризует удельная массоемкость древесины? - От
каких факторов она зависит’ 10. Проанализируйте влияние различных факторов на
продолжительность пропитки по уравнению 5.21. И Каковы условия, при которых
происходит диффузионная пропитка? 12. От чего зависит коэффициент диффузии
пропитывающего вещества в древесину? 13 При каких условиях решаются уравнения
5.32 и 5.33? 14. Проанализируйте соотношение между величиной поглощения П и
концентрацией раствора пропитывающего вещества в древесине.
97
ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРОПИТКИ
ДРЕВЕСИНЫ
§ 23. Классификация способов пропитки древесины
Большое разнообразие технологических приемов пропитки,
оборудования, движущих сил процесса и свойств пропитывающих
жидкостей затрудняет создание общепринятой классификации способов
пропитки. В технической литературе даются различные ее варианты [5,10,
12,26].
Нами принята классификация, по которой все способы пропитки
разделяются на три группы — способы капиллярной пропитки, способы
диффузионной пропитки и способы пропитки под давлением, в
зависимости от того, какое из этих трех физических явлений процесса
(§ 19) является определяющим.
К способам капиллярной пропитки относятся: пропитка
нанесением раствора на поверхность древесины, пропитка погружением в
ванны и панельная пропитка. Нанесение раствора на поверхность деталей
или изделий, осуществляется методами, обычно применяемыми для
нанесения красок, лаков и других покрытий и сводящимися к
опрыскиванию, окунанию или обработке кистями. Под действием
капиллярных сил на поверхности древесины удерживается определенное
количество раствора, часть которого затем проникает на некоторую
глубину. При кратковременной выдержке сухих сортиментов в жидкости
стабильной температуры происходит преимущественно капиллярное ее
поглощение на небольшую глубину.
Способы капиллярной пропитки применяются для защиты от
биологических разрушителей деревянных деталей в закрытых
сооружениях (где вероятность загнивания невелика), для облегченной
огнезащиты, а также для антисептирования пиломатериалов при
атмосферной сушке.
Панельная пропитка применяется для защитной обработки
деревянных построек без их разборки путем монтажа на их поверхности
специальных панелей.
Основные способы диффузионной пропитки — нанесение паст,
бандажная пропитка и пропитка путем выдержки древесины в
концентрированных растворах солей. Диффузионная пропитка основана
на диффузии молекул или ионов пропитывающих веществ в сырую
древесину с ее поверхности. Чтобы удержать на древесине достаточное
количество пропитывающего материала, его наносят на поверхность
сортиментов в виде пасты, представляющей собой смесь собственно
пропитывающих веществ с наполнителями. Возможна выдержка сырой
древесины в ваннах, содержащих концентрированные водные растворы.
98
Однако такая пропитка отличается большой длительностью процесса (до
30 суток). Диффузионная пропитка пастами используется в ряде случаев
для целей облегченного консервирования, когда условия службы
допускают возможность неглубокой пропитки с пониженными нормами
поглощения. Пропитка в ваннах позволяет получить значительную
глубину пропитки и высокие нормы поглощения даже для древесины
труднопропитываемых пород.
Промышленные способы пропитки под давлением можно
разделить на две группы: способы пропитки в открытых ваннах с
предварительным нагревом древесины и способы пропитки в герметичных
резервуарах (автоклавах) с созданием в них переменного давления,
которые объединяются общим названием «автоклавная пропитка».
Создание избыточного давления пропиточной жидкости при
пропитке предварительно нагретых сортиментов в открытых ваннах,
обусловлено образованием вакуума в полостях клеток древесины при ее
охлаждении в этой жидкости. Атмосферное давление становится
избыточным по отношению к давлению газовой среды в древесине.
Автоклавная пропитка основана на использовании искусственно
создаваемых больших перепадов давления. Для ее проведения используют
специальные пропиточные цилиндры или автоклавы, снабженные
устройствами для создания повышенного давления и вакуума, для
нагревания пропитывающих жидкостей и древесины, для перекачки и
хранения жидкостей, для контроля и регулирования процесса пропитки.
Автоклавная пропитка, обеспечивающая введение в древесину
пропитывающих веществ в требуемом количестве на нужную глубину,
наиболее эффективна. Она имеет большое промышленное значение и
применяется для консервирования древесины, работающей в тяжелых
условиях, для капитальной огнезащиты древесины, а в отдельных случаях
также для введения в нее веществ специального назначения (глубокое
крашение, гидрофобизация и др.).
§ 24. Подготовка древесины к пропитке
Древесина должна быть надлежащим образом подготовлена к
пропитке. К подготовительным операциям относятся окорка, сушка,
механическая обработка и накалывание. Некоторые из этих операций
необходимы во всех случаях, другие проводят лишь при определенных
способах пропитки или при использовании древесины определенных
пород.
Окорка древесины необходима при всех способах пропитки.
Поверхность окоренных сортиментов должна быть гладкой, полностью
очищенной от коры и луба. Кора и особенно луб, остающиеся на
поверхности некачественно окоренных сортиментов практически не
99
пропускают пропиточные жидкости, а древесина в этих местах оказывается
непропитанной. Место окорки в технологическом процессе зависит от
способа пропитки. Перед капиллярной пропиткой и пропиткой под
давлением древесину следует окаривать заблаговременно и как можно
раньше, чтобы использовать время от окорки до пропитки для ее сушки.
Для сортиментов, пропитываемых диффузионными способами, окорку
следует проводить непосредственно перед пропиткой, не допуская
подсушки древесины.
На крупных предприятиях для окорки используются специальные
окорочные станки. Наибольшее применение имеют роторные окорочные
станки. Бревна в них принудительно продвигаются через кольцеобразный
вращающийся ротор, на котором шарнирно закреплены несколько (4...6)
серповидных резцов 1 (рис. 6.1) с затупленной режущей кромкой,
называемых короснимателями. По кинематике процесс окорки сходен с
процессом обработки древесины на токарных станках (отличие только в
том, что вращается резец, а не бревно) при относительно свободной форме
резания.
Рис. 6.1. Схема окорки круглого сортимента на роторном станке: 1 -
коросниматель; 2 - окариваемый сортимент; 3 - снимаемая кора; Уп - скорость подачи
окариваемого бревна; Ук - окружная скорость режущей кромки короснимателя
При обработке резцы должны следовать за изменением формы
сортимента и быть постоянно в контакте с окоряемой поверхностью. Такая
особенность определяет необходимость подвижного крепления
короснимателей в опорах.
Из отечественного оборудования применяется однороторный
окорочный станок ОК 63-2, общий вид которого приведен на рис. 6.2.
Окариваемые сортименты по рольгангу 1 поступают в вальцы механизма
подачи 2 и подаются во вращающийся ротор окорочной головки 3, далее
транспортируются по рольгангу 4 и сбрасываются в накопитель (рис.6.3).
Более чистую поверхность обработки обеспечивают двухроторные
станки 2ОК 63-1, которые имеют надрезающие, зачистные ножи и ножи
100
для снятия поверхностного слоя. Станки имеют большую
производительность, скорость подачи Кп окариваемых сортиментов
доходит до 60 м/мин. Их применение целесообразно для предприятий
производительностью более 150 м3 в смену.
Рис. 6.2. Общий вид окорочного станка ОК 63-2: 1 - подающий рольганг; 2 -
механизм подачи; 3 - окорочная головка; 4 - приемный рольганг; 5 - станина; 6 -
привод ротора окорочной головки; 7 - привод механизма подачи; 8 - привод
рольгангов
Для предприятий малой и средней производительности можно
рекомендовать применение оцилиндровочных станков как отечественного,
так и зарубежного производства, имеющих производительность от 10 м3 в
смену.
При пропитке небольших партий древесины окорка иногда
производится вручную при помощи стругов.
Рис. 6 3 Участок окорки деталей опор ЛЭП на мачтопропиточном заводе
101
Сушка древесины проводится перед капиллярной пропиткой и
пропиткой под давлением. При пропитке маслами или
органикорастворимыми антисептиками влажность древесины по
действующим стандартам не должна превышать 25 %, а водными
растворами — 30 %. Однако, это - предельные величины. Во всех случаях
следует стремиться пропитывать древесину, имеющую
эксплуатационную влажность. При более высокой влажности в
процессе эксплуатации возможно растрескивание древесины,
происходящее в результате ее дальнейшей сушки, обнажение
непропитанных участков и, как следствие этого, возможность появления
гнили во внутренних зонах сортиментов.
При подготовке древесины к пропитке целесообразно применять
камерную сушку, а в отдельных случаях сушку в жидкостях. Для
пиломатериалов, подлежащих пропитке, применяют преимущественно
камерную сушку. Предпропиточную сушку круглых материалов и шпал
следует также осуществлять в сушилках для пиломатериалов. Технология
сушки этих сортиментов не отличается от технологии сушки
пиломатериалов. Режимы сушки шпал и деталей опор разработаны
(А.И.Расев) и проверены в промышленных условиях.
Образование трещин существенно снижается при сушке
сортиментов с предварительным накалыванием. Кроме того, при сушке
круглых сортиментов и брусьев для снижения количества и размеров
трещин рекомендуется делать продольный пропил по всей длине
сортимента на глубину равную примерно одной трети их диаметра или
толщины.
Нужно отметить, что атмосферная сушка таких сортиментов,
рекомендованная ранее, становится неэффективной. Она весьма длительна
(в большинстве районов нашей страны не менее одного активного сезона)
и требует хранения на складах как минимум годового их запаса. При тех
кредитных банковских ставках, которые существуют в настоящее время,
это приводит к удорожанию сортиментов находящихся на складе на
15...20 % (2009 - 2010гг) без учета транспортных работ. Камерная сушка
становится безальтернативным способом снижения влажности, при
условии, что в качестве источника тепловой энергии используются отходы,
получаемые при окорке и механической обработке древесины.
Однако, при неритмичной поставке сырья на предприятие, связанной
с сезонной лесозаготовкой, организация атмосферной сушки оказывается
целесообразной. Это относится как к пиленым материалам, так и круглым
сортиментам. Атмосферная сушка пиломатериалов проводится по
правилам, регламентированным стандартами (ГОСТ 3808.1-80, ГОСТ
7319-80), и подробно рассмотрена в дисциплине «Тепловая обработка и
сушка древесины» [20]. Атмосферная сушка крупномерных пиленых
102
сортиментов (брусьев, шпал и др.) особой специфики не имеет и
осуществляется по правилам атмосферной сушки пиломатериалов.
Технология хранения круглых сортиментов рассмотрена далее, в
главе 7.
Не исключено также и применение сушки в ваннах с гидрофобными
жидкостями. На одном из мачтопропиточных заводов страны
осуществляется сушка перед пропиткой деталей опор ЛЭП в
петролатумных ваннах при t = ПО...130 °C [20], что обеспечивает высокое
качество их пропитки каменноугольным маслом.
Механическая обработка, предназначенная для придания
сортиментам заданных размеров и формы (распиловка, строжка, сверловка
отверстий под болты и костыли, выемка гнезд и др.) должна
предшествовать пропитке. Это повышает срок службы пропитанной
древесины, снижает расходы защитного средства на пропитку, исключает
затраты, связанные с соблюдением техники безопасности при
механической обработке пропитанной древесины. Если по каким-либо
причинам некоторые операции механической обработки приходится
выполнять после пропитки, обнаженные участки непропитанной
древесины следует обработать путем 2 — 3-кратного нанесения на них
защитного средства.
Предварительная механическая обработка целесообразна и при
сквозной пропитке, так как снижается расход пропитывающих веществ и
исключается загрязнение воздуха вредной пылью, которое имело бы место
при последующей механической обработке.
Накалыванию подлежат лесоматериалы из труднопропитываемой
древесины второй и третьей групп по ГОСТ 200022.2-80 (ель, пихта,
ядровые сортименты других пород) для обеспечения равномерного
введения в них пропитывающей жидкости на заданную глубину. Для
накалывания используют станки, инструментами которых служат
специальные ножи. В станках для накалывания по плоскости (например,
шпал) ножи монтируются на вращающихся барабанах (рис. 6.4), между
которыми пропускаются обрабатываемые сортименты. Ножи вводятся в
древесину на определенную глубину, при этом древесные клетки
раздвигаются и частично перерезаются. В результате этого пропиточная
жидкость проникает на глубину наколов и распространяется на
поверхности сортимента за счет перемещения вдоль волокон. Глубина
наколов 15...20 мм, в зависимости от вида сортимента (ГОСТ 20022.3-75) и
требуемой глубины пропитки. Для получения качественной пропитки
большое значение имеет расположение или «сетка» наколов. Примеры
такой «сетки» при пропитке древесины водными растворами и маслами
приведены на рис. 6.5.
103
Имеются также станки для накалывания круглых сортиментов, в
которых ножи совершают возвратно-поступательное движение, а
накалываемый сортимент вращается.
Рис 6.4 Наколочный станок для шпал-1-сортимент, подлежащий наколки;
2 - наколочный барабан с ножами
Рис. 6.5. Схема наколов для пропитки древесины водными растворами (о) и
маслами (6)
В качестве примера на рис. 6.6. даны поперечные сечения
пропитанных шпал с накалыванием (а) и без накалывания (б). Хорошо
заметно, что наколотая шпала имеет сплошную равномерную
пропитанную зону на глубину накола, в то время как не наколотая шпала -
такую же глубину пропитки по заболонной зоне н незначительную - по
ядровой древесине.
Рис 6.6. Лиственничная шпала, пропитанная после
накалывания (а), - пропитанная без накалывания (б)
§ 25. Технология и оборудование капиллярной пропитки
Рассмотрим особенности капиллярной пропитки древесины
способами, перечисленными в предыдущем параграфе.
Пропитка нанесением раствора на поверхность сортиментов и
деталей применяется в строительстве и при ремонтных работах в трех
104
вариантах: нанесение раствора кистью (рис. 6.7), окунание в раствор (рис.
6.8) и распыление. Древесина должна быть при этом сухой или
подсушенной (W < И'п.н). Проникновение в нее жидкости, нанесенной на
поверхность, происходит только за счет капиллярных сил. Глубина
пропитки 1...2 мм для здоровой и до 5 мм для старой, разрыхленной
древесины. Эффективность пропитки возрастает при 2-3-кратном
нанесении раствора с интервалами, достаточными для впитывания
жидкости (без просыхания поверхности сортиментов).
Пропитке погружением в ванны с кратковременной выдержкой в них
сортиментов подвергают также предварительно подсушенную древесину.
Проникновение в нее жидкости происходит под действием
капиллярных сил и отчасти незначительного гидростатического давления.
Глубина пропитки зависит от вязкости жидкости, проницаемости
древесины и срока выдержки. Она лишь немногим больше, чем при
предшествующем способе. Для повышения интенсивности пропитки
целесообразно применять подогретые жидкости.
Рис. 6.7. Нанесение раствора антисептика на поверхность столба кистью
Рис. 6.8. Общий вид установки для пропитки древесины погружением
в ванну
На предприятиях большой производственной мощности
целесообразно применять конвейерные установки (рис. 6.9), в которых
доски 2, подлежащие пропитке, по конвейеру 1 проходят через рамку 3, с
установленными форсунками. Раствор антисептика в распыленном виде
под давлением подается на поверхности досок. Остатки раствора стекают в
ванну 5.
Панельная пропитка используется для защитной обработки
уникальных деревянных построек без их разборки.
К вертикальной или наклонной поверхности обрабатываемого
объекта прикрепляют пропиточную панель, состоящую из плотно
примыкающего к древесине внутреннего слоя (листов мягкого пористого
105
материала, например фильтровальной бумаги) и наружного
водонепроницаемого слоя. Верхний конец внутреннего слоя опускают в
раствор пропитывающего вещества, который находится в резервуаре над
панелью. Раствор движется сверху вниз по панели и смачивает древесину.
Рис. 6.9. Схема установки непрерывного действия путем распыления
антисептического раствора: 1 - рольганг; 2 - доска; 3 - распылитель, оборудованный
форсунками; 4 - насос; 5 - ванна с раствором антисептика
Пропитка происходит в основном под действием капиллярных сил. В
отдельных случаях (когда древесина сырая) может иметь место и явление
диффузии. Иногда для сбора избыточного раствора, стекающего с панели,
под ней дополнительно устанавливают резервуар-сборник. Для примера на
рис 6.10 приведена схема панельной пропитки бревенчатой стены (а) и
дощатой кровли (б).
а б
Рис. 6.10. Схема панельной пропитки бревенчатой стены (а) и дощатой
кровли (6). 1 — резервуар-питатель; 2 — элементы крепления панели;
3 — внутренний слой панели; 4 — наружный слой панели; 5 —резервуар-
сборник
106
Продолжительность панельной пропитки зависит от требуемой ее
глубины, состояния древесины (плотная, рыхлая), свойств пропитывающей
жидкости и температуры окружающей среды. В среднем она колеблется от
15 до 30 суток.
Панель имеет обычно ограниченные размеры, поскольку отдельные
участки пропитываемого объекта содержат древесину различного
состояния. На объекте, как правило, устанавливают совокупность панелей,
что позволяет пропитывать разные участки на различную глубину и
обеспечивать единый безремонтный срок службы объекта в целом.
Весьма эффективен вариант панельной пропитки,
предусматривающий непрерывное орошение пропитывающей жидкостью
поверхности объекта с помощью системы перфорированных трубок
(А.И. Расев, С.Я. Шинаев). Такой же эффект, как в основном варианте,
обеспечивается здесь при меньших трудозатратах и сокращении
длительности процесса.
§ 26. Технология и оборудование диффузионной пропитки
Пропитка нанесением паст применяется для консервирования
сырых сортиментов. Антисептик наносится на древесину с удерживающим
его нейтральным компонентом в виде пасты. Пасту наносят чаще всего
вручную. Влажность поверхностных слоев обрабатываемой древесины не
должна быть ниже 60 %. Способ путем обмазки пастами состоит в
следующем. Обработанные пастой сырые окоренные сортименты
укладывают в плотные штабеля. Для предупреждения нежелательной
подсушки штабеля закрывают со всех сторон чехлами из
гидроизоляционного материала и оставляют на выдержку (рис. 6.11). Для
полной пропитки заболони и частичной пропитки ядра круглых
сортиментов необходимо (в теплое время года) около 2,5...3 месяцев. По
истечении этого срока штабеля раскрывают и после примерно недельной
подсушки сортименты отправляют по месту назначения.
Сортименты можно обрабатывать пастами, как целиком, так и
частично, по наиболее подверженным загниванию участкам (например, у
столбов — зона на уровне земли). Норма нанесения пасты составляет
300—400 г на 1 м2 поверхности в расчете на сухой антисептик.
Для приготовления паст используются высокотоксичные
антисептики с хорошей диффузионной способностью.
Рецепты их приготовления даны в табл. 6.1. Имеются и другие
рецепты паст, а также пасты готовой формы, имеющиеся в продаже.
107
Рис. 6.11. Схема организации диффузионной пропитки столбов
антисептическими пастами-1 - опорные лаги; 2 - столб, покрываемый
пастой; 3 - пакет столбов, покрытых пастой; 4 - пакет, укрытый
гидроизоляционным материалом
При использовании паст на основе фтористого натрия во избежание
его вымывания поверх пасты наносят гидроизоляционный слой
(каменноугольный лак или нефтяной битум). Пасты на основе препаратов
ФХМ гидроизоляции не требуют, поскольку проникший в древесину
антисептик фиксируется в ней и вымывается слабо.
Таблица 6.1
Рецептуры антисептических паст (по ГОСТ 20022.2-80)
Марка пасты Компоненты и их массовое содержание, %
Фтористый натрий Кремне- фтористый аммоний Каолин каменно- угольный лак Б-19 латекс СКС-65ГП Вода
ФН-П 44 13 17 26
ПАЛ-Ф 46 17 15 22
ПАЛ-КФА 25 25 7 43
Диффузионная пропитка путем обмазки пастами применяется для
консервирования небольших партий столбов ЛЭП или линий связи, а
также других сортиментов для открытых сооружений, располагаемых
вблизи от места заготовки древесины. Такая пропитка находит применение
и для консервирования сортиментов из древесины труднопропитываемых
пород, имеющих, однако, удовлетворительную диффузионную
проницаемость.
Пропитке пастами может подвергаться и древесина, уже
находящаяся в эксплуатации. Применяется бандажный способ, сущность
которого состоит в следующем. Часть столба, подвергающаяся
наибольшей опасности загнивания (примерно 80-сантиметровая зона на
границе подземной и воздушной части), обертывается бандажом, который
представляет собой ленту гидроизоляционного материала (толя,
108
рубероида, гидроизола и пр.), на внутреннюю поверхность которой
нанесен слой антисептической пасты. Бандаж крепится к древесине
проволокой или прибивается гвоздями. Он устанавливается так, чтобы
треть или четверть его высоты (в зависимости от влажности почвы)
находилась выше уровня земли.
Существует еще один способ диффузионной пропитки путем
введения специальных солевых патронов или пасты в высверленные или
наколотые в древесине отверстия. Антисептик из зоны введения
постепенно диффундирует в окружающую древесину. В одном из
вариантов — пропитке по способу «Кобра», древесину накалывают при
помощи специального приспособления (типа шприца) с одновременным
введением в образовавшиеся отверстия антисептической пасты. При сетке
наколов, рекомендованной выше, получается равномерная пропитка на
значительную глубину.
Пропитка вымачиванием в растворе отличается от капиллярной
пропитки погружением древесины с высокой начальной влажностью и
длительностью выдержки в ванне. В ванну с концентрированным
раствором антисептика загружают не подсушенные, а сырые сортименты,
проникновение в которые защитного средства происходит путем
диффузии. Длительность выдержки определяется в зависимости от
требуемого уровня защищенности в соответствии с классом условий
службы и колеблется от 2...3 часов до нескольких недель. При длительной
выдержке обеспечивается проникновение молекул пропитывающего
вещества на большую глубину. Производительность ванн при этом
способе пропитки очень невелика, но зато обеспечивается надежная
защита древесины труднопропитываемых пород.
Диффузионные способы пропитки имеют свои преимущества,
заключающиеся в возможности равномерно и глубоко пропитывать сырую
древесину труднопропитываемых пород. Кроме того, они экономически
оправданы при пропитке небольших объемов на месте заготовки. Эти
способы позволяют также удлинить срок службы древесины, находящейся
в службе, путем дополнительных пропиток, проводимых в плановом
порядке. К недостаткам диффузионной пропитки относятся сезонность
обработки и трудность ее механизации.
§ 27. Пропитка в ваннах с предварительным нагревом
Пропитка в ваннах с предварительным нагревом, принципиальные
возможности которой рассмотрены в § 21, имеет несколько
технологических вариантов. Наиболее распространен вариант с
использованием двух (горячей и холодной) ванн (рис.6.12). Пакет
пропитываемых сортиментов предварительно нагревают в ванне VIII с
горячей пропитывающей жидкостью, после чего перегружают в ванну II с
109
холодной пропитывающей жидкостью, при выдержке в которой и
происходит собственно пропитка. Установка снабжена резервуаром III для
оперативного хранения раствора антисептика, механической мешалкой IV
для приготовления раствора, насосом V для его перекачки. Нагревание
раствора в горячей ванне осуществляется теплообменником IX,
теплоносителем в котором служит водяной пар или горячая вода.
Древесина с раствором в холодной ванне охлаждается водой, проходящей
через теплообменник - охладитель VI. Охлаждение воды производится
окружающим воздухом в поверхностном теплообменнике I, являющимся
градирней закрытого типа.
Рис. 6.12. Схема двухванной пропиточной установки: I - поверхностный
теплообменник, II - ванна с холодным раствором антисептика, III - резервуар хранения
раствора антисептика, IV - механическая мешалка для приготовления растворов, V, VII
- насосы, VI - теплообменник - охладитель, VIII - ванна с горячим раствором, IX -
теплообменник - нагреватель; 1... 11 - управляемые вентили; 12,13 - ручные вентили
Ванны с резервуаром и мешалкой соединены трубопроводами, на
которых установлены дистанционно управляемые вентили. Установки
малой производительности имеют, как правило, вентили с ручным
управлением.
Заполнение ванн из резервуара осуществляется насосом V. При этом
вентили 7, а также вентили 3 или 4 открыты (остальные вентили закрыты).
Подача подготовленного в мешалке IV раствора в резервуар производится
тем же насосом при открытых вентилях 8 и 5. Переливание раствора из
ванн в оперативный резервуар осуществляется насосом при открытых
вентилях 2 (или 11), 6, 5.
Вариант с использованием одной (горячей - холодной) ванны
применяется реже. После прогрева загруженного в ванну пакета горячую
жидкость в ней быстро заменяют холодной путем перекачки насосами.
Качество пропитки здесь несколько выше, чем в первом варианте, что
по
время перегрузки, при которой в открытые полости клеток частично
попадает воздух, замедляющий движение жидкости в древесине.
Представляет определенный интерес вариант с совмещением
нагревания и камерной сушки. Штабель пиломатериалов или заготовок
сразу после сушки в камере до требуемой для пропитки влажности
(25...30 %) помещают в ванну с холодным пропитывающим раствором.
После выдержки в ванне штабель вновь загружают в камеру и сушат до
конечной (эксплуатационной) влажности. Этот вариант был успешно
применен на одном из предприятий Вологодской области.
Существуют и другие варианты рассматриваемого способа
пропитки: нагревание и медленное охлаждение древесины в одной ванне
без перекачки жидкости; пропитка в холодной ванне с предварительным
диэлектрическим нагреванием древесины или нагреванием ее
насыщенным паром в пропарочной камере.
Пропитку древесины хромосодержащими препаратами допускается
проводить либо по варианту с сушильной камерой либо путем прогрева
древесины насыщенным паром.
Температура пропитывающей жидкости в горячей ванне должна
быть: при применении водорастворимых защитных средств - 90...95 °C,
для масел и антисептиков в органических растворителях - 95...110 °C.
Температура в холодной ванне - 20...40 °C и 40...50 °C соответственно.
Согласно ГОСТ 20022.6-93 продолжительность выдержки, как в
горячей, так и холодной ванне должна быть не менее 45 мин при
применении водорастворимых защитных средств и не менее 30 мин для
масел и органикорастворимых антисептиков. Достаточно точно
продолжительность нагревания и охлаждения может быть установлена
расчетами по уравнениям теплопроводности в зависимости от
характеристики обрабатываемых сортиментов, параметров пропиточной
жидкости [20].
Все рассмотренные выше способы пропитки по ряду причин имеют
ограниченное промышленное применение. Диффузионная пропитка
чрезвычайно длительна и требует больших затрат ручного труда. Кроме
того, она возможна при использовании только неорганических
водорастворимых пропитывающих веществ. Капиллярные способы
пропитки малоэффективны, так как обеспечивают лишь поверхностную
пропитку. Способ горячих и холодных ванн эффективнее капиллярных
способов и применялся в прошлом довольно широко. Однако этот способ
из-за малого избыточного давления не обеспечивает достаточно глубокой,
а тем более сквозной пропитки, требуемой в ряде случаев для надежного
консервирования и других технологических целей.
Поэтому в настоящее время преимущественное применение имеют
автоклавные способы пропитки, обеспечивающие глубокое проникновение
Ill
в древесину пропитывающих веществ при малой продолжительности
процесса и относительно невысоких затратах труда и энергии.
§ 28. Технологические схемы автоклавной пропитки древесины
Имеется ряд технологических схем (или способов) автоклавной
пропитки, различающихся последовательностью операций воздействия на
древесину повышенного и пониженного давления пропитывающей
жидкости и воздуха. Изменяя эту последовательность, уровень давления и
температуры, а также длительность операций, можно управлять
результатами пропитки в соответствии с предъявляемыми к ней
требованиями.
В промышленности в настоящее время применяют следующие
способы:
- «вакуум — давление — вакуум» (сокращенно ВДВ);
- «давление — давление — вакуум» (ДДВ);
- многоцикличные;
- «вакуум — атмосферное давление — вакуум» (ВАДВ);
- автоклавно-диффузионная пропитка;
- совмещенная сушка — пропитка.
Пропитка способом ВДВ. График пропитки этим способом,
называемым также способом полного поглощения, приведен на
рис. 6.13, а.
Автоклав загружается древесиной. Затем последовательно
выполняются следующие операции:
1 — создание воздушного вакуума;
2 — выдержка древесины в вакууме;
3 — заполнение автоклава жидкостью;
4 — создание жидкостного давления;
5 — выдержка древесины в жидкости под давлением;
6 — сброс давления до атмосферного;
7 — слив жидкости из автоклава;
8 — создание воздушного вакуума;
9 — выдержка в вакууме;
10 — сброс вакуума и разгрузка автоклава.
Собственно пропитка происходит во время выдержки древесины под
давлением. Начальный вакуум способствует повышению глубины
пропитки и увеличению поглощения древесиной жидкости, так как из
полостей клеток удаляется воздух, препятствующий ее движению.
Повторный вакуум предназначен для подсушки поверхности сортиментов.
Способ ВДВ применяют преимущественно для пропитки древесины
водорастворимыми веществами. Для пропитки маслами этот способ
используется в тех случаях, когда требуется высокое поглощение
112
пропитывающих веществ. Он является также основным при пропитке
антипиренами, которые, как отмечалось выше, необходимо вводить в
древесину в большом количестве.
Рис. 6.13. Графики автоклавной пропитки:
а — способ полного поглощения (ВДВ); б — способ ограниченного поглощения
(ДДВ); в — многоцикличный способ МЛТИ; г — вакуумный способ (ВАДВ)
Результаты пропитки (ее глубина и поглощение) определяются
свойствами пропитываемой древесины, а также режимом процесса,
регламентирующим продолжительность основных операций, давление и
температуру жидкости. В зависимости от породы и размеров сортиментов,
их назначения и характера пропитывающей жидкости параметры режимов
пропитки изменяются в следующих пределах: глубина вакуума 0,08...0,09
МПа; жидкостное давление 0,6... 1,5 МПа; продолжительность выдержки
под вакуумом - 0,25...0,35 ч, под давлением - 0,5...8 ч; температура
растворов солей - 20...60 °C, масел - 85... 95 °C.
Конкретные режимы пропитки устанавливаются техническими
условиями предприятий. Для примера в табл. 6.2 приведен режим
пропитки деталей градирен раствором ХМ-11.
Пропитка способом ДДВ. Процесс пропитки способом ДДВ,
называемым также способом ограниченного поглощения, состоит из
следующих операций (рис. 6.13, б):
1 — загрузки автоклава и создания в нем воздушного давления;
2 — выдержки древесины под воздушным давлением;
113
3 — заполнения автоклава жидкостью;
4 — подъема жидкостного давления;
5 — выдержки в жидкости под давлением;
6 — сброса давления;
7 — слива жидкости;
8 — создания вакуума;
9 — выдержки под вакуумом;
10 — сброса вакуума и разгрузки автоклава.
Таблица 6.2
Режим пропитки способом ВДВ сосновых деталей градирен
толщиной до 30 мм раствором антисептика ХМ-11 (ТУ Волгоградского
мачтопропиточного завода)
Операции Температура раствора, °C Давление, МПа Продолжи- тельность, ч
Выдержка в вакууме - 0,01...0,02 0,25
Выдержка под жидкостным давлением 20 1,0 1,0
Выдержка в вакууме - 0,01...0,02 0,25
Особенность этого процесса - выдержка древесины под избыточным
воздушным давлением до заполнения автоклава жидкостью, при которой в
полости клеток вводится добавочный воздух. В конце процесса, во время
выдержки под вакуумом, сжатый в древесине воздух выходит наружу,
выталкивая часть поглощенной жидкости. Способ ДДВ применяют при
использовании высокотоксичных антисептиков (масел, растворов
нафтената меди), когда нет необходимости оставлять в древесине
излишнее их количество. Преимущество этого способа по сравнению с
ВДВ состоит в сокращении расхода пропитывающих веществ. Один из
режимов пропитки способом ДДВ приведен для примера в табл. 6.3.
Таблица 6.3
Режим пропитки сосновых шпал каменноугольным маслом
способом ДДВ (ТУ РЖД)
Операции Температура раствора, °C Давление, МПа Продолжи- тельность, ч
Выдержка под воздушным давлением - 0,2 ..0,4 0,25
Выдержка под жидкостным давлением 90...95 0.8 0,5
Выдержка в вакууме - 0,01...0,02 0,25
Разновидностью рассмотренного способа является способ давление
— вакуум» (ДВ), называемый также способом полуограниченного
поглощения. Он отличается от ДДВ отсутствием операции выдержки под
избыточным воздушным давлением (на рис. 6.13, б показано пунктиром).
Так как количество сжатого воздуха в древесине в конце пропитки здесь
114
будет меньше, чем при способе ДДВ, то и количество вытесненной
жидкости также уменьшается Этот способ используют для пропитки
маслами, когда требуется несколько большее поглощение, чем это
обеспечивает способ ДДВ
Способы ВДВ, ДДВ и ДВ известны очень давно, с конца
позапрошлого века, и могут быть названы классическими способами
автоклавной пропитки. Они применяются для консервирования сухих или
подсушенных (W < WnH) сортиментов и обеспечивают сквозную пропитку
легкопропитываемой древесины (например, березы и заболони сосны).
Труднопропитываемая древесина (ель и ядро сосны и др.) пропитывается
на глубину не более 5 мм. Для повышения глубины пропитки такой
древесины необходима предварительная операция накалывания.
Пропитка многоцикличнымн способами. Увеличить глубину
пропитки труднопропитываемой древесины можно не только с помощью
накалывания, но и путем 2 - 3-кратного повторения циклов ВДВ, ДЛИ или
ДВ. Такая пропитка с последовательным чередованием нескольких
единичных циклов называется многоцикличной.
Технологических вариантов многоцикличной пропитки может быть
достаточно много. Хороший результат показал разработанный в МЛТИ
(А.И.Расев) способ, основанный на применении «мокрого» вакуума, т. е.
вакуума, создаваемого в автоклаве, заполненном пропитывающей
жидкостью. График этого варианта показан на рис. 6.13, в. Например, для
пропитки пиломатериалов препаратом ХМФ рекомендуется следующий
режим: глубина «мокрого» вакуума 0,09 МПа, «сухого» вакуума 0,08 МПа,
продолжительность выдержки в вакууме 45 мин (3 раза по 15 мин),
величина жидкостного избыточного давления 1,1 МПа,
продолжительность первой выдержки под давлением 60 мин, второй —
30 мин. Температура раствора (около 40 °C) поддерживается на уровне
точки его кипения в вакууме. При этих условиях имеет место увеличение
глубины пропитки на 50 % (в ядровой зоне сортимента) по сравнению с
другими многоцикличными способами и двукратное по сравнению со
способом ВДВ. Способ был применен для пропитки деревянной обшивки
судов специального назначения.
Пропитка способом ВАДВ. Этот способ, называемый иногда просто
вакуумным, предусматривает использование автоклавов или герметичных
резервуаров упрощенных конструкций, не рассчитанных на высокое
давление. Последовательность пропитки этим способом (рис. 6.13, г)
такова: вначале древесину, загруженную в автоклав, выдерживают
15...20 мин под вакуумом глубиной 0,С8...С,09 МПа, затем автоклав
заполняют пропиточной жидкостью и вакуум сбрасывают. Собственно
пропитка происходит в течение 30...60 мин под действием атмосферного
давления, избыточного по отношению к давлению в древесине. После
этого автоклав освобождают от жидкости и вновь создают в нем
115
кратковременный вакуум для подсушки поверхности сортиментов. Способ
ВАДВ применяют в тех случаях, когда в древесину требуется ввести
ограниченное количество пропитывающей жидкости на небольшую
глубину (по заболони 5... 10 мм, по ядру 1...2 мм). Значительно лучшие
результаты пропитки (не менее чем на 50 %) имеют место при применении
начального «мокрого» вакуума и температуре водного раствора близкого к
температуре кипения воды при данной глубине вакуума. Такой способ
(А.И.Расев) принят к применению на одном из предприятий Вологодской
области для пропитки столбов из древесины березы.
Автоклавно-диффузионная пропитка. Все рассмотренные ранее
автоклавные способы обеспечивают удовлетворительную пропитку лишь
подсушенной древесины влажностью не выше предела насыщения
клеточных стенок. Автоклавно-диффузионный способ — один из способов
пропитки сырой древесины с целью ее консервирования. Сущность его
состоит в следующем. Сырую древесину загружают в автоклав, нагревают
в среде насыщенного водяного пара, а затем подвергают выдержке в
вакууме. В результате такой обработки влажность поверхностных зон
древесных сортиментов понижается на 20...30 % (при влажности
древесины менее 70...80% пропаривание можно не проводить). Затем в
подсушенную зону под избыточным давлением вводят на глубину
5... 10 мм концентрированный водный раствор антисептика. Наиболее
целесообразно применять невымываемые препараты (ХМ-11, ХМФ и др.),
которые легко диффундируют в древесину. После пропитки древесину
выгружают из автоклава и выдерживают на складе в течение 2-4 недель.
В это время за счет диффузии происходит пропитка внутренних слоев
материала. Возможен вариант, при котором после введения в древесину
антисептика делается кратковременная поверхностная обработка
гидрофобной жидкостью при температуре 90... 100 °C, что обеспечивает
фиксацию антисептика в этой зоне. Древесина в этом случае отправляется
потребителю без выдержки.
Автоклавно-диффузионным способом пропитывают в основном
круглые лесоматериалы (столбы), идущие на изготовление опор ЛЭП и
связи. Институтом «Энергожилиндустрпроект» (г.Волгоград) и МЛТИ
разработана технология их автоклавно-диффузионной пропитки,
предусматривающая замену пропаривания древесины ее сушкой в
нагретом насыщенном растворе бишофита (MgCl).
Совмещенная сушка — пропитка. Этот способ применяют при
консервировании древесины маслами или растворами антисептиков в
органических растворителях, которые являются гидрофобными
жидкостями и способны быть сушильными агентами. Совмещенная
сушка-пропитка включает два процесса, последовательно протекающих в
одном автоклаве: сушку древесины в жидкости и ее последующую
пропитку той же жидкостью. Технология разработана институтом
116
«Энергожилиндустрпроект», Сенежской лабораторией консервирования
древесины и МЛТИ (Г.П. Калачев, Б.И. Телятникова, И.Д. Шустерман, А.И.
Расев).
Сушку в автоклаве можно проводить при атмосферном давлении
или под вакуумом. В первом случае температура жидкости должна быть
выше 100 °C, а во втором может быть и ниже 100 °C, но выше точки
кипения воды при поддерживаемом пониженном давлении. Более прост и
экономичен вариант сушки при атмосферном давлении. Оптимальная
температура жидкости здесь 120...130 °C. Недостаток этого варианта —
снижение эксплуатационной прочности древесины при воздействии такой
температуры. Сушкой в вакууме глубиной 0,07...0,085 МПа (чему
соответствует точка кипения воды 65...50 °C) указанный недостаток
устраняется, так как температура жидкости может быть понижена до
70...90 °C. Для вакуумной сушки требуется более сложное
оборудование. Но она будет вполне оправданна, если по условиям
эксплуатации не допускается снижение прочности древесины (например,
для шпал и переводных брусьев) Технология вакуумного варианта
совмещенной сушки — пропитки (разработка ВНИИЖТ и МЛТИ) была
принята для внедрения на заводах по производству шпал.
Продолжительность сушки в пропитывающей жидкости зависит от
формы и размеров обрабатываемых сортиментов, породы древесины, ее
начальной и конечной влажности, а также от мощности теплового
оборудования пропиточных установок. Она колеблется от 3 до 20 ч и
может быть рассчитана по методике, приведенной в учебнике «Тепловая
обработка и сушка древесины» [20]. По окончании сушки в автоклаве
проводят собственно пропитку, при этом в зависимости от требуемого
поглощения применяют один из ранее рассмотренных классических
способов (ДДВ, ДВ или ВДВ).
§ 29. Оборудование автоклавных пропиточных установок
Автоклавные пропиточные установки представляют собой
сравнительно сложные устройства, состоящие из ряда агрегатов и узлов.
Их обычно проектируют для того или иного конкретного способа
пропитки и определенного вида пропитывающих жидкостей (масел, водных
растворов и др.); они могут быть стационарными или передвижными.
Оборудование автоклавных установок может быть разделено на
резервуарное, пневмогидравлическое, тепловое, контрольно-
регулирующее и вспомогательное.
Резервуарное оборудование. К основному оборудованию этой
группы относятся пропиточные автоклавы, маневровые автоклавы,
мерники, баки-смесители, резервуары для хранения жидкостей.
117
Пропиточный автоклав (рис. 6.14) изготавливают в виде
цилиндрического стального резервуара, рассчитанного на рабочее
давление до 1,2 МПа. Он имеет два полусферических днища, одно из
которых глухое, а другое, представляет собой съемную крышку.
Крышки автоклавов современных конструкций снабжены клиновыми
герметичными запорными устройствами с гидравлическим или
электрическим приводом.
Автоклавы устанавливают горизонтально или с небольшим
уклоном в сторону сливного трубопровода. Размеры их зависят от
заданной производительности установки и размеров пропитываемых
материалов. На отечественных шпало- и мачтопропиточных заводах чаще
всего используют автоклавы диаметром 2,0 и длиной 24,0...27,0 м,
которая приблизительно пропорциональна длине шпал (2,75 м) и
столбов (8...12 м). Новые установки большой производительности
оборудуют автоклавами диаметром 2,6 и длиной до 29,0 м. Установки для
пропитки мелких сортиментов (например, строительных деталей) имеют
автоклавы диаметром 1...1,5, длиной 6.-.12 м.
Рис.6.14. Общий вид автоклава с открытой крышкой
Автоклавы оборудуют предохранительными клапанами и
штуцерами для присоединения трубопроводов, а также датчиков уровня
жидкости, температуры и давления. Снаружи их покрывают
теплоизоляцией. В нижней их части (рис. 6.15) прокладывают рельсовую
колею 4 для закатки вагонеток 2. Под рельсами и между ними монтируют
гладкотрубные паровые калориферы 3, предназначенные для
поддержания заданной температуры пропитывающей жидкости.
118
Рис.6.15. Схема загрузки автоклава пиломатериалами (а), шпалами (б),
деталями опор ЛЭП (в): 1 - автоклав, 2 - вагонетки,
3 - калориферы. 4 - рельсовый путь
Изготовление пропиточных автоклавов машиностроительные
заводы осуществляют по индивидуальным заказам. В некоторых случаях
для пропитки можно использовать автоклавы, выпускаемые серийно для
других отраслей промышленности, например, для производства цемента.
Маневровый автоклав предназначен для межоперационною
хранения пропитывающей жидкости и ее предварительного нагрева до
температуры, заданной режимом. Его обычно устанавливают над
пропиточным автоклавом и оборудуют гладкотрубными паровыми
калориферами повышенной мощности, люками для осмотра и чистки,
штуцерами для присоединения трубопроводов и датчиков.
Маневровые автоклавы могут работать или при повышенном
давлении (пропитка маслами по технологическим схемам ДДВ и ДВ), или
только при атмосферном давлении (пропитка водными растворами по
схемам ВДВ, ДВ н ВАДВ). В первом случае их делают конструктивно
аналогичными пропиточным автоклавам (но без съемных крышек). Во
втором случае для их изготовления можно использовать цилиндрические
резервуары, серийно выпускаемые заводами химического машиностроения
и рассчитанные на давление до 0,17 МПа. Иногда вместо маневровых
автоклавов применяют открытые баки, устанавливаемые под
пропиточными автоклавами.
Вместимость маневрового автоклава или бака должна быть
достаточной для заполнения жидкостью загруженного пропиточного
автоклава, включая жидкость, поглощаемую древесиной при пропитке.
Мерник служит для контроля поглощения древесиной жидкости в
процессе пропитки. Он представляет собой стальной цилиндрический
герметичный резервуар, установленный, как правило, вертикально и
снабженный устройством для дистанционного измерения уровня
жидкости. Мерннки вместимостью 10, 16 и 25 м3 для крупных
пропиточных установок изготовляют заводы нефтяного машиностроения
по отраслевым нормам на рабочее давление 0,6; 0,8; 1,6 МПа.
Бак-смеситель предназначен для подготовки пропитывающих
растворов. Смесители, имеющие обычно цилиндрическую форму,
119
рассчитывают на рабочее давление не более 0,1 МПа. Их оборудуют
паровыми гладкотрубными калориферами и воздушными или
механическими мешалками.
Резервуары-хранилища предназначены для хранения запасов
пропитывающих масел. Число и вместимость хранилищ зависит от
производительности пропиточной установки. Их оборудуют устройствами
для нагрева и учета расхода жидкостей.
Пневмогидравлическое оборудование. Основные агрегаты этого
оборудования — вакуум-насосы, жидкостные насосы, воздушные
компрессоры и аккумуляторы сжатого воздуха. К оборудованию этой
группы можно отнести также системы трубопроводов с монтажной и
запорной арматурой.
Вакуум-насос создает пониженное давление (вакуум), которое
необходимо:
- в пропиточном автоклаве в начале и конце процесса пропитки,
- в маневровом автоклаве и других резервуарах для засасывания в
них жидкостей,
- в пропиточном и маневровом автоклавах для удаления паров воды
при сушке древесины в пропитывающей жидкости под вакуумом.
В пропиточных установках большой производительности
используют преимущественно ротационные водокольцевые вакуум-насосы
РМК-3, РМК-4 и улучшенной конструкции ВВН-12. Глубина вакуума,
создаваемого этими насосами, доходит до 0,09 МПа. На установках малой
производительности устанавливают вакуум-насосы ВВН-1,5, ВВН-3, ВВН-
6 (цифра, стоящая за буквами ВВН, характеризует производительность
насоса, м3/мин).
Жидкостный насос предназначен для перекачки пропитывающих
жидкостей из одного резервуара в другой, а иногда для создания
жидкостного давления. Наиболее употребительны центробежные насосы
типа X, обеспечивающие производительность 1,5...600 м3/ч и давление
0,12...1,5 МПа (напор-12... 150 м вод. ст.). Марку насоса выбирают в
зависимости от требуемой производительности и давления, а параметры
выбранного насоса устанавливают по его индивидуальной характеристике.
В качестве примера на рис. 6.16 дана характеристика насоса 8Х-12-1.
Компрессор обеспечивает получение сжатого воздуха:
- для создания в пропиточном и маневровом автоклавах воздушного
давления при пропитке способом ДДВ,
- для перемещения жидкости из пропиточного автоклава в
маневровый после выдержки древесины под избыточным жидкостным
давлением,
- для достижения и поддержания жидкостного давления в
пропиточном автоклаве и мернике,
120
- для перемешивания жидкости в процессах приготовления
растворов и их нагревания.
Рис. 6.16. Характеристика насоса 8Х-12-1 при частоте вращения 1450 мин4:
Н— напор, м; V — производительность, м3/ч; t] — коэффициент полезного
действия; N—потребляемая мощность, кВт; D—диаметр рабочего колеса, мм
На крупных пропиточных заводах используют компрессоры ВК-200,
ВВК-240, 2Р-10/20. Их рабочее давление 0,8... 1,2 МПа, а
производительность 5... 20 м3/мин. На установках небольшой
производственной мощности применяют компрессоры ВК-25-3, ВУ-3/8,
ВУ-6/8 производительностью 2,5... 1,35 м3/мин.
Аккумуляторы — цилиндрические вертикальные резервуары,
содержащие запас сжатого воздуха давлением 1,2... 1,6 МПа.
Использование аккумуляторов позволяет сократить сроки создания
воздушного давления в пропиточных автоклавах, надежнее поддерживать
заданное давление и обеспечивать равномерную работу компрессора.
Компрессор может работать на питание аккумулятора независимо от
автоклава, поэтому его мощность снижается, а коэффициент полезного
использования повышается.
Аккумуляторы и компрессоры обычно монтируют в отдельном
помещении — компрессорной. Вместимость аккумуляторов 10...25 м3 для
крупных и 2.. .6 м3 для небольших пропиточных установок.
Тепловое оборудование. К тепловому оборудованию пропиточных
установок относятся теплообменные аппараты (конденсаторы, калориферы
и др.), конденсатоотводчики, парораспределительные системы.
Конденсатор — теплообменный аппарат, служащий для
конденсации удаляемых из автоклава паров воды или пропитывающей
жидкости. Его устанавливают на трубопроводной линии между автоклавом
121
и вакуум-насосом. В пропиточных установках применяют поверхностные
конденсаторы (рис. 6.17), в которых охлаждение и конденсация паров
происходят внутри металлических трубок, охлаждаемых с поверхности
водой. Конденсатор имеет патрубки для ввода охлаждающей воды и ее
отвода, ввода паров и вывода конденсата, стекающего затем в
специальный сборник.
Другие детали теплового оборудования по устройству и принципам
работы аналогичны деталям сушильных установок и были рассмотрены
ранее в дисциплине «Тепловая обработка и сушка древесины» [20].
Контролыю-регулирующее и вспомогательное оборудование. В
пропиточных установках используют приборы и устройства для
измерения давления, глубины вакуума, температуры, уровня жидкости в
резервуарах. Параметры режима пропитки регулируют посредством
вентилей и задвижек на трубопроводах. Современные пропиточные
установки снабжены автоматическими регуляторами температуры и
давления. Принципы их контроля и автоматического регулирования
практически не отличаются от устройств тепловой обработки и сушки
древесины [20].
Рис. 6.17. Схема горизонтального поверхностного конденсатора:
1 — корпус; 2 — трубка; 3 — направляющая перегородка; 4 — патрубки
К вспомогательному оборудованию пропиточных установок
относятся транспортные механизмы, весы, дозаторы, дробилки для
измельчения твердых пропитывающих веществ, отстойники или
сепараторы для очистки жидкостей и некоторые другие устройства.
Схемы монтажа пропиточных установок. Монтаж оборудования
пропиточной установки должен обеспечивать возможность проведения в
автоклаве технологических операций в соответствии с принятым способом
пропитки. Имеется много схем монтажа. Для примера рассмотрим схемы
установок, предназначенных для пропитки древесины способами ВДВ,
ДДВ, ВАДВ и совмещенной сушки — пропитки.
122
123
Принципиальная схема установки для пропитки способом ВДВ
приведена на рис. 6.18. Установка работает следующим образом. В
автоклаве, загруженном древесиной, создают вакуум. Для этого включают
вакуум-насос при открытых вентилях 2, 6 и 7 (остальные вентили
закрыты). После выдержки древесины в вакууме, не сбрасывая его,
заполняют автоклав жидкостью, для чего открывают вентили 11, 2, 3 и 5, а
остальные закрывают. Жидкость при этом нагнетается из маневрового
резервуара VI в автоклав под действием атмосферного давления. Затем в
автоклаве создают и поддерживают избыточное давление жидкости. Для
этого включают жидкостный насос, при открытых вентилях 4, 9 и 10.
Жидкость, расходуемая на пропитку, поступает при этом
в автоклав из мерника, что позволяет контролировать ее поглощение
древесиной.
После окончания выдержки под давлением жидкость самотеком
сливается из автоклава в маневровый резервуар, для чего открывают
вентили 1 и 11. Повторный (конечный) вакуум создают так же, как и
первый (начальный). Мерник заполняют жидкостью во время загрузки
автоклава древесиной при включенном вакуум-насосе и открытых
вентилях 8,5 .и 7.
Рнс. 6.18. Схема установки для пропитки древесины способом ВДВ.
I — пропиточный автоклав; II— мерник; III — конденсатор; IV — вакуум-насос;
V—жидкостной насос; VI — маневровый резервуар; 1... 11 — вентили
Автоклавная установка для пропитки способом ДДВ, схема которой
приведена на рис. 6.19, состоит из рабочего (пропиточного) автоклава 7,
над которым расположен маневровый автоклав 8, рассчитанный на работ}’
под избыточным давлением, жидкостного насоса 5, служащего для
создания избыточного давления в рабочем автоклаве, мерника 6,
компрессора 3 с ресивером 2 и вакуумной линии, включающей в себя
вакуум-насос 1 и конденсатор 4.
Автоклав загружают древесиной и создают в нем избыточное
воздушное давление с помощью компрессора. После выдержки под
воздушным давлением пропитывающую жидкость из маневрового
автоклава нагнетают сжатым воздухом в рабочий автоклав и мерник;
затем, после их заполнения, включают насос 5 и создают в автоклаве
требуемое избыточное давление. Поскольку жидкость, идущая на
пропитку, поступает из мерника, по изменению уровня жидкости в нем
судят о величине поглощения. После выдержки под жидкостным
давлением жидкость перекачивают обратно в маневровый автоклав, а в
рабочем автоклаве создают вакуум. По окончании процесса пропитки
древесину выгружают из автоклава, а пропитывающую жидкость,
вытесненную из древесины при выдержке в вакууме, подают на сепарацию
и очистку. Следует отметить, что рассматриваемая установка может быть
также использована для пропитки способами ДВ и ВДВ.
На рис. 6.20 приведена схема передвижной установки для пропитки
древесины способом ВАДВ. Установка предложена МЛТИ и изготовлена
трестом «Союзантисептик».
Рис. 6.19. Схема установки для пропитки древесины способом ДДВ: 1 -
вакуумный насос, 2 — ресивер, 3 - компрессор, 4 — конденсатор, 5 — насос, 6 — мерник, 7
- пропиточный автоклав, 8 - маневровый автоклав
7
Рис. 6.20. Схема установки для пропитки древесины способом ВАДВ: 1 -
пропиточный автоклав, 2, 5. 7, 10 вентили, 3 - реверсивный центробежный насос, 4 -
вакуумный насос, 6 - мешалка, 8 - контейнер для загрузки сухого химического
средства, 9 - маневровый автоклав
Пропиточный автоклав 1 облегченного типа рассчитан на работу
только под вакуумом. Маневровый автоклав 9, работающий при
124
атмосферном давлении, установлен на одном уровне с пропиточным
автоклавом. Он служит как для межоперационного хранения и нагревания,
так и для приготовления пропитывающего раствора. В нем имеется
устройство 8 для загрузки сухих компонентов и механическая мешалка 6.
Заполнение пропиточного автоклава жидкостью и ее слив осуществляют
реверсивным центробежным насосом 3. Для создания разрежения
предусмотрен вакуум-насос 4, который включают после загрузки
автоклава древесиной при открытом вентиле 5.
По окончании выдержки в вакууме открывают вентиль 2, включают
насос 3 и, не снижая глубины вакуума, заполняют пропиточный автоклав
жидкостью; затем отключают вакуум-насос, закрывают вентиль 5 и
открывают вентиль 7. При этом в автоклаве устанавливается атмосферное
давление и начинается пропитка, в процессе которой насос обеспечивает
непрерывную циркуляцию жидкости между маневровым и пропиточным
автоклавами. Тем же насосом (прн его реверсировании) осуществляется
освобождение пропиточного автоклава от жидкости после окончания
пропитки. Для слива пропитывающей жидкости из маневрового автоклава
предусмотрен патрубок с вентилем 10.
На рис. 6.21 дана схема установки для совмещенной сушки —
пропитки. Она состоит из пропиточного автоклава 1, маневрового
автоклава 9, циркуляционного насоса 2, конденсатора И, сборника
конденсата 13, мерника 3 и выносного пеногасителя 7, соединенных между
собой трубопроводами. Маневровый автоклав оборудован
гладкотрубными калориферами 8. В качестве пеногасителя используют
теплообменник, сходный по конструкции с конденсатором, но питаемый
не охлаждающей водой, а греющим паром. В комплект установки входит
также вакуум-насос и воздушный компрессор, не показанные на схеме.
Водяной пар
Рис.6.21. Схема установки для совмещенной сушки-пропитки: 1 - пропиточный
автоклав, 2 - циркуляционный насос, 3 - мерник, 4, 5,6,10,12 - трубопроводы, 7 -
пеногаситель, 8 - теплообменник, 9 - маневровый автоклав, 11- конденсатор, 13 -
сборник конденсата
125
Предпропиточная сушка происходит при атмосферном давлении и
осуществляется следующим образом. Загруженный древесиной рабочий
автоклав 1 заполняют по трубе 14 маслом из маневрового автоклава, где
его предварительно подогревают до требуемой (130 °C) температуры.
Затем включают насос, который создает в рабочем и маневровом
автоклавах замкнутую продольную циркуляцию масла. Охлажденное при
прохождении через высушиваемый материал масло подается насосом по
трубе 6 в маневровый автоклав, где вновь нагревается, а затем самотеком
поступает в рабочий автоклав.
Пары воды и масла, а также образующаяся при сушке пена из
рабочего автоклава по трубе 5 поступают в пеногаситель 7 и из него в
маневровый автоклав. Пена в пеногасителе разрушается, а пары по
трубопроводу 10 поступают в конденсатор, откуда конденсат воды и масла
направляется по трубе 12 в сборник 13. По мере заполнения сборника
конденсат подают в специальные отстойники, где происходит разделение
воды и масла. Воду направляют в очистные сооружения, а масло
перекачивают в хранилище. После окончания сушки древесину
пропитывают по одному из классических способов, используя для этого
компрессор и вакуум-насос. Перед созданием вакуума масло перекачивают
насосом 2 из рабочего автоклава в маневровый. При создании давления
масло нагнетается в автоклав из мерника 3 по трубе 4.
§ 30. Параметры защищенности древесины
Параметрами, определяющими уровень защищенности древесины,
являются величина поглощения, глубина проникновения пропитывающего
вещества и равномерность его распределения в пропитываемой зоне.
Регулирование поглощения при пропитке осуществляют либо
изменением параметров режима процесса (его продолжительности, уровня
давления), либо изменением концентрации пропитывающего раствора.
Контроль поглощения ведут различным образом в зависимости от
способа пропитки. При автоклавной пропитке его определяют по
изменению уровня жидкости в мернике, при панельной пропитке — по
расходу жидкости в резервуаре-питателе с учетом стока в резервуар-
сборник, а в некоторых случаях — взвешиванием вагонеток с
лесоматериалами до и после пропитки. При диффузионной пропитке
поглощение устанавливают либо расчетным путем, либо методами
количественного анализа.
Глубину проникновения пропитывающего вещества и его
распределение в сортиментах определяют по цвету древесины путем
отбора проб из контрольных образцов пропитываемой партии
лесоматериалов Пробы отбирают из заболони и ядра отдельно при
помощи полого бура (рис.6.22, а, 6), имеющего внутренний диаметр 5... 10
126
мм. При пропитке маслами пропитанная зона окрашивается самим
антисептиком, глубина его проникновения определяется
непосредственным измерением ширины окрашенной зоны. Аналогичная
картина наблюдается и при пропитке другими окрашивающими древесину
антисептиками (например, хромосодержащими). В случае пропитки
бесцветными веществами на поверхность пробы наносят индикаторы,
дающие при взаимодействии с пропитывающим веществом цветные
реакции. Например, в качестве индикатора на фтористый натрий и другие
фторсодержащие антисептики используется цирконализариновый лак,
индикатором на пентахлорфенолят натрия служит 10 % водный раствор
медного купороса, а на пентахлорфеиол — его водно-ацетоновый
Рис.6.22 Общий вид полого бура для взятия проб (а) и взятия пробы буром (б)
Основные параметры защищенности древесины — глубина
пропитки и величина общего поглощения, а при консервировании, кроме
того, намечаемый срок службы — регламентируются стандартами и
техническими условиями на изделия и сооружения, в которых
используется пропитанная древесина. В частности, ГОСТ 20022.0—93
устанавливает для деревянных объектов параметры их защищенности от
биоразрушений и вероятные сроки их службы в зависимости от класса
условий службы, группы пропитываемости древесины, способа пропитки и
вида антисептика (табл. 6.4).
Общее поглощение Р защитных средств в стандарте указано для
сортиментов определенных размеров:
- для круглых лесоматериалов - диаметром 20 см и толщиной
заболони 30 мм;
- для пиломатериалов толщиной 40 мм и более - поперечным
сечением 180x220 мм;
- для пиломатериалов толщиной до 40 мм - поперечным сечением
22x110 мм.
127
Таблица 6.4
Примеры параметров защищенности лесоматериалов при консервировании
(по ГОСТ 20022.0-93)
Класс условий службы по ГОСТ 200222 Группа пропиты- ваемости по ГОСТ 20022.2 Способ пропитки по ГОСТ 20022.6 Обозначение защитного средства Общее поглощение кг/м3 Глубина пропитки, не менее, по Средний срок службы, лет
ЛПЗ* ТПЗ*
Круглые лесоматериалы
XII 1 ДДВ ДДВ ВДВ км нм-м ХМ-11 90...120 11...15 13...15 85% 85% 85% — 40...45 35...40 40....45
3 ддв-н** ДДВ вдв-н вдв-н НМ-М км ХМФ-БФ ХМФС 11...15 60...90 4- 5 8...10 глубина накола глубина накола то же 10 мм 25. .30 15...20 25.. 30 25...30
XIII 1 ДДВ ДВ ВДВ ВДВ км нм-м ХМ-11 ХМФБФ 90 ..120 12. .16 13...15 5.6 85% 85 % 85% 85% - 35...40 35...40 35...40 30...35
3 ДДВ вдв-н вдв-н ВДВ-Н км км ХМ-11 ХМФ-БФ 70...90 90... 130 12. .14 5...6 глубина накола то же то же 10 мм 10.. 15 35...40 25...30 25...30
Пиломатериалы толщиной 40 мм и более
VIII ВДВ-Н ВДВ ВАДВ пв ХМФ-БФ ХМФС ХМФ-БФ ФБС-211 2...3 3 .4 1...2 2...3 глубина накола 8 мм 5 мм 5 мм 2 мм 2 мм 2 мм 40...45 30...35 25. .30 25...30
XIII*** — ДВ-н ВДВ-Н КМ ХМ-11 100.. 140 10 ..12 глубина накола то же — 20...25 20...25
Пиломатериалы толщиной до 40 мм
1 ВДВ ВАДВ КФН ФН 1,5..2 3...4 8 мм 5 мм - 30...32 20...25
2-3 ВДВ ВАДВ пв ФБС-255 ХМФС ФН 2,5 .3 2...2,5 2,5...3,5 - 2 мм 2 мм 2 мм 35 ..40 30 ..35
* ЛПЗ - легкопропитываемая зона (заболонь), ТПЗ - труднопропитываемая зона (ядро); * * Индекс И означает необходимость накалывания; * ** пилопродукция с механическим разрушением при эксплуатации; * *** относятся к несущим конструкциям
128
Для сортиментов других размеров проводится пересчет
поглощения Pj по формулам:
„ (d.-2S)
для круглых сортиментов - Pt =0,04?^^
для пиломатериалов толщиной >40 мм - Д = 0,04Р^^
для пиломатериалов толщиной < 40 мм - Р. =0,0024?
1 оД(0,132-2.5)
общего
(6-1)
(6.2)
(63)
где d\ - средний диаметр пропитываемых сортиментов, м;
а\,Ь\- толщина и ширина сортиментов, подлежащих пропитке, м;
8 - заданная глубина пропитки,м.
На основании данных таблицы параметров защищенности для
конкретных материалов и пересчитанных значений общего поглощения
составляется техническое задание на проектирование пропиточной
установки.
Пример 1. Определить способ пропитки, подобрать средство химической
защиты и рассчитать его общее поглощение для деревянных деталей опор линий
электропередачи диаметром 22 см, изготовляемых из древесины сосны с шириной
заболони 25 мм, на срок службы 40...45 лет, эксплуатируемых в климатических
условиях Центральных областей России (активный период 6 месяцев)
В соответствии с табл.3.3 опоры ЛЭП эксплуатируются в условиях XII класса
службы. Древесина относится к группе 1 - легкопропитываемых пород (табл. 5.1). Для
обеспечения требуемого срока службы этих опор 40...45 лет в табл.6.4 находим, что
возможно применить способ ДДВ, пропитывая опоры каменноугольным маслом (КМ),
или способ ВДВ, применяя защитное средство ХМ-11.
Из экономических и экологических соображений принимаем в качестве
защитного средства ХМ-11, а способ пропитки - «вакуум - давление - вакуум». Для
эталонного материала общее поглощение составляет 13...15 кг, а глубина пропитки
0,03-0,85 = 0,026 м Глубина пропитки для заданного материала равна
0,025-0,85 = 0,021 м (85% от толщины заболони) По формуле 6.1 находим общее
поглощение для заданного материала:
(0,22 - 2-0,021)
0,22г(0,2 - 2-0,026)
Д'=0,04-13-
= 12,9 кг/м3
0 04-15 (°’22-29:°^
’ 0,222(0,2-2-0,026)
= 14,9 кг/м3
Таким образом, для обеспечения срока службы 40....45 лет деталей опор
заданной характеристики следует применить защитное средство ХМ-11, способ
пропитки «вакуум - давление - вакуум», при общем поглощении препарата
12,9...14,9 кг/м3
Пример 2. Определить способ пропитки, подобрать средство химической
защиты и рассчитать его общее поглощение для шпал сечением 180x250 мм,
изготовляемых из древесины лиственницы на срок службы 20...25 лет,
129
эксплуатируемых в климатических условиях Южных областей России (активный
период 12 месяцев).
В соответствии с табл.3 3 шпалы эксплуатируются в условиях XIII класса
службы. Для обеспечения требуемого срока службы этих шпал 20...25 лет в табл.6.4
находим, что возможно применить способ ДВ-Н, пропитывая шпалы каменноугольным
маслом (КМ), или способ ВДВ-Н, применяя защитное средство ХМ-11. В том и другом
случаях требуется провести накалывание шпал.
Учитывая, что шпалы, пропитанные солевым раствором, являются
проводниками электрического тока и не могут использоваться на
электрофицированных путях, применяем каменноугольное пропиточное масло (КМ) и
способ пропитки ДВ-Н. Для эталонного бруса общее поглощение равно 100... 140 кг/м3
при пропитке на глубину накола. В соответствии с ГОСТ 20022.3-75 глубина накола
равна 15 мм, как для эталонного, так и заданного сортимента.
По формуле 6.2 находим общее поглощение для заданного материала:
f>0,04.iQoJk1-8^-20,015)
0,18 0,25(0,4 - 2-0,015)
= 96 кг/м3
О. (0,18 + 0,25-2-0,015) , 3
Р. =0,04 140-^------------------— = 134 кг/м
0,18 0,25(0,4 - 2 0,015)
Следовательно, для обеспечения срока службы 20 ...55 лет шпал заданной
характеристики следует применить каменноугольное пропиточное масло, способ
пропитки «давление - вакуум» с предварительным накалыванием (ДВ-Н), при общем
поглощении масла 96. .134 кг/м3.
§ 31. Безопасность жизнедеятельности. Охрана окружающей
среды
Некоторые из применяемых для защитной обработки древесины
пропитывающих веществ при неосторожном обращении с ними могут
быть вредными для здоровья соприкасающихся с ними людей. Поэтому
очень важно соблюдение персоналом деревопропиточных цехов и
участков определенных правил техники безопасности жизнедеятельности.
Эти правила регламентируются инструкциями и стандартами на способы
пропитки. Отметим основные из них.
Допускается использовать в промышленности пропитывающие
вещества и препараты только разрешенные к применению органами
здравоохранения РФ. Все закрытые помещения пропиточных участков
должны иметь приточно-вытяжную вентиляцию и быть
приспособленными для влажной уборки. Полы должны иметь уклон не
менее 1:100 для надежного удаления пролитых жидкостей и промывочных
вод.
Не разрешается работа с пропитывающими веществами без
спецодежды, резиновых сапог или кожаных ботинок, комбинезонов,
прорезиненных нли брезентовых фартуков, резиновых рукавиц или
перчаток. На операциях, связанных с распылением сухих антисептиков
130
или разбрызгиванием жидкостей, обязательно использование защитных
очков и респираторов.
Большое значение для безопасности работ имеет соблюдение правил
личной гигиены. Во время работы нельзя курить, принимать пищу,
прикасаться, не сняв перчаток, к открытым участкам кожи. Перед едой
необходимо тщательно вымыть лицо и руки теплой водой с мылом. После
работы обязателен душ. При попадании пропитывающих веществ на кожу
необходимо сразу смыть их теплой водой с мылом. При работе с маслами
открытые участки кожи полезно покрывать тонким слоем пасты ХИОТ-6
или болтушкой из окиси цинка, талька, глицерина и дистиллированной
воды, взятых поровну. Не рекомендуется работать с пропитывающими
веществами, если на коже есть открытые царапины и ссадины.
При соблюдении этих правил и выполнении общих для всех
промышленных предприятий мер предосторожности работа на
пропиточных установках, как показала многолетняя практика, не
представляет никакой опасности для обслуживающего их персонала.
В заключение остановимся кратко на экологическом аспекте
процессов защитной обработки и консервирования древесины. С одной
стороны, они имеют большое природоохранное значение, так как,
продлевая сроки службы древесины в подверженных гниению и
разрушению огнем сооружениях и в несколько раз уменьшая расход
древесины на их возобновление, эти процессы сохраняют от вырубки
значительные по площади лесные массивы. С другой стороны,
деятельность деревопропитывающих предприятий может наносить вред
природе окружающих эти предприятия районов, если имеют место
бесконтрольные сбросы технологических и промывочных сточных вод,
содержащих токсичные вещества, непосредственно в реки, озера и другие
природные водоемы. Это совершенно недопустимо. Все стоки от
основного и вспомогательного пропиточного оборудования должны
поступать на очистные сооружения предприятия или централизованные
городские и районные очистные устройства. При выполнении этого
требования неблагоприятные воздействия процессов пропитки на
окружающую среду полностью исключаются.
Контрольные вопросы. 1. По какому признаку классифицируются способы
пропитки? 2. Назовите основные способы капиллярной пропитки, диффузионной
пропитки, пропитки под давлением. 3. С какой целью н когда делается окорка
древесины? 4. Каков принцип действия окорочного станка9 5. Почему перед
капиллярной пропиткой или пропиткой под давлением древесину следует сушить до
эксплуатационной влажности9 6. Какие способы сушки применяются перед пропиткой
древесины? 7. На какой стадии технологического процесса пропитки следует
проводить механическую обработку? 8. В каких случаях древесные сортименты
подвергаются накалыванию? 9. Каким образом осуществляется накалывание? 10. Как
работает конвейерная установка для капиллярной пропитки древесины? 11. Зарисуйте
схему и проанализируйте механизм панельной пропитки древесины. 12. Почему
131
сортименты, покрытые антисептической пастой, укладывают в плотные штабеля и
укрывают гидроизоляционным материалом? 13. Каким образом осуществляется
бандажная пропитка столбов? 14. Каковы достоинства диффузионного способа
пропитки? 15. Рассмотрите варианты пропитки древесины с предварительным
нагревом. 16 Проведите анализ работы двухванной пропиточной установки.
17. Проведите анализ технологических схем автоклавной пропитки сухой древесины, -
сырой древесины. 18. Проведите анализ работы пропиточных установок, работающих
по схемам ВДВ, ДДВ, ВАДВ, совмещенной сушки-пропитки. 19. Как определяются
основные параметры защищенности древесины?
132
ГЛАВА 7. ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ НА СКЛАДАХ ХРАНЕНИЯ
ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ
§32 . Характеристика лесоматериалов хранимых на складах
В главе рассматриваются вопросы хранения только круглых
лесоматериалов. Особенности хранения пиломатериалов и других видов
пилопродукции даны в соответствующих разделах учебника «Тепловая
обработка и сушка древесины»[20].
Круглые лесоматериалы. К круглым лесоматериалам относятся
хлысты и полученные из них путем раскряжевки (путем поперечного
деления) сортименты, предназначенные для распиловки, лущения,
строгания, химической переработки с целью получения целлюлозы и
древесной массы, для использования в круглом виде, т.е. без дальнейшей
механической обработки Круглые лесоматериалы древесины хвойных и
лиственных пород используют в различных отраслях промышленности и
строительства. Технические требования к ним определяются ГОСТ 9463-
88, ГОСТ 9462-88 и ТУ 13-0273685^03-89.
Хлыстом называют ствол срубленного дерева, у которого отделены
корни, вершина и сучья. При раскряжевке хлыстов получают круглые
сортименты в виде бревен, кряжей и балансов. Бревнами называют
сортименты, предназначенные для использования в круглом виде или в
качестве сырья для выработки пиломатериалов общего назначения.
Кряжами называют сортименты, использующиеся для выработки
специальных видов лесной продукции: шпал, лущеного и строганого
шпона, спичек и др.
Балансы - это круглые или колотые сортименты определенных
размеров и качества в соответствии с ГОСТ 9462-88, предназначенные для
переработки на щепу или древесную массу в подготовительных цехах
целлюлозно-бумажных предприятий. Их размеры составляют- по длине от
0,75 до 2,5 м и диаметром от 6,0 до 18,0 см.
Рудничная стойка является крепежным лесоматериалом в
горнорудной и угольной промышленности. В соответствии с требованиями
ГОСТ 616-59 «Стойки рудничные деревянные» они изготавливаются
длиной от 0,5 до 6,5 м, диаметром от 8 до 24 см Поставляется
потребителям долготьем в неокоренном виде.
Балансовое и рудничное долготье представляет собой отрезки
хлыста, длина которых кратна длине получаемого сортимента и включает
в себя припуск на разделку. Окорка и торцевание долготья производятся на
складах предприятий.
Раскряжевку хлыстов обычно производят по рациональной схеме
раскроя на сортименты с целью максимального выхода деловой древесины
[23]. Для этого каждый хлыст осматривают и размечают, учитывая пороки,
133
размеры (длину и толщину) сортиментов. Разметка и последующая
раскряжевка здоровых хлыстов производится, как правило, с комлевого
торца. Раскряжевка хлыстов, имеющих пороки, может быть выполнена от
комля, середины или вершины в зависимости от положения пораженного
места.
Существует три зоны качества хлыста: комлевая, срединная, и
вершинная (рис. 7.1). Древесина комлевой части хлыста (I зона) отличается
отсутствием сучков. Ее используют для выработки высокоценных
лесоматериалов: пиломатериалов специального назначения, строганого и
лущеного шпона.
Рис. 7.1. Схема раскряжевки хлыста на сортименты
В средней части хлыста (II зона) находится наибольшее количество
заросших и табачных сучков. Она предназначена для выработки
пиломатериалов общего назначения, шпал и лесоматериалов, которые
используются в круглом виде. В вершинной части (III зона) сосредоточено
наибольшее количество здоровых сучков различных размеров. Ее
используют для разделки на рудничную стойку, балансы, и лесоматериалы
для вспомогательных и временных построек различного назначения.
В зависимости от диаметра, измеряемого на торце комля, хлысты по
толщине разделяют на мелкие (до 16 см), средние (до 32 см) и крупные
(более 34 см). Мелкие хлысты при отсутствии гнили могут быть
использованы для изготовления рудничных стоек, балансов, строительных
бревен и других сортиментов, используемых в круглом виде. При наличии
ядровой гнили лесоматериалы используют для технологической
переработки по ОСТ 13-234-87 «Дровяная древесина для технологических
нужд. Технические условия». Хлысты средних размеров раскраивают на
пиловочник общего и специального назначения, кряжи для лущения,
бревна для использования в круглом виде. Крупные хлысты, как правило,
используют для получения высокоценных лесоматериалов для строгания,
лущения, распиловки и использования в круглом виде.
134
§33 . Характеристика складов для хранения лесоматериалов
Склады для хранения круглых лесоматериалов подразделяются на
три типа (табл. 7.1), в зависимости от их назначения, места расположения,
типа магистрального транспорта [7], которым производится доставка
сырья, отгрузка полуфабрикатов и готовой продукции.
Таблица 7.1
Типы складов для хранения круглых лесоматериалов (ГОСТ 9014. 0-75)
Тип склада Подтип склада Места расположения складов
1-й- верхний склад Вахтовый У лесовозных дорог круглогодового или сезонного пользования. На лесосеке или у лесовозной дороги сезонного пользования
2-й- нижний склад Прирельсовый В пункте примыкания лесовозной дороги к железной дороге общего пользования
Береговой В пункте примыкания лесовозной дороги к водному пути
3-й - склад предприятия Прирельсовый У железной дороги общего пользования
Береговой У водного пути общего пользования
На верхних складах осуществляется выгрузка хлыстов или деревьев
с лесовозного транспорта, хранение и отгрузка на нижние склады.
Нижние склады представляют самую многочисленную группу
складов. Они располагаются в месте примыкания лесовозной дороги к
путям общего пользования. На их долю приходится 50-60 %
лесозаготовительных трудозатрат. На нижних складах осуществляется
приемка деревьев, хлыстов и сортиментов, их первичная обработка,
временное хранение, частичная или полная переработка, хранение и
отгрузка лесоматериалов потребителю.
Нижний склад, на котором поступившее сырье не подвергается
никакой обработке, а осуществляется только его накопление, сортировка,
временное хранение и отгрузка потребителям называют перегрузочными
пунктами.
По типу транспорта, которым отгружаются лесоматериалы
потребителям, нижние склады делятся на прирельсовые и береговые.
Они имеют различные режимы работы, состав и последовательность
производственных операций.
На прирельсовых нижних складах поступление сырья и отгрузка
готовой продукции осуществляется непрерывно с некоторыми перерывами
в период весенней и осенней распутицы, поэтому первичная обработка
деревьев и хлыстов производится почти равномерно в течение всего года.
135
На береговых нижних складах поступление сырья обычно
круглогодовое, а отгрузка готовой продукции (сплавом или судами)
ведется только в период навигации - 5...6 месяцев в году. В связи с этим
их режим работы отличается от режима работы прирельсовых складов.
Вариант технологической схемы работ на береговом нижнем складе
приведен на рис. 7.2.
Склады предприятий - это склады сырья лесопильно-
деревообрабатывающих, целлюлозно-бумажных и гидролизных
предприятий, а также лесопромышленных комплексов Они представляют
собой производственный участок, имеющий соответствующие планировку,
оборудование и сооружения для приемки сырья, его выгрузки, укладки в
штабеля, хранения, гидротермической обработки, окорки и подачи на
дальнейшую переработку.
Площадка для склада сырья определяется с учетом генерального
плана предприятия. В зависимости от количества хранимой древесины
устанавливают размеры штабелей, типы транспортного оборудования.
Транспортное оборудование складов предприятий - краны, лесовозы,
лебедки, транспортеры и т. д.
Производственными характеристиками складов являются
грузооборот, площадь склада, вместимость и режим работы.
Грузооборотом склада (0 называется объем лесоматериалов в
плотных кубометрах м3, пропускаемый через склад в единицу времени
(год, сезон, сутки). Для учета работы наибольшее значение имеют годовой
и суточный грузообороты. Различают расчетный и фактический
грузообороты, их отношение характеризуется коэффициентом
использования расчетного грузооборота.
(7.1)
Уф
В зависимости от величины грузооборота склады делятся на три
категории: мелкие, средние и крупные. Мелкие склады имеют грузооборот
до 100 тыс. м3 в год. Склады с годовым грузооборотом от 100 до 300 тыс.
м3 относятся к средней категории, а склады с грузооборотом 300 тыс. м 3 и
более являются крупными.
Общая площадь склада (F) определяется выражением:
F = F„-K, (7.2)
где, Fu - площадь, занятая штабелями;
К - коэффициент, учитывающий разрывы между штабелями, площади,
занимаемые сооружениями, оборудованием, технологическими и
противопожарными разрывами (К = 2,0.. .2,5 - для береговых и К
3,0.. .4,0 - для прирельсовых нижних складов).
136
Рис. 7.2. Технологическая схема работ на береговом нижнем складе
1 - башенный кран; 2 - лебедка грузовой тележки; 3 - сплоточное устройство;
4 - путь грузовой тележки; 5 - грузовая тележка с пачкой
Площадь, занятая штабелями, определяется формулой
р
F=fcp п,,='£Дм+ f2n2+-fni)=y;—(7.3)
где, f - средняя площадь одного штабеля, м 2;
я„ - общее количество штабелей, шт.;
Z’/z—f ‘ площадь, занимаемая одним штабелем, м2,
пх,пг...п, - количество штабелей данного вида, шт;
Е - вместимость склада, м 2;
ср - средняя высота одного штабеля, м;
Д - коэффициент полнодревесности штабеля (табл 7.2).
Для точного определения общей площади нижнего склада
составляется план размещения штабелей лесоматериалов, оборудования,
сооружений, транспортных путей, технологических и противопожарных
разрывов, величина которых принимается в соответствии с требованиями
безопасности жизнедеятельности и пожарной безопасности.
137
Таблица 7.2
Коэффициенты полнодревесности штабелей
Вид штабеля Вид лесоматериалов Размеры штабеля, м Коэффициент полнодревесности, А
Плотный штабель Хлысты Ни £150л< 0,35-0,50
Пачковый штабель Хлысты Нш <150jw 0,25-0,35
Рядовый штабель Бревна и долготье <150jw 0,45-0,55
Пачковый штабель Бревна и долготье =8-11.м,но не более 1,5 1с 0,55-0,65
Плотный штабель Долготье Нш = 8-11л<,ноне более 1,5 1с 0,65-0,70
Поленница Балансы, рудничная стойка длиной до 2,5 м Н=2-4 м; L-до 2 м 0,70-0,75
Вместимость склада (£) - объем лесоматериалов, который может
быть единовременно размещен на территории склада с соблюдением всех
установленных правил хранения.

(7-4)
где ВШ,НШ,ЬШ, - ширина, высота и длина штабеля соответственно.
Единицей измерения вместимости является удельная вместимость
(Еу). Удельная вместимость - это объем лесоматериалов, который может
быть уложен на 1 м 2 общей складской площади.
(7-5)
§ 34 Способы хранения круглых лесоматериалов
В период хранения лесоматериалов на складе возможно их
поражение грибами, повреждение насекомыми и образование трещин.
Условия возникновения этих повреждений взаимоисключающие. Так,
окорка и разреженная укладка лесоматериалов в штабеля ускоряет процесс
сушки, что предохраняет древесину от поражений грибами, но
способствует появлению трещин. Более плотная укладка замедляет
процесс сушки, снижает вероятность растрескивания, но приводит к
поражению древесины грибами. Кора защищает древесину от поражения
грибами, но неокоренные лесоматериалы очень быстро заселяются
138
насекомыми. Поэтому предохранение древесины от совокупности этих
поражений представляется достаточно сложной задачей.
Сохранность от поражения древесины биологическими
разрушителями обеспечивается выполнением стандарта «ГОСТ 9014.0-75.
Лесоматериалы круглые. Хранение. Общие требования», который
предусматривает два основных способа хранения: влажный и сухой.
Выбор способа для каждого конкретного случая определяется назначением
лесоматериалов, породой древесины и ее стойкостью по отношению к
воздействию разрушающих факторов, климатическими условиями, типом
склада, и продолжительностью хранения в теплое время года.
Влажный способ хранения применяют для круглых лесоматериалов
предназначенных для распиловки, лущения и строгания, а также долготья
при производстве рудничной стойки и балансов. Этот способ предполагает
такое хранение лесоматериалов, при котором влажность древесины на
всем протяжении хранения поддерживается на уровне влажности
свежесрубленной древесины. Так как при этом поступления воздуха в
древесину не происходит, то создается среда неблагоприятная для
развития деревоокрашивающих и дереворазрушающих грибов. В таких
условиях исключено и растрескивание древесины.
Сухой способ хранения применяют для лесоматериалов,
используемых в круглом виде - детали опор ЛЭП, связи и инженерных
сооружений, элементы гидростроительных сооружений, рудничная стойка,
а также балансы. Сухой способ хранения может рассматриваться как
атмосферная сушка круглых лесоматериалов
По продолжительности теплого периода года и уровню влажности
воздуха в летний период территория России разделена на четыре
климатические зоны, в соответствии с данными табл. 7.3.
Для проведения процесса хранения в оптимальных условиях
стандарт рекомендует различные виды укладки лесоматериалов в штабеля
(рис. 7.3 - 7 5) и предусматривает дополнительные меры защиты (табл.
7.4).
При выборе способа хранении и дополнительных мер защиты
учитывается тип склада, его территориальное расположение (табл. 7.4), а
также продолжительность хранения в теплый период года.
Виды укладки штабелей при хранении круглых лесоматериалов.
Запас лесоматериалов на складе размещают в штабелях или поленницах.
Размеры и конструкция штабелей должны обеспечивать сохранность
лесоматериалов, гарантировать безопасные и противопожарные условия
работы.
Хлысты и стволы укладывают в пачковые и плотные штабеля
(рис.7.3).
139
Рис. 7 3. Схемы штабелей хлыстов и стволов: а - пачковый штабель;
б - плотный штабель
Таблица 7.3
Климатические зоны России
Клима- тические зоны Средняя продолжительно сть теплого периода Название республик, краев, областей и районов
1 Июнь - август Районы Заполярья
2 Вторая половина мая — первая половина сентября Калининградская область; республики Карелия; Коми Якутия-Саха Ленинградская, Вологодская и Архангельская области, северная часть Кировской и Пермской областей; северная часть Екатеринбургской области, Тюменская область Красноярский край к северу от Енисейска, Хабаровский и Приморский края; Амурская, Магаданская и Сахалинская области
3 Май - сентябрь Псковская, Новгородская, Смоленская, Калужская, Брянская, Тульская, Московская, Тверская, Владимирская, Рязанская, Нижегородская, Ярославская, Костромская и Ивановская области; республики Мордовия, Марий Эл, Татарстан, Чувашия, и Удмурдия, южная часть Вятской и Пермской областей; южная часть Екатеринбургской области; Тюменская область, Челябинская область; республика Башкортостан, Курганская, Омская, Томская, Новосибирская и Кемеровская области; Красноярский край к югу от г. Енисейск, Иркутская область; республика Бурятия; северная часть Читинской области, Черкасская область
4 Вторая половина апреля - октябрь Орловская, Липецкая, Воронежская, Тамбовская, Пензенская, Ульяновская, Самарская области и вся территория Европейской части России, лежащая южнее этих областей; Оренбургская область, Алтайский край; республика Тува; южная часть Читинской области; на Кавказе - горно-лесные, степные и горно-степные районы
140
Таблица 7.4
Виды укладки и меры защиты при хранении круглых лесоматериалов
Способы хранения Вид укладки Меры защиты
Влажный Плотная укладка с сохранением коры, в хлыстах Без принятия мер
Плотная укладка с сохранением коры Плотная укладка с окоркой В хлыстах Затенение, опрыскивание, покрытие торцов, дождевание, затопление
Сухой Рядовая укладка с окоркой Без принятия мер
Подсаливание*, покрытие торцов, затенение
*Под подваливанием понимается сушка древесины, которая происходит в
поваленном (срубленном) с кроной стволе за счет сохранившейся способности хвои и
листьев испарять влагу и тем самым снижать ее содержание в стволе. Такой способ
иногда называют транспирационной сушкой (прим, автора).
Бревна и долготье укладывают в рядовые, пачковые, плотные и
плотно-рядовые штабеля. В рядовых штабелях лесоматериалы размещают
параллельными рядами, между которыми укладывают два - три ряда
прокладок (рис.7.4, а). Штабеля такой конструкции требуют ручной
укладки. В пачковых штабелях пакеты лесоматериалов отделяют друг от
друга горизонтальными и наклонными прокладками (рис. 7.4, б). При
укладке штабелей такого типа применяют лебедки и краны, снабженные
стропами.
Рис. 7 4. Схемы штабелей бревен и долготья: а — рядовый штабель;
б — пачковый штабель; в - плотный штабель; г - плотно-рядовой штабель
Объем пачек соответствует грузоподъемности применяемого
оборудования. В плотные штабеля (рис. 7.4, в) лесоматериалы укладывают
вплотную друг к другу, без прокладок при помощи кранов, оборудованных
141
грейферами. Для предохранения от рассыпания концевые части штабелей
должны быть выложены с учетом угла естественного рассыпания бревен,
или по краям штабеля ряды бревен разделяют горизонтальными
прокладками (рис.7.5,«).
В плотно-рядовом штабеле прокладки укладывают через каждые 3 -
4 ряда плотно уложенных бревен (рис. 7.4, г).
Короткомерные лесоматериалы (длиной менее 2,5 м) укладывают в
плотные, рядовые штабеля и поленницы (рис. 7.5, а, б, в). Для придания
устойчивости концевые части штабелей выкладывают также как и
длинномерные лесоматериалы (рис. 7.5, а).
Рис. 7.5. Схемы штабелей короткомерных сортиментов
а - плотный штабель; б - рядовый штабель; в - поленница
§35 . Влажный способ хранения
Поддержание высокой влажности древесины при хранении круглых
лесоматериалов влажным способом достигается их плотной укладкой в
штабеля. Кора должна быть сохранена, и оберегаться от механических
повреждений при транспортировке и формировании штабелей. Наиболее
благоприятные условия для хранения влажным способом складываются на
крупных складах с большой концентрацией древесины при высокой
степени механизации укладки и разборки штабелей. Концентрация
больших объемов сырой древесины изменяет состояние воздуха на складе.
Там создается микроклимат, при котором температура летом на 2 ..3 °C
ниже температуры окружающего воздуха, а относительная влажность на
13... 15 % выше. Интервалы между штабелями лесоматериалов делают
минимальными, только для того, чтобы обеспечить безопасность работ при
формировании и разборки штабелей. При этом движение воздуха
142
замедляется даже в том случае, когда направление ветра совпадает с
направлением междуштабельных разрывов. Интервалы для хвойных пород
оставляют не более 1 м при высоте штабеля до 8 м и не более 1,5 м - при
большей высоте штабеля, для лиственных пород - не более 0,6 м. После
завершения формирования штабеля разрывы между штабелями
перекрывают щитами.
На влажное хранение лесоматериалы укладывают в плотные
(рис. 7.4 в), пачковые (рис. 7.4, б) и плотно-рядовые штабеля (рнс. 7.4, г).
Размеры штабеля зависят от механизмов, применяемых при укладке.
Минимальная высота штабелей составляет 4 м. Длина может быть от 40 до
100 м и более. Чем выше штабель, тем меньше степень поражения
древесины, так как относительное количество незащищенных бревен
верхних рядов штабеля остается меньше. Эти бревна обрабатывают
антисептиками, или верхние ряды формируют из окоренных или
низкосортных лесоматериалов. В неблагоприятных условиях при влажном
способе хранения находятся также концы бревен, особенно если они
имеют разную длину. Поэтому в один штабель рекомендуется укладывать
лесоматериалы, отличающиеся по длине: для хвойных пород - не более
чем на 1 м, для лиственных - не более чем на 0,5 м.
Влажным способом можно хранить только свежесрубленные или
сплавные, не поврежденные насекомыми и грибами лесоматериалы.
Поэтому в теплое время года штабель формируют в возможно короткий
срок (не более 5-10 дней), не позже 1-2 дней после заготовки или
выгрузки из воды, чтобы не допустить высыхания незакрытых бревен и
поселения на них насекомых. Продолжительность влажного хранения не
должна превышать одного теплого периода года даже при самых
надежных условиях защиты древесины. Правила хранения лесоматериалов
сплавной и сухопутной доставки одинаковы.
При хранении лесоматериалов, которые не являются стойкими к
повреждению насекомыми и поражению грибами, более трех месяцев
теплого периода года назначаются дополнительные меры защиты:
затенение, защита химическими средствами способом опрыскивания,
покрытие торцов влагозащитными и антисептическими составами,
дождевание, затопление.
Защиту с использованием химических средств способом
опрыскивания проводят во 2 - 4 климатических зонах на складах всех
типов, кроме береговых. Опрыскивание не допускается проводить на
складах, которые расположены на расстоянии ближе 2 км от берегов
водоемов, а также на складах вблизи водоемов, имеющих питьевое, рыбно-
хозяйственное и сельскохозяйственное значение. Расстояние от склада до
границы затопления при максимальном уровне паводковых вод должно
быть не менее 500 м.
143
Опрыскивание лесоматериалов осенне-зимней заготовки проводят до
весеннего лета насекомых. Лесоматериалы, заготовленные с апреля до
середины августа, на верхних складах обрабатывают не позднее, чем через
2 суток, а на нижних складах и складах предприятий - 3 суток после
заготовки сразу же после укладки в штабеля.
Защитные торцовые покрытия применяют для круглых
лесоматериалов лиственных пород. Покрытия предохраняют торцы
лесоматериалов от потери влаги, растрескивания и проникновения грибной
инфекции. Их наносят на лесоматериалы весенне-летней заготовки не
позднее чем через 5 суток после заготовки хлыстов или 3 суток после их
раскряжевки, на буковые лесоматериалы - не позднее 3 суток после
заготовки или одних суток после раскряжевки. На лесоматериалы осенне-
зимней заготовки покрытия наносят сразу после оттаивания торцов: во II
климатической зоне до 1 мая, в III зоне - до 15 апреля, в IV зоне - до
1 апреля.
Склады для влажного хранения лесоматериалов устраивают во
влажных, защищенных от ветра, низких местах. Штабеля формируются на
подштабельном основании из бревен-подкладок. Высота основания
должна быть не ниже 15 см. Бревна не должны вдавливаться в грунт, иначе
это затруднит разборку штабеля, особенно в зимнее время. Конструкция
подштабельного основания выбирается в зависимости от грунта. На
слабых грунтах бревна-подкладки опираются на сплошной настил из
низкосортных бревен, не пораженных биологическими разрушителями. На
постоянных складах применяют сборные железобетонные основания.
Территорию склада разбивают на участки, разделенные между собой
дорогами и пожарными разрывами в соответствии с требованиями
противопожарных норм строительного проектирования складов лесных
материалов.
Для летнего хранения лесоматериалов ценных пород древесины
зимней заготовки применяют плотный штабель-холодильник. При его
формировании бревна-подкладки кладут на землю, затем насыпают и
утаптывают снег на толщину, превышающую подкладки примерно на
10 см. Лесоматериалы укладывают без прокладок, но ряды пересыпают
снегом или опилками, смешанными со снегом. Снег уплотняют так, чтобы
он заполнял пустоты между лесоматериалами. Концы штабеля укладывают
с прокладками, пересыпая ряды снегом. Верх штабеля засыпают слоем
снега толщиной не менее 15 см, затем слоем опилок 10...20см и
покрывают сверху досками или горбылем.
В сильные морозы штабель во время формирования и после его
завершения, но до засыпки и укрытия, поливают водой для обледенения.
Высота штабеля должна быть не менее 3 м. Интервалы между штабелем-
холодильником и соседними штабелями делаются минимальными, вплоть
До укладки торцов соседних штабелей впритык. Если такая укладка
144
невозможна, то между штабелями делают интервалы, но не более 1 м. По
возможности их следует заполнять снегом и перекрывать.
На фанерных заводах применяют замораживание коротких
сортиментов (березовые и ольховые чураки) зимней заготовки и доставки.
На площадке, отведенной под штабель, трамбуют снег. По ее краям
сооружают три стенки бокового ограждения. Основание ограждения
должно находиться непосредственно на поверхности земли.
При формировании штабеля между ним и боковым ограждением
оставляют промежуток 30...40 см. По мере наращивания штабеля в высоту
этот промежуток заполняют плотным слоем снега и поливают водой,
чтобы создать снежно-ледяные стенки.
Кряжи укладывают без прокладок (рис. 7.6). Первый ряд укладывают
непосредственно на снеговое основание и насыпают на него слой снега,
который утрамбовывают вровень с его поверхностью. Так же поступают и
с последующими рядами. Всего должно быть уложено не более 10 рядов.
Четвертый и седьмой ряды перед насыпкой на них снеговой
прослойки обильно поливают. В районах II климатической зоны три-пять
нижних рядов, расположенных в средней части штабеля, можно
укладывать без снеговой прослойки. На рисунке эти ряды показаны без
штриховки.
Полностью выложенный штабель посыпают слоем снега толщиной
не менее 20 см с утрамбовкой и многократной поливкой водой (ледяной
потолок). После этого завершают ограждение штабеля и доводят снежно-
ледяные стены до ледяного потолка.
Потолок сначала накрывают слоем рванины шпона, а затем засыпают
слоем опилок толщиной не менее 10 см. Каждый штабель должен быть
покрыт крышей, обеспечивающей надежную защиту ледяного потолка и
снежно-ледяных стен от лучей солнца и дождя.
Рис. 7.6. Штабель круглых лесоматериалов при замораживании
Хранение влажным способом на лесосеках и малых складах.
Хранение лесоматериалов в лесу, а тем более неокоренных — мера
вынужденная, поэтому продолжительность хранения должна быть не более
145
2-4 месяцев теплого периода года в зависимости от климатической зоны
и надежности защиты. Влажным способом в лесу можно хранить круглые
лесоматериалы зимней и летней заготовки.
Лесоматериалы плотно укладывают в небольшие штабеля
вместимостью не менее 12... 15 м3 высотой 1,5...2,0 м на подкладках из
подтоварника. Штабель укрывают со всех сторон слоем лапника толщиной
не менее 50 см (рис. 7.7). Если штабель не укрывается, то два верхних ряда
укладываются из окоренных сортиментов. Это обеспечивает влажное
хранение нижней части штабеля и сухое хранение этих двух рядов.

г
ж
ж
ь
1

Рис. 7.7 Плотный укрытый штабель в поперечном разрезе
Для хранения ценной древесины зимней заготовки применяют
замораживание. Лесоматериалы укладывают на уплотненную снеговую
постель и одновременно на подкладки, лежащие земле. Ряды бревен
пересыпают снегом, поверхность штабеля также пересыпают снегом и
укрывают лапником. Таким способом можно хранить окоренные и не
окоренные лесоматериалы до середины лета.
Штабеля располагают по возможности под пологом леса и лучше в
низких местах.
В средней полосе лесоматериалы, заготовленные в августе, можно
без ущерба для качества хранить без укрытия. В северных районах и на
Урале повреждению древесины насекомыми подвержены в полной мере
только лесоматериалы зимней и весенней заготовки, их влажное хранение
без укрытия становится возможным уже с июля. Это объясняется тем, что
в конце лета массовый лет насекомых прекращается, и кора на бревнах
остается неповрежденной. Оставшихся дней теплого периода оказывается
недостаточно, чтобы заметно снизить влажность неокоренной древесины.
Степень снижения влажности на торцах уменьшается нанесением
влагозащитных покрытий.
§ 36. Дождевание лесоматериалов
Дождевание - один из наиболее эффективных способов защиты
древесины при влажном хранении. Его проводят при помощи различных
146
дождевальных систем или машин со специальными аппаратами и
насадками для разбрызгивания воды. При дождевании влажность заболони
лесоматериалов поддерживается на уровне влажности свежесрубленной
древесины для лесоматериалов сухопутной доставки или влажности
сплавных лесоматериалов, измеренной сразу после укладки штабеля.
Дождевание производят в теплое время года, когда среднесуточная
температура воздуха установится выше 5 °C по режимам в соответствии с
ГОСТ 9014.1.-78 «Лесоматериалы круглые. Хранение. Защита
дождеванием», которые устанавливают календарные сроки, время,
продолжительность дождевания и количество поливов в сутки в
зависимости от породы древесины и климатической зоны (табл. 7.5).
Начало дождевания лесоматериалов лиственных пород зимней и весенней
заготовки должно быть до появления признаков побурения, которое
совпадает примерно со временем распускания листьев у деревьев
соответствующих пород.
Внутри штабелей и в разрывах между ними создается особый
микроклимат. Температура в разрывах между штабелями в среднем на
1,5...2 °C ниже, чем между штабелями без дождевания, а относительная
влажность воздуха соответственно на 10... 13 % выше.
Перед началом дождевания сразу после укладки штабеля и в период
дождевания не реже одного раза в месяц контролируют влажность
древесины весовым способом. Пробы длиной не менее 20 мм отбирают из
заболони. Если обнаруживается снижение влажности, увеличивают
продолжительность поливов.
Влажностное состояние лесоматериалов можно определить
визуально. Если поверхность древесины и коры постоянно матовая
(сырая), значит, влажность древесины поддерживается на первоначальном
уровне. Признаком повышения влажности является постоянная блестящая
водная пленка на поверхности сортиментов.
При дождевании на торцах лесоматериалов и в других местах, где
стекает вода, поселяются водоросли, грибы и бактерии, которые не
представляют опасности для древесины и создают живую преграду для
поселения дереворазрушающих грибов.
При налаженном режиме дождевания поливы можно не делать в дни
затяжной ненастной погоды, а при проходящих дождях можно пропускать
отдельные поливы, которые примерно совпадают по времени или следуют
за выпавшим дождем. Схема дождевальной установки приведена на
рис.7.8.
§37 . Водный способ хранения
Водный способ хранения производят затоплением лесоматериалов, для
чего используют водные пространства судоходных и сплавных рек, озера,
147
Таблица 7.5
Режимы дождевания круглых лесоматериалов
и 3 3 ! г с g с 1 1 г ь I 1 Порода древесины । 1 Климатическая зона по ГОСТ 9014.0-75 1 1 Срок дождевания Режим дождевания
Количество поливов в сутки Начало поливов в течение суток, ч Продолжительность полива, мин, ие менее
Неокоренные к § лесоматериалы § “3 Is § $3 „ 2 В Окоренные £ лесоматериалы я Для срел дальнест ыхаппа 11 S h Sg 22 g gSS Окоренные о » ? лесоматериалы “ ® s
L д 3 5 (L 3 G 3 3 2 3 >3 с а >< 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
кольцесосудистые 1 । Сосиа, ель, пихта, лиственница, кедр, берест, вяз, дуб, ильм, ясеиь 1 Июнь - авзуст 6 6; 9; 12;14; 17; 20 15 20 40 50
2 Вторая половина мая - первая половина сентября 7 6; 9; 12; 14; 16; 18; 21
3 Май - сентябрь 8 6; 9; 12; 14; 16; 18; 20; 22
4 Вторая половина апреля - октябрь 9 6,8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22
£ и 3 3 <1 £ г рассеянососудистые Береза, бук, ольха, граб, липа, осина, клен, тополь, явор 1 Июнь - август 7 6; 9; 12;14; 16;18; 21 15 20 40 50
2 Вторая половина мая - первая половина сентября 8 6; 9; 12; 14; 16;18; 20; 22
148
Таблица 7 5. Окончание
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Лиственные рассеянососудистые Береза, бук, ольха, граб, липа, осина, клен, тополь, явор 3 Май - сентябрь 9 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22 15 20 40 50
4 Вторая половина апреля - октябрь 10 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 24
пруды, затоны с достаточно устойчивым уровнем воды и искусственные
водоемы. Такой способ хранения древесины применялся с давних времен,
поскольку затопленная в пресной воде древесина хорошо сохраняется
многие годы. В соленой воде теплых морей, становится возможным ее
повреждение морскими древоточцами.
Рис. 7.8. Схема дождевальной установки:! - магистральный трубопровод;
2 - рабочие трубопроводы; 3 - вентили рабочих трубопроводов
На реках древесину хранят в многорядных плотах на плаву, а в
озерах, прудах и затонах — в плотах или затопляемых штабелях. В
подводные штабеля древесину укладывают при помощи лебедок, плавучих
элеваторов и других механизмов. Порядок формирования подводного
штабеля при помощи лебедки показан на рис. 7.9.
Наливные бассейны применяют для хранения запасов фанерного
сырья. Бассейны загружают сырьем при спущенной воде. Чураки
укладывают в плотные штабеля. Загруженный древесиной бассейн
149
заполняют водой, уровень которой поддерживается на постоянной
отметке.
При затоплении штабеля часть материала используется в качестве
надводного груза. При средней плотности древесины 700 кг/м3 примерно
70 % сортиментов будет находиться под водой, а 30 % - над водой. Для
полного погружения нижних рядов бревен надводная часть должна быть
увеличена и составлять примерно 50 % от объема затопленной части.
Более рационально применять противовсплывные устройства в виде
специальных щитов, изготовленных из армированного бетона.
Лесоматериалы, полностью погруженные в воду, могут быть в коре и
без коры. Они полностью защищены от поражения грибами и повреждения
насекомыми. Для надводных и не полностью погруженных
лесоматериалов, при отсутствии специальных устройств, следует
применять плотную укладку с сохранением коры и дождевание.
Надводную часть можно формировать из низкосортной древесины.
Допускаемые сроки хранения надводной древесины соответствуют
допустимым срокам влажного хранения на суше.
Рис. 7.9. Подводный штабель лесоматериалов и порядок его
формирования при помощи лебедки
150
Затопление в многорядных или пучковых плотах производится
дополнительной загрузкой плота рядами или пакетами лесоматериалов до
его погружения на дно или под воду на заданную глубину. При затоплении
плотов в водоемах с течением лесоматериалы сплачивают с догружаемой
частью плота и между собой, а весь плот надежно крепят тросами к берегу
или к постоянным опорам в воде.
При формировании плота типа «щука» (рис. 7.10) первый ряд
лесоматериалов укладывают под углом на берег, плавучий бон или какую-
то иную опору, затем формируют второй, третий и последующие ряды так,
чтобы их верхние концы сортиментов оставались незакрытыми.
Последний ряд плотно прижимают к остальным рядам при помощи бон,
свай, тросов и т.п.
Рис. 7.10. Плот типа «щука»
Угол, под которым бревна должны быть поставлены к горизонту,
зависит от их длины, глубины бассейна и обычно составляет более 30°. Его
можно изменять, увеличивая или уменьшая длину не перекрытых
следующим рядом концов бревен. Чем больше задаваемый угол наклона
лесоматериалов, тем короче должны быть не перекрытые концы Для
дополнительного регулирования угла наклона ряды лесоматериалов
перестилаются поперечными прокладками.
Формирование штабелей для хранения путем затопления
производится при помощи плавучих элеваторов, лебедок и трактора.
Водоемы разделяют на дворики бонами. В каждый дворик укладывается
один штабель. Разрывы между штабелями делают с таким расчетом, чтобы
по окончании их укладки боны можно было вывести из разрыва. При
151
поливе надводной части штабелей из дождевального аппарата,
установленного обычно на лодке, между группами штабелей оставляют
более широкие разрывы для свободного ее передвижения.
К недостаткам водного способа хранения, кроме возможного
снижения качества древесины надводной части плотов и штабелей,
относятся затруднения их разборки в зимнее время. Иногда при этом
приходится взрывать лед. Поэтому разборку рекомендуется проводить
осенью или в начале зимы, пока лед еще тонок, а в стоячих водоемах -
весной. Тонкий и мягкий лед взламывается сам по себе всплывающими
бревнами, по мере того, как расходуются верхние ряды.
Водное хранение рекомендуется применять там, где имеются
приспособленные, хорошо защищенные от бурь и течения водоемы. Если
таких водоемов нет, то более целесообразно применять влажное хранение
с дождеванием.
§ 38. Защита лесоматериалов в период сплава
До конца прошлого века в России заготовка леса в большом объеме
проводилась у берегов рек. Это определяло целесообразность
использования водного транспорта. Широко применялся молевой и
плотовой лесосплав, а также судовые перевозки. В лесных районах
имелись хорошо оснащенные береговые верхние и нижние склады. В
настоящее время лесные массивы у берегов рек истощены. Объем водного
транспорта леса существенно снизился. В наибольшей степени это
относится к сплаву лесоматериалов.
Однако водный транспорт леса имеет существенные преимущества
по сравнению с наземными видами, поскольку он наиболее экономичен и
наименее энергоемок. Потребление энергии при лесосплаве при
сопоставимом объеме работ в четыре раза меньше, чем при доставке
железнодорожным транспортом, в 17 раз меньше, чем при доставке
автомобильным транспортом [11]. Это объясняется тем, что затраты на
содержание водного пути и его обслуживание значительно ниже, чем на
других видах транспорта. К недостатку водного транспорта относятся
перерыв в лесосплаве на длительный срок в зимнее время года. Это
определяет необходимость создания складов большой вместимости в
пунктах отправления и получения. Другими недостатками являются
сравнительно малые скорости доставки груза и значительные потери
древесины в период собственно сплава. По скорости доставки груза
водный транспорт уступает всем видам современного транспорта.
Плотовой лесосплав осуществляется тягой буксировщика или
течением реки. Плоты формируют из пучков и пакетов при помощи
системы продольных и поперечных гибких и жестких связей. Буксировка
плотов может происходить и против течения. При судовых перевозках
152
лесоматериалы перевозят по водным путям в судах на самоходных и
несамоходных баржах. Судами перевозят древесину, главным образом,
лиственных пород, короткомерные круглые лесоматериалы, а также
обработанные лесоматериалы различных пород - балансы, пиломатериалы,
шпалы и т. д.
Сплав круглых лесоматериалов, как правило, начинается в начале
весны. Метеорологические факторы в это время не благоприятны для
повреждения древесины насекомыми и грибами. Поэтому, если сплав
ограничивается периодом 10... 15 дней, то это не отражается на качестве
древесины. При более длительном, а также при сравнительно позднем
сплаве, захватывающим конец весны и начало лета, создаются условия для
повреждения древесины дереворазрушающими грибами и насекомыми.
При сплаве многорадных плотов 65 % бревен полностью погружены
в воду, 30 % - бревна полупогруженные и 5 % общего количества - бревна
надводной части плота.
Независимо от времени выгрузки качество древесины полностью
погруженных бревен не снижается, но увеличивается влажность заболони.
На полупогруженных бревнах в надводной части плота, если бревна не
окорены, заселяются насекомые, появляются цветные заболонные окраски.
Если бревна сплавляются без коры, имеет место существенное поражение
заболони деревоокрашивающими грибами.
У надводных бревен, если они сплавляются в коре, влажность
заболони снижается до 60...80 %, что является благоприятным для
развития грибов. Обычно эти бревна интенсивно заселяются насекомыми и
сильно поражаются грибами. Если надводные бревна окорены, то
возможно снижение влажности до 25...30 %. При этом к поражению
древесины грибами добавляется появление трещин. \
§39 . Сухой способ хранения
При сухом хранении необходимо создать условия, при которых
влажность древесных сортиментов в поверхностной зоне была снижена до
уровня, при котором не может развиваться подавляющее большинство
дереворазрушающих грибов и насекомых. Такому уровню соответствует
влажность ниже 22 %. Этот способ применяется в основном для круглых
лесоматериалов хвойных пород и тонкомерных лиственных сухопутной
доставки.
Сухой способ хранения или, как отмечалось выше, атмосферная
сушка круглых лесоматериалов осуществляется в рядовых штабелях, где
сортименты укладываются однослойными рядами, отделенными друг от
друга горизонтальными прокладками. Они должны быть предварительно
окорены. Для лесоматериалов склонных к растрескиванию применяются
153
дополнительные меры защиты, такие как подвяливание, нанесение
защитных покрытий на торцы и затенение.
Путем подваливания (см. табл. 7.4) влажность древесины заболони
может быть снижена до 30...40 %. Продолжительность сушки при этом в
зависимости от метеорологических условий составляет от 5 до 20 суток.
Наиболее интенсивно сушка проходит в первые сутки (4-5 дней) после
повала дерева. При такой интенсивности процесса создаются
неблагоприятные условия для заселения и развития насекомых и не
появляются трещины. При дальнейшей сушке лесоматериалов трещины
появляются, но в меньшей степени.
Защитные торцовые покрытия наносят так же, как перед хранением
влажным способом.
Без подвяливания продолжительность сушки лесоматериалов до
влажности 20...22 % составляет в среднем один летний сезон при условии
благоприятной погоды. Она зависит от породы, диаметра бревен, качества
окорки, времени заготовки, способа укладки, климатических и погодных
условий.
Однако, например, в 4-ой климатической зоне для этого требуется
3,5 месяца сухой и жаркой погоды. В средней полосе европейской части
при дождливой погоде этого срока недостаточно для сушки круглых
лесоматериалов в больших штабелях. При благоприятных условиях сушки
в небольших лесных штабелях в Московской области этого срока также не
всегда достаточно.
В Архангельской области целесообразно начинать хранение не
позднее первой половины июля, иначе к осени бревна высохнут лишь до
влажности 30...40 %. Для сушки лесоматериалов, на которых при окорке
сохранен луб, время сушки возрастает на 25...30 % по сравнению с чисто
окоренными.
Сухое хранение круглых лесоматериалов на складах не должно
продолжаться более двух теплых периодов. Наибольшее снижение
качества сортиментов имеет место во втором периоде, когда влажность
древесины снижается ниже 20%, что приводит к ее интенсивному
растрескиванию (рис. 7.11). Она вторично увлажняется по трещинам в
период выпадения атмосферных осадков, особенно в верхних рядах
штабелей. Внутри штабеля также происходит увлажнение, но за счет
конденсации водяного пара, как на поверхности материала, так и на
поверхности образовавшихся трещин. Такой характер увлажнения
провоцирует развитие атмосферных дереворазрушающих грибов. Поэтому
в периоды затяжных дождей (в том числе осенний период) требуется
принимать меры по защите древесины от осадков.
Наиболее подвержена растрескиванию древесина лиственницы, бука,
ясеня, дуба, граба. Сортименты из древесины ели имеют более глубокие
154
трещины, чем сосны, но сосновая древесина обычно имеет большее
количество мелких трещин.
Рис. 7.11 . Трещины в круглых лесоматериалах
Рассмотрим сухое хранение круглых сортиментов (детали опор ЛЭП,
связи, портовых сооружений) с целью их сушки. Их сушка является
обязательной подготовительной операцией перед пропиткой. Стволы или
бревна, положенные на хранение в августе, через один - два месяца будут
иметь влажность примерно 35...50 %, т.е. такую, при которой возможно
интенсивное развитие грибов. Температура и влажность воздуха в
сентябре и отчасти в октябре благоприятствуют этому. Поэтому
укладывать лесоматериалы на сухое хранение с целью их сушки в конце
лета и в начале осени не следует. Окоренные лесоматериалы зимней
заготовки начинают сохнуть в апреле. Потеря влаги достигает максимума в
сентябре, после чего осенью и зимой происходит вновь некоторое
увлажнение. Частично окоренная древесина достигает воздушно-сухого
состояния примерно к июлю следующего года. Неокоренные бревна
зимней заготовки сохнут, главным образом, в течение второго летнего
сезона после опадения коры.
Таким образом, независимо от времени заготовки круглые
сортименты сухого хранения будет поражены грибами и насекомыми.
Если учесть, что для поражения древесины грибами достаточно всего две
недели, то становится необходимым антисептирование древесины
водорастворимыми хорошо диффундирующими антисептиками. В этом
случае во влажной и сырой древесине антисептик препятствует развитию
грибов и поражению насекомыми. В подсушенной древесине развития
биологических разрушителей не происходит, а антисептик остается в виде
сухой соли. При повторном увлажнении соль опять переходит в раствор и
блокирует развитие грибов и насекомых, в том числе и в образовавшихся
трещинах, куда происходит его затекание.
Для древесины, заготовленной из сухостоя, поврежденной
насекомыми и грибами, подсохшей при сплаве и при хранении
применяется только сухой способ хранения.
155
При хранении круглых лесоматериалов на лесосеках их укладывают
в небольшие рядовые штабеля из трех-пяти рядов (рис. 7.12). В качестве
основания используют окоренные бревна - подкладки, под которыми не
должно быть травы и лесосечных отходов. Высота основания должна быть
30...40 см. Количество бревен в каждом ряду может быть различным, но
не менее пяти [3].
Рис. 7.12. Разреженный рядовый штабель
Бревна в ряду укладывают плотно или со шпациями. Выбор того или
иного расположения бревен в ряду зависит от их диаметра, климата, и
погодных условий. В южных районах используют плотную укладку, а в
северных - со шпациями. Со шпациями бревна укладывают также и в тех
случаях, когда штабель располагают под пологом леса, или сушку
начинают в конце лета при неблагоприятной погоде.
Каждый ряд штабеля перекладывают окоренными прокладками.
Толщина прокладок должна быть не меньше 1/3 среднего диаметра
укладываемых бревен. Если в качестве прокладок используют те же
бревна, шпации в рядах можно не оставлять.
На сухое хранение в лесу бревна можно укладывать в виде трех- и
четырехугольного колодца.
Для предохранения лесоматериалов от сильного растрескивания при
хранении их боковую и торцевую поверхности затеняют тонким слоем
порубочных остатков, так, чтобы они закрывали не более 1/3 площади
поверхности.
Склад для хранения круглых лесоматериалов сухим способом
отличается от склада влажного хранения тем, что располагается на
возвышенном сухом и хорошо продуваемом ветрами месте. Второе
отличие в организации склада в том, что высота подштабельного
основания должна быть не менее 25 см.
Штабеля по длине укладывают в направлении господствующих в
летнее время ветров, соответственно, лесоматериалы - перпендикулярно
ему. Однако, во избежание сильного нагревания торцов бревен
послеполуденным солнцем, не рекомендуется ориентировать штабеля с
северо-запада на юго-восток. Для улучшения циркуляции воздуха под
штабелем бревна нижнего ряда укладывают со шпациями в 30 - 40 см.
156
При атмосферных условиях, благоприятных для сушки, бревна
укладывают в рядах плотно (рис. 7.13). Между рядами используют
прокладки толщиной около 1/2... 1/3 диаметра укладываемых бревен.
В условиях, недостаточно благоприятных для сушки, применяют
разреженный штабель. Бревна в ряду укладывают со шпациями 5... 10 см.
Допускается в качестве прокладок использовать укладываемые бревна.
Для сухого хранения круглых лесоматериалов на складе
формируются небольшие штабеля. Оптимальная высота штабеля - два
метра. Такого же размера делаются и разрывы между ними. При
необходимости штабеля могут быть более высокими, но при этом нужно
делать разреженную укладку его нижней половины, применяя более
толстые прокладки или оставляя шпации между бревнами в ряду. Разрывы
между штабелями в этом случае должны быть не менее высоты штабеля.
Рис. 7.13. Рядовой штабель для сухого хранения
Длина штабеля должна быть не более 50 метров; их оптимальная
длина равна 30 метрам.
Чтобы предохранить лесоматериалы от осадков, штабель покрывают
временной односкатной крышей из досок или горбылей. В качестве крыши
может служить верхний ряд штабеля, если бревна положить наклонно и
плотно подкатить друг к другу (рис. 7.5, б). Стекание дождевой воды на
концы бревен штабеля значения не имеет, так как эта вода быстро
испаряется.
Контрольные вопросы. 1. Дайте характеристику лесоматериалов, хранящихся на
складах. 2. Какие сортименты изготавливаются из I, II, III зон качества хлыста? 3. На
какие типы подразделяются склады для хранения круглых лесоматериалов? 4. Назовите
места расположения складов по типовому признаку. 5. В чем различие режима работы
прирельсового и берегового нижнего склада? 6. Как организованы склады круглых
лесоматериалов предприятий? 7. Назовите способы хранения круглых лесоматериалов
8. В чем особенности хранения лесоматериалов влажным способом? Сухим способом?
9. Проанализируйте виды укладки круглых лесоматериалов в штабеля. 10. Каким
образом обеспечивается поддержание высокой влажности древесины при влажном
хранении? 11. Какие методы защиты древесины применяются при влажном хранении?
12. Каким образом проводится дождевание древесины? 13. В чем особенность водного
хранения лесоматериалов? 14. В чем состоит особенность сухого хранения
лесоматериалов? 15. Какие лесоматериалы подвергаются сухому хранению с целью их
сушки?
157
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бараке А.М. Глубокая пропитка древесины путем применения наколов/ A M.
Бараке, Ю.Н. Никифоров. - М.: Лесная промышленность, 1964. - 156 с.
2. Вании С.И. Древесиноведение - 3-е изд.- М. - Л.: Гослесбумиздат, 1949. - 472 с.
З. Вакин А.Т. Хранение круглого леса. - М.: Лесная промышленность, 1964. - 428
с.
4. Вакин А.Т. Пороки древесины/А.Т. Вакин, О.И. Полубояринов, В.А Соловьев. -
М.: Лесная промышленность, 1980. -112 с. цветных таблиц - 44
5. ГоршинС.Н. Атмосферная сушка пиломатериалов.- М.: Лесная
промышленность,-1971- 259 с.
б. Горшин С.Н. Консервирование древесины. - М.: Лесная промышленность,
1977.-335 с.
7. Загоскин В.А. Технология и оборудование лесопромышленных производств.
Часть 2. Лесные склады: учебное пособие для вузов. - Красноярск: СибГТУ, 2005.288 с.
8. Запрудное В.И. Основы строительного дела: учебник для вузов/ В. И. Запруднов,
В. В. Стриженко. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. - 472 с.
9. Калниньш А.Я. Консервирование древесины: учебное пособие для вузов. - -М.:
Гослесбумиздат, 1962. - 145 с
10. Калниньш АЛ. Консервирование и защита лесоматериалов (справочник) - М.
Лесная промышленность, 1971.-421 с.
11. Камусин АА. Водный транспорт леса: учебник для вузов/ А.А Камусин, Ю.Я.
Дмитриев, под ред. В.И. Потякина. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2000. - 432 с.
12. Коперин Ф.И Защита древесины от гниения. Архангельское книжное
издательство, 1961. - 192 с.
13. Красухина Л.П. Технология и оборудование защитной обработки древесины.
Курс лекций. Часть 1. Биологические основы защиты древесины. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ,
2009. - 97 с.
14. Новицкий Г.И. Деревопропиточные заводы/ Г.И. Новицкий, В.В.Стогов. - М.
Трансжелдориздат, 1959. - 316 с.
15. Попова Н.М. Консервирование древесины, Проблемы, решения, экологические
аспекты: аналитические обзоры/ Попова Н.М., Е.В. Харук. - Новосибирск: ГПНТБ СО АН
СССР, 1991.-171 с.
16. Рабинович В.А. Краткий химический справочник/ В.А.Рабинович, З.Я. Хавин
- Ленинград. «Химия», 1977 - 376 с.
17. Раздорский В.Ф. Архитектоника растений. М., 1955. - 432 с.
18. Расев А.И. Сушка древесины: учеб, пособие для вузов. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ,
2000.-224 с.
19 Расев А.И.. Проектирование пропиточных установок. Биозащитные средства
древесины: учебное пособие для вузов/ А.И. Расев, А.С. Иванов. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ,
2002 - 40 с.
20. Расев А.И. Тепловая обработка и сушка древесины: учебник для вузов. - М.:
ГОУ ВПО МГУЛ, 2009. - 360 с.
21. Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины,
учебное пособие для студентов системы среднего профессионального образования/ А.И.
Расев, А.А. Косарин. - М.. «ФОРУМ», 2010.- 414 с.
22. Рыкунин С.Н. Технология деревообработки: учебник/ С. Н. Рыкунин,
Л. Н. Кандалина. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 352 с.
23. Садовничий Ф.П. Выбор схем рационального раскроя хлыстов на сортименты.
Методические указания. - М.:МЛТИ, 1991. - 39 с.
158
24. Семенкова И.Г. Фитопатология. Дереворазрушающие грибы, гнили н
патологические окраски древесины: учебное пособие для вузов. - М - ГОУ ВПО МГУД
2001.-58 с.
25. Семенкова И.Г. Фитопаталогия: учебник для вузов/ И.Г. Семенкова, Э.С.
Соколова. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 480 с.
26. Серговскнй П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины:
учебник для вузов/ П. С. Серговский, А. И. Расев. - М.: Лесная промышленность, 1987. -
360 с.
27. Уголев Б.Н. Древесиноведение и лесное товароведение: учебник для вузов. —
М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. - 352 с.
28. Чудинов Б С. Вода в древесине. - Новосибирск" Наука, 1984. - 248 с.
29. Шелгунов Ю.В. Технология и оборудование лесопромышленных предприятий:
учебник для вузов/ Ю.В.Шелгуиов, Г. Б. Кутуков, Н.И. Лебедев. — М.: ГОУ ВПО МГУЛ,
1997. - 589 с.
159
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Автоклав рабочий 118
- маневровый 119
Автоклавная пропитка 98
- способом «вакуум - давление -
вакуум» ВДВ 112
- - «давление - давление - вакуум»
ДДВ 112,113
— «давление - вакуум» ДВ 112
— вакуум - атмосферное
давлеиие»ВАДВ 112,116
— многоцикличным 112,115
Аккумулятор сжатого воздуха 121
Антисептирование 45
Антисептики б, 61
Антипирены 6,51,61
Атмосферная сушка 139,153
Атмосферные воздействия 7,10
Балансы 133,138
Безопасность жизнедеятельности 130
Биологическое разрушение
древесины (биоразрушение) 7,57
Вакуум-насосы 119
Виды укладки штабелей 139
Вместимость склада 138
Вымывание средств защиты
из древесины 57, 58
Глубина пропитки 126
Горение 8
- фазы 9,10
- стадии 9
Гниль 7
- коррозионная 13
- деструктивная 13
Грибы 13,14
- атмосферные 14,27
-аэроводные 14
— деревоокрашивающие 14,20
- дереворазрушающие 14,26,28
- домовые 14,24
— плесневые 14,19
- почвенные 14
- строение 15,16
Грузооборот склада 136
Диффузионная пропитка
древесины 97,106
- пастами 106
- бандажная 107
- способом выдержки в ваннах 108
- способом инъекций 108
Дождевание 44,147
Долготье 133,134
Жидкостный насос 120
Защита древесины 6,7
Капиллярная пропитка 97
- способом нанесения на
поверхность 103
- способом выдержки в ванне 104
- панельным способом 105
Компрессор 120
Контроль качества пропитки 125
-поглощения 123,125
Конденсатор 121
Консервирование древесины 45
Коррозия 64, 66
Лесоматериалы круглые 132
Мерник 118,122
Механический износ 10
Накалывание 102
Насекомые дереворазрушающие 31, 37
Огнезащита древесины 50
Огнестойкость 8
Окорка древесины 98
Панельная пропитка 105
Параметры защищенности 126,128
Пеногаситель 124
Петролатумная ванна 102
Поглощение защитного средства
общее 62,126
- чистое 62
Подваливание 154
Подготовка древесины к пропитке 98
Пропитываемость древесины 80
Пропиточная панель 105
Проницаемость древесины 80
Пропитка в ваннах с предварительным
160
нагревом 84, 98
Пропиточные вещества 78
Режимы пропитки 113
Склад верхний 135
- береговой 135
- нижний 135
- прирельсовый 135
- предприятия 136
Совмещенная сушка - пропитка 116
Способы пропитки 97
- диффузионная 97
- капиллярная 97
- под давлением 98
Способ хранения влажный 139
— сухой 139
- - водный 146
Срок службы изделий из
древесины 126, 127
Станки окорочные 99
Стойкость древесины к гниению 44
Строение древесины 78
Стойка рудничная 133,134
Сушка древесины 6, 44,101
Условия службы древесины 57,58
Установка пропиточная
способом ВАДВ 123
- способом ВДВ 121
- способом ДДВ 122
- совмещенной сушки- пропитки 124
Химическое средство защиты 61
Эксплуатационная влажность
древесины 101
161
й
s
s
*
о
s
e-
B

x
X
Q
В
X
X
x
X
s
i
И
8
X
c
X
X
<u
X
6
c
s
з S S
s
в
X
Й
Q-
g
CQ
5

X
x
I
&
i
2
x
К
ё
u %
СХ Й
* Ц 3
р 3
'Н
S [I
X
с
в
t; X
8 5
X
о
E
Ф
c?
X
&Й

g
rt
8^
о 8
С CQ
а
о
а
8
Q CJ
d E
5 §
s
5

&
*
X
CQ
г
x
X
§
i
a
KI
CQ
£
И
и
X
В
2
w
5
cs
Й
и
3
s
Cu
X
S
u
W
5
i
И
s
i
§
'g
e
Й
©
X I
a 1
©
£
s
I
I.
c
x
м
X
c
X
3
I
В
§
x
&
<y
£
Q
О
I
S
X
>
X
%
X
>x
s
и
а
ё
X
а
X
£

X
X
8

g S
If
с 8
2 Ё

X
X
a
о
8
ё
о
м
X
3
x
X
Ё ? =
5 г °
* X X
н§
р О х
X
Й
X
о u
§ 1
s
5
X
И
I
X
*
5
>
ё :
8s
ч
н
о 2
X
« VC p.
§ s I-
3

" о
п
ж о
2
X
X
“а § e-g g з |>g 5
ьГ*Ч’ь1НЁ^а§
о 2
s
о S §
= & i
= S о
&»
¥ ё
X
Q
X
Й
i
s
о
4
X
li
5 Я
5
о
X
I
₽
ЗЁ
<□ ЗЕ
* L' 2
,i’H
th
P о
S X o
a s ®
X
w
g i § i д £
I » 5 Sc= g
о
X
t И i
e x R a
K£
gi
5 °
q
X
gg.
3 о
„- =
5 1 i g
S
1!
8.
c
«
E
X
а> А
* Е.
S с_>
e
S
f 8 | в g
В 8 в В ё
!
о
E
X й
И b£
ё g
g g
М
s у
8
* В
i
X
X
§
X
g
О
5
s
1

ж
О
О
5
ж
3
S
X
I i
« к
В p о « =
g Ей о
I t? ca
о n —
4
>X
X
S
к
e
Q
оз
Д
if
S
Ph
S
IS.
E ’-5

Продолжение таблицы
1 2 3 4 5 б
Пленчатый домовый Coniophora ccrebella (Pers) Schroet. Си ноним: Coniophora puteana Fr. Вначале желтовато- кремовая, позже ко- ричневая почти чер- ная, малопушистая, в виде паутинообраз- ных налетов, прони- занных тонкими ни- тями шнурами Гнфы диаметром 1,5 - 2,5 р., имеют характерные многочисленные му- товчато расположен- ные пряжкн Вначале желтовато- коричневые, позже темно-коричневые, почти черные, тон- кие, ветвистые, пло- ские, толщиной око- ло 1 мм, образуют переплетения в виде сеточки Распростертое, ма- ломяс истое, пленча- тое, вначале белова- тое, затем желтое, позже темно- коричневое со свет- ло-желтыми краями По мере роста отде- ляется от древесины, при этом края заво- рачиваются внутрь Спороносные орга- ны гладкие илн не- ровно-бугорчатые. Споры я йцевидные, желтовато- коричневые, глад- кие, размер: 6 -14 ц На древесине хвойных и лиственных пород. В сырых зданиях, погре- бах, на чердаках, в шахтах, редко на скла- дах древесины. Усло- вия роста: влажность древесины, %: мин 20; опт. 34...46; макс 60; температура,. ’С.- мин. 5; опт. 23;. макс. 35; pH среды: мин 2,5; опт. 5,7—6,3; макс. 9. Освещение сильно тор- мозит рост грибницы. Суточный прирост грибницы в оптималь- ных условиях 13,5 мм. В неблагоприятных усло- виях грибница сох- раняет жизнеспо- собность около 8.. 9 месяцев, споры около 1,5 лет Вначале желтовато- бурая, позже - корич- невая. Гниль средне- призматическая. Харак- терны мелкие трещины. Сосновая древесина те- ряет по весу 9% в ме- сяц, сопротивление на сжатие снижается при- близительно на 25 % в месяц
Продолжение таблицы
1 2 3 4 5 6
Белый домовый Coriolus vaporanus (FT) Bond, et Sing Синонимы: Poria va- poraria Bres., Poly- porus vaporanus Fr., Poria incerta. Устойчиво белая, пышная, пушистая, вато образная или хлопьевидная. Гнфы . диаметром 5.. 6 ц, имеют характерные пряжкн Устойчиво белые, гибкие, мягкие, круглые, толщиной 2...6 мм, мало вет- вящиеся, сверху обычно немного прижатые Распростертое, бе- лое, мягкое, порис- тое, в виде подуше- чек, толщиной 2-4 мм, поры слегка желтоватые, Споро- носные органы име- ют внд мелких тру- бочек. Прочно при- крепляется к древе- сине. Споры, ци- линдрические, слег- ка согнутые, бес- цветные, размер- длина 4...6 ц, диа- метр 1.. 2 р На древесине хвойных и лиственных по- род. В сырых зданиях, в погребах, на черда- ках, в шахтах, на мос- тах, на складах древе- сины. Условия роста: влаж- ность древесины, %: мин. 20...22; опт. 35; макс. 60; температура, °C мин 5; опт 27; макс. 57; pH среды: мин. 3; опт. 7; макс. 9. Освещение в незначи- тельной степени тор- мозит рост грибницы. Суточный прирост грибницы в оптималь- ных условиях 12,5 мм. В неблагоприятных ус- ловиях грибница сохра- няет жизнеспособность около 1,5 года Вначале желтовато- бурая, позже коричне- вая. Гниль крупноприз- матическая, похожая на древесину, разру- шенную настоящим до- мовым грибом. Сосно- вая древесина теряет по весу около 6,5 % в ме- сяц
Продолжение таблицы
1 2 3 4 5 6
Пластинчатый или шахтный Paxillus panuoides Fr. Сино- ним Paxillus acherun- tius (Humb.) Schroet Желтая с зеленова- тым или легким фио- летовым оттенком, пленчатая, мало пу- шистая, распростер- тая по поверхности древесины веерооб- разными нитями, ис- ходящими из одной точки, слабо разветв- ленная, паутинистая Гифы диаметром от1 до 3 ц Желтовато-зеленые или желтые с легким ф но л етов ым отте н- ком При отмирании становятся темными, почти черными, по- хожими на шнуры коричневого домо- вого грнба Гибкие, мягкие, веерообраз- но разветвленные, тонкие (толщиной до1 мм) Мясистое, желтова- то-оранжевое в виде округлой или вееро- образной шляпки с загнутыми краями с короткой ножкой или без нее, вырас- тает группами или одиночно, Споро- носные органы - во- локнистые пластин- ки, у основания сет- чатые, расположены лучеобразно. Споры эллипсоидальные, оранжевого цвета, размером 4-6/3 4 ц На древесине хвойных пород, в зданиях, в по- гребах, в шахтах, на мостах, в темных сы- рых местах, редко на складах древесины. Условия роста: влаж- ность древесины, %: опт 50. ..80 %; температура °C: мин. 5; опт. 23; макс. 29; pH среды: ниже 4,4. Освещение резко тор- мозит рост грибницы. Суточный прирост грибницы в оптималь- ных условиях - 4 мм Вначале желтого цвета, позже коричневая с зе- леноватым оттенком, гниль мелкопризматиче- ская
164
Продолжение таблицы
1 2 3 4 5 6
Столбовой илн за- борный Gloeophyl- lum septarium (Wulf ex Fr.) Синонимы: Lenzites sepiaria Wulf, ex Fr., Lenzitina se- ptaria Karst Вначале темно- желтая, позже ко- ричневая, похожая на замшу, развита сла- бо. Встречается пре- имущественно в ще- лях и трещинах н крайне редко на по- верхности древеси- ны. Гифы диаметром 2,5 .4 pi, имеют мно- гочисленные медаль- оны Вначале темно- желтые, позже ко- ричневые, толщиной 1. 4 мм, паутинооб- разные Встречаются в трещинах и щелях и крайне редко на поверхности древе- енны Кожистая изменчи- вой формы (округ- лая или продолгова- тая) шляпка без нож- ки. Встречается в щелях, где она при- крепляется боком к древесине. Верхняя поверхность щети- нисто-войлочная, ржаво-бурая или темио-корнчневая с желто-бурым краем, бугорчатая. Облада- ет ароматическим запахом. Споронос- ный слой имеет ла- бириитообразное строение. Споры бесцветные, цилин- дрические, размером 8...12/3...4 р На древесине хвойных пород, в зданиях, на столбах, мостах, шпа- лах, на складах древе- сины, на пнях. Условия роста, влаж- ность древесины: опт. около 40 %; температура °C: мин. 5; опт. 36; макс. 44; pH среды: мин. 2,8; опт. 3,8...6; макс. 7,6. Освещение сильно за- трудняет рост, поэтому развивается преимуще- ственно внутри древе- сины. Суточный, при- рост грибницы в оптималь- ных условиях около 4.5 мм. Грибница сохраня- ет жизнеспособность в. неблагоприятных ус- ловиях около полугода, споры около 3 лет. Вначале желтого цвета позже - коричневая. Гннль мелкопризмати- ческая, характерны мел- кие трещины по годич- ным слоям, в трещинах заметны коричневые пленки мицелия. Харак- терно внутреннее оча- говое поражение древе- сины. Сосновая древе- сина теряет по весу около. 5 % в месяц
Продолжение таблицы
1 2 3 4 5 6
Шпальный Lentinus lepideus (Buxb) Fr. Синонимы: Lentinus sguamosus (Schaeff) Quel, Lentinus do mesticus Karst. Желтоватая, барха- тистая, образуется в виде налетов в тре- щинах н щелях и крайне редко на по- верхности древеси- ны. Гнфы диаметром 1,5.. 6 ц, часто встре- чаются пряжки и ме- дальоны Типичных шнуров не образует Мясистая, позже де- ревянистая шляпка, сидящая на ножке, вначале выпуклой, затем воронкообраз- ной формы, белова- тая с темными че- шуйками. Ножка плотная, чешуйча- тая, желто-серая или светло-желтая. Мя- коть желтовато- белая с запахом ва- нили. Иногда встре- чаются плодовые тела в виде много- численных вырос- тов. Споры бес- цветные, эллипсои- дальные, размером 10...11/3...5 р, с кап- лями масла На древесине хвойных пород, в зданиях, на шпалах, на складах древесины, на пнях. Условия роста влажность древесины опт. около 35%; температура, °C: мни 8, опт. 27; макс. 37; pH среды: опт. около 6. Освещение значитель- но затрудняет рост грибницы, поэтому она развивается главным образом внутри древе- сины. Суточный при- рост грибницы в опти- мальных условиях - 10 мм. Грибница сохраня- ет жизнеспособность в неблагоприятных усло- виях около 1,5 года, споры около 2,5 года Коричневого цвета. Гниль мелкопризматиче- ская с продольными более слабыми трещи- нами, в которых видны желтоватые налеты грибницы. Древесина при растирании выделя- ет характерный запах ванили
Продолжение таблицы |
1 2 3 4 5 6
Пениофора гигант- ская Peniophora gi- gantea (Fr.) Синоним Corticium giganteum Fr., Kneiffia gigantea. Белая или беловато- серая, пушистая, об- разует овальные ва- тообразные налеты на пленке с лучнето- волокнистыми края- ми Гифы диаметром 4...6 ц с редко встре- чающимися пряжка- ми. Похожа на гриб- ницу белого домово- го гриба. В отличне от нее жадно впиты- вает каплю воды, помещенную на нее. Белые или бело- серые, веерообразно разветвленные, пло- ские, гибкие, расхо- дятся лучеобразно от пластов грибницы и плодового тела, диа- метром до I мм. Не- много напоминают шнуры белого домо- вого гриба Шнрокораспростер- тое, молодое - бе- лое, полупрозрач- ное, воскоподобное в виде овального нароста с лучисто- волокнисты мн края- ми, позже - желто- ватое с розовым от- тенком со светлыми краями, лучеобразно окруженными шну- рами, пергаменто- видное, иногда с за- гнутыми краями. Спороносные органы гладкие илн слегка бугристые. Споры бесцветные, продол- говатые, почти ци- линдрические, раз- мером 4.. 6/2...3 ц На древесине хвойных пород, на складах сы- рой древесины и пило- материалов, на пнях, в новых зданиях, в погре- бах, на шпалах, стол- бах, мостах прн повы шенной влажности. Условия роста: влаж- ность древесины, %: мин. 20...30; опт. 100... 130; макс. 180. .190; температура- мин. 5; опт 22...28; макс. 38; pH среды- мин. 2,8; опт. 4,8...6,6; макс. 8,2. Освещение мало влияет на рост грибницы, по- этому гриб растет на наружных деталях зда- ний и сооружений. Су- точный прирост гриб- ницы, в оптимальных условиях около 16 мм В сухой древесине гриб быстро отмирает Вызывает поверхност- ное разложение древе- сины. В начальной ста- дии гниения древесина мало изменяется, позже появляются желтовато- бурые полосы, по кото- рым процесс разложе- ния идет в глубь древе- сины, в конечной ста- дии древесина стано- вится коричневой, на- ружные слои мягче, в них возникают про- дольные и поперечные трещины, не всегда оп- ределенно выраженные. Сосновая древесина те- ряет по весу около 4,5% в месяц
168
169
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ...................................................3
ВВЕДЕНИЕ......................................................4
ГЛАВА 1. ПРИЧИНЫ РАЗРУШЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ..............................7
§ 1. Основные разрушители древесины. Краткая характеристика...7
§ 2. Разрушающее действие огня................................8
§ 3. Разрушение древесины под действием атмосферных
воздействий, механического износа......................10
§ 4. Разрушающее действие на древесину воды, кислот, щелочей.11
ГЛАВА 2. БИОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗРУШИТЕЛИ ДРЕВЕСИНЫ......................13
§ 5. Классификация и общая характеристика дереворазрушающих
грибов.................................................13
§ 6. Плесневые и деревоокрашивающие грибы....................19
§ 7. Домовые грибы......................................... 24
§ 8. Атмосферные и складские грибы...........................27
§ 9. Дереворазрушающие насекомые.............................31
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ЗАЩИТНОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ......................44
§ 10. Методы защиты древесины от грибов......................44
§ 11. Методы защиты древесины от насекомых. .................45
§ 12. Методы защиты древесины от огня.........................50
§ 13. Принципы защиты древесины в конструкциях................51
§ 14. Область применения консервирования и огнезащиты
древесины............................................ 57
ГЛАВА 4. ХИМИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ДРЕВЕСИНЫ ОТ
БИОРАЗРУШЕНИЯ И ВОЗГОРАНИЯ....................................61
§ 15. Классификация защитных средств. Токсичность антисептиков
Требования, предъявляемые к защитным средствам.........61
§ 16. Водорастворимые химические вещества, применяемые для
защиты древесины... ...................................65
§ 17. Водные растворы защитных препаратов....................70
§ 18. Антисептические масла и органикорастворимые антисептики.74
ГЛАВА 5. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОПИТКИ ДРЕВЕСИНЫ.....................78
§ 19. Физические явления в процессах пропитки древесины.
Капиллярная структура древесины 78
§ 20. Движение жидкости в древесине под действием капиллярных
сил........................................................ 80
§ 21. Движение жидкости в древесине под действием избыточного
давления.....................................................84
§ 22. Диффузия пропитывающих веществ в древесину.............90
170
ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРОПИТКИ
ДРЕВЕСИНЫ.......................................................97
§ 23. Классификация способов пропитки древесины...........97
§ 24. Подготовка древесины к пропитке.....................98
§ 25. Технология и оборудование капиллярной пропитки.....103
§ 26. Технология и оборудование диффузионной пропитки... . 106
§ 27. Пропитка в ваннах с предварительным нагревом. .... 108
§ 28. Технологические схемы автоклавной пропитки древесины....111
§ 29. Оборудование автоклавных пропиточных установок.....116
§ 30. Параметры защищенности древесины................. 125
§ 31. Безопасность жизнедеятельности. Охрана окружающей среды.129
ГЛАВА 7. ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ НА СКЛАДАХ ХРАНЕНИЯ
ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ................................................ 132
§ 32. Характеристика лесоматериалов хранимых на складах..132
§ 33. Характеристика складов для хранения лесоматериалов.134
§ 34. Способы хранения круглых лесоматериалов............137
§ 35. Влажный способ хранения............................141
§ 36. Дождевание лесоматериалов..........................145
§ 37. Водный способ хранения.............................146
§ 38. Защита лесоматериалов в период сплава............. 151
§ 39 Сухой способ хранения............................... 152
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.......................................157
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ...........................................159
ПРИЛОЖЕНИЕ.....................................................161
Учебное издание
Расев Александр Иванович
Косарин Анатолий Александрович
Красухина Любовь Павловна
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ
ЗАЩИТНОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ
Под общей редакцией профессора А. И. Расева
Компьютерный набор и верстка авторов
По тематическому плану внутривузовских изданий учебной литера-
туры на 2010 г.
Подписано в печать 17.06.2010. Формат 60x90 1/16. Бумага 80 г/м2
Гарнитура «Таймс». Ризография. Усл. печ. л. 10,75.
Тираж 500 экз. Заказ №261.
Издательство Московского государственного университета леса. 141005,
Мытищи-5, Московская обл., 1-я Институтская, 1, МГУЛ.
E-mail: izdat@mgul.ac.ru
По вопросам приобретения литературы издательства ГОУ ВПО МГУЛ
обращаться в отдел реализации.
Телефон: (498) 687-41-33, E-mail: kurilkina@mgul.ac.ru