Защита алюминия в контакте с неметаллическими строительными материалами

Защита алюминия в контакте с неметаллическими строительными материалами

1. Введение

Алюминиевые сплавы имеют довольно высокое естественное сопротивление коррозии. Поэтому большинство алюминиевых сплавов, которые применяются в строительных алюминиевых конструкциях в нормальных условиях, таких как атмосфера сельских районов и умеренно загрязненных городских условий, не требуются никакой специальной защиты от коррозии. В более жестких коррозионных условиях, например, в прибрежных и сильно загрязненных промышленных районах, как правило, применяют защиту от коррозии, как самих алюминиевых элементов, так и крепежных изделий, которые применяются в соединениях.

При назначении мер по защите алюминиевых элементов конструкций от коррозии принимают во внимание следующие основные виды коррозии:

• коррозия поверхности алюминиевой детали или изделия в целом – общая и точечная коррозия;
• гальваническая (контактная) коррозия, которая возникает при контакте различных металлических материалов, в том числе, в соединениях конструкций;
• щелевая коррозия, которая возникает в щелях, которые образуются в контактах соединений элементов конструкций.
• коррозия в контакте с неметаллическими строительными материалами.

Ниже представлена часть 3 – обзор методов защиты алюминиевых элементов конструкций в контакте с неметаллическими строительными материалами [1].

2. Алюминий в контакте с бетоном, кирпичной кладкой или гипсом

2.1. Бетон, кирпичная кладка и гипс

В зависимости от условий окружающей среды алюминий в контакте с бетоном, кирпичной кладкой или гипсом должен быть защищен:

• одним слоем битумной краски – в сухой незагрязненной атмосфере и умеренно загрязненной атмосфере;
• двумя слоями битумной краски – в промышленной и морской атмосфере.

Контактирующий с алюминием материал (бетон, кирпичная кладка или гипс) должен быть обработан аналогично.

Контакт алюминия с этими материалами не рекомендуется, однако в случае необходимости, их нужно разделять с применением подходящей плотной мастики.

2.2. Облегченный бетон

Облегченный бетон и аналогичные материалы требуют дополнительного внимания, если вода или влага могут извлекать из цемента агрессивные щелочи. Щелочная вода может затем воздействовать на поверхность алюминия, в том числе, вне непосредственного контакта с бетоном.

3. Алюминий, замурованный в бетон

В этом случае поверхность алюминия должна быть защищена с помощью не менее чем двух слоев битумной краски или горячего битума. Это покрытие должно распространяться не менее чем на 75 мм выше поверхности бетона.

Если бетон содержит хлориды, например, в составе добавок или из-за применения щебня с морского дна, то в качестве защитного покрытия необходимо применять не менее двух слоев пластифицированной угольной смолы. Кроме того, после затвердевания бетона все стыки бетона с алюминием, а также поверхности, которые примыкают к бетону, нужно обработать тем же герметизирующим составом. В случае возможного возникновения металлического контакта между алюминием и стальной арматурой, такую обработку поверхностей нужно производить особенно тщательно.

4. Алюминий в контакте с древесиной

В случае контакта древесины с алюминием в промышленной, влажной и морской атмосферах ее необходимо обрабатывать грунтовкой и покрывать краской.

Некоторые защитные составы, которыми пропитывают древесину, могут быть вредными для алюминия. Безопасными для применения с алюминием являются, например:

• креозот, цинковые нафтенаты и карбоксилаты цинка.

Часть препаратов для защиты древесины должны применяться только в сухих условиях и при условии, что поверхность алюминия надежно защищена слоем краски или герметика, например:

• медный нафтенат и составы на основе соединений бора.

Существуют пропиточные составы для защиты древесины, которые нельзя применять в контакте с алюминием, это, например:

• составы, содержащие водорастворимые соединения меди и цинка;
• составы, содержащие кислотные и щелочные ингредиенты (рН ниже 5 или выше 8).

5. Алюминий в контакте с почвой

В контакте с почвой поверхность алюминия должна быть защищена не менее чем двумя слоями битумной краски, горячего битума или пластифицированной угольной смолы. Кроме того, для предотвращения механического повреждения дополнительно применяют защиту поверхности алюминия слоем защитной пленки.

6. Алюминий в контакте с химикатами, применяемыми в строительстве

В ходе строительства зданий и сооружений могут применяться специальные растворы для предотвращения возникновения плесени или отпугивания вредных насекомых. Эти составы могут содержать медь, ртуть, олово и свинец, которые во влажных условиях могут вызывать коррозию алюминия. Защита алюминиевых поверхностей от вредного воздействия этих химических растворов заключается в тщательной промывке и очистке от этих химических растворов.

Некоторые моющие средства, которые имеют рН менее 5 или выше 8, могут неблагоприятно воздействовать на поверхность алюминия. Если такие химикаты применяются для чистки алюминия или других материалов зданий и сооружений, необходимо следить, чтобы они не наносили вреда поверхности алюминия. Чаще всего быстрая и тщательная промывка поверхности алюминия водой является вполне достаточной мерой. В некоторых случаях для защиты алюминия от воздействия моющих и чистящих средств необходимо временно закрывать его подходящими защитными материалами.

7. Алюминий в контакте с теплоизоляционными строительными материалами

Теплоизоляционные материалы, такие, например, как стекловата и полиуретан, могут содержать коррозийные вещества. Во влажных условиях эти вещества могут выделяться из теплоизоляционных материалов и вызывать коррозию алюминия. Поэтому теплоизоляционные материалы должны быть испытаны на совместимость с алюминием в условиях повышенной влажности и присутствия солей. Если в отношении теплоизоляции имеются подобные сомнения или подозрения, то необходимо изолировать алюминий от ее вредного воздействия путем нанесения него подходящего герметика.

1. EN 1999-1-1 (Еврокод 9)

ООО «Алюком»
г. Москва, ул. Нагатинская, д. 16, стр. 9, офис 2-5

Тел.: +7 (495) 268 0444
E-mail: info@alucom.ru

Производство и склад: Калужская обл., г. Малоярославец, ул. Калужская, 64.

WOODEPEDIA ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДРЕВЕСИНЫ

Что такое древесина?

Древесина — один из самых широко применяемых, универсальных, эстетичных и возобновляемых материалов, доступных человечеству. Тысячелетиями люди использовали дерево в самых разнообразных целях: в строительстве, для производства средств передвижения (лодок, телег, аэропланов), музыкальных инструментов, орудий труда, оружия, топлива, мебели, лекарств, бумаги, а также в качестве сырья для химической промышленности. Из листьев и плодов дерева можно получить множество других полезных продуктов. Ценность древесины необычайно велика, поэтому основная задача человечества — беречь лес и максимально продлевать срок службы деревянных изделий, надлежащим образом ухаживая за ними.

Всем известно, как получают древесину. А что мы знаем о том, из чего она состоит или как образуется?

Древесина — это название обладающего твердой структурой материала, производимого некоторыми растениями: главным образом деревьями, а также кустарниками и некоторыми вьющимися растениями, такими как виноградная лоза и лианы. Древесина вьющихся растений используется крайне редко, поэтому в энциклопедии мы будем в основном рассматривать материал, полученный из деревьев.
Клеточная структура древесины придает дереву прочность, необходимую для поддержания его собственной массы, и образует каналы, через которые вода, питательные вещества и другие химические соединения перемещаются по дереву, обеспечивая его жизнедеятельность и рост. Преимущественно древесину получают из ствола дерева, но из нее также состоят ветви и корни.

Древесина формируется за счет фотосинтеза (реакция углекислого газа с водой под воздействием солнечного света), в результате которого вырабатывается множество химических веществ. Некоторые из них образуют клеточную структуру древесины, другие вкрапляются в нее, придавая ей различные свойства, такие как цвет и прочность.

Преимущества использования древесины

Древесина — один из немногих возобновляемых строительных материалов. При правильной организации лесохозяйственных мероприятий и при надлежащем контроле можно полностью удовлетворять спрос на древесину, ведь вместо срубленных деревьев вырастают новые. Компания «АкзоНобель» участвует в развитии ответственной и экологически рациональной лесохозяйственной деятельности, поддерживая инициативы Лесного попечительского совета (FSC).

Растущие деревья поглощают углекислый газ (CO₂) из атмосферы, который становится частью структуры древесины. При этом в атмосферу выделяется кислород, необходимый для жизни на Земле. Здоровье и качество лесных массивов имеют чрезвычайно важное значение в борьбе с глобальным изменением климата, вызванным повышением уровня углекислого газа.
Древесина — относительно экономичный материал, особенно в регионах, богатых лесными ресурсами.
Древесина обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, поэтому ее часто используют при строительстве зданий, так как она позволяет сохранять тепло и тем самым сокращать расходы на электроэнергию. Сопротивление теплопередаче у деревянного перекрытия толщиной 2,5 см выше, чем у кирпичной стены толщиной 11,4 см 1 . Во многих странах древесина вновь становится основным строительным материалом, позволяющим экономить энергию в зданиях.

Плюсы и минусы использования древесины

Древесина также является хорошим электроизолятором и практически не подвержена изменению габаритов при нормальных колебаниях температуры окружающего воздуха (при отсутствии резкого изменения влажности). Структура древесины обеспечивает отличное соотношение прочности и веса, что позволяет создавать из нее относительно легкие и прочные конструкции.
Древесина — материал, обрабатывать который можно простыми инструментами. Изготовить из него различные по форме изделия под силу даже человеку, не обладающему специальными навыками. Древесина легко поддается склеиванию, ее просто скрепить гвоздями, шурупами и саморезами, что позволяет создавать сложные и прочные конструктивные элементы. Детали из древесины зачастую намного проще восстановить, чем из некоторых других материалов, например из пластмассы.

Экологические преимущества древесины не ограничиваются упомянутыми выше: на переработку дерева в древесину и затем в деревянные детали расходуется меньше энергии, чем на обработку многих других строительных материалов. По оценкам экспертов, для производства окна из ПВХ может потребоваться в восемь раз больше энергии, чем для производства аналогичного окна из дерева 2 .
Конструкции из древесины отличаются длительным сроком службы; многие деревянные здания стоят сотни лет. Долговечность древесины зависит от многих факторов, таких как порода дерева, особенности конструкции и дизайна, обработка поверхности защитным покрытием и обработка самой древесины.
По сравнению с различными материалами, например со сталью, древесина более предсказуемо ведет себя при воздействии огня, поскольку скорость ее горения можно рассчитать и отсутствует внезапная потеря прочности из-за плавления.
Древесина обладает выраженными эстетическими свойствами. Фактура, текстура, цвет, наличие сучков и другие особенности придают каждому элементу
из древесины уникальный внешний вид. Помимо этого древесина прекрасно сочетается с другими строительными материалами.

Источники
1. Tackle climate change: use wood — CEI-Bois, 2011.
2. Window of opportunity WWF-UK, 2005.

Древесина как основной строительный материал

Древесина широко и эффективно используется в строительстве как в виде цельных компонентов, так и в составе различных продуктов. Используя древесину в качестве строительного материала, нужно учитывать множество факторов. Об этом пойдет речь в настоящем разделе.

Вода и древесина

В дереве, которое было срублено живым, содержится большое количество воды. В живом или недавно срубленном дереве вода присутствует как внутри люменов клеток, так и в самой клеточной стенке. Воду внутри люменов часто называют свободной (или капиллярной) влагой, а воду в клеточных стенках — (коллоидно-)связанной (или гигроскопической) влагой.
Количество воды в древесине называется влагосодержанием. Эта величина рассчитывается следующим образом. Кусок дерева высушивают в печи, затем вычисляют разницу между массой влажной и массой высушенной древесины. Эта разность определяет массу воды, содержащейся во влажной древесине. Рассчитав процентное отношение массы воды к массе высушенного образца, получают значение влагосодержания. В полевых условиях влагосодержание можно узнать с помощью простого электронного влагомера.
Влагосодержание недавно срубленных бревен может составлять от 100 до 200 %. После распиловки древесины вода из нее испаряется, что приводит к существенному изменению ее объемных размеров (усушке). Поэтому перед использованием распиленной древесины в строительстве ее нужно высушить. Влажная свежесрубленная древесина называется сырой или зеленой. Процесс высушивания древесины называется выдержкой.

Выдержка — это естественное или искусственно ускоренное высыхание древесины.
Выдержка в естественных условиях («воздушная сушка») происходит медленно, под укрытием, но в обычных атмосферных условиях, чтобы влагосодержание соответствовало влажности окружающей атмосферы. В зависимости от размера кусков древесины и от породы дерева этот процесс может занимать месяцы или даже годы.
Самый распространенный ускоренный способ выдержки называется камерной сушкой. При этом влажную древесину размещают в большой сушильной печи. Тщательно регулируя температуру и влажность в печи, древесину можно за несколько дней выдержать до заранее определенного значения влагосодержания.
На первом этапе из сырой древесины испаряется свободная влага, содержащаяся в люменах клеток; это дает незначительную усушку. На втором этапе испаряется связанная вода, и усушка становится интенсивнее.
Изменение влагосодержания влияет не только на сам размер куска древесины, но и на то, где произойдут наиболее значительные изменения. Усушка и разбухание в поперечном сечении сильнее, чем в продольном направлении.
Усушка в разных направлениях зависит от породы дерева. Для сосны обыкновенной при усушке от состояния сырой древесины до получения влагосодержания в 12% усадка по длине древесины составляет приблизительно 0,1%. В радиальном направлении эта величина равна 3%, а по касательной — 4,5%. Для бука же усадка при тех же условиях составляет 0,1% в длину, 4,5% в радиальном направлении и 9,5% по касательной.

Направление деформации может зависеть и от ориентации вырезаемого из бревна куска древесины (см. рисунок выше).
Условия выдержки, особенно при камерной сушке, необходимо тщательно контролировать. Это поможет избежать нежелательных последствий, таких как растрескивание и продольный раскол.
Момент, когда вся свободная влага испаряется из древесины и остается только связанная вода, называется точкой насыщения волокна. Обычно это соответствует влагосодержанию приблизительно в 30% , но отклонение может составлять до 3% в зависимости от породы дерева.
Конечное значение влагосодержания зависит от цели использования древесины. Влагосодержание древесины, используемой в помещении, в относительно сухих условиях, должно составлять примерно 8–12%. Если же древесину будут использовать на открытом воздухе, предпочтительно более высокое влагосодержание: 13–18% (в некоторых условиях это значение может быть еще выше).
Руководствуясь целями использования древесины, очень важно определить желательный процент влагосодержания, поскольку выдержанная древесина может впоследствии терять воду (в более сухих условиях) или снова поглощать ее (в более влажных условиях) — в виде водяного пара при более высокой относительной атмосферной влажности или в виде жидкой воды (например, дождевой). Когда выдержанная древесина поглощает воду, она увеличивается в размере (разбухает). Когда вода испаряется из древесины, последняя уменьшается в размерах (усыхает). Процессы разбухания и усыхания выдержанной древесины называются деформацией.
Рассмотрим пример: если пол в сухом обогреваемом доме выстелен досками с влагосодержанием 18%, они усохнут и между ними появятся промежутки.
И наоборот, если для использования на открытом воздухе выбрана древесина с влагосодержанием 10%, при естественном повышении этого значения она разбухнет, что приведет к деформации или напряженному состоянию стыков.
Как и при выдержке, величина деформации в используемой древесине зависит от направления волокон. При понижении относительной атмосферной влажности с 90% до 60% тик усохнет на 1,2% по касательной и на 0,7% в радиальном направлении (для бука эти значения составляют 3,2% и 1,7% соответственно). Чрезмерное влагосодержание в древесине может привести к еще одному негативному последствию — грибковому разрушению.

Прочность древесины зависит как от направления измерения, так и от породы дерева.
Прочность древесины по длине, вдоль волокон — так называемая прочность при сжатии — очень высока. При измерении поперек волокон (прочность при изгибе) прочность снижается. Например, измерение сопротивления сжатию вдоль волокон по сравнению с сопротивлением изгибу поперек волокон для дугласовой пихты показало, что прочность вдоль волокон в 7 раз выше, чем поперек волокон.
У разных пород деревьев разная прочность. Так, прочность на сжатие вдоль волокон и прочность на изгиб поперек волокон у африканских твердых пород (например, у железного дерева) в два раза выше, чем у древесины мягких пород (например, у сосны обыкновенной).
Прочность также растет по мере высыхания древесины, при этом граничным значением является точка насыщения волокна. Например, у дугласовой пихты прочность на сжатие вдоль волокон при влагосодержании 12% в два раза выше, чем при влагосодержании 25%.
В деревообрабатывающей промышленности сегодня применяются сложные методы оценки прочности породы древесины перед ее использованием в конструкциях. Такие методы называются сортировкой пиломатериалов по напряжению.

Всем известно, что древесина хорошо горит, но при этом ее горение на открытом огне происходит при температуре выше 250 °C, а горение без огня — при 500 °C. По мере горения древесины образуется обугленный слой толщиной в несколько миллиметров, который называется древесным углем. Хотя древесный уголь продолжает гореть, обнажая сырую древесину, этот процесс происходит медленно. Скорость такого горения можно рассчитать. Разрушение элемента конструкции произойдет только тогда, когда толщины оставшейся несгоревшей сердцевины будет недостаточно, чтобы выдерживать требуемую нагрузку. Зная скорость обугливания и используя древесину с поперечным сечением достаточной величины, можно вычислить период времени до потери целостности конструкции.
Этим древесина отличается от стали, полное разрушение которой происходит по достижении критической температуры.