Вечная классика древесины

[Filippcha]

Вечная классика древесины
Каждому, кто решил строить дом, хочется, чтобы он долго стоял и хорошо служил. Вряд ли кому-то хочется каждый год строить новый дом: времени много, хлопот много, денег тоже много.
Традиционным материалом для стен малоэтажных зданий является дерево. Древесина как материал обладает множеством важных достоинств. Древесина достаточно легко поддается склеиванию, без особого труда соединяется гвоздями, шурупами и т.п. Она хорошо обрабатывается и поддается отделке. С точки зрения соотношения плотности и прочности древесину можно сравнивать с металлами.Стены дома должны быть долговечны, обладать хорошими звукоизоляционными качествами, иметь, возможно, меньший вес, обеспечивать в помещениях постоянный температурный режим, необходимый для здания.



Ее недостатками являются лишь осадочная деформация в первые 1,5-2 года и невысокая огнестойкость. Однако, в настоящее время с обоими недостатками можно справиться. Для повышения огнестойкости используют специальные средства, которыми пропитывают дерево. Это позволяет повысить огнестойкость до такой степени, что даже при высоких температурах дерево будет тлеть, но не гореть.
Самыми комфортными по санитарно-гигиеническим требованиям (в том числе имеющими низкую теплопроводность) являются брусчатые и рубленые стены из хвойных пород деревьев.
Хвойные породы подходят больше, чем лиственные по той причине, что имеют более правильную форму ствола и меньше подвержены загниванию.
Основными параметрами, определяющими долговечность для дерева являются:
Прочность, плотность, стойкость к растрескиванию, стойкость против гниения
износостойкость, низкая сучковатость, невысокая твердость, высокая колкость
легкость.
Прочность древесины определяется породой дерева, плотностью, влажностью, наличием пороков.
Влажность бывает свободной и связанной. Особенностью свободной влаги является то, что она испаряется из дерева очень легко. Для того, чтобы это проверить, достаточно вспомнить, что промокшее под дождем дерево высыхает достаточно быстро, за несколько часов. Связанная влага, наоборот, испаряется медленно, и для того, чтобы высушить дерево, не прибегая при этом к помощи специальных технологий, может понадобиться несколько лет. По мере увеличения количества связанной влаги прочность древесины становится меньше. Когда же количество влаги переходит предел гигроскопичности (30%), влажность перестает оказывать влияние на прочность древесины. Кроме того, практическая ценность различия между свободной и связанной влагой заключается в том, что при испарении первой меняется только тяжесть дерева, а при испарении второй изменяется объем, то есть происходит усушка. Уменьшение объема древесины при ее высыхание неодинаково по различным направлениям. В толщину больше, чем в длину.



При сушке дерева влага испаряется неравномерно. Сначала влага испаряется из внешних слоев, а затем из внутренних. Такое не равномерное испарение влаги приводит к тому, что в древесине возникает внутреннее напряжение, растягивающее ее на поверхности и сжимающее внутри, в результате чего на дереве могут проявиться трещины.
Малоусыхающие: ель, пихта, кедр, белый тополь, сосна и др.
Среднеусыхающие: дуб, вяз, бук, осина, ясень, черный тополь, мелколистная липа и др.
Сильноусыхающие: клен остролистный, граб, лиственница, береза.
С плотностью и влажностью древесины тесно связана способность ее удерживать в себе металлические крепления. Чем больше плотность древесины, тем выше сопротивление выдергиванию гвоздя или шурупа. Влажность облегчает забивание гвоздей в древесину. Твердость - это способность древесины сопротивляться проникновению в нее твердых тел.
По степени твердости древесные породы можно разделить на 3 группы:
Мягкие Сосна, ель, кедр, пихта, осина, липа, ольха, тополь.
Твердые Береза, бук, вяз, лиственница сибирская, ясень, ильм, карагач, клен, яблоня. Очень твердые Граб, кизил, самшит, акация белая, береза.
Износостойкость древесины - это ее способность противостоять разрушению в процессе трения. Здесь существует такая закономерность: чем больше твердость и плотность древесины, тем меньше ее изнашиваемость.
Гниль возникает в результате жизнедеятельности различных грибов, которые разрушают древесину и в большинстве случаев делают ее непригодной для работ.
Сучковатость - наличие оснований ветвей (сучков) живых либо отмерших во время роста. Сучковатость нарушает однородность строения древесины, снижает ее прочность, затрудняет обработку.
Легкость - свойство древесины, которое является выгодным при строительстве в сочетании с другими качествами.



Широко распространенное
В России издавна используют дерево для строительства. Оно отлично подходит для областей с любым климатом. И в наши дни этот традиционный материал часто применяют при сооружении красивых и теплых домов. Его особые свойства позволяют достичь в помещениях высокого уровня комфорта.
За последние годы на рынке загородного домостроения появилось много новых материалов и технологий. Тем не менее, дома из дерева продолжают оставаться наиболее популярными среди индивидуальных застройщиков. Во многом эта популярность объясняется тем, что в нашей стране лес является наиболее дешевым строительным материалом. Кроме того, именно в дереве можно воплотить архитектурные особенности и художественные образы, продиктованные национальными традициями русского зодчества. Безусловно, большое значение имеет естественное природное происхождение, которое и определяет экологическую чистоту деревянных строений, хорошую воздухопроницаемость. Наконец, дерево – отличный теплоизолятор. Это позволяет поддерживать внутри рубленого дома оптимальное соотношение температуры и влажности. В деревянном доме легко дышится, приятно и комфортно в любую погоду.
Наши предки весьма тщательно относились к выбору и подготовке древесины для сруба. Отбирали только спелую, здоровую древесину, без гнили и червоточин, примерно одинаковой толщины, с ровной поверхностью. Строительный лес заготавливали обычно зимой или в начале весны, «пока дерево спит, и лишняя вода в землю ушла».
Древесину вывозили из леса и сразу же очищали от коры. Известно, что свежерубленная древесина в зимний период имеет влажность 30%. Но для изготовления сруба пригодна подсушенная древесина (18–20 процентной влажности). Чтобы получить такую древесину, ее выдерживали под навесом. Бревна укладывали в штабеля на подкладки, чтобы обеспечить сквозное проветривание. Кору, опилки и прочие отходы сжигали, чтобы обезопасить заготовленные бревна от жука-древоеда. Сегодня лес заготавливают примерно так же, по всем правилам традиционного деревянного домостроения.
Для изготовления рубленых домов обычно применяют лесные материалы хвойных пород: сосну, ель, лиственницу, кедр и пихту. Древесина хвойных пород превосходит по прочности древесину большинства распространенных лиственных пород и меньше подвержена загниванию. Стволы хвойных пород имеют более правильную форму, что позволяет полнее использовать их объем.
Сосна отличается наибольшей прямизной ствола, минимальным количеством сучков и хорошими техническими свойствами. При высокой стойкости к загниванию тем не менее имеет тенденцию к «посинению» (при повышенной влажности, особенно в июле-августе). Синева сама по себе не изменяет физико-механических свойств древесины, но портит внешний вид. Сосна является самым распространенным материалом для строительства деревянных домов, как у нас, так и в Европе.
Ель реже используется в строительстве. В сухом состоянии древесина ели по прочности почти не уступает древесине сосны. Ель более подвержена загниванию, но значительно меньше синеет. Она хуже других древесных пород сопротивляется влаге, поэтому ее предпочтительнее использовать для внутренней отделки. Ель имеет немного более рыхлую структуру, но за счет этого несколько теплее, чем сосна. Хотя ее потребительские свойства несколько хуже подходят для изготовления рубленых стен ввиду меньшей плотности и меньшего содержания смол, тем не менее, еловый лес может быть рекомендован для изготовления несущих элементов перекрытий (балки, слеги). На мировом рынке ель котируется выше сосны. Для хвойной породы ель недолговечна – редко растет более 200 лет.
Лиственница прочнее, плотнее и более стойка против загнивания, чем сосна, но труднее обрабатывается и легко раскалывается. Она идеально подходит в качестве стенового материала, используется как материал для конструкций (балки, ендовы, стропила, затяжки и т. п.). Лиственница более устойчива к сырости, ценится очень высоко, в 2–3 раза дороже сосны. Лиственница – единственное дерево, не гниющее в морской воде. Для изготовления сруба применяется лес диаметром от 26 см до 40 см, а иногда и выше. Выбор диаметра бревна зависит от желания и финансовых возможностей заказчика, от климатических условий и сезонности эксплуатации дома; а также от требований к внешней эстетике рубленого дома. Кроме толщины бревен, немаловажным эстетическим показателем к использованию бревна является его сучковатость. У сосны в нижней части ствола практически нет сучков, поэтому наиболее дорогим, но и более качественным, является так называемый комлевый спил – нижние 6–8 метров ствола. В России наиболее распространенным является круглый профиль бревна, так называемый кругляк, кроме этого, можно использовать кругляк с протесом, то есть протесанное на один кант с внутренней стороны бревно. Но следует иметь в виду, что это очень трудоемкая работа, ведущая к удорожанию стоимости сруба. В Скандинавии находят широкое применение бревна, отесанные на два канта. Стены фактически являются прямыми как снаружи, так и изнутри, но при этом не теряется эстетика ручной рубки дома. Первая операция по подготовке бревна к изготовлению сруба – его окорка и острожка. Очистка бревна от коры, как правило, выполняется без применения механизированного инструмента. Острожка, наоборот, делается при помощи электрических рубанков. В настоящий момент осваивается технология окорки бревен без повреждения заболони и без последующей острожки. Заболонь – верхний, наиболее плотный слой дерева, который выполняет защитную функцию. Сохранение этого слоя позволяет снизить образование трещин и избежать других дефектов древесины. Чаще всего при окорке на бревне остаются небольшие участки луба при незначительных повреждениях древесины. После высыхания луб темнеет, и бревно приобретает характерную для не строганных бревен пегую окраску. Некоторые заказчики отказываются от острожки бревен ради этой характерной окраски и во избежание повреждения волокнистой структуры дерева. Однако следует помнить, что луб наиболее подвержен гниению, поэтому в большинстве случаев бревно остругивают. Для предохранения древесины от гниения вся поверхность бревна обрабатывается тонким слоем антисептика. А торцы бревен, чашки, паз, пропилы, штробы и места протески пропитываются наиболее тщательно, так как там нарушена волокнистая структура древесины. При помощи антисептика бревнам можно придать цветовой оттенок по выбору заказчика.



Пропитка древесины
Как известно, помимо деревопоражающих организмов, древесина может быть подвержена разрушительному воздействию огня, являющимся в определенной степени более интенсивным разрушающим фактором. В этой связи задача огнезащиты древесины не вызывает сомнений.
Для повышения огнестойкости древесины широко практикуют ее обработку специальными огнезащитными составами — антипиренами. В этом случае огнезащита древесных материалов достигается путем введения в древесину необходимого количества химических веществ, способных при определенной концентрации препятствовать ее горению без источника пламени
Огнезащитное действие антипиренов обусловлено сочетанием различных физико-химических процессов, происходящих при воздействии огня на древесину. Оно базируется как на плавлении легкоплавких веществ, входящих в их состав (солей борной кислоты, солей фосфорной или кремниевой кислот), так и на разложении веществ, которые выделяют газы, не поддерживающие горение (аммиак, сернистый газ).
В первом случае, при нагревании древесины образуется оплавленная пленка, ограничивающая доступ кислорода к поверхности. В результате — часть тепла расходуется на плавление антипиренов, что приводит к повышению температуры воспламенения древесины, и, следовательно, к ее защите.
Во втором случае при разложении солей выделяются негорючие газы, которые оттесняют кислород с поверхности древесины, разбавляют выделяющиеся с поверхности горючие газы и, таким образом, препятствуют горению.
Все это приводит к подавлению процессов воспламенения древесины и замедлению распространения пламени по поверхности деревянной конструкции, что и является целью огнезащиты.

Основные типы средств защиты
Средства, используемые для огнезащиты древесины, условно можно разделить на огнезащитные покрытия (лаки, краски, пасты, обмазки) и огнезащитные пропиточные составы (пропитки).
Огнезащитные покрытия, как правило, ухудшают декоративные свойства древесины и используются преимущественно для защиты непросматриваемых конструкций. В отличие от покрытий, пропиточные составы, как правило, сохраняют текстуру и природную красоту древесины, и поэтому находят более универсальное применение.
Огнезащитные пропитки, подобно антисептикам, делят на водорастворимые и органорастворимые. Органорастворимые препараты требуют применения опасных и горючих растворителей. По этой причине они значительно уступают по популярности водорастворимым огнезащитным составам, лишенным этих недостатков. Среди органорастворимых огнезащитных составов широкую известность получили соединения, имеющие в своем составе атомы фосфора и галогенов. Из водорастворимых огнезащитных средств наиболее известны, например, пропитки в состав которых входят соли фосфорной кислоты (диаммоний фосфат, моноаммоний фосфат и т.д.). Подобные средства вот уже более 100 лет применяют в качестве антипиренов как в чистом виде, так и в смеси другими солями. Диаммоний фосфат обычно применяют в смеси с сульфатом аммония. При нагревании такой смеси выделяется негорючий газ аммиак и образуются оксиды фосфора, покрывающие древесину защитной пленкой.
Хорошим антипиреном является также смесь фосфата натрия с сульфатом аммония. В качестве антипирена может быть использована и смесь буры с борной кислотой. Такой состав не окрашивает древесину и обладает прекрасной проникающей способностью.
Защитные средства на водной основе подразделяют по устойчивости к вымыванию компонентов из древесины на легковымываемые, вымываемые, трудновымываемые, невымываемые средства. Наиболее широко представлены среди огнезащитных пропиток легковымываемые составы.



Потребительские свойства
Главное значение для огнезащитных средств имеет их огнезащитная эффективность или способность противостоять воздействию огня.
К огнезащитным средствам относятся только составы I и II группы огнезащитной эффективности.
Наиболее часто на практике применяют огнезащитные средства, имеющие II группу огнезащитной эффективности. Для таких составов потеря массы при огневом испытании должна составлять не более 25%. Обработанная этими препаратами древесина классифицируется как трудновоспламеняемая.
Для защиты наиболее ответственных в пожарном отношении конструкций применяют защитные средства, имеющие I группу огнезащитной эффективности. Для них устанавливается потеря массы не более 9%, а древесина, обработанная такими составами, относится к трудносгораемой.
Важен период времени, в течение которого сохраняются защитные свойства препарата после обработки древесины, а так же периодичность повторной обработки (реставрации) с целью поддержания огнезащитных свойств.
Несмотря на то, что огнезащитные свойства обработанной древесины могут сохраняться в течение ряда лет, проверку состояния деревянных изделий следует осуществлять ежегодно.
Среди других требований следует упомянуть проникаемость в древесину, коррозионную агрессивность, снижение механической прочности при скалывании и изломе, запах, окрашивание, вредное влияние на человека и ряд других. Необходимость их использования определяется для каждого конкретного применения.
Как ни странно звучит, но на отечественном рынке в основном присутствуют составы комплексного действия, объединяющие как огнезащитную функцию антипиренов, так и биозащитную функцию антисептиков (биопрены).
Такое положение дел объясняется необходимостью комплексной защиты древесины от грибов-биоразрушителей, так и придания огнезащитных свойств. В ряде случаев это объясняется тем, что некоторые соединения, используемые в качестве антипиренов, проявляют также и биозащитные свойства.
Для препаратов такого типа, а их, напомним, подавляющее большинство, следует также принимать во внимание биозащитные свойства.
При выборе защитных средств комплексного действия стоит обратить внимание на то, что некоторые производители умышленно объединяют соединения антисептического и антипиренного действия, говоря о взаимном усилении их свойств (эффект синергизма).
Такой подход убедительно действует на неосведомленного потребителя, в то время, как специалисты знают, что объединение даже, казалось бы, совместимых в растворе соединений не обязательно даст положительный эффект, и может привести не только к усилению, но и к снижению антисептического и антипиренного действия за счет образования новых продуктов (эффект антагонизма).
Помимо огнезащитных свойств, важное место принадлежит технологии обработки древесины и проведению огнезащитных работ. В зависимости от назначения объектов защиты (защищаемой древесины) пропитка антипиренами может быть глубокой или умеренной. При этом важно обеспечить необходимые нормы расхода пропиточных составов.

Способы пропитки
Существует множество способов пропитки древесины. Самые простые и наиболее доступные — нанесение кистью, опрыскивание или кратковременное погружение. Недостатком этих методов является неглубокое проникновение антипирена и, следовательно, невысокие нормы расхода составов.
Более сложные в технологическом плане — вымачивание, пропитка в горяче-холодных ваннах, пропитка в автоклавах. Это значительно более сложные методы, однако, их достоинство — глубокое проникновение огнезащитного состава.
Считается, что чем глубже пропитана древесина огнезащитным составом, тем более надежно она защищена. Поэтому самым эффективным способом нанесения защитных средств является пропитка под давлением. Именно при таком способе пропиточный раствор наиболее глубоко проникает в древесину и работает лучше всего. С другой стороны, в большинстве случаев огнезащитной обработке подвергаются уже готовые деревянные конструкции, пропитка которых под давлением невозможна. Здесь наиболее технологичен метод опрыскивания либо нанесение кистью с обязательным соблюдением норм расхода.
В подавляющем большинстве случаев обработку поверхности древесины рекомендуется производить при положительной температуре воздуха — промерзание воды в древесины препятствует введению антипирена в древесину. Не допускается производить огнезащитные работы при отрицательных температурах или воздействии атмосферных осадков.
Выбирая огнезащитную пропитку, не стоит забывать и о том, что такие препараты подлежат обязательной сертификации.
Сертификация огнезащитных средств проводится по показателям качества проектной документации в отношении требований безопасности, свойств продукции. Эта работа выполняется органами Минздравсоцразвития РФ в ходе санитарно-эпидемиологической оценки предприятия.
Кроме того, продукция и производство подлежат оценке по параметрам стабильности производства и управления качеством со стороны инспекторов органов по сертификации в системах сертификации ССПБ и ГОСТ Р.
Характерно, что система сертификации ССПБ предполагает обязательную сертификацию огнезащитных свойств. Отсутствие такого сертификата делает незаконным применение огнезащитного средства.
В выдаваемых сертификатах соответствия в обязательном порядке указывается норматив расхода средства, при котором обеспечивается требуемая группа огнезащитной эффективности.
В некоторых курьезных случаях один и тот же состав может иметь разные нормы расхода у разных органов по сертификации. Как правило, производитель часто умышленно идет туда, где можно договориться.
Практика показывает, что успешно разрабатывать эффективные и экологически безопасные огнебиозащитные препараты способны лишь компании, располагающие собственными микробиологическими лабораториями. Наиболее прогрессивные из них сертифицируют свое производство по международному стандарту качества.