Гниение древесины

Гниение древесины — это биологический процесс разрушения клеточной структуры древесины под воздействием ферментов, выделяемых грибами (дереворазрушающими, деревоокрашивающими и плесневыми), а также, в меньшей степени, бактериями и актиномицетами. В результате гниения изменяются физико-механические свойства древесины: снижается плотность и твёрдость, появляется трухлявость, изменяется цвет, и в конечном итоге материал теряет несущую способность. Гниение является одной из главных причин порчи древесины в естественных условиях, при хранении и в эксплуатации.

Причины и механизм процесса

Гниение — это сложный биохимический процесс, который протекает при наличии нескольких обязательных условий. Основным агентом разрушения являются грибы, которые для своего роста и размножения нуждаются в питательном субстрате (древесине), воде, кислороде и определённом температурном режиме.

Факторы, способствующие гниению

Для развития гнилостных процессов необходимы следующие условия:

• Влажность. Сырая древесина (влажностью выше 20–25%) является благоприятной средой. Оптимальная влажность для большинства дереворазрушающих грибов составляет 40–70%. Сухая древесина (менее 20%) не гниёт.
• Температура. Наиболее активное развитие грибов происходит в диапазоне от +5 до +40 °C. Оптимум для большинства видов — +20…+30 °C. При температурах ниже 0 °C или выше +50 °C рост грибов прекращается, но они могут переходить в состояние покоя.
• Наличие кислорода. Подавляющее большинство дереворазрушающих грибов являются аэробами и нуждаются в доступе воздуха. Полное погружение в воду или отсутствие вентиляции замедляет или останавливает гниение.
• Кислотность среды. Древесина имеет слабокислую реакцию (pH 4,5–5,5), что благоприятно для развития грибов.

Этапы гниения

Процесс гниения условно делят на несколько стадий:

1. Начальная стадия (заражение). Споры гриба попадают на поверхность древесины. При благоприятных условиях они прорастают, образуя гифы — тонкие нити, которые проникают внутрь клеток. Внешне древесина может не менять цвет или слегка темнеть, прочность сохраняется.
2. Стадия развития (деструкция). Гифы активно разрастаются, выделяя ферменты (целлюлазы, лигниназы), которые расщепляют целлюлозу и лигнин — основные компоненты клеточных стенок. Древесина меняет цвет (буреет, краснеет, синеет), на ней появляются трещины, она становится более лёгкой и пористой. Прочность резко падает.
3. Конечная стадия (разрушение). Древесина полностью теряет механическую прочность, превращается в труху или расслаивается. На этой стадии гриб образует плодовые тела для размножения.

Классификация видов гниения

Гниение древесины классифицируют по нескольким признакам: по типу разрушения, по цвету, по месту расположения и по типу вызывающего его гриба.

По типу разрушения

• Деструктивное гниение (бурая гниль). Грибы разрушают преимущественно целлюлозу, оставляя лигнин почти нетронутым. Древесина приобретает тёмно-бурый или коричневый цвет, растрескивается на кубические или призматические фрагменты, легко рассыпается в порошок. Характерно для поражения хвойных пород.
• Коррозионное гниение (белая гниль). Грибы разрушают и целлюлозу, и лигнин. Древесина становится светлой, волокнистой, теряет прочность, но не растрескивается на куски. На поверхности могут появляться светлые пятна или полосы. Чаще встречается на лиственных породах.
• Смешанное гниение. Сочетает признаки обоих типов.

По цвету

• Бурая гниль — тёмно-коричневая, бурая, красноватая.
• Белая гниль — светлая, белая, желтоватая, часто с тёмными линиями (зонами).
• Пёстрая гниль — на общем светлом фоне появляются тёмные или белые пятна.
• Синева (синеватая гниль) — вызывается деревоокрашивающими грибами, поражает в основном заболонь хвойных пород, придавая древесине синеватый или серый оттенок. Прочность снижается незначительно, но ухудшается внешний вид.

По месту расположения

• Наружная гниль — развивается на поверхности древесины, в местах контакта с почвой, водой или атмосферными осадками.
• Внутренняя гниль — развивается внутри ствола дерева (ядровая) или внутри строительных конструкций (например, в стенах, перекрытиях). Наиболее опасна, так как долго остаётся незаметной.

По типу гриба

• Домовые грибы — группа грибов, разрушающих древесину в постройках. Наиболее известны: настоящий домовый гриб (Serpula lacrymans), белый домовый гриб (Antrodia vaillantii), плёночный домовый гриб (Coniophora puteana). Они способны активно разрушать древесину даже при низкой влажности и в плохо проветриваемых помещениях.
• Полевые и лесные грибы — обитают в естественных условиях на пнях, валежнике, живых деревьях. Примеры: трутовик настоящий (Fomes fomentarius), трутовик окаймлённый (Fomitopsis pinicola), опёнок осенний (Armillaria mellea).

Влияние на свойства древесины

Гниение приводит к значительным изменениям свойств древесины:

• Снижение прочности. На начальных стадиях прочность на сжатие и изгиб может снижаться на 20–30%, на конечных — на 80–90% и более.
• Уменьшение плотности. Масса древесины уменьшается, она становится лёгкой и пористой.
• Изменение цвета. Появление неестественных оттенков (бурый, синий, красный).
• Потеря твёрдости. Древесина становится мягкой, легко царапается ногтем.
• Появление трещин. На поверхности и внутри появляются трещины различного размера и формы.
• Изменение теплопроводности. Гнилая древесина хуже проводит тепло, но это не компенсирует потерю прочности.

Методы защиты от гниения

Защита древесины от гниения подразделяется на конструктивные и химические меры.

Конструктивные меры

Направлены на создание условий, препятствующих развитию грибов:

• Гидроизоляция. Защита от контакта с почвой, водой, атмосферными осадками (фундаменты, отмостки, кровля).
• Вентиляция. Обеспечение проветривания подпольных пространств, чердаков, стен.
• Дренаж. Отвод грунтовых вод от фундаментов.
• Устройство пароизоляции. Предотвращение конденсации влаги внутри конструкций.
• Правильная сушка. Использование древесины с влажностью не более 20% для строительства.

Химические меры

Применение антисептиков — химических веществ, подавляющих развитие грибов:

• Водорастворимые антисептики. На основе фтористого натрия, кремнефтористого натрия, медного купороса, хромата меди. Применяются для обработки древесины, не контактирующей с почвой и металлом.
• Маслянистые антисептики. Каменноугольное масло, антраценовое масло, креозот. Используются для пропитки шпал, опор ЛЭП, свай.
• Органорастворимые антисептики. На основе пентахлорфенола, нафтената меди. Наносятся кистью или распылением.
• Комбинированные составы. Содержат антисептик, антипирен (для огнезащиты) и биоцид.

Историческое значение и современные проблемы

Гниение древесины было известно человечеству с древности. Археологические находки показывают, что люди пытались защищать деревянные постройки от гниения с помощью обжига, пропитки смолой, маслами и солью. В средневековой Европе гниение домового гриба приводило к массовым обрушениям зданий.

В современном строительстве проблема гниения остаётся актуальной, особенно в деревянном домостроении. Неправильная эксплуатация зданий (отсутствие вентиляции, протечки кровли, подтопления) является основной причиной поражения древесины. В промышленности гниение приводит к потерям при хранении круглого леса и пиломатериалов на складах. Для борьбы с этим применяются методы сушки, химической пропитки и биологической защиты.

Интересные факты

• Настоящий домовый гриб (Serpula lacrymans) способен прорастать сквозь кирпичную кладку и бетонные стены в поисках древесины.
• В некоторых культурах гнилую древесину используют для создания почвенных смесей (компост) или как субстрат для выращивания грибов.
• Процесс гниения может быть замедлен или остановлен при низких температурах (ниже 0 °C) или в условиях полного отсутствия кислорода (например, при длительном хранении древесины под водой).

Источники

• ГОСТ 20022.0-93. Защита древесины. Термины и определения.
• ГОСТ 16483.0-89. Древесина. Методы определения физико-механических свойств.
• Вакин А. Т., Полубояринов О. И., Соловьёв В. А. Пороки древесины. — М.: Лесная промышленность, 1980.
• Химическая защита древесины: учебное пособие / под ред. В. И. Азарова. — М.: МГУЛ, 2005.
• Михайлов Л. Е. Домовые грибы и борьба с ними. — М.: Стройиздат, 1975.