Защита конструкций от увлажнения

Категория:
Производство конструкций из дерева


Защита конструкций от увлажнения

Под действием влаги воздуха, атмосферных осадков, производственного и конденсационного увлажнения элементы деревянных конструкций деформируются, а при высыхании —растрескиваются или коробятся; в них появляются внутренние напряжения, особенно опасные в клееных конструкциях. Для защиты от увлажнения деревянные элементы пропитывают гидрофобными веществами или покрывают водостойкими лаками и красками. Гидрофобные вещества (минеральные масла, петролатум, сера, парафин и др.), заполняя поры и сосуды древесины, резко ограничивают капиллярное утяжеляют древесину, повышают ее горючесть ухудшают декора-ного увлажнения, в связи с чем способность древесины набухать сохраняется, только с меньшей скоростью. Кроме того, эти пропитки утяжеляют древесину, повышают ее горючесть, ухудшают декоративные качества и ограничивают температурный интервал работы изделий. Пропитка гидрофобными веществами целесообразна для систематически увлажняемых изделий (опалубка, детали градирен, конструкции гидротехнических сооружений) или подверженных влиянию грунтовой сырости (сваи, опоры, части пола и фундаментов).

Пропитка в петролатуме обычно совмещается с высокотемпературной сушкой деревянных элементов. Она не снижает существенно прочность древесины, но повышает сопротивление истиранию, загниванию и действию химически агрессивных сред. Несколько ухудшаются адгезионные свойства пропитанной древесины, однако склеивание возможно, например, карбамидным клеем. При этом прочность склеивания на 20% ниже по сравнению с непропитанной древесиной. Пропитанную древесину склеивают только холодным способом:—из-за плавкости пропитывающих веществ.

Развивается промышленная пропитка древесины расплавом серы. На установках, оборудованных ТЭНами, через масляный теплоноситель разогревают серу до 140…150°С и погружают в нее пакеты деталей на 1,5. ..2 ч. Вначале из древесины испаряется влага, затем расплав заполняет поры и сосуды. Лучше пропитывается древесина лиственных пород — березы, осины, причем для более глубокой пропитки температура расплава на завершающей стадии понижается на 15. ..20 °С. Скорость влагопоглощения пропитанной на 40. ..50% серой древесины снижается в 6. ..10 раз. Весьма эффективна пропитка серой фанерных элементов. Их прочность при скалывании возрастает в 1,8.. .2,0 раза, при статическом изгибе —в 1,6, объемное разбухание снижается в 1,6. ..2,4 раза. Древесину, пропитанную серой, можно склеивать фенольными и резорциновыми клеями. Для снижения горючести в серу добавляют хлортрифенилфос-фат и оксид сурьмы, за счет этого пропитанную древесину относят к группе трудновоспламеняемых материалов.

Для гидрофобной обработки древесины используют также крем-нийорганические полимеры. Они не только защищают древесину от увлажнения, но и уменьшают ее возгораемость, что весьма ценно для деревянных конструкций. При этом древесина не теряет способности к склеиванию и окрашиванию. Для пропитки используют стандартные кремнийорганические жидкости: ГКЖ-Ю, ГКЖ-94 и др. Пропитку ведут в открытых ваннах при нормальном атмосферном давлении. Продолжительность пропитки 14…48 ч, температура высушивания 20…60 °С.

Ускорить отверждение кремнийорганических полимеров в древесине можно, применив для реакции водный раствор пропандиа-мина. Сначала древесину пропитывают этим реагентом, а затем кремнийорганической жидкостью ГКЖ-94 (полиэтилгидросилокса-ном). Древесина, обработанная таким образом, обладает длительным водозащитным эффектом. При содержании пропандиамина 33% от массы полимера и температуре сушки 80 °С, продолжительностью 5 ч водопоглощение пропитанной древесины за 20 сут вдвое меньше, чем у натуральной древесины.

Для одновременной защиты от увлажнения и поражения дереворазрушающими организмами древесину пропитывают гидрофобными антисептиками. Большинство их представляют собой растворы пентахлорфенола в легких нефтепродуктах с небольшой добавкой парафина. Растворитель подбирают таким образом, чтобы поверхность пропитанных деталей оставалась сухой и окрашивалась обычными масляными красками. Концентрация пентахлорфенола в растворе составляет не менее 5% по массе.

Пропитка гидрофобными веществами, как уже отмечалось, не устраняет влагопоглощение древесины, а лишь замедляет этот процесс. Такое свойство полезно в случаях, когда на древесину действует часто и быстро изменяющаяся влажность воздуха или кратковременное увлажнение и высыхание. Применение гидрофобных пропиток не требует обработки строительных деталей под давлением. Защиту можно проводить путем погружения деталей в раствор или путем поверхностного нанесения составов на древесину.

Для защиты от набухания, вызываемого длительным действием влаги, рекомендуется глубокая пропитка древесины веществами, реагирующими с ее компонентами. Например, обработка полиэти-ленгликолем значительно повышает формоустойчивость древесины во влажной атмосфере и предупреждает образование наружных и внутренних трещин. При обработке высушенные заготовки вымачивают в 30%-ном (по массе) водном растворе полиэтиленгликоля в течение 20.. .40 дн, затем сушат. Пропитанная полиэтиленглико-лем древесина набухает не более чем на 0,5%, т. е. в 10 раз меньше, чем натуральная. Механические свойства ее снижаются незначительно. Пропитанная древесина хорошо строгается, шлифуется, сверлится, склеивается и окрашивается. Для склеивания используют карбамидные и фенольные клеи, а для окрашивания — полиу-ретановый л-ак.

Эффективным способом повышения влагостойкости и формоста-бильности древесины является обработка ее парами уксусного ангидрида или формальдегида (ацетилирование). Пиломатериалы сечением до 5X15 см загружают в пропиточный цилиндр и обрабатывают сначала острым паром. Затем заготовки подсушивают под вакуумом, вводят в цилиндр уксусный ангидрид в неполярном растворителе. Ацетилирование происходит при 100.. ,130°С и давлении 1,05 МПа в течение 8.. .16 ч. Продолжительность обработки зависит от породы и влажности древесины. После ацетилирования из цилиндра удаляют остатки реагентов и вновь высушивают древесину под глубоким вакуумом. В результате такой модифицирующей обработки значительно ограничивается способность древесины разбухать, повышается стойкость к загниванию и поражению дерево-разрушающими насекомыми. На открытом воздухе ацетилирован-ная древесина не темнеет.

Комплексным защитным действием обладает модифицирование древесины синтетическими полимерами. Заготовки пропитывают мономерами или низковязкими олигомерами, которые затем переводятся в твердое состояние (отверждаются) под действием тепла, химических реагентов или ионизирующих излучений. Соответственно различают термохимический и радиационно-химический методы модифицирования древесины. Для пропитки используют фенольные, карбамидные, фурановые, полиэфирные, акриловые олигоме-ры, а из мономеров — стирол, метилметакрилат, акрилонитрил.

В процессе модифицирования полимер не просто заполняет свободные пространства в древесине, а взаимодействует с ее компонентами. В результате ограничиваются или совсем устраняются такие недостатки древесины, как набухание и усушка, коробление и растрескивание, загнивание и возгорание. При этом древесина сохраняет свои положительные качества — высокую прочность, тепло- и звукоизолирующую способность, химическую стойкость. Наибольший эффект от модифицирования достигается при выборе в качестве исходного материала малоценной лиственной древесины с низкими показателями физико-механических свойств. Этим определяется экономическая эффективность ее модифицирования.

Свойства модифицированной древесины зависят еще и от особенностей модификатора, например от химического строения (мономер иди олигомер) реакции отверждения (полимеризация или поликонденсация), строения отвержденного продукта (линейное или сетчатое). Низковязкие мономеры ценны тем, что сравнительно легко проникают не только в полости клеток, но и в межклеточные, а иногда и в межмолекулярные пространства и могут химически соединяться с веществами древесины. Олигомерные соединения обладают большой молекулярной массой и соответственно увеличенной вязкостью, в связи с чем проникают в древесину на меньшую глубину. В этом случае требуется вакуумирование древесины и последующее давление при пропитке. Однако олигомеры отверждаются быстрее, чем мономеры, с меньшей затратой энергии и образуют более стойкие и прочные продукты отверждения.

Свойства модифицированной древесины существенно зависят от технологии модифицирования, в частности, важны степень пропитки древесины мономером или олигомером, способ и режим отверждения, концентрация олигомера и многие другие технологические параметры. При глубокой пропитке модифицированная древесина приобретает значительную плотность и прочность, непроницаемость, становится химически и биологически стойкой, обладает весьма малым водопоглощением. При неглубокой пропитке основная масса древесины в достаточной степени сохраняет свои натуральные свойства, а в наружных слоях элементов приобретает, кроме того, малую формоизменяемость, слабую водопроницаемость, ограниченную возгораемость.

Высокий эффект дает модифицирующая пропитка фанеры, например, полиэфирными смолами. Такая фанера значительно более биостойка, малоистираема и в 4 раза прочнее, чем необработанная фанера. Ее целесообразно использовать для опалубки при бетонировании. Водопоглощение и разбухание модифицированной фанеры ниже в 2.. .3 раза, твердость и жесткость выше в 2.. .4 раза. Модифицирование фанеры предохраняет ее от растрескивания при длительном нахождении на открытом воздухе. Это одно из ценных свойств, необходимых для ограждающих конструкций, обшивок панелей, кровельных покрытий и т. п.

Для защиты конструкций от атмосферных воздействий, увлажнения рекомендуется также применение различных лакокрасочных покрытий: масляные краски, олифы, синтетические эмали и лаки холодной и горячей сушки и др. Деревянные конструкции сельскохозяйственных зданий или части конструкций, соприкасающиеся с бетоном, камнем, металлом, а также поверхности ограждений, обращенные в производственное помещение или подвергающиеся атмосферным воздействиям, рекомендуется покрывать пентафталевы-ми эмалями ПФ-115, ПФ-133. Это суспензии сложных эфиров пента-эритрита с фталевой кислотой, модифицированных жирными кислотами растительных масел, в смеси с пигментами, наполнителями, сиккативами и растворителями. Поставляются в готовом виде. Покрытия на основе пентафталевых эмалей атмосферостойки в условиях умеренного климата, эластичны, стойки к температурным колебаниям от —40 до +50°С. Для повышения блеска в эмали добавляют до 30% по массе пентафталевые лаки ПФ-170 или ПФ-171. Они также могут использоваться самостоятельно как прозрачные покрытия.

Быстросохнущие перхлорвиниловые эмали ХВ-110, ХВ-124, ХВ-1100 представляют собой раствор перхлорвиниловой смолы в смеси органических растворителей с добавлением других смол, пластификаторов и пигментов. Покрытия на их основе атмосферостойки, прочны, эластичны, негорючи, фотоустойчивы, могут эксплуатироваться в диапазоне температур —40.. , + 60°С. Для прозрачной отделки и водозащиты может использоваться перхлорвиниловый лак ХВ-784. Эмали наносят пистолетом-распылителем в два слоя, подсушивая первый слой при температуре 18.. ,20°С в течение 2 ч, а второй в течение 24 ч. Расход эмалей на 1 м2 поверхности составляет 0,11.. .0,16 кг. Уретановая УР-49 и уретано-алкидная УРФ-1128 эмали образуют на древесине глянцевые покрытия, обладающие высокой водо- и морозостойкостью. Однокомпонентная эмаль УР-49 отверждается влагой воздуха без добавления катализаторов при нормальной температуре. Такими же свойствами обладают уретано-вые лаки УР-283, УР-294, образующие прозрачные влагозащитные покрытия, устойчивые при эксплуатации конструкций под навесом и на открытом воздухе.

Хорошими защитными свойствами обладают краски и эмали, наполненные алюминиевой пудрой. Чешуйки алюминия образуют сплошную светоотражающую поверхность, не препятствуя влаго-обмену и воздухообмену древесины. Это преимущество порошка дополняется его водоотталкиващими свойствами, отсутствием разбухания и способностью отражать тепловые лучи. Краски, наполненные алюминиевой пудрой, могут применяться вместе с антисептическими составами, в результате чего достигается наиболее эффективная защита древесины. Детали, окрашенные алюминиевыми красками, воспламеняются значительно труднее неокрашенной древесины.

Традиционно применяют покрытия на основе искусственных и натуральных олиф, однако со временем их защитные свойства слабеют. Добавление к олифам смол и пигментов повышает стойкость покрытий. Достаточно долговечные покрытия образуют искусственные олифы, например «оксоль», а также любые масляные краски на искусственной или натуральной олифе.

В помещениях, где колебания относительной влажности воздуха не превышают 65.. .80%, для защиты конструкций рекомендуются прозрачные лаковые покрытия на основе алкидных и виниловых полимеров, хлоросульфированного полиэтилена и хлорированного каучука. Защитные составы представляют собой растворы указанных полимеров в органических растворителях —ксилоле, толуоле, сольвенте, циклогексане и др. Их рабочая вязкость, требуемая условиями пневматического распыления,—16…28 с по вискозиметру ВЗ-4, продолжительность высыхания в помещении при 18…23 °С— 2…48 ч.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум