Экзамен модифицирование. 1. Макро и микростроение древесины Макроструктура

• Название: 1. Макро и микростроение древесины Макроструктура
• Анкор: Экзамен модифицирование
• Дата: 08.09.2022
• Размер: 0.56 Mb.
• Имя файла: EKZAMEN_MODIFITsIROVANIE.docx
• Тип: Документы; #668200
• страница: 2 из 4

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.

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.
5.Методы защиты от грибов и насекомых
К биологическим повреждениям относится гниение, т.е. разложение древесины в результате жизнедеятельности грибов и разрушение ее древоточцами - насекомыми и моллюсками. Наибольшую опасность представляют домовые грибы, разрушающие в древесине целлюлозу, лигнин и вызывающие деструктивную гниль. Другие грибы - плесневые, лесные - питаются только содержимым клеток, не снижая существенно прочности древесины.

Древесину от загнивания защищают конструктивными (при монтаже) и химическими (путем антисептирования) методами. Конструктивная защита предусматривает создание условий, при которых влажность воздуха и его перемещение препятствуют развитию дереворазрушающих грибов.

К конструктивной относится защита от конденсационного увлажнения. Так, при конструировании панелей стен необходимо, чтобы теплоизолирующий слой ближе примыкал к наружной (холодной) поверхности, а пароизолирующий - к внутренней. При необходимости сквозного пропуска через толщу ограждения металлических (теплопроводных) связей обязательна теплоизоляция их с холодной стороны. В панелях покрытий рекомендуется оставлять воздушную прослойку-со стороны кровельного материала или делать продухи в

ребрах каркаса.

Для предохранения от загнивания досок пола или плитных материалов, укладываемых близко к грунту или на песчаную подушку, необходимы проветривание подполья, применение сухих материалов основания или устройство сплошного пароизолирующего слоя. В дощатых перекрытиях следует устраивать продухи, а концы балок, вставляемые в гнезда, обмазывать или обертывать гидроизоляционными материалами и укладывать с зазором не менее 3 см между стенкой гнезда и торцом. В чердачных покрытиях во избежание конденсата на несущих конструкциях нужно, чтобы теплый воздух из помещения не проникал через перекрытие.

При химической защите от загнивания древесину конструкций обрабатывают антисептиками. Их подразделяют на водорастворимые и растворимые в легких органических растворителях, маслах и тяжелых нефтепродуктах [2]. По вымываемости защитные средства делят на легковымываемые, вымываемые, трудновымываемые, невымываемые. К легковымываемым водорастворимым антисептикам относят кремнефторисгый аммоний, фтористый натрий и препарат ББ, содержащий, %; буру техническую - 50-60, борную кислоту - 40-50; пентахлорфенолят натрия - до 1. Антисептики представляют собой светлые порошки, растворимые в теплой воде до 18-24%.

Водорастворимые легковымываемые антисептики не имеют запаха, не окрашивают древесину, не препятствуют ее склеиванию и окрашиванию. Вызывают коррозию черных металлов.

В группу водорастворимых вымываемых антисептиков входят пасты, содержащие фтористый натрий (препараты ФН-П и ПАЛ-Ф), кремнефтористый аммоний (препараты ПАЛ-КФА и ПЛ-КФА-КД). Пастообразующим компонентом служит каолин, связующим - каменноугольный лак, дивинилстирольный латекс. Составы с латексом придают древесине светлую окраску, не препятствуют склеиванию и окрашиванию, не имеют запаха. Паста ФН-П, содержащая каменно­угольный лак, загрязняет поверхность древесины, придает ей запах, препятствует склеиванию и окрашиванию. Пастообразные антисептики вызывают коррозию черных металлов.

К водорастворимым вымываемым антисептикам относятся традици­онно применяемые кремнефтористый натрий (КФН) и пентахлорфенолят натрия в смеси с кальцинированной содой (препарат ГР-48-11 ПС). КФН трудно растворим в воде (растворимость 0,65%), не окрашивает древесину, не имеет запаха, допускает склеивание и окрашивание древесины. ГР-48-11 ПС более растворим вводе (20%), придает древесине слабый запах, который со временем исчезает. Оба препарата вызывают коррозию черных металлов.

Группу водорастворимых трудновымываемых антисептиков образу­ют комплексные препараты, содержащие хлористый цинк, бихроматы натрия или кали (препараты ХХЦ и ХМХЦ), медный купорос в смеси с бихроматами натрия или кали, а также кремнефтористый натрий (препарат ХМК) или фтористый натрий (препарат ХМФ); пентахлорфенолят натрия с бурой и борной кислотой (состав ППБ) или с бурой и содой кальцинированной (ПБС).

Эти антисептики, за исключением ППБ; и ПБС, слегка окрашивают древесину в желто-зеленый цвет, несколько снижают ее прочность, ухудшают условия склеивания и покраски, вызывают коррозию черных и некоторых цветных металлов.

Эффективен комплексный невымываемый антисептик ХМББ, содер­жащий бихромат натрия или кали, медный купорос, буру, борную кислоту. Этот состав растворим в воде от 5 до 11%, без запаха, незначительно корродирует сталь, окрашивает древесину в зеленоватый цвет, не препятствует склеиванию и окрашиванию древесины.

Высоким защитным действием против домовых грибов обладает ионол - антисептик на основе побочных продуктов производства присад­ки. В его состав входит низкомолекулярный полиизобутилен, лизолы, ионол и летучие органические жидкости. На поверхности пропитанной древесины образуется защитная пленка из лизолов и ионола, а растворитель улетучивается без дополнительной сушки. Древесину, обработанную ионолом, можно склеивать и окрашивать. Антисепгик не вызывает коррозии металлов; пропитанная им древесина не имеет запаха и не выделяет вредных веществ. Ионол рекомендуется для защиты деревянных элементов мостов, градирен, перекрытий, шпал.

Рецептурные составы антисептиков всех групп, их технические обозначения, условия применения и действие на древесину и металл оговорены в ГОСТ 20022.2-80 "Защита древесины".

Древесину антисептируют пропиткой под давлением в цилиндрах, а также в горяче-холодных ваннах, окунанием в растворы, покрытием пастами, поверхностной обработкой. Под давлением древесину пропитывают способами как полного, так и ограниченного поглощения. Первый применяют при пропитке водными антисептиками. Сначала в цилиндре создают разрежение до 80-85 кПа, затем подают пропиточный раствор и поднимают давление до 0,8-1,4 МПа. Второй способ предполагает пропитку древесины маслянистыми антисептиками. В цилиндре создают давление 0,2-0,4 МПа, подают антисептик и затем поднимают давление до 0,8-1,4 МПа. В конце пропитывания создают вакуум, освобождающий древесину отизбыточно1 о антисептика
Разру­шают древесину в основном личинки жуков. Как и грибы, личинки древоточцев требуют для своего развития определен­ных условий - доступа воздуха, положительной температуры, ограниченного содержания смолистых веществ.

Для предохранения лесо­материалов от заражения терри­тория склада должна быть очи­щена от коры, травы, мусора, а поверхность земли полита 10%-м раствором железного купороса. Сушку желательно проводить при температуре выше 80 °С. В случае заражения рекомендуется окуривать пиломатериалы газами (сероуглерод, хлорпикрин) в специальных камерах, наносить водный раствор фтористого или кремнефтористого натрия. Сильное действие оказывают каменноугольное (креозотовое) и антраценовое масла, керосин, скипидар, фенол, деготь, нафталин. Эти вещества в различных комбинациях наносят на поверхность деревянных конструкций малярными кистями или при помощи распылителя с расходом 300-500 г/м². Борьба с термитами ведется пропиткой древесины нефтепродуктами, антраценовым маслом, пентахлорфенолом. Основной мeтод борьбы с морскими древоточцами - глубокая пропитка древесины антраценовым или сланцевым маслом в смеси с пентахлорфенолом, смесью пентахлорфенола и оксидифенила в органических растворителях. Хорошие результаты дает также обработка древесины нафтенатом меди в органических растворителях при содержании меди в растворе не менее 3

6. 
   Методы защиты от огня
   

Защита деревянных конструкций как от огня, так и от гниения проводится двумя методами: конструктивным и химическим. Конструк­тивные способы заключаются в рациональной планировке помещений и выборе оптимальных параметров сооружения. Ограничиваются, напри­мер, число этажей и площадь зданий с конструкциями из древесины. Специальные противопожарные стены (брандмауэры) должны делить здания на отдельные объемы. Воздушные прослойки в конструкциях покрытий рекомендуется разделять на отсеки диафрагмами из асбесто­цементных листов и других негорючих материалов для снижения подсоса воздуха в условиях пожара. В случаях печного отопления (например, в сборных деревянных зданиях) необходимо предусматривать раздели­тельные стенки между дымоходом и деревянными конструкциями.

Конструктивные решения дополняют оштукатуриванием или прибиванием тонких листов асбестоцемента. Практикуется также наклейка на конструкции алюминиевой свето- и теплоотражающей фольги или негорючих полимерных пленок. Однако оштукатуривание поверхности и облицовка древесины асбестоцементными .листами - один из надежных способов получения трудносгораемых конструкций. В частности, покрытие листами по огнезащитному эффекту не уступает цементной штукатурке.

К химическим средствам защиты древесины от огня относятся различного рода обмазки, огнестойкие краски и пропиточные составы на основе низко- и высокомолекулярных соединений. Обмазки предназначаются для деревянных конструкций, не требующих окраски (стропила, прогоны и т. п.) и защищенных от непосредственного атмосферного воздействия. Их готовят на рабочем месте и наносят кистью в 2 приема с интервалом 12 ч. На 1 м² обрабатываемой поверхности расходуется 1,2-1,5 кг антипирена.

Химические средства защиты древесины от огня включают различные составы, растворимые водой, для глубокой и поверхностной пропитки, окрасочные составы, полимерные модификаторы. Для глубокой пропитки древесины рекомендуются следующие составы (мас.%, кроме воды): диаммонийфосфат - 7,5, сульфат аммония - 7,5, фтористый натрий -2 (состав МС 1:1); диаммонийфосфат - 6, сульфат аммония -14, фтористый натрий - 1,5 (состав МС 3:7). Вода для растворения берется в количестве 83 и 78,5 мас.%. Пропитанная этими составами древесина при поглощении чистого антипирена не менее 50-66 кг/м³ относится к трудносгораемым материалам.

Составы МС 1:1 и МС 3:7, обладая высоким огнезащитным эффектом, проявляют также свойства антисептиков. Эти и подобные им композиции называют огнебиозащитными. Пропитка составами МС 1:1 и МС 3:7 не изменяет цвета древесины, но снижает ее прочность: при сжатии, скалывании вдоль волокон, поперечном изгибе - на 10, при ударном сгибе - на 40%. Контакт пропитанной древесины с металлом может вызвать его коррозию. Антисептики легко вымываются из древесины, поэтому их используют для защиты конструкций, эксплуатируемых в среде с относительной влажностью воздуха не выше 80%, а также в условиях, исключающих контакт древесины с водой.

Предназначенный дня глубокой пропитки препарат ББ-11 содержит, мас.%: буру техническую - 10, борную кислоту - 10, воду - 80. Его приме­няют для огнезащиты древесины при поглощении сухой соли не менее 50 кг/м³. Он хорошо проникает в древесину', не изменяет ее цвета, не препятствует склеиванию и окрашиванию. Кроме того, повышает прочность древесины на сжатие вдоль волокон и поперечный изгиб, но снижает сопротивление ударному изгибу. Обладая свойствами антисептика, он безопасен для людей и животных, допускает контакт пропитанной древесины с металлом. Для предотвращения влияния конденсационной влаги древесину, пропитанную водорастворимыми составами, рекомендуется дополнительно окрашивать.
Разработан огнезащитный препарат XMХА, включающий компонен­ты направленного действия: бихромат натрия, сульфат меди и хлорид аммония в соотношении от 1:1:2 до 1:1:12. Препарат высокоэффективен как антипирен и достаточно устойчив к вымыванию. Огнезащитным эффектом обладает препарат МБ-1, включающий, мас.%: медный купорос - 2,7, буру - 3,6, углекислый аммоний - 5,3, борную кислоту - 3,4, «оду - 85. Его расход при пропитке 60 кг/м³ сухих веществ. Окрашивает древесину в светло-зеленый цвет.

Огнезащитный эффект обеспечивают многие неорганические и орга­нические соединения фосфора. Для пропитки древесины предлагается препарат ТХЭФ, состоящий из трихлорэтилфосфата, растворенного в четыреххлористом углероде в соотношении 2:3. При глубокой пропитке расход этого антипирена 60 кг/м³. Цвет древесины не меняется, прочность не снижается, коррозии металлов не происходит [49].

На основе ТХЭФ Сенежской лабораторией ВНИИДрев разработаны невымываемые препараты ТОХПА и ТЦПСВ.

В препарате ТОХПА основной антисептический компонент - оксидифенил, а гидрофобизирующая добавка - хлорпарафин. Он легко проникает в древесину, в том числе в труднопропитываемую. Препарат содержит, % по массе: ТХЭФ 10, оксидифенила 3, хлорпарафина 5 и ацетона 82.

Препарат ТЦПСВ содержит, % по массе: ТХЭФ 10, хлорида цинка 4, ОП-7 10, изопропилового спирта 26 и воды 50. Использованием в препарате в качестве растворителя смеси изопропилового спирта и воды и соотношении 1:2 достигается пожаро- и взрывобезопасность препарата «о время производства защитных работ, а также значительное снижение его стоимости. Препарат трудно вымывается из древесины, слабо коррозирует черные металлы, обладает высокой проникающей способностью. При поглощении 56 кг/м³ он не вреден и может исполь­зоваться для защиты деревянных конструкций сельскохозяйственных зданий. Древесина, пропитанная препаратом ТЦПСВ, сохраняет свой цвет, чистую поверхность, не гигроскопична. Препарат рекомендуется для защиты от биоразрушения и возгорания деревянных элементов конструкций, эксплуатируемых как снаружи, так и внутри помещений.

Ориентировочные режимы пропитки древесины водорастворимыми антисептиками способом ПРХВ с прогревом паром (давление 0,1-0,15 МПа) приведены ниже.



Составы для глубокой пропитки древесины препятствуют горению древесины, уменьшают распространение огня от внешних источников, повышают предел огнестойкости (для элементов сечением 120x120 мм - на 5 мин), переводят древесину в группу трудносгораемых материалов.

Для деревянных конструкций разработаны различные огнезащитные краски - органосиликатные, перхлорвиниловые, фосфатные, кремний- органические. По эксплуатационным признакам они разделяются на атмосферостойкие, допустимые к применению на открытом воздухе, и водостойкие, используемые для обработки древесины в конструкциях закрытых помещений. При нанесении красок на конструкции влажность древесины должна быть не более 20%, а температура воздуха - не менее-10 °С. Краски наносятся кистью или краскопультом.

Органосиликатные краски (ОС) представляют собой суспензии активированных силикатных и оксидных компонентов в толуольных растворах модифицированных полиорганосилоксанов. Завод изгото­витель поставляет их в комплекте с отвердителем - полибутилтитанатом. ОС наносят при нормальных и пониженных температурах на сухую поверхность древесины, образуя матовое укрывистое покрытие толщиной не менее 250 мкм, обладающее малой водопроницаемостью и теплопроводностью, значительной термо- и морозостойкостью. Оно выдерживает резкие перепады температур: от -60 до +600 °С, но имеет невысокую механическую прочность и слабую адгезию к древесине. Обладает водозащитным эффектом. Древесина, покрытая красками ОС, относится к категории трудновоспламеняемых материалов.

Перхлорвиниловая эмаль ХВ-5169 рекомендуется для огнезащиты деревянных конструкций, эксплуатируемых на открытом воздухе. Эмаль выпускается в готовом виде, быстро сохнет, наносится на поверхность в несколько приемов с общим расходом 0,6 кг/м², имеет прочное сцепление с древесиной, весьма эластична и трещиностойка, обладает хорошими влагозащитными свойствами. Переводит древесину в категорию трудновоспламеняемых материалов.

Поверхностную пропитку можно комбинировать с окрашиванием. Пропиточный состав ПП наносят кистью или краскопультом 2 раза, затем древесину подсушивают. Далее ее покрывают (в несколько слоев с перерывом 3 ч) пластифицированным соволом, перхлорвиниловым лаком, представляющим собой раствор перхлорвиниловой смолы в растворителе Р-4 (смесь бутилацетата, ацетона и толуола). Сочетание поверхностной пропитки с полимерным покрытием стабилизирует защитный эффект пропиточного состава и сохраняет декоративные качества древесины. После нанесения пропиточного и защитного составов древесина становится трудновоспламеняемой.

Имеется несколько окрасочных составов на основе как порошко­образных, растворимых в воде карбамидных смол, так и карбамида, соединяющего в себе краски с формалином для реакции смолообразо­вания. Присутствие в этих составах моноаммонийфосфата и дициандиамида, разлагающихся при высокой температуре с выделением газов, позволяет получать вспучивающиеся при пожаре краски, обладающие огнезащитным эффектом. Мочевиноформальдегидную краску (МФК) готовят смешиванием двух частей - жидкой и сухой - в воде. Жидкая часть включает формалин, нейтрализованный 10%-м едким натром до рН=7, и растворенные в нем мочевину и дициандиамид. В сухую часть входит моноаммонийфосфат с добавками. Соотношение сухой, жидкой частей и воды 5,0:2,0:1,6. Жидкую часть сначала разбавляют водой, а затем вливают при перемешивании в порошок. Краска предназначена для покрытия деревянных конструкций, эксплуатируемых в отапливаемых помещениях. Ее наносят на очищенную поверхность двумя слоями с общим расходом 0,6 кг/м² (второй слой - через 72 ч) при положительной (не ниже 10 °С) температуре и относительной влажности воздуха не более 90° о. Краска образует покрытие белого цвета.

Активной способностью к вспучиванию обладает краска, состоящая из разбавляемой водой порошкообразной смеси, включающей, мас.%: мочевиноформальдегидную смолу - 50,5; моноаммонийфосфат - 15,0; дициандиамид - 15,0;  - аминокапроновую кислоту (наполнитель) - 7,5; некаль (смачиватель) - 2. Перед применением смесь разводят водой до малярной консистенции. Состав наносят двумя слоями с общим расходом 0,5 кг/м².

Вспучивающееся покрытие ВПМ-2Д представляет собой смесь термо­стойких и газообразующих наполнителей в водном растворе полимер­ных связующих. Покрытие негорюче, нетоксично и невлагостойко. Переводит древесину в группу трудногорючих материалов при расходе сырой смеси около 0,7 кг/м². Рекомендуется к применению в закрытых помещениях при относительной влажности воздуха не более 80% и температуре не выше 50°С.

Перспективно использование фосфатных огнезащитных покрытий. Это композиции, твердеющие в результате реакций различных неорганических соединений с фосфорной кислотой или ее производными. Вспучивающееся покрытие ОФП-9 содержит фосфатное связующее (тексаметафосфат натрия) и наполнители. Огнезащитное действие Покрытия основано на термическом разложении смеси мочевины и гидрооксида алюминия. Выделяющиеся при нагревании газообразные вещества вспучивают размягченную керамическую пленку покрытия, создавая теплоизолирующий экран. ОФП-9 наносят на сухую древесину с расходом 0,4 кг/м² сухой массы, оно твердеет в течение 3-6 ч, невлагостойко. Покрытая им древесина относится к категории трудно crop аем ых материалов.

Для антипирирования древесины применяются также комбинирован­ные неорганические составы. Известны рецептуры на основе мочевиноформальдегидных смол, например (мас.%): смесь жидкого стекла - 40-45, мочевиноформальдегидной смолы - 40-45, хлористого нат­рия -10-20. Антипирен наносят кистью или краскопультом в 2слоя с перерывом 1 ч. Расход его составляет 350-500 г/м². Другой антипирирующий состав, имеющий, кроме того, и декоративное назначение, включает (мас.%): негидратированную слюду - 12-38,4, мочевиноформальдегидную смолу - 25-35,6, воду - 40-52, хлористый аммоний - 0,2-0,4. Слюда должна иметь толщину 0,01 мм с условным диаметром чешуек 0,15-2 мм. Эти составы рекомендуются также для огнезащиты тканевых элементов, конструкций древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит.