Защита древесины может осуществляться конструктивными методами и химическими. Наиболее безопасные для памятника – это конструктивные мероприятия. Различные способы и методы химической защиты и консервации при определенных положительных результатах их использования создают и отрицательный эффект, в связи с чем в мировой практике химические средства защиты древесины  в настоящее время почти не используются.

При обработке старой древесины в целях ее защиты и консервации к применяемым препаратам предъявляются следующие требования:

• Они должны быть безопасными для человека и окружающей среды, т. е. не вызывать отрицательных реакций у людей, находящихся в здании, обработанном препаратом, не оказывать отравляющего воздействия на окружающую среду.
• Не должны изменять цвет естественной старой древесины.
• Не должны изменять физические и механические свойства древесины в сторону их ухудшения

В настоящее время для профилактики биопоражений древесины используется препарат ББ (бура-борная), обмазка живицей, а также ряд гидрофобных составов, уменьшающих смачивание древесины и ее увлажнение. Рецепт приводится ниже.

В настоящее время существуют проработки по предупреждению развития биопоражений методом прогрева древесины, а также ряд других. Но эти методы носят характер экспериментальных.

Гидрофобизирующее покрытие поверхностей древесины

Предлагаются на основе старинных технологий и рецептов, органические, совместимые с древесиной материалы, не изменяющие фактуру и цвет обрабатываемой поверхности. Существуют несколько композитов, приготавливаемых для покрытия как наружных, так и внутренних конструкций и их сопряжений.

Состав 1. Предназначен для покрытия поверхностей конструкций. 25 – 30 г канифоли помещают в эмалированную посуду и медленно нагревают. В расплавленную массу после снятия с огня добавляют при перемешивании 70 – 75 г нагретого скипидара. Полученный раствор должен достичь консистенции густой олифы. Покрытие выполняется кистями в 3 приёма без окончательной просушки предыдущего слоя. Расход композита для нанесения одного слоя – около 360 г/м².

Состав 2. Предназначен для обработки стыков и трещин. Готовится на основе состава № 1, но вместе со скипидаром (75 – 100 г) в него порциями вводится наполнитель: мелкие (фракцией до 0,3 мм) сухие древесные опилки. Наносится кистями за 3 раза. Расход композита для нанесения одного слоя – около 400 г/м².

Перед гидрофобизацией поверхность конструкции обеспыливается, промывается, просушивается и пропитывается подогретым до 45° – 50° С скипидаром. Составы, подогретые до такой же температуры, наносятся сразу же после пропитки.

Подвижность, адгезионная способность и плотность составов выверяется эмпирически в процессе производства работ.

Биоцидная обработка древесины

Предлагается борсодержащий композит ББ-11, разработанный в Сенежской лаборатории консервации древесины ЦНИИМОД Министерства лесной и деревообрабатывающей промышленности. Препарат широко применялся в практике реставрационных работ. Экологически нейтрален.

Состав 3. (Расход на 1 м².)

– Бура техническая (Nа₂В₄О₇ х 10 Н₂О) – 0,173 кг
– Борная кислота (Н₃ВО₃) – 0,173 кг
– Вода – 3,094 л

Из смеси (1:1) указанных солей готовится 10% водный раствор. Перед нанесением
раствор должен быть подогрет до 40°С.

Наносится в зависимости от степени биопоражений двумя способами:

а) семикратная, без просушки предыдущего слоя, обработка конструкций мягкими кистями;

б) упрощенная панель: насыщение обрабатываемой поверхности кистями подогретым раствором до отекания его с конструкции; на обработанный участок накладывается лист полиэтилена (крепление канцелярскими кнопками вплотную к детали). Панель способствует направленному впитыванию раствора в древесину.

Продолжительность эксплуатации деревянных построек или отдельных конструкций зависит от комплекса мероприятий, включающих проектирование, распиловку и сушку древесины, условия хранения, антисептирования, защиты от огня и поражения насекомыми, способы изготовления конструкций и текущем ремонте зданий и их конструкций.

Хранение бревен и пиломатериалов. Ствол различной длины, очищенный от сучьев, называют бревном. Бревна хранят в штабелях высотой до 2 м (рис. 1): летом – несколько недель, а зимой – несколько месяцев. Продолжительное хранение бревен в штабеле приводит к гниению и поражению насекомыми.

Торцы бревен защищают от растрескивания слоем битумной мастики, масляной краской или другим составом. Пиломатериалы хранят так, чтобы они не изменяли геометрической формы, натурального цвета и механических свойств. Сушка пиломатериалов бывает естественной или искусственной. Естественная сушка происходит под влиянием атмосферного циркулирующего воздуха, испаряющего влагу из древесины. Естественная сушка пиломатериалов совмещается с хранением. Штабеля пиломатериалов размещают под открытым небом или под навесом. Влажные пиломатериалы сушат сразу после распиловки. Это предупреждает появление червоточин и гнили. При интенсивной сушке возможно появление трещин и коробления из-за возникновения внутренних напряжений.

Рис. 1. Хранение бревен в штабеле.

Рис. 2. Недопустимое складирование штабеля из досок: 1 – доски уложены непосредственно на грунт; 2 – прокладки уложены не по вертикали; 3 – в вогнутых местах досок собралась вода; 4 – концы, неумело уложенных досок согнуты вниз; 5 – прокладки неодинаковой толщины; 6 – недопустимо большие расстояния между прокладками; 7 – согнуты концы досок; 8 – захламленная территория вокруг штабеля; 9 – нескошенная трава и растения; 10 – дождевые лужи около штабеля

Рис. 3. Фрагмент основания для штабеля пиломатериалов: 1 – основание; 2 – продольные лаги; 3 – поперечные лаги.

Усушка древесины начинается после испарения из ее клеток капиллярной влаги, при этом уменьшается масса древесины. Материалы, уложенные в штабель, весной сохнут хуже, чем летом. Более интенсивно этот процесс происходит в июне. Время сушки хвойных пиломатериалов в естественных условиях до 18 – 22 % влажности, приведено в таблице.

Естественная сушка пиломатериалов резко сокращается с середины августа. Пиломатериалы из ели сушатся быстрее, чем из сосны. Тонкомерные материалы сушатся быстрее толстомерных. Пиломатериалы хвойных пород толщиной 16 мм через 4 суток сушки теряют половину начальной влажности, затем интенсивность сушки резко падает. Пиломатериалы толщиной более 20 мм большую часть влаги испаряют после 20 – 30 суток сушки.

Время, необходимое для сушки до 18 – 20 % влажности пиломатериалов, уложенных штабелем с прокладками

Штабель пиломатериалов включает основание, пиломатериал, уложенный на прокладки, и крышу. До укладки штабелей выполняют планировку участка, устраивая отвод атмосферной воды. Штабеля не располагают вблизи заборов, построек, мешающих циркуляции воздуха. Неумело сложенный штабель показан на рис. 2. Здесь площадка захламлена, заросла травой, что затрудняет циркуляцию воздуха, неправильно уложены прокладки. Все это снижает качество хранимых пиломатериалов.

Укладка штабеля начинается с устройства основания (рис. 3), высотой вместе с лагами не менее 50 см. Основание штабеля может быть стационарным и переносным. Это зависит от вида штабелей и погрузочно-разгрузочных механизмов, укладывающих пиломатериалы. Верх основания должен быть горизонтальным.

Рис. 4. Штабеля пиломатериалов и направления их односкатных крыш.

Рис. 5. Укладка пиломатериала в штабель по принципу рычага.

Фундаменты зависят от несущей способности грунтов. Известно, что влажные пиломатериалы имеют большую массу (смотри таблицу), это может вызвать неравномерную осадку фундамента высоких штабелей и ухудшить условия сушки. Опоры основания размещают с шагом 1,50 м, чтобы исключить прогиб пиломатериалов. Форма штабелей – квадрат или прямоугольник. На складе в одном ряду размещают до 12 штабелей, учитывая применяемые механизмы для укладки пиломатериала, отвод атмосферных осадков и противопожарные требования (рис .4). Ручную укладку штабеля выполняют, используя принцип рычага, как показано на рис. 5. Укладывая материал в штабель, прокладки размещают по вертикали друг над другом. Эффективна укладка штабелей из пиломатериалов, предварительно связанных в пакеты с помощью автопогрузчиков. Штабеля иногда укладывают в виде треугольных призм (рис. 6).

Штабеля пиломатериалов ограждают крышей, защищающей материал от атмосферных осадков, непосредственного воздействия солнечных лучей и пыли. Размеры крыши превышают габариты штабеля по ширине и длине, иногда его закрывают с боков щитами, как показано на рис. 7. Крыша над штабелем односкатная или двускатная с уклоном 10 – 15°. При покрытии крыши деревянными щитами из вагонки толщиной 13 – 25 мм наклон уменьшается на 2 – 4°. Применение заранее собранных на земле сборных щитов крыши дает экономию трудовых затрат в 20 раз по сравнению с устройством крыши из досок непосредственно на штабеле.

Крышу во избежание деформации пиломатериала в штабеле закрепляют и опирают на прокладки, расположенные вертикально друг над другом. Пиломатериал для ускорения процесса сушки укладывают горизонтально или устанавливают наклонно (см. рис. 6). Искусственную сушку древесины проводят в сушильных камерах с принудительной циркуляцией воздуха, перегретого пара или другими методами.

Антисептирование – это обработка древесины химикалиями, защищающими от загнивания. Загнивание древесины вызывают некоторые виды грибов, жизнедеятельность которых проявляется при температуре 15 – 25°С, влажности древесины 20 – 70 % и при слабо кислой реакции среды. Под воздействием грибов древесина изменяет цвет, структуру, становится хрупкой и крошится.

Вид гнили и распространение ее в древесине зависит от вида гриба, вызывающего загнивание. Наиболее разрушительно действует на древесину настоящий домовый гриб (рис. 8), белый домовой гриб и шахтный гриб. Они уничтожают целлюлозу древесных клеток. Древесина темнеет и распадается на отдельные кубики (рис. 9). Существуют грибы, питающиеся соками клеток, они не разрушают древесину, но меняют ее окраску (посинение или покрытие зеленоватой плесенью).

Рис. 6. Штабеля пиломатериалов в виде треугольных призм: а и б – горизонтальных; в – наклонных.

Рис. 7. Штабеля пиломатериалов для длительного хранения.

Рис. 8. Настоящий домовый гриб.

Антисептики, применяемые в строительстве, подразделяют на нерастворимые в воде и растворимые в воде. Нерастворимые (масляные) в воде антисептики – это креозотное, антрацитное, каменноугольное и сланцевое масло. Ими не обрабатывают деревянные конструкции жилых домов, построек для животных, теплиц. Древесину, влажностью до 18%, пропитывают указанными антисептиками в автоклавах или обрабатывают с помощью кисти или распылителя. Антисептики, растворяющиеся в воде, – фторид натрия NaF, кремнефторид аммония или фторсиликат аммония (NH4)2•SiF6. В чистом виде это белые кристаллы, растворяемые в воде. Водные растворы антисептиков легко впитываются древесиной, однако и легко вымываются в атмосферных условиях.

Существуют различные препараты, например антисептик МВ-1, обладающий свойствами, консервирующими древесину, способностью впитываться и с устойчивостью против вымывания.

Рис. 9. Факторы развития домового гриба (загнивание древесины) на здоровой древесине: 1 – споры и гифы; 2 – здоровая древесина; 3 – кислотность; 4 – освещение; 5 – кислород; 6 – температура; 7 – влажность.

Рис. 10. Древогрызущие жуки (а) и точильщики (б).

Рис. 11. Ходы, проделанные точильщиками: а – поверхностные ходы на стволе растущей сосны; б – поверхностные ходы на лежащем стволе срубленной сосны; в – поверхностные ходы на стволе растущей ели; г – глубокие ходы точильщика.

Рис. 12. Схема цикла развития жука-древогрыза в древесине: 1 – яичко; 2 – ходы гусеницы (червоточина); 3 – куколка; 4 – летное отверстие для вылета жука, образовавшегося из гусеницы; 5 – продолжительность цикла.

Доказано, что 0,3 – 0,5 %-ный раствор хромата меди в 10 %-ном водном растворе аммиака не только антисептирует древесину, но и предохраняет ее от огня. Этот раствор устойчив против вымывания и не способствует коррозии металла, что важно при эксплуатации конструкций, скрепляемых гвоздями, болтами и скобами. Раствор хромата меди в 10 %-ном водном растворе аммиака в отличие от других антисептиков применяют при обработке деревянных конструкций жилых домов, построек для домашних животных, теплиц. После двукратного покрытия кистью хромат меди впитывается в древесину на глубину 1 – 2 см. Обработанную таким образом древесину не требуется покрывать гидроизоляционными пастами или мастиками. Хромат меди позволяет антисептировать влажную древесину. В антисептировании древесины используют фенолформальдегидные смолы, действующие как антисептик и как гидрофобное вещество. Они не способствуют коррозии металлов.

Древогрызы, повреждения древесины и их предотвращение. Древесина, хранящаяся на складах, поражается жуками и их личинками. К ним относятся усачи и дровосеки. Изделия из сухой древесины поражают домовые и мебельные точильщики (рис. 10).Червоточина возможна в свежесрубленной неокоренной древесине. Летные отверстия и внутренние ходы называют червоточиной. Одни точильщики проделывают ходы только в коре (короеды), другие грызут внутренние ходы (древогрызы или древоточцы) (рис. 11).Самка жука-вредителя откладывает яички в щелях или углублениях древесины. Через несколько недель из них появляются мелкие гусеницы, которые, проникая в древесину, грызут ее, образуя ходы (рис. 12). Древесная мука, встречающаяся в ходах, – это вещество, прошедшее через пищеварительный тракт гусеницы.

Если поверхностные ходы не снижают механической прочности древесины, то внутренние ходы, наоборот, снижают ее прочность. Червоточина способствует образованию ненормальной окраски, загниванию заболони, вызываемому грибами-вредителями. Снятие коры способствует просушиванию древесины и прекращению жизнедеятельности насекомых-вредителей, и, наоборот, в древесине с корой жизнедеятельность насекомых ухудшает ее качество. Для предупреждения червоточины ранее применяли 5%-ный раствор ДДТ в керосине, бензине или в скипидаре. Препарат ядовит, его не употребляют для обработки конструкций жилых домов и построек для содержания животных.

Для предупреждения червоточины используют антисептики-пасты:

• Фтористый натрий, кг 10
• Сульфит натрия, 40 % (клеящее вещество), кг 2
• Вода, л 3 – 7.5

На обработку 1 м² поверхности древесины расходуют 100 г пасты.

Конструктивные мероприятия по предотвращению повреждений древесины. Площадка для строительства здания не должна затапливаться водой и не иметь оползней. Фундамент должен выступать на 50 см над поверхностью земли. В качестве гидроизоляции используют рубероид и битумную мастику.

Наружные стены перекрывают фундамент на 1– 2 см. Это обеспечивает отвод атмосферных осадков в грунт и предотвращает возможность распространения грунтовой влаги по капиллярам из фундамента в стены.

В крышах деревянных зданий чердачное помещение должно иметь естественное проветривание. Наружные свесы крыши защищают наружные стены от атмосферных осадков.

Сопряжения деревянных конструкций с кирпичом, бетоном и камнем изолируют рубероидом. При выборе материала кровли крыш принимают соответствующий уклон крыши покрытия. Устройство полов на первом этаже зависит от влажности грунта.

Водопроводные трубы и трубы центрального отопления в деревянных стенах должны быть встроены в специально подготовленные для этой цели шахты. Водопроводные трубы в деревянных домах размещают в шахтах с соответствующей изоляцией или обматывают теплоизоляционным материалом и окрашивают, чтобы предотвратить конденсацию. Деревянные конструкции, примыкающие к отопительным печам, защищают от возгорания, соблюдая противопожарные правила.