Заметки инженера-строителя
Блог проектировщика
Дерево как строительный материал отличается повышенной сопротивляемостью к химическим воздействиям: оно не подвержено разрушению слабыми растворами кислот и щелочей, и в этом имеет определенное превосходство перед большинством металлов.
Тем не менее древесина разрушается под воздействием кислот и щелочей, если их концентрация высока.
Вследствие этого там, где металлы быстро разъедаются выделяемыми парами и газами может быть рекомендовано применение деревянных конструкций.
Кислород практически не оказывает негативного влияния на древесину, и под водой деревянные конструкции могут существовать неограниченно долго.
Для химически агрессивных сред деревянные конструкции изготавливают из смолистой хвойной древесины.
(Деревянные конструкции, предназначенные для эксплуатации в химических средах средней и сильной степени агрессивного воздействия, следует изготавливать из древесины хвойных пород, имеющих повышенную стойкость — ели, сосны, пихты, лиственницы, кедра и др.)
На видео представлено обугливание древесины концентрированной серной кислотой
(концентрированная серная кислота ведёт себя как обезвоживающий агент, способный для этого разрушать органические молекулы древесины: под действием серной кислоты происходит разрушение органических молекул древесины, которое сопровождается выделением свободного углерода, из-за чего древесина чернеет (обугливается))
Для деревянных конструкций в химически агрессивных средах следует использовать только просушенную окоренную древесину, влажность которой не превышает 20%, не пораженную дереворазрушающими грибами и насекомыми.
Деревянные элементы, контактирующие с химически агрессивной средой должны иметь:
В сооружениях с химически агрессивной средой средней и сильной степени агрессивности несущие деревянные конструкции и их элементы должны иметь сплошное сечение.
Несущие конструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе, должны иметь сплошное массивное сечение и изготавливаться из брусьев, круглого леса или из клееной древесины.
— минимум наклонных и горизонтальных поверхностей, на которых скапливается химически агрессивная пыль
— минимум узлов и металлических деталей
В сооружениях с химически агрессивной средой средней и сильной степени агрессивности несущие деревянные конструкции и их элементы должны иметь минимальное количество металлических элементов.
Применение металлодеревянных конструкций в таких зданиях и сооружениях следует максимально ограничивать.
Металлические соединительные детали деревянных конструкций должны быть защищены от коррозии. Крепежные металлические элементы (метизы) — гвозди, саморезы, болты, шпильки и пр. должны иметь цинковое покрытие (если среда не агрессивна к цинковому покрытия, например так, как сернистый газ или серная кислота).
В несущих клееных деревянных конструкциях, эксплуатируемых в условиях химической среды средней и сильной степени агрессивности, для узловых соединений и для соединений деревянных элементов между собой следует отдавать предпочтение вклеенным деревянным стержням.
Так, в сооружениях с химически агрессивной средой средней и сильной степени агрессивности следует избегать применения сквозных несущих конструкций, в частности, ферм, из-за наличия большого числа промежуточных узлов и открытых горизонтальных и наклонных граней у деревянных элементов решетки, на которых скапливается химически агрессивная пыль.
— защиту от поражения дереворазрушающими грибами и насекомыми
Защита деревянных конструкций от химической коррозии осуществляется с использованием конструкционных мер и химических продуктов.
Конструкционные меры защиты древесины от химической коррозии:
Конструкционные меры обязательны независимо от срока службы здания или сооружения, а также от того, производится химическая защита древесины или нет.
К химической защите древесины прибегают в тех случаях, когда древесина имеет повышенную начальную влажность и быстрое просыхание её в конструкции затруднено, а также в случаях, когда конструкционными мерами нельзя устранить постоянное или периодическое увлажнение древесины.
Конструкционные меры должны предусматривать:
— предохранение древесины конструкций от непосредственного увлажнения атмосферными осадками, грунтовыми и талыми водами (за исключением опор воздушных линий электропередачи), технологическими растворами и др.
Для защиты от атмосферных осадков открытые горизонтальные и наклонные грани несущих конструкций следует защищать козырьками из атмосферо- и коррозионно-стойкого материала, в том числе досками, предварительно консервированными биозащитными составами.
— исключение избыточного влагонакопления в процессе эксплуатации
предохранение древесины конструкций от капиллярного и конденсационного увлажнения, систематическую просушку древесины конструкций путем создания осушающего температурно-влажностного режима
(естественная и принудительная вентиляция помещения, устройство в конструкциях и частях зданий осушающих продухов, аэраторов)
Так в панелях стен и плитах покрытий следует предусматривать вентиляционные продухи, сообщающиеся с наружным воздухом, а в случаях, предусмотренных теплотехническим расчетом, использовать пароизоляционный слой.
Химическая защита древесины от химической коррозии:
При воздействии химических агрессивных сред следует предусматривать покрытие конструкций лакокрасочными материалами или поверхностную пропитку составами комплексного действия.
(Долговечность деревянных конструкций в таких средах повышают путём защиты лакокрасочными покрытиями, стойкими в данной среде)
(Конструкции, эксплуатируемые в средних и сильных агрессивных средах, должны быть изолированы от соприкосновения с ними герметичными оболочками из химически стойких материалов)
Защиту от химической коррозии древесины следует проектировать в соответствии с указаниями СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии».
Несущие деревянные конструкции (фермы, арки, балки и др.) должны быть открытыми, хорошо проветриваемыми, по возможности доступными во всех частях для осмотра и проведения работ по защите элементов конструкций.
Источник
XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2020
Защита древесины от коррозии и повышение срока её эксплуатации является важной проблемой во все времена. Построенные из дерева дома, заборы и пирсы гниют и разрушаются через непродолжительное время их эксплуатации. Причиной этого является и органическая составляющая дерева, и многочисленные биологические, климатические и физико-химические факторы окружающей среды.
Цель работы: изучение способов решения проблемы коррозии древесины разных типов в строительных конструкциях.
Коррозия древесины – это её разрушение под воздействием внешней агрессивной среды. Скорость коррозии древесины зависит от биологических и климатических факторов, например, при долгом нахождении древесины на воздухе, под лучами солнца, в районах с повышенной влажностью или в воде. Из-за особенностей волокнистого строения древесины, пагубное влияние внешней среды очень быстро сказывается на материале. Существуют три вида коррозии этого материала: биологическая, климатическая, химическая [1].
Агрессивное воздействие на деревянные конструкции оказывают биологические агенты – дереворазрушающие грибы и т.п., вызывая биологическую коррозию древесины. Грибы могут начать внешнее разрушение материала, а микробы и бактерии способны разрушить древесину за счёт поглощения лигнина и целлюлозы. В результате на дереве начинает прорастать грибок, появляется плесень, вследствие чего дерево теряет свою прочность [2].
Основной проблемой для древесины является солнечное УФ-излучение. Оно высушивает материал и меняет его цвет. За счёт этого появляется благоприятная среда для развития микроорганизмов, грибов и водорослей [2]
Химически агрессивные среды (газообразные, твердые, жидкие) вызывают химическую коррозию древесины. Сильные неорганические кислоты ( HI , H 2 SO 4, HBr , HNO 3) и их соли имеют свойство разрушать одну из важнейших составляющей древесины – целлюлозу. В результате гидролиза целлюлозы древесина теряет свою прочность. Однако, на целлюлозу слабо влияют растворители (спирт, эфир, ацетон), разбавленные растворы минеральных кислот и щелочей, органические кислоты.
При воздействии на древесину растворов щелочей в основном происходит разрушение лигнина (сложное полимерное соединение, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток) [1].
По сравнению с металлами и бетонами, дерево менее чувствительно к слабым растворам минеральных кислот ( HCl , HNO 3, HBr , HF , HI ) и пыли солей калия. Но при повышении температуры материал начинает активно реагировать с этими соединениями, что приводит к разрушению основных составляющих и потере связей между волокнами.
Способы борьбы с коррозией древесины. Способов борьбы с коррозией древесины оченьмного. Но мало универсальных способов, защищающих от любых проявлений пагубных эффектов. Проект здания должен быть разработан так, чтобы на протяжении всего срока эксплуатации была возможность следить за состоянием материала и обновлять его защитный слой. В качестве примера способов защиты древесины можно привести нанесение лакокрасочных покрытий, импрегнация, сушка [3].
Лакокрасочные покрытия считаются наиболее распространённым способом борьбы с коррозией дерева, т.к. охватывают достаточно большой спектр проблем.
Они способны защитить от влаги, горения, грибка, плесени и насекомых. Такие покрытия играют не только декоративную роль, но и выполняют химическую, физико-химическую, защитную функцию. Покрытия, образующие поверхностную плёнку, необходимо регулярно контролировать и наносить новые слои в случае необходимости. Вторая группа покрытий, проникающая в поры древесины, более долговечна и создает прочный защитный барьер [3].
Импрегнация является наименее токсичным видом обработки древесины.
Во время импрегнирования древесину под давлением в вакуумной камере обрабатывают антисептиками, фунгицидами и биоцидами. Таким образом получают древесину, способную служить практически неограниченный срок. Она устойчива к влаге и воздействию грибков и плесени [3].
Сушкадревесиныделится на естественную, камерную, инфракрасную, вакуумную и конденсационную. Лучшими видами сушки являются вакуумная и конденсационная, т.к. все остальные либо занимают слишком много времени, либо имеют какие-либо побочные эффекты. Вакуумный способ занимает мало времени, не позволяет дереву растрескаться, равномерно сушит и удаляет смолы. Но конденсационный метод является наиболее распространенным. Древесина просыхает при низких температурах с использованием печи и холодильного оборудования. Удаление влаги осуществляется при помощи конденсата, что делает сушку более равномерной и благоприятной для материала [3].
С давних времен коррозия древесины является одной из главных проблем строительства, сокращающих срок службы конструкций или целых зданий. Для предотвращения пагубных последствий разрушения древесины необходимо проведение противокоррозионных мероприятий. Это не только сохранит прекрасный вид древесины, но и позволит максимально возможное время эксплуатировать этот материал.
1. Гудошник Е.Э. Безопасность при защите деревянных конструкций от коррозии // Строительство. 2015. С.58-63.
2. Старцев С.А. Проблемы обследования строительных конструкций, имеющих признаки биоповреждения // Строительство. 2010. №7. С.42-43.
3. Информационный портал: Всё о коррозии / Коррозия (разрушение древесины) [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL : https :// www . okorrozii . com / korroziya — razrushenie — drevesiny . html (дата обращения 04.12.19)
Источник