Специальные средства соединения клеевых конструкций.

1. Клей, металлические шайбы.

 

 - несущая способность одного болта.

Шайба представляет собой металлическую пластинку, которая приклеивается к деревянному соединяемому элементу.

 - количество болтов.

- площадь клеевого шва.

A- площадь шайбы

A=l·h

Вместо R_ск используется среднее R_{ск ср}, в виду неравномерности сдвигающих напряжений по шайбе.

, где

β – коэффициент, зависящий от вида скалывания,

l- длина шайбы,

e – эксцентриситет скалывающей силы.

2. Сопряжение на клее и стержнях.

 - несущая способность одного болта при равномерном распределения усилий.

 - несущая способность одного болта при неравномерном распределения усилий.

 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий и определяется соотношением  к .

 

 

Долговечность древесины и деревянных конструкций.

1. Гниение древесины. Средства защиты от гниения.

Разрушение древесины вследствие жизнедеятельности грибов называется гниением.

Грибы разделяются на лесные, биржевые (складские), домовые. Гниение протекает при температуре от +3 до +45^оС. Оно начинается при средней влажности древесины не ниже 18-20%. Для возникновения гниения необходимо начальное увлажнение древесины до появления в ее полостях капельно-жидкой влаги, последующее же увлажнение происходит в результате химического разложения древесины при участии гриба. Под водой из-за отсутствия доступа воздуха гниение прекращается. Возможность гниения исключена, если в сооружении поддерживается такой температурно-влажностный режим, при котором влажность древесины составляет не более 20%.

Доступ воздуха является одним из условий развития гниения, которое может происходить даже при незначительном воздухообмене. Однако при интенсивном воздухообмене древесина высушивается, что отрицательно сказывается на гниение.

Биохимический процесс разрушения древесины деструктивной гнилью состоит из двух этапов:

1-ый – осахаривание целлюлозы под действием кислых ферментов, выделяемых клетками гриба, с получением водорастворимой глюкозы

2-й – окисление глюкозы в результате жизнедеятельности гриба

Таким образом, для 1-го этапа требуется некоторое начальное количество воды. На 2-ом этапе из воздуха потребляется кислород, а выделяется вода и углекислый газ, причем воды выделяется в шесть раз больше, чем требуется на 1-ом этапе, т.е. происходит самоувлажнение древесины.

Меры борьбы.

В строительной практике находит применение как конструкционная, так и химическая защита деревянных конструкций от биологических вредителей. Все защитные мероприятия должны носить планомерный характер.

Конструктивные меры.

Суть конструктивных мероприятий по борьбе с гниением сводится к тому, чтобы обеспечить воздушно-сухое состояние деревянных элементов здания, что достигается устройством гидро-, пароизоляционных сло­ев, препятствующих увлажнению древесины грунтовой, атмосферной или конденсационной влагой, или обеспе­чением надлежащего режима для удаления из древесины влаги.

Недопустимая влажность древесины может возникнуть в результате атмосферных осадков, капиллярной влаги, поступающей из частей здании, соприкасающихся с древесиной, а также в результате увлажнения конден­сатом.

Конструкционные мероприятия по борьбе с недопус­тимым увлажнением древесины при эксплуатации сле­дующие:

- предотвращение увлажнения атмосферными осадка­ми увеличением свесов крыши, надлежащим отводом во­ды с крыш, устройством достаточно большого (не менее 30 см) разрыва между поверхностью грунта и нижней отметкой расположения деревянных элементов здания для предотвращения увлажнения брызгами падающей сверху воды и др. Деревянная наружная обшивка долж­на быть по возможности водонепроницаемой, причем при выпадении осадков вода не должна попадать в обшивку и скапливаться там;

- удаление влаги из сырых помещений (что в первую очередь касается подполий). Сюда входит обеспечение достаточно хорошей вентиляции с тем, чтобы средняя относительная влажность воздуха в них была по воз­можности ниже. Для этой цели необходимо иметь опре­деленное число приточных и вытяжных вентиляционных отверстий (продухов). По поверхности грунта рекомен­дуется устраивать гидроизоляцию. При прямом воздей­ствии влаги на деревянные элементы в сырых помеще­ниях, например в душевых, поверхность этих элементов должна быть защищена гидроизоляционным покрытием;

- защита древесины от увлажнения капиллярной вла­гой, поступающей из соприкасающихся с ней частей зда­ния, устройством гидроизоляции. Гидроизоляционные прокладки рекомендуется делать под опорными частя­ми деревянных балок, нижней обвязкой стен, опорными плоскостями стоек при опирании их на бутовую кладку или бетон и т. д.;

- борьба с образованием конденсата состоит в следу­ющем. Многослойные ограждающие строительные кон­струкции и их элементы должны иметь такой порядок расположения слоев и их толщину, чтобы устранить воз­можность скопления конденсата. При проектировании не­обходимо осуществлять поверочный теплотехнический расчет ограждающих конструкций;

- предотвращение увлажнения древесины бытовой влагой, сводящееся к содержанию в надлежащем состоянии систем водоснабжения и канализации (отсутствие про­течек), просушке помещений после мытья полов и т. д.

К конструктивным мероприятиям по борьбе с гние­нием следует отнести правильный подбор породы древе­сины для изготовления соответствующих деревянных кон­струкций или элементов.

Химическая обработка.

Химические средства для защиты древесины от био­вредителей называются антисептиками, причем химиче­ские средства, предназначенные для защиты древесины от поражения грибами, называются фунгицидами, а от поражения насекомых — инсектицидами. Защитные сред­ства изготовляются на основе неорганических (соли) и органических соединений.     Водорастворимые средства для защиты древесины поставляются в виде солей, сухих смесей солей или паст. Как правило, для химической за­щиты древесины используют водные растворы солей. Органические вещества применяют в сочетании с органи­ческими разбавителями или растворителями, а также с соответствующими добавками, например пигмента, ста­билизатора, эмульгатора и т. д.

Маслянистые защитные средства (каменноугольное масло, антраценовое и т.д.) помимо масел содержат растворитель и другие добавки. Как правило, маслянис­тые средства из-за их специфического запаха используют для защиты деревянных конструкции и деталей, экс­плуатирующихся на открытом воздухе или в воде. На­пример, для защиты древесины от морских древоточцев применяют пропитку креозотовым маслом.

Согласно СНиП 111-19-75, химические средства, при­меняемые для защиты деревянных конструкций от био­вредителей, разделяются на: а) влагозащитные лаки и эмали; б) антисептические водные и маслянистые пропи­точные составы и насты.

 Выбор средств для биологической защиты древесины осуществляется с учетом условий эксплуатации деревян­ных конструкций или элементов (на открытом воздухе, в закрытых помещениях и т. д.), назначения защитного средства, а также способа защитной обработки древеси­ны (нанесение кистью, роликом или напылением, окуна­ние, пропитка под давлением и т. д.), химической совме­стимости защитных средств с другими материалами.    

При повторной защитной обработке деревянных конструкций выбор защитного средства зависит также от химической совместимости вновь используемого защитного средства с примененным ранее. Если для защитной обработки при­менялись водорастворимые составы (соли), то для по­вторной обработки пригодны органические средства. Од­нако если при предшествующей обработке древесины использовались маслянистые составы, то последующая обработка древесины водными растворами солей невоз­можна из-за гидрофобных свойств масла.

  Способы защиты химическими средствами выбирают в зависимости от условий эксплуатации конструкций, вида химических средств защиты и требуемой глубины проникновения химических веществ, что определяется сроком службы конструкций.

При выборе способа защиты большое значение имеет плотность древесины и ее влажность. Большинство способов предполагает, что влажность древесины должна быть не более 12-15%.

Наиболее простым способом защиты древесины яв­ляется поверхностная обработка химическими состава­ми кистью или краскораспылителем в один или три слоя с интервалами после каждого слоя для лучшего впиты­вания раствора. Такой способ используют для защиты готовых, например клееных, конструкций. Толщина за­щитного слоя 0,3—1 мм.

К поверхностной обработке древесины относится также панельный способ, разработанный Сенежской ла­бораторией консервирования древесины специально для защиты деревянных памятников архитектуры. Пропитку проводят непрерывным пропусканием пропиточного рас­твора по поверхности объекта защиты, плотно покрыто­го пропиточной панелью, состоящей из двух слоев: на­ружного из полиэтиленовой пленки или целлофана и внутреннего из фильтровальной бумаги, беленой целлю­лозы или хлопчатобумажной ткани типа бязи. Продол­жительностью пропитки и концентрацией раствора определяют глубину защитного слоя, которая колеблет­ся от 3 до 5 мм.

Использование для защиты древесины такого не­сложного способа пропитки, как вымачивание материа­ла в ваннах с защитным средством, позволяет механизи­ровать защиту применением конвейеров (с принудитель­ным погружением пиломатериалов) или автопогрузчиков (при пакетном способе пропитки). Ванны снабжают противовсплывным устройством, уровень раствора дол­жен быть выше уровня материала на 100 мм, пиломате­риалы и заготовки укладывают на прокладки. Глубина пропитки зависит от температуры, концентрации раство­ра и времени выдержки и должна быть не менее 3 мм.

Для увеличения глубины пропитки применяют пред­варительный прогрев материала и затем осуществляют выдержку его в ванне с раствором антисептика при нор­мальной температуре (способ горячехолодных ванн). Сущность этого способа состоит в том, что при нагреве в древесине возникает избыточное давление, в резуль­тате чего паровоздушная смесь вытесняется из поверх­ностных слоев материала. При охлаждении в древесине (из-за конденсации пара) возникает разрежение, и рас­твор в результате разности давлений всасывается в материал.

Материал часто прогревают в ваннах водорастворимыми антисептиками при температуре 90—95⁰ С(в течение от 30 мин до 10 ч, затем древесину помещаю в ванну с раствором при температуре 20 °С. Максимальная глубина пропитки при этом может достигать 10 мм.

Для сокращения сроков пропитки применяют способ (вакуум — атмосферное давление — вакуум). Этот способ требует специальных пропиточных емкостей в виде цилиндров или герметичных ванн. После загрузки материала в ванны создается вакуум 0,075—0,09 МПа в течение 10—15 мин, затем в емкость, не прерывая вакуумирования, подают пропиточную жидкость, после чего снимают вакуум и древесину выдерживают в растворе 5—30 мин. В результате перепада давлений жидкость проникает в древесину. После пропитки в емкости создают осушающий вакуум в течение 10—15 мин. Глубина пропитки такая же, как по способу горячехолодных ванн (до 10 мм), время пропитки сокращается до 1 ч.

Глубокую пропитку можно получить при использовании автоклавного способа под давлением выше атмосферного (вакуум—давление—вакуум). Этот способ пропитки позволяет ввести в древесину максимальное количество пропиточного состава на наибольшую глубину, и часто применяют для глубокой пропитки древесины антипиренами. Древесину помещают в автоклав, где создается вакуум 0,07—0,085 МПа на 15—60 мин. Затем вводят пропиточный состав и создают давление 0,8—1,4 МПа либо до полной пропитки материала либо до заданной глубины пропитки, что определяется взятием проб. После пропитки создают вакуум 0,07—0,085 МПа в течение 40 мин для подсушивания материала.

Качество пропитки определяют взятием проб и вычислением величины поглощения защитного вещества и глубины пропитки по окрашиванию древесины самим веществом или индикатором на него.