Защита древесины и деревянных конструкций

ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ 
И ДЕРЕВЯННЫХ 
КОНСТРУКЦИЙ

Е.И. СТЕНИНА

Рекомендовано 
Межрегиональным учебно-методическим советом 
профессионального образования в качестве учебного пособия 
для учебных заведений, реализующих программу 
среднего профессионального образования 
по специальности 35.02.03 «Технология деревообработки» 
(протокол № 12 от 24.06.2019)

Москва
ИНФРА-М
2021

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 674.048(075.32)
ББК 37.130.3я723
 
С79

Стенина Е.И.
С79 
 
Защита древесины и деревянных конструкций : учебное пособие / 
Е.И. Стенина. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 219 с. — (Среднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-16-015565-4 (print)
ISBN 978-5-16-109137-1 (online)

В учебном пособии приводятся теоретические и технологические основы пропитки древесины с целью био- и огнезащиты, а также рассматриваются вопросы нехимической защиты древесины и конструкций из нее 
с учетом особенностей воздействия основных биоразрушителей. Приводятся рецептуры и характеристики как хорошо известных, так и новых защитных средств, использование которых позволяет увеличить срок службы древесных материалов.
Практическое значение имеет материал по обеспечению защиты деревянных конструкций на объектах домостроения, который в других учебных пособиях, предназначенных для подготовки инженеров-технологов 
по деревообработке, освещался весьма незначительно.
Может использоваться в учебном процессе студентами, обучающимися 
по специальности 35.02.03 «Технология деревообработки» при изучении 
таких курсов, как «Консервирование древесины», «Защита строительных 
конструкций и изделий из древесины», а также представляет определенный интерес для специалистов-практиков.

УДК 674.048(075.32)
ББК 37.130.3я723

Р е ц е н з е н т ы:
Гороховский А.Г., доктор технических наук, профессор, заведующий 
кафедрой автоматизации и инновационных технологий Уральского 
государственного лесотехнического университета;
Комиссаров А.П., доктор технических наук, профессор

ISBN 978-5-16-015565-4 (print)
ISBN 978-5-16-109137-1 (online)
© Стенина Е.И., 2020

Введение

Одним из важных моментов рационального и экономичного использования лесных ресурсов является повышение срока службы объектов, 
выполненных из древесины и древесных материалов. Среди факторов, ограничивающих долговечность деревянных элементов зданий и сооружений, поражение их дереворазрушающими грибами следует признать основным, поскольку сгнивает древесины в 19 раз больше, чем егорает. 
Только на ремонт и восстановление конструкций, преждевременно выходящих из строя вследствие загнивания, пожаров, механических повреждений, расходуется свыше 30% используемой в строительстве древесины и 
около 20% от всего объема заготавливаемой древесины.

Недооценка роли защиты древесины приводит к тому, что реальные сроки службы деревянных домов, сооружений, питал, опор ЛЭГ1 и связи и т.и. в 2...3 раза меньше возможных. Известно, что защищенная древесина в открытых сооружениях служит в 3 раза дольше, чем незащищенная, а в закрытых сооружениях -  в 5...6 раз. Необходимо учитывать и тот 
факт, что скорость разрушения древесины в благоприятных для развития 
дереворазрушающих грибов условиях очень высока. Так, в течение 2 месяцев древесина может быть разрушена на 50% и более, а промышленной 
зрелости дерево достигает лишь через 70... 100 лет роста. Вырубаемых в 
пределах годичного прироста лесоматериалов нс хватит для удовлетворения потребности в древесине даже при самой строгой экономии лесоматериалов и, где это возможно, ее полной замене другими материалами.

Более полное использование сырья значительно снизит себестоимость заготавливаемых лесоматериалов всех сортов. В целях увеличения 
срока службы деревянных конструкций так же необходимо, чтобы в строительстве использовались только сухие материалы, а в конструкциях, где 
возможно увлажнение, вся древесина была консервированной или в зависимости от условий хотя бы поверхностно антисеитированной, а химические меры защиты дополнялись бы конструкционными.

Все перечисленное показывает актуальность и необходимость продления срока службы древесины не только за счет правильной организации 
хранения и эксплуатации, но и ее специальной защиты в необходимом 
объеме, что имеет огромное государственное значение и теснейшим образом связано с охраной окружающей среды, безопасностью людей и экономией ресурсов и общественно-полезного труда.

При написании пособия были использованы материалы учебных 
пособий, монографий, ГОСТов и др. [1-32].

3

1. Защищенность древесины

Под защитой древесины следует понимать совокупность мероприятий по сохранению и улучшению ее эксплуатационных свойств (прежде всего биоогнестойкости, гидрофобности, формоизменчивости, стабилизации эксплуатационных показателей и т.п.).

Защита древесины от биологического разрушения (разрушения 
грибами и насекомыми) производится путем антнеептирования и консервирования.

Антисепгирование (от греч. Anti -  против, septicos -  гниение) -  
это поверхностная (на глубину до 1 мм по заболони и 0,5 мм по труднопропитываемой зоне) обработка древесины с целью предохранения ее от 
поражения биологическими агентами на период атмосферной еушки, хранения и транспортировки, а также на период эксплуатации в условиях, исключающих растрескивание древесины и вымывание защитного средства.

Консервирование -  это глубокая (более 1 мм по заболони и 0,5 мм 
по труднопропитываемой зоне) пропитка древесины с целью защиты материала от разрушения на длительное время в условиях возможного вымывания антисептика.

Во время эксплуатации древесина, даже пропитанная, в гой или 
иной мере подвергается увлажнению, что, в конечном счете, приводит к 
трещинообразованию и вымыванию защитного средства. При пропитке 
древесины формируется защитная оболочка. Чем защитная оболочка толще, тем больше вероятность, что она дольше прослужит.

Древесина считается хорошо законсервированной при условии, что 
заболонь пропитывается насквозь, а ядро - на глубину до 5 мм. Ядро является естественно защищенным, так как содержит фенолы и полифенолы - 
токсины для дереворазрушающих грибов, поэтому пропитывать его на 
большую глубину нет необходимости.

Огнезащита -  это химическая защита древесины от разрушения 
огнем путем нанесения на поверхность или введения вглубь ее специальных составов (огнезащитных обмазок, красок и антипиренов).

Консервирование и огнезащиту древесины применяют главным образом в строительстве, железнодорожном хозяйстве и горно-рудной промышленности.

Защитное средство -  вещество или препарат, вводимые в древесину или наносимые на ее поверхность с целью защиты ее от биологического 
разрушения, возгорания, изменения формы и объема, увлажнения и пр.

Пропитка -  введение защитного средства в материал.
В отдельных случаях пропитку применяю! для изменения некоторых физических свойств древесины в направлениях, желательных для тех 
или иных конкретных условий ее практического использования. Например,

4

древесину пропитывают для глубокого окрашивания, повышения ее твердости, электрического сопротивления или электрической прочности, изменения ее пластических, гигроскопических (снижения водопоглощения), 
механических свойств, стабилизации формы и размеров и т.п.

1.1. Факторы, влияющие на расконсервирование 
древесины

Любые заготовки, изделия и конструкции в процессе длительной 
эксплуатации и под воздействием внешних факторов среды утрачивают в 
той или иной степени гот уровень защищенности, который был получен 
при специальной обработке. Происходит расконсервирование, характеризующееся в большинстве случаев снижением концентрации защитного 
средства в материале. Такому явлению могут способствовать следующие 
факторы:

- адаптационное повышение устойчивости биоразрушителей к используемым препаратам;

- нарушение целостности защитной оболочки материала в результате его растрескивания или механического повреждения.

Значение этих факторов неодинаково и непостоянно и зависит от 
условий службы, свойств разрушителей, свойств антисептиков, свойств 
защищаемых материалов.

Условия службы многообразны, но могут быть сведены к 3 типам 
по характеристике среды эксплуатации: почвенная среда, водная среда и 
воздушная среда (с вымыванием и без него).

Для всех условий главнейшими факторами, влияющими на процесс расконсервирования древесины, являются влажность и температура среды и материала. Следует принимать во внимание, что антисептики 
различны по вымываемости из древесины, летучести и химической активности; разрушители обладают различной скоростью адаптации к антисептикам, а материалы имеют различные плотность и влажность, влияющие 
на устойчивость в них антисептиков.

Наиболее сильное вымывание наблюдается при службе древесины 
в воде и почве. Скорость вымывания защитного средства из древесины зависит от его растворимости и скорости диффузии во внешнюю среду.

В условиях воздушной среды характер увлажнения может быть 
различным, поэтому наблюдается и различная скорость вымывания.

Особенностью службы древесины в условиях контакта с верхними 
слоями почвы является непрерывность сс взаимодействия с находящимися 
в почве разрушителями, непрерывное отравление и отмирание которых и 
определяет биологический вынос защитного средства. Установлено, что

5

особая роль в этом принадлежит сумчатым и несовершенным грибам как 
организмам более устойчивым к действию неблагоприятных факторов.

Адаптация разрушителей к антисептикам протекает достаточно быстро только в условиях почвы.

Нарушение целостности защитной оболочки может произойти 
очень быстро в результате углубления трещин за пределы зоны пропитки. 
Обнажение незащищенных слоев может произойти и при механической 
обработке деталей перед сборкой. Иногда выгоднее обеспечивать необходимый срок службы материала не за счет сложных мер по сохранению целостности его защитной оболочки, а за счет повышения ее толщины и концентрации в ней защитного средства.

1.2. Условия службы

Условия службы классифицируются на экологической основе по 
вероятности и скорости разрушения (уязвимости) и разделяются на 18 
классов по ГОСТ 20022.2-93 (табл. 1.1).

В Европейском сообществе согласно BS EN 335 условия службы 
древесины разделены на пять классов (так называемые Hazard Classes, в 
буквальном переводе — классы опасности):
Hazurd Class I — условия, при которых древесина используется внутри 
помещения, и риск увлажнения отсутствуют (влажность в процессе эксплуатации
не превышает 18%). К этому классу относится практически вся древесина 
и изделия из нее, используемые внутри помещения;
Hazard Class II — использование внутри помещения, но с риском увлажнения: существует вероятность, что в процессе эксплуатации влажность 
превысит 18%. К этому классу относится практически вся строительная и 
каркасная древесина, а также оконные рамы, двери, стены, полы, перегородки внутри здания и т. п.;
Huzard Class III — использование вне помещения, но без прямого контакта с грунтом. Сюда относятся: наружная обшивка зданий, потолки, карнизы и наличники, ворота, беседки и многое другое;
Huzard Class Ilia - при использовании древесины вне помещения, но без 
прямою контакта с атмосферными осадками, например, под навесом или 
под водозащитной покраской;
Hazard Class IV - использование в прямом контакте с г рунтом. Это такие 
элементы, как столбы заборов, погреба, настилы, лаги, железнодорожные 
шпалы, телеграфные и трансмиссионные столбы и траверсы и т. п.;
Hazard Class V - использование в прямом контакте с морской и речной водой. Это опоры для мостов, причалы, фарватеры и т. п.

6

Соответственно, чем выше класс условий службы, тем суровее условия эксплуатации, тем более жесткие требования предъявляются к защитным средствам и способам их нанесения. Например, I класс условий 
службы по ГОСТ и V по Hazard Classes подразумевает использование древесины в прямом контакте с морской водой.

Таблица 1.1

Классификация условий службы древесины по скорости расконсервирования и вероятности и интенсивности биологического разрушения

Вымывание, увлажнение
Конструкции, детали

Продолжительность периода активного разрушения в 
месяцах 
каждого 
года 
службы

Класс
службы

характер
тип

1
2
3
4
5

Сильное
Морекой водой теплой (тропичеекий 
и 
субтропический 
климаты )

Конструкции 
береговых 
сооружений, судов и наплавных 
средств

12
I

Морекой 
водой 
холодной 
(умеренный 
климат)

То же
6
II

Речной водой теплой 
(тропический и субтропический 
климаты)

То же, а также ряжи мостов
12
III

Речной водой холодной (умеренный климат )

То же
6
IV

Умеренное 
1 
степени

Теплой водой металлургических 
заводов 
и электростанций

Оросители градирен
12
V

I (очвенной влагой и 
загрязнениями 
органического характера

Сваи, опоры линий связи электропередач; столбы заборные и 
дорожные; шпалы, лаги, утопленные в грунт; настилы мостов и лежни дорог по грунту; 
детали контейнеров, длительно 
опирающиеся в грунт; детали 
дерсвоземляных сооружений и 
другие конструкции, контактирующие е грунтом; детали животно-водческих построек; рудничный 
лес 
долговременной 
службы, а также тесовые.

12
VI

7

Продолжение табл I. I

1
2
3
4
5

Умеренное 
1 
степени

лемеховые и гонтовые кровли при 
условии возможного накопления 
на них перегноя от пыли, листьев 
и другого сора.

11очвенной влагой и
То же, кроме рудничного леса
6
VII

загрязнениями 
органическою характера
Рудничный лес кратковременной 
службы
12
VIII

Умеренное 11 
степени

Атмосферными осадками

Верхние строения открытых сооружений, 
кроме 
настилов 
по 
грунту, а также кровель при условии их загрязнения

12
IX

То же
6
X

Умеренное 
111 степени

Конденсатом, 
периодически образующимся на поверхности и 
стекающим

1 loc i ройки и сооружения
12
XI

То же
6
XII

Детали автокузовов
12
XIII

За смет промерзания, 
конденсирования 
и 
контакт с периодически увлажняемыми 
материалами

Постройки и сооружения
12
XIV

То же
6
XV

Вымывания
нет

Возможно 
гигроскопическое увлажнение 
в -замкнутом 
пространстве или непроветриваемом помещении

Элементы внутренних конструкций различных сооружений без 
контакта с грунтом и увлажняющими материалами с небольшой 
конденсацией без стока

12
XVI

То же
6
XVII

Тара под оборудование, материалы и продукты, хранимые в неотапливаемых складах, а также 
транспортируемые 
железнодорожным или водным транспортом 
в страны с тропическим климатом

6
XVIII

1.3. Химическая защищенность объекта

Защищенность объекта определяется большим количеством факторов. Так, детали, изготовленные даже из древесины одной породы, имеют 
различную ширину заболони, различные пороки, имеют и неизбежные колебания предпропиточной влажности и самих условий службы даже в пределах одного класса. Поэтому не исключено, что один элемент выйдет из 
строя раньше, а другой позже.

Средний уровень защищенности — это срок службы однотипных 
деталей, исчисляемый по времени выхода из строя 60% от их количества.

8

В связи с этим для обеспечения заданной продолжительности эксплуатации объекта (моет, дом) следует увеличивать срок службы, определенный с учетом указанного условия.

В консервировании очень важно различать следующие понятия: 
уровень, полнота и параметры защищенности.

Уровень защищенности может быть высокий, средний и низкий и 
вместе е тем соответствующий условиям и желательному сроку службы, 
заниженный и завышенный по отношению к ним.

Полнота защиты (относительная защищенность) -  это отношение фактического или ожидаемого срока службы объекта к плановому, 
выраженное в процентах или долях (может превышать 100%).

1.4. Параметры защищенности

Параметры защищенности, а следовательно, качество пропитки 
при консервировании, определяются следующими показателями:

- величиной поглощения защитного вещества (л/м3, кг/м3);
- глубиной проникновения пропиточного раствора (мм, %);
- равномерностью распределения раствора в пропитанной зоне,
- намеченным сроком службы пропитанных изделий.
Параметры защищенности, используемые при антисептирова
нии древесины:

-удержание защитного вещества (г/м2, мл/м2);
- равномерность обработки поверхности.
Поглощение защитного средства — это количество защитного 
средства в килограммах сухой соли или в литрах пропиточного раствора, 
приходящееся на 1 м3 древесины.

Общее (валовое) поглощение - количество введенного в древесину 
защитного средства, отнесенное к объему всего сортимента.

Общее поглощение определяе тся по формуле

_ 
т W

~ V -100 
’ 
(11)

где 
т - масса пропиточного раствора, вводимого в древесину, кг;
W- концентрация раствора антисептика, %;
V- объем образца, м3.

Массу раствора, введенного в древесину, определяют по формуле

т - т 2 - т ,  , 
( 1.2 )

где 
/77/ - масса древесины до пропитки.

9

т 2 - масса древесины после пропитки.

Чистое поглощение -  количество введенного в древесину защитного средства, отнесенное к объему пропитанной зоны.

Регулирование величины поглощения при пропитке осуществляется либо изменением параметров режима процесса (его продолжительности, 
давления и т.п.), либо изменением концентрации пропиточного раствора.

Глубина проникновения защитного средства выражается в миллиметрах или процентах от толщины или сечения материала.

Если прогнозируется развитие и углубление трещин в материале 
из-за тяжелых условий эксплуатации изделий, то глубина проникновения 
защитного средства должна быть больше возможных разрушений структуры.

Качество защитной оболочки, сформированной антисептиком, определяется не только основными ее параметрами, но и распределением в 
ней защитного средства по ее толщине и в отдельных элементах структуры древесины, например, в годичном слое или в стенке клетки. Не менее 
важна также целостность защитной оболочки, т.е. отсутствие в ней трещин, огрехов пронитки и г.д.

Срок службы -  время от начала службы до выхода из строя 60% 
учитываемых элементов.

Удержание защитного вещества -  количество раствора или соли, 
а также пасты, нанесенное на 1м' поверхности древесины путем кратковременной обработки (погружения, пульверизации или обмазки).

Параметры защищенности, полученные при использовании различных защитных средств и способов пропитки и представляющие собой различные соотношения глубины пропитки и поглощения, но обеспечивающие одинаковые сроки службы в равных условиях, считаются эквивалентными.

Основные параметры защищенности древесины регламентируются 
стандартами и техническими условиями на изделия и сооружения, в которых используется пропитанная древесина.

2. Строение древесины

Дереворазрушающие и деревоокрашивающие грибы используют 
древесину в качестве питательного вещества, изменяя ее химический состав, внутреннюю структуру и строение и, как следствие, физические 
свойства. Для того чтобы понять эти сложные изменения, необходимо ознакомиться с основами анатомии древесины, ее химическим составом, а 
также с физическими свойствами. Все эти знания необходимы для того, 
чтобы оказывать целенаправленное воздействие па деятельность дерево10