ЗАЩИТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Общие сведения

Древесина — ценный и благородный строительный материал, требую­щий к себе бережного отношения. Срок службы деревянных конструкций при правильной эксплуатации и своевременных текущих ремонтах составляет 100 и более лет. Классическими примерами длительной эксплуатации деревянных конструкций служат Преображенский храм на острове Кижи (1714 г.), деревянные фермы Московского манежа (1817 г.) (см. рис. 1.1, 1.2) и другие выдающиеся памятники древнерусского зодчества.

Вместе с тем использование для изготовления деревянных конструк­ций пиломатериалов с влажностью более 30 %, увлажнение конструкции в процессе эксплуатации, нарушение осушающего режима в помещен и другие причины приводят к загниванию древесины и резкому сокраще­нию сроков службы деревянных конструкций.

Проектирование защиты деревянных конструкций от биологической и химической коррозии регламентируется СНиП 2.03.11-85 [4].

Основные положения системы противопожарного нормирования в строительстве изложены в СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений» [5].

Здания, а также части  зданий, выделенные противопожарными преградами подразделяются  по степеням огнестойкости (I.. .V) и классам конструктивной и функциональной пожарной опасности. Степень огнестойко­сти здания определяется огнестойкостью его строительных конструкции. Строительные конструкции в свою очередь характеризуются огнестойко­стью и пожарной опасностью. Показателем огнестойкости является предел огнестойкости. Пожарную опасность конструкции характеризую класс ее пожарной опасности.

Предел огнестойкости строительных конструкций - это время (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких нормируе­мых для данной конструкции признаков предельных состоянии: потери несущей способности (R): потери целостности (Е); потери теплоизолирующей способности (I).

Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются результатам огневых испытаний в специальных лабораторных печах с со­блюдением стандартного режима нарастания температуры и проверяются при натурных испытаниях.

По пожарной опасности строительные конструкции подразделяются на 4 класса: КО (непожароопасные); К1 (малопожароопасные); К2 (уме­ренно пожароопасные); КЗ (пожароопасные).

Деревянные конструкции отнесены по ГОСТ 30403 к классу КЗ. Про­блема заключается в снижении пожарной опасности деревянных конст­рукций (КЗ), которая характеризуется такими показателями, как горю­честь (Г), воспламеняемость (В) и распространение пламени по поверхно­сти (РП). К сожалению, все известные огнезащитные составы при поверхностном нанесении не могут обеспечить группу горючести выше ГЗ (нормально горючие), группу воспламеняемости выше В2 (умеренно воспламеняемые) и группу по распространению огня выше РПЗ (умерен­но распространяющие). Таким образом, в лучшем случае деревянные кон­струкции могут быть отнесены к классу К2 и допускаться к применению в одноэтажных зданиях класса конструктивной пожарной опасности С2.

Защита от загнивания

Гниение древесины

Под гниениемдревесины понимают процесс жизнедеятельности грибов, разрушающих целлюлозу — самую прочную часть древесины. Грибы отно­сятся к группе низших споровых растений, в клетках которых нет хлорофил­ла. В эксплуатируемых зданиях и сооружениях деревянные конструкции по­ражаются в основном домовыми грибами. Наиболее опасные виды домовых грибов представлены в табл. 12.1. Точно определить вид домового гриба можно  лишь после лабораторных микологических исследований, однако в большинстве случаев этого и не требуется, так как способы борьбы с домо­выми грибами практически не зависят от конкретного вида гриба.

Процесс развития грибов происходит при средней влажности древеси­ны более 20 % в условиях повышенной влажности воздуха при отсутствии вентиляции и температуре окружающего воздуха от 0 до 45 °С.

Характерные признаки поражения древесины грибами в конструкциях:

- появление на поверхности древесины грибницы — белых пушистых скоплений грибных нитей (гифов), а также наличие в помещении ха­рактерного грибного запаха;

- изменение цвета древесины: в начале процесса — на красноватый, затем бурый или темно-коричневый;

- наличие в древесине глубоких продольных и поперечных трещин, по которым она распадается на отдельные призматические кусочки  -  деструктивная гниль (древесина как бы обугливается, легко отрывается и растирается пальцами в порошок).

Для оценки степени поражения древесины грибами установлено 5 групп: 0 — здоровая древесина; 1 — снижение прочности древесины на 10.. .20 %;    2 — снижение прочности на 40 %; 3 и 4 — аварийное состоя­ние — снижение прочности на 50 % и более.

Конструктивные меры защиты

Основными мероприятиями конструктивной профилактики против за­гнивания деревянных конструкций являются защита их от постоянного или систематически повторяющегося увлажнения, создание осушающего режима эксплуатации (рис. 12.1).

Увлажнение деревянных конструкций может быть:

- непосредственное — атмосферными осадками из-за протечек кровли;

- капиллярное — грунтовыми водами при повреждении гидроизоляции;

- биологическое — самоувлажнение в процессе гниения;

- конденсационное — увлажнение за счет оседания воды из паров, содержащихся в воздухе (наиболее опасное).

Основные конструктивные меры защиты:

- использование сухого пиломатериала с влажностью W = 12 % для
изготовления клееных деревянных конструкций и W < 20 % — для цельнодеревянных конструкций;

- защита конструкций от увлажнения на период транспортировки и монтажа;

- размещение деревянных конструкций полностью в пределах отапли­ваемого помещения либо целиком в пределах неотапливаемого чердачного помещения, за утепленным подвесным потолком (рис. 12.1, а);
установка опорных частей балок, ферм на деревянные опорные подушки на пилястры или в открытые гнезда, утепление этих гнезд (рис. 12.1,6);

- устройство опорных узлов рам, арок так, чтобы низ деревянного эле­мента был на 300.. .500 мм выше уровня чистого пола (рис. 12.1, в), расстояние от отмостки до низа стеновых панелей должно быть не менее 400 мм;

- обеспечение свободного доступа к опорным узлам конструкций для
осмотра и проветривания;

- устройство гидроизоляции в местах соприкосновения древесины с каменной кладкой, бетоном, металлом;

- обеспечение зазора не менее 250 мм между нижним поясом ферм и утеплителем в зданиях с утепленным подвесным потолком для ос­мотра и проветривания;

- проектирование покрытий с наружным водоотводом, вынос карниза (свеса кровли) при неорганизованном водоотводе не менее 500 мм;

- вентиляция утепленных деревянных перекрытий через щелевые плинтуса и решетки в полу в углах комнат, вентиляция подполья че­рез продухи в цокольных стенах;

- правильное расположение слоев пароизоляции и теплоизоляции в ограждающих конструкциях (слой пароизоляции должен распола­гаться в начале теплового потока, т. е. со стороны положительных температур, а теплоизоляционный слой устраивается в конце тепло­вого потока, т. е. с холодной стороны ограждения).

 

 

б)

Теплоизоляция

Опорный узел балки

Опорный узел фермы

 

Опорный узел рамы

Опорный узел арки

 

 

 

Конструктивные меры защиты деревянных конструкций:

а — расположение деревянных конструкций полностью внутри отапливаемого здания или

в пределах холодного чердачного помещения; б — установка деревянных конструкций в утепленные гнезда или на пилястры; в — расположение нижней грани опорной части деревян­ных конструкций выше уровня чистого пола (сварка стальных элементов условно не показана)

Химические меры защиты

В тех случаях, когда одними конструктивными мерами невозможно га­рантировать надежную защиту деревянных конструкций от загнивания, конструкции обрабатываются специальными химическими препарата­ми - антисептиками - веществами, оказывающими отравляющее воздействие на биологических разрушителей древесины.

Требования к антисептикам:

- быть токсичными для дереворазрушающих грибов и насекомых и безопасными для человека и домашних животных;

- не влиять на механическую прочность древесины и не способство­вать коррозии металлических соединительных деталей;

- легко проникать в древесину и не вымываться из нее, иметь постоян­ный химический состав, не иметь резкого запаха, быть дешевыми и доступными, т. е. экономически выгодными для применения.

Применяемые в строительстве антисептики делятся на водораствори­мые (неорганические или минеральные); маслянистые (органические); комбинированные; комплексные (обладающие антисептическими и огне­защитными свойствами). Деревянные конструкции каркасов, покрытий и перекрытий защищаются водорастворимыми антисептиками.

Состав некоторых антисептиков, %:

-фтористый натрий (NаF - 3; вода — 97) - белый порошок, неимеющий цвета и запаха, легко проникает в древесину и легко вымывается из нее, при соприкосновении с известью, цементом, алеба­стром, мелом теряет свои свойства;

- кремнефтористый аммоний — КФА (КФА — 10; вода — 90) — бе­лый кристаллический порошок с легким запахом аммиака;

- препарат ББ-11 (бура техническая -- 10; кислота борная — 10; во­да—80).

Элементы конструкций, соприкасающиеся с землей (сваи, опоры ЛЭП, шпалы, столбы), пропитываются маслянистыми антисептиками. Из мас­лянистых антисептиков наиболее эффективно каменноугольное масло (креозот) — темно-коричневая жидкость с едким запахом — продукт пе­реработки каменноугольной смолы, а также антраценовое масло, сланцевое масло и березовый деготь.

В настоящее время применяются, как правило, комплексные составы, оказывающие антисептическое и огнезащитное воздействие на древесину.

Защита от возгорания

Горючесть древесины

Горение древесины — процесс быстрого соединения продуктов терми­ческого разложения древесины с кислородом воздуха, сопровождающий­ся выделением тепла и дыма, появлением пламени. При горении происхо­дит химическая деструкция (пиролиз) древесины. Возгорание древесины происходит в результате кратковременного нагрева ее до температуры 250°С или длительного воздействия более низких температур. При нагре­вании древесины до температуры пожаров (800...900 °С) происходит ее термическое разложение с образованием смеси газообразных продуктов и твердого остатка в виде угля.

Различают две фазы горения древесины: первая — пламенная; вторая — тление угля. Тление прекращается, если на поверхности древесины образует­ся тончайшая пленка золы. Интенсивность горения зависит от подачи и коли­чества кислорода воздуха. Для полного сгорания 1 м³ древесины необходимо около 3000 м³ воздуха. В условиях пожара скорость обугливания древесины колеблется в пределах 0,6... 1,8 мм/мин и зависит от температурного режима пожара, влажности древесины, размеров и формы сечения деревянных эле­ментов и шероховатости их поверхности.

В пожарном отношении деревянные конструкции часто необоснован­но считаются более опасными, чем металлические или железобетонные с предварительно напряженной арматурой. Опыт обследования зданий, поврежденных пожаром, показывает, что незащищенные металлические и железобетонные конструкции быстро теряют несущую способность и внезапно обрушаются.

В то же время массивные клееные деревянные конструкции обладают хорошей огнестойкостью: на рис. 12.2 показан общий вид склада готовой продукции на калийном комбинате после 2-часового пожара, возникшего из-за возгорания транспортерной ленты на подвесной галерее, а на рис. 12.3 — фрагмент поперечного сечения клееной деревянной арки по­сле пожара. Обуглившийся наружный слой древесины, теплопроводность которого в 4 раза меньше теплопроводности самой древесины, воспрепят­ствовал проникновению тепла и кислорода в зону горения и защитил цен­тральную часть элемента от возгорания. Как показали проверочные расче­ты, несущая способность верхних частей конструкций с учетом ослабле­ния сечения на 20 % оказалась достаточной для восприятия расчетных нагрузок, и после восстановительного ремонта они признаны пригодными к дальнейшей эксплуатации.

Деревянные конструкции допускается применять в зданиях и сооруже­ниях при температуре окружающего воздуха не более 35 °С — для клее­ных деревянных конструкций и не более 50 °С — для деревянных конст­рукций из брусьев и досок. Применение деревянных конструкций, как и других видов строительных конструкций, требует соблюдения конст­руктивных и химических мер защиты их от возгорания.

Конструктивные меры защиты

Конкретные конструктивные меры защиты от пожарной опасности зави­сят от функционального назначения зданий и сооружений. Для одноэтажных производственных и складских зданий применяются в основном следующие конструктивные меры защиты: соблюдение противопожарных разрывов ме­жду зданиями; устройство противопожарных зон длиной не менее 6... 12 м в протяженных зданиях; разделение зданий на отсеки через 50 м противопо­жарными (брандмауэрными) стенами из несгораемых материалов с возвы­шением стен над кровлей не менее 0,6 м; проектирование КДК массивного прямоугольного сечения; зашита поперечного сечения деревянных элемен­тов оштукатуриванием или обшивка листовыми материалами из асбеста или ГКЛ; ограничение зазора между элементами составного сечения величиной 7 мм, большие зазоры должны быть замкнуты диафрагмой необходимой тол­щины; применение несгораемых теплоизоляционных материалов и кровель; разделение на отсеки, не сообщающиеся между собой, кровельных и стено­вых панелей, имеющих пустоты.

 

Химические меры защиты

При невозможности обеспечить требуемую пожарную безопасность зданий конструктивными мерами используются химические меры защи­ты — обработка деревянных элементов огнезащитными составами — ан-типиренами.

Антипирены — вещества, которые при нагревании плавятся и покры­вают поверхность древесины огнезащитной пленкой, препятствующей доступу воздуха к древесине, или разлагаются с выделением большого ко­личества негорючих газов, которые оттесняют воздух от древесины. В со­став антипиренов входят фосфорнокислый и сернокислый аммоний, бура, борная кислота и другие химические вещества.

Состав некоторых антипиренов, %: препарат МБ-1 (медный купо­рос — 2,7; бура техническая — 3,6; углекислый аммоний — 5.3; кислота борная — 3,4; вода — 85); препарат МС (диаммоний фосфат — 7,5; суль­фат аммония — 7,5; фтористый натрий — 2; вода — 83).

Для поверхностной обработки деревянных конструкций могут исполь­зоваться приведенные выше составы (при удержании сухой соли не менее 100 г/м²), а также фосфатные типа ОФП-9 и вспучивающиеся покрытия, разработанные ВНИИПО, а также ТХЭФ (раствор трихлорэтилфосфата в четыреххлористом углероде).

Пропитка антипиренами снижает прочностные свойства древесины в среднем на 10 %. Соединительные металлические детали (накладки, болты) также должны быть защищены огнезащитными составами.

---

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1522; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!