7.2.1 Способы обработки древесины химическими защитными средствами

Различают следующие два основных способа химической защиты памятников деревянного зодчества:

а) поверхностная обработка конструкций;

б) пропитка без разборки памятников или с разборкой его деталей.

Наиболее часто при реставрационных работах производится или поверхностная обработка или обработка без разборки сооружений.

Поверхностная обработка используется в случае достаточно легких условий службы сооружений, обеспечивающих слабое или умеренное вымывание пропиточной жидкости из древесины. К таким условиям в частности относятся гигроскопическое увлажнение древесины, его слабое увлажнение атмосферными осадками при высокой или средней скорости просыхания.

Механизм защиты в данном случае состоит в создании в теле обрабатываемого элемента тонкой (до 2 мм) защитной оболочки и образовании абиотической среды лишь на его поверхности. Подобный способ обработки осуществляется опрыскиванием или кистью и используется для антисептирования внутренних поверхностей конструкций интерьера; участков наружных стен, защищенных от атмосферных осадков свесами кровли; дощатых фронтонов и лемеховой отделки барабанов главок церквей; дощатых продуваемых стен; скатов лемеховых главок храмов; участков наружных стен частично защищенных свесами кровли. В качестве пропиточных водорастворимых составов здесь находят применение фтористо-натриевые (NaF), кремнефтористо-натриевые (Na₂SiF₆) антисептики, препараты ББ-11П (смесь буры, борной кислоты и пентахлорфенолята натрия), ББ-32 (смесь буры и борной кислоты) и др. Для достижения необходимой глубины проникновения антисептика в древесину используется многократное его нанесение с интервалами для просушивания.

Пропитка обеспечивает более глубокое проникновение антисептической жидкости в древесину и тем самым более надежную ее защиту от разрушения. Без разборки конструктивных элементов сооружения пропитка может производиться следующими способами:

1. вливанием под давление;

2. вымыванием сухого антисептика из антисептических блоков;

3. выдержкой в подставной (подвесной) полиэтиленовой ванне (чехле);

4. многократным нанесением без просушки;

5. выдержкой под пропитанной полиэтиленовой панелью.

Пропитка с разборкой деталей обязательно маркируемых нержавеющими металлическими пластинками осуществляется либо выдержкой в горячехолодных ваннах с антисептическим раствором, или охлаждением предварительно прогретой древесины в ваннах с пропиточной жидкостью, либо пропиткой деталей при атмосферном давлении в автоклаве после их вакуумирования (глубина вакуума 0,8-0,9 бар). Гнилая и трухлявая древесина обязательно удаляется из бревен скалывающими инструментами, щетками и кистями и в обработанные места или вставляются врубки, или они заполняются массой, состоящей из опилок и мочевиноформальдегидного или кремнийорганического связующего. Только после такой подготовки производится антисептирование «отремонтированных» элементов сооружения.

Вливание под давлением представляет собой способ локального консервирования загнивших мест или сплошной обработки с целью повышения уровня защиты в наиболее уязвимых местах сооружения. Пропитка производится под небольшим давлением впрыскиванием из баллона или резиновой груши. Используются растворы повышенной концентрации типа ПЗС-890 (смесь пентахлорфенола, зеленого масла и уайтспирита); ПББ-211 (смесь пентахлорфенолята натрия, буры, борной кислоты); ХМББ-3239 (смесь бихромата натрия, сульфата меди, буры и борной кислоты) и др.

Пропитка отверстий и щелей может производиться через вставленные в них тампоны, удерживающие соответствующую жидкость или с помощью сухого антисептирования. Подобная локальная консервация применима для сооружений и конструкций, эксплуатируемых в условиях умеренного вымывания атмосферными осадками при замедленной и низкой скорости высыхания (различные виды деревянных кровель, горизонтальные покрытия чердаков, открытые галереи и крыльца, участки рубленных стен, расположенных ниже зоны, защищенной свесами кровли).

Вымывание из накладываемых антисептических «блоков» представляет собой способ местной защиты деревянных элементов здания сухими водо-растворимыми антисептиками (ПББ-211) из «блоков» (пакетов, коробок, мешочков), изготовленных из картона, бумаги, мешковины и пр. Их установка производится на месте протечек или возможного увлажнения конструкций атмосферными осадками, которые, просачиваясь через сухой антисептик, превращаются в защитный самоантисептирующий раствор. Такой метод используется для защиты досчатых шатровых кровель главок, потоков и шеломов безгвоздевых крыш, потолочных балок, верхних венцов срубов, выступающих концов бревен, полов звонниц, горизонтальных покрытий чердаков и др.

Выдержка в подставной (подвесной) ванне с пропиточной жидкостью используется для отдельных конструкций зданий (комлевые части столбов, нижние венцы срубов, контактирующие с грунтом, пятки «куриц» безгвоздевых тесовых кровель). Пропитка производится невымываемым антисептиком (ПЗС-890), заполняющим полиэтиленовые чехлы (ванны), которые подводятся под обрабатываемый элемент и завязываются сверху. В таком состоянии деревянные конструкции выдерживаются определенное время, обеспечивающее достаточную глубину пропитки.

Многократное нанесение антисептика на поверхность без просушки применяется для участков наружных стен, частично защищенных свесами кровли, элементов декора, деталей сложной конфигурации. В этом случае глубина проникновения антисептика в древесину увеличивается до 5-10 мм. Нанесение раствора на поверхность производится непрерывно или с малыми интервалами со скоростью впитывания, исключающей испарение консерванта, успевшего проникнуть в дерево.

Непрерывное антисептирование производится по большим площадям легкопроницаемой пористой древесины хорошо проникающими жидкостями – ПББ-155 (раствор пентахлорфенолята натрия, буры, борной кислоты), КФН (раствор бихромата натрия, сульфата меди, буры и борной кислоты).

При прерывистом антисептировании необходимо обеспечивать защиту обрабатываемой поверхности от испарения консерванта, закрывая ее полиэтиленовой пленкой или другими материалами.

Панельная пропитка старых строений без разборки старых строений без разборки является одним из способов глубинного антисептирования, механизм которого подобен пропитке в ванне. Используется для биозащиты открытых строений и колонн, досчатых и лемеховых кровель, бревенчатых стен, лат и др. Пропиточная панель, накладываемая на конструкцию или объем в целом, состоит из непроницаемой полиэтиленовой оболочки (аэрозащита) и выравнивателя – слоев фильтровальной бумаги, количество которых зависит от проницаемости древесины, высоты панели, скорости капиллярного поднятия раствора.

Для подачи антисептика в трещины или отверстия конструкций со сложным рельефом поверхностей используются тампоны, изготавливаемые из материала выравнивателя. Антисептирующий раствор подается на панель специальным питателем из резервуара, расположенного выше панели. Питатель способен захватывать, распределять и передавать пропиточную жидкость древесине. Сам питатель сшивается из нескольких слоев фильтровальной бумаги, армированных одним слоем бязи – плотной хлопчатобумажной ткани.

Производительность питателя считается достаточной, если избыток пропиточной жидкости стекает с нижней части панели не позднее конца первых суток после начала пропитки. Избыток стекающего раствора собирается в резервуар-сборник и направляется в грунт.

В зависимости от особенностей конструкции используются различные виды панелей – с выравнивателем и тампонами (или без них), без выравнивателя, но с тампонами или без них. Панель крепится к пропитываемому объекту, плотно его облегая, чтобы создать достаточную герметичность, в связи с чем ее края (кроме зон входа и выхода жидкости) приклеиваются к конструкции водостойким клеем.

В случае пропитки горизонтальных поверхностей в панелях в качестве выравнивателей могут использоваться древесные опилки непосредственно смачиваемые антисептиком. Длительность работы панели непосредственно зависит от влажности древесины, ее проницаемости, свойств антисептика и температуры среды. Так, древесина с влажностью ниже предела гигроскопичности пропитывается на глубину 15-75 мм (или более) за 15-30 суток.

К легкопропитываемой древесине относится заболонь сосны, бука и березы, к умеренно пропитываемым – заболонь дуба, граба и осины; к труднопропитываемым – ель, пихта, лиственница сибирская, ядровая древесина сосны, дуба, ясеня и бука.

Для дезинфекции и укрепления древесины, пораженной деревогрызущими насекомыми традиционно применяются природные смолы – канифоль, даммара, шеллак, мастикс, сандарак, растворенные в органических растворителях (скипидаре, спиртах, уайтспирите). Пропитка этими составами достаточно эффективна, но усложняет склеивание, окрашивание и отделку древесины. Современными синтетическими препаратами являются хлор-, фтор- и боросодержащие составы и четвертичные аммониевые соли.

К химическим средствам защиты относится не только антисептирование, но и антипирирование, т.е. пропитка древесины составами, препятствующими ее возгоранию. Обычно используется одновременная комплексная обработка деревянных конструкций и сооружений водными био- и огнезащитными растворами с последующим (после подсушки) их укреплением гидрофобизирующими составами.

Для огнезащиты в сочетании с водо-растворимыми антисептиками успешно применяется фосфат мочевины – препарат, получаемый конденсацией мочевины с ортофосфорной кислотой, который предохраняет древесину от возгорания при воздействии открытого огня.

Значительное повышение биостойкости и снижение возгораемости достигается пропиткой деревянных элементов 15%-ым водным раствором тетрафторбората аммония по способу горячехолодной ванны с выдержкой в каждой из них в течение часа, а потом просушкой в ванне с нагретым до 120°С петролатумом (смесь парафина, церезина и масла, образующаяся при сернокислотной очистке нефти), с последующей заменой петролатума на сухой нагретый до 85°С. Такая обработка не только обеспечивает высокую степень био- и огнезащиты, но и повышает стойкость древесины, работающей в условиях переменной влажности. Значительное огнезащитное действие проявляют также карбамидные и карбамидно-фурановые смолы, пропиткой которыми существенно повышаются физико-механические свойства модифицированной таким образом древесины.

Огнезащитное действие антипиренов основано на том, что при нагревании древесины одни из них образуют на ее поверхности оплавленную защитную пленку, а другие – выделяют негорючие газы, оттесняющие воздух и выделяемые деревом при нагревании горючие газы от поверхности конструкций.

Для создания на поверхности древесины защитно-декоративных покрытий используются композиции на основе феноло- и мочевиноформальдегидных смол, хлорсодержащих каучуков, галогеносодержащих виниловых полимеров с пластификаторами – эфирами фосфорной кислоты, хлорпарафинами; наполнителями (СаСО₃, МgCo₃, ZnCO₃, CaCO₃MgCO₃, BaSO₄, асбест, вермикулит, бораты и др.) и пигментами (оксидами сурьмы и висмута), полученными высокотемпературным сплавлением солей кремневой кислоты.

Аналогичные огнезащитные краски изготавливаются также на основе поливинилхлорида, сополимера винилхлорида и винилиденхлорида и др.

Современные полимерные материалы позволяют довольно просто реставрировать разрушенные или поврежденные деревянные элементы. В этом случае после удаления гнили в здоровом дереве сверлятся отверстия, в которые вставляются арматурные преднапряженные стержни из стекловолокна, которые вместе с соединительным швом заливаются двухкомпонентной эпоксидной смолой. При полностью сгнившей древесине разрушенные части деревянного элемента воспроизводятся заново – после устранения гнили реставрируемый участок заливается раствором двухкомпонентной смолы, куда в качестве наполнителя добавляется разнозернистый кварц. Такая масса по свойствам приближается к древесине. Перспективными для укрепления частично разрушенной древесины являются хорошо проникающие мономерные системы и форполимеры.

Консервация древесины памятников деревянного зодчества может осуществляться с использованием растворов полиметил- и полибутилметакрилатных, акриловых и эпоксидных смол. Высокими физико-механическими показателями характеризуется частично разрушенная древесина после глубинной ее пропитки кремнийорганическими материалами (полиорганосилоксанами).