ДЪЛГОТРАЙНОСТ НА ДЪРВЕСНИТЕ СТРОИТЕЛНИ МАТЕРИАЛИ

ДЪЛГОТРАЙНОСТ НА ДЪРВЕСНИТЕ

СТРОИТЕЛНИ МАТЕРИАЛИ


1. ХИМИЧНА УСТОЙЧИВОСТ

В киселинна среда дървесината се разрушава при pH ≤ 2, а в бетонът и стоманата – при pH ≤ 5. Това показва по-голямата устойчивост на дървесината към действието на дървесината към редица агресивни среди. Иглолистните видове са по-устойчиви от широколистните.

Биокорозията и свързаните с нея биоповреди и биоразрушаване на дървесината представляват естествен процес в общия кръговрат на веществата в прородата. Създаваните от човека на основата на дървесината нови материали и иделия се включват в естествения кръговрат, става негова функционална част, биват въвлечени в процесите, протичащи в биосферата.

С биокорозията като комплексен проблем се занимават много специалисти. Например, въпросите, свързани със защитата на строителните материали и конструкциите, се решават не само от инжинери и строители, но и от микробиолози, физици, химици и др.

2.БИОКОРОЗИЯ И СВОЙСТВА НА ДЪРВЕСИНАТА.

2.1. Предистория – Прародители на съвременните дървесни видове са дървивидни растения, чиято история на възникване ни води до далечното минало на Земята, т.нар. девонски перио. От тези първоначални дървовидни растения, преди почти 200 млн.години, в перпермския период са възникнали хвойновите дървета и чак след 50 млн. години, в периода креда, са се появили широколистни дървесни видове.

Дървесината се използва много отдавна, още преди около 760 хил. гдини, като гориво са използвани клони лоза и вишна. Първоначално дървото дървото било в необработен вид, а преди около 10 000 години, в ранния палеолит, той се научил да обработва дървесината.

Едва през последните три-четири хилядолетия използването на дървесината като суровина и материал значително се е повишило, достигайки сега почти всички области на техническата и творческа дейност на човека.

Дървесината като продукт на дърветата се явява едновременно и суровина,и материал. Различните дървесинни видове притежават много и разнообразни свойства. Всички дървесни видове притежават, с малки отклонения,характерен химичен състав (в %):

Въглерод (C) 50

Кислород (O2) 43

Водород (H) 6

Азот (N) и разл.мин. 1

Тозу природен полимер от физична гледна точка е клетъчнооргазирано съществуване на огранична материя, при основният скелет е изграден от целуозни макромолекули, обвити хемицеулоза и лигнин. Съдържанието на оделните вещества средно ( в %) е [23]:

Целуоза74 40÷60

Хемицеулоза 6÷27

Лигнин 18÷41

Екстрактни вещества

(смола, восък и т.н.) 0,3÷10

Дървесината има съществени недостатъци, наи-неприятните от които са горимостта и ниската устойчивост на въздействието на биоагенти: бактерии, гъби, насекоми.

2.2. Бактериите и гъбите като източник на биокорозия.

Сегашната научно обоснована защита на дървесината от биокоризия съществува от древността. Съществена промяна нстъпва през XIX век, когато започват първите стъпки на изучаване на разрушаването от микроорганизми.

Сега е известно, че от всички изследвани микроорганизми гъбите нанасят най-големи бреди на материалите. Те повреждат всички прородни, много синтетични материали и даже стоманата и стоманобетона. Не са избегнали разрушителното действие на микромицестите и много ценни исторически паметници на изкуството и културата, например повредите, причинени от гъби, на фреската на Леонардо да Винчи “Тайната вечеря”. Друг пример са разрушенията, нанесени от гъби, на Миланската катедрала. Като източник на храна на гъбите, разрушаващи мрамора на катедралата, служат гълабовите екскременти.

2.2.1.Бактерии

Бактериите са от най-древните организми на Земята. Техният свят е много разнообразен. По съвременната систематика той включва около 50 семейства, повече от 130 рода, хиляди видове и подвидове. Размерите им са микроскопични, което ги прави невидими за просто око.

Спорообразуването при бактериите е едно от средствата за приспособяването им към неблагоприятните външни условия (недостик на хранителни вещества, наличието на външни вещества в околната среда, много високи или много ниски температури, високо налягане, радиация и др.).

При попадане в благоприятни условия спорите започват бързо да израстват и само за няколко часа те се превръщат в нова вегетативна клетка, типична за дадения вид организъм.

От голямото разнообразие на бактериите са известни т.нар. органотрофни бактерии, които въздействат на органичните вещества, в т.ч. на дървесината. Дървесината и нейните основни компоненти – цеулоза, хемицеулоза, лигнин и пектин, са подложени на разрушаване и от актиномицети, които се срещат в значителни количества както в почвата, така и в водна среда. И в двата случая дървесината е подложена на гниене. Тази група микроорганизми разрушават дори и дървесина, защитена с химически вещества.

Открити са бактерии от рода стрептомицети (Streptomyces), които много бързо образуват колконии в дървесината и интензивно проникват в дълбочина на нейните тъкани.

В литературата са описани и бактери, които разрушават различни видове дървесина. Иглолистната дървесина е подложена на биоразрушение от Bacillicus cereus, Bacillicus mcerans, Bacillicus megaterium, Bacillicus polymuxa, Bacillicus subtillis, и др., а буковата и тръстикова дървесина е подложена на биоразрушаване от Streptomyces sp.

Oганизми от рода на Nocardia предизвикват такива повреди в дървесината на липа и ела, които са характерни за бактериите..

В анаеробни условия цеулозата се разлага и от достатъчен брой бактерии от родовете Cytophada и Sporocytophada, някои видове Clostidium. Единственото, което обединява тези видове и родове бактерии е мощният хидролитичен ферментативен комплекс.

В биопровеждането на дървесината в аеробни условия първостепенна роля се пада на гъбите, но минимално значение се пада на гъбите и на аеробните целуозоразлагащи бактерии, ототнасящи се към групата на Cellvibrio. Те са “всеядни”, целуоза използват само в тези случаи, когато няма други източници на въглерод.

2.2.2. Гъби

Гъбите (Mycota) представляват голяма и своеобразна група едноклетъчни и многоклетъчни организми. Общият им брой според различни автори е от 100 000 до 250 000. Те са широко разпространени в природата. Многобройната група на гъбите нанася големи икономически загуби, повреждайки различни материали и изделия. Те в изобилие се срещат в различни растителни и животински субстрати и вземат активно участие в разлагането на органичните остатъци и в почвообразуващия процес, което се явява звено от общия кръговрат на веществата в природата.

Гъбите притежават някои морфологически, физиологически и генетичрски особености, благодарение на които заемат доминиращо положение сред организмите, предизвикващи биокорозия на материалите. Те присъстват в почвата, водата и въздуха.

Главното условие за биоразрушаване на дървесината, предизвикано от гъбите е наличие на съответната влажност. Най-благоприятен за развитието на дървесинноразрушаващите гъби е т.нар. гнилостен процес, който протича при определена влажност и биогенни температури. Същността на процеса на гниене се изразява в така нареченото озахаряване на клетките, при което целуозата от дървесните тъкани в присъствието на гъбния фермент целуоза присъединяват вода и се превръщат в глюкоза, служеща за лесно усвоена храна за гъбите. Глюкозата, също така и гъбните фрагменти, се окислява от кислорода н въздуха и се разпада на вода и въглероден диоксид (CO2).

Ако дървеината се намира в условия, когато отсъства гнилостен режим (сървесината е суха, защитена от атмосферни дъждове и влага, колебанията в температурата не предизвикват силна концентрация или, обратното, дървесината е много влажна, например потопена във вода), то микродеструкция не се наблюдава.

В началния момент на микродеструкцията външният вид на дървесината не се променя, а присъствието на гъбни нишки се наблюдава само през микоскоп, в тънък разрез. По-нататък дървесината изменя своя естествен свят – става жълта или червеникава, след това сива и кафява.

Плътността и якостта на дървесината постепенно се понижава, тя става лека и мека. В последния стадий на гниене в дървесината се образуват надлъжни и напречни пукнатини, по които тя се разпада на отделни призмовидни парчета. Дървесината изглежда като овъглена и при голямо налягане лесно се разпада на прах. Такъв тип гниене се нарича деструктивно. То е характерно само за гъбите, разрушаващи дървесните части в сградите.

Някои други видове гъби, поразяващи растящите дървета, предизвикват гниене от друг тип, така нареченото корозионно гниене, при което в началото се появяват неголеми светли петна и ямки, при което дървесината се разцепва надлъжно на отделни влакна. Тази група гъби използва първоначално лигнина на дървесината (чрез фермента лигниназ), а оставя напокътната целуозата, бели петна и избледняване на която се виждат по повърхноста.

Друг тип гниене е умереното гниене (плесенно гниене, меко гниене). При този тип гниене повърхностните слоеве на дървесината постепенно губят своята структура и се превръщат в тъмна, мека, мръсна маса. След подсушаване на дървесината в поразения слой се наблюдава силно съсъхване и появата на малки надлъжни и напречни пукнатини.

Умереното гниене често се среща в дървените елементи на конструкции, постоянно умивани от вода, такива като дървени гъби, подводни части на речни и морски съоражения, детайли на сауни, бани и др. Този тип глиене разрушава и дървени части, намиращи се в контакт със земята – подземни части на стълбове, огради, плетове, подпорни стени, детайли на оранжерии и др.

Съществуват много видове домашни гъби, представляващи особена група дърворазрушаващи организми. Вички видове домашни гъби могат да се развиват в дървесиата на различни сгради само при наличието на съответните благоприятни условия – влажност и температура. Изхождайки от особеностите на температурня фактор, в часност от новото му, и определена цикличност (сезоните), процесите на микодеструкции на дървесината протичат по различен начин в топлите и студено райони, отоплявани и неотоплявани сгради.

2.3.Предпазване на дървесината от гниене.

Когато не е възможно да се запази дървесината от навлажняване, тя се предпазва от гниене чрез импрегниране с вещества, известни като антисептици. За антисептици се използват водоразтворими препарати (натриев флуорит, натриево-силициев флуорит, натриев динитрофенол и др.), водонеразтворими маслени препарати (креозотово масло, антраценово масло и др.) и водонеразтворими, но разтворими в органични вещвства препарати (пентахлорфенол, нефтол и др.).

Дървесината се импрегнира с антисептици повърхностно или с пропиване в дълбочина.

3. РАЗРУШИТЕЛНИ ДЕЙСТВИЯ НА НАСЕКОМИ.

От вредните насекоми, разрушаващи дървесината, най-големи щети нанасят термитите и бръмбарите дървояди.

3.1. Термитите са малки или средноголеми насекоми, които живеят като мравките, пчелите и осите в “общества”. Те образуват сравнителни неголяма самостоятелна група от обществени насекоми, наброяващи около 2000 вида. По-голямата част от термитите живеят в тропическите и субтопически страни, но те притежават добре способност за акломатизиране, което ги прави особено опасни.

Термитите се хранят главно с мъртва дървесина и трева, поради което представляват голяма опасност за дървените материали и конструкции. Те ядат и други целуозосъдържащи вещества и материали – хартия, картон, памучни и ленени тъкани.Повреждат кожа, коприна, филц, алуминиефо фолио, пеногума, пенопласти и др.

Особена опасност за дървени материали и конструкции с понижена влажност представляват термитите, хранеще се с суха дървесина.

Екологическите способности на различните способности на различните видове термити, преди всичко техните различни изисквания за висока влажност определят и нееднаквата им възможност за биоповреди на различните видове дървени материали и конструкции.

3.2. Бръмбари дървояди (дърворазрушаващи бръмбари). Те са другата група насекоми, които нанасят големи повреди на дървесината в жилищни сгради. Много често тези бръмбари разрушават дървесината едновременно с домашните гъби, което значително ускорява процеса на разрушаване и го прави по опасен.

Дървоядите, нанасящи щети на дървесината в сградите, се отнасят към класа на насекомите и през своето развитие преминават различни стадии: яйце – личинка – какавида – бръмбар.

Основен вредящ стадий са личинките, които се развиват от яицата, снесени от бръмбари по повърхността на дървесината. След излюпване на личинката от яйцето тя се впива в дървесината и хранейки се с нея, прокопава дълги зигзагообразни (криволичещи) проходи. При това дървесината постепенно понижава своите физико-механични свойства, добива порьозна структура, понижава якостно-деформационите си свойства, а при по-голям брой дървояди се разрушава.

Дърворазрушаващите бръмбари с охота се заселват и снасят яйца на дървесина, нечистена от кори и лико. Това заселване на неочистена дървесина често става в складовете за съхранение. В тези случаи личинките на бръмбарите дървояди попадат в сградите заедно с дървесината, ако тя не е почистена от кори и и лико.

3.3. Мерки за предпазване на дървесината от насекоми.

Предпазните мерки започват по време на дърводобива, непосредствено след сеченето (незабавно обезкореняване на трупите, подводно съхраняване на небелените трупи и т.н.).

Техническите мерки за борба с вредитлите са стерелизация чрез пропарване при температура 80-90°C и повърхностно пропиване с антраценово и креозотово масло.

4.ЗАЩИТА НА ДЪРВЕСИНАТА ОТ ГОРЕНЕ.

Дървесината се запалва при температура 260 – 290°C, а при нагряване над 350°. С газовете, които се отделят от нея могат да се възпламеняват и без открит пламък. Ако нагряването е продължително, температурата на запалване се понижава.

Мерките за запазване на дървото са следните: конструктивни мерки ( отдалечаване на дървесните елементи от възможни източници на запалване, изграждане на огнеопорни прегради и др.); покриване на дъвените конструкции с мазилка и облицовка от топлоизолационен и негорим материал; Боядисване на дървените конструкции с огнезащитни бои или пропиването им със специални вещества – антипирени.

Огнезащитнитното действие на антипирените се състои в отделяне на негорими газове, които изместват въздуха от повърхнистта на горящата дървесина, или създаване на слой от стопяни вещаства, който пресича достъпа на кислород от дървесината при пожар.

Като антипирени се използват амониеви соли на сярната и фосфорната киселина, натриев борат и др.

Използвана литература:

“Корозия на материалите”- Цветан Ценов

“Строителни материали” – чл.-кор. проф. Йордан Симеонов