Atmosférická a biologická koroze dřeva Atmosférická koroze

Transkript

1 Atmosférická a biologická koroze dřeva Atmosférická koroze Atmosférická koroze dřevěných materiálů je způsobena především vlivem povětrnosti. Pod pojmem vlivy povětrnosti se rozumí kombinace chemických a mechanických vlivů (voda ve všech skupenstvích a vodné roztoky chemikálií, kyslík, agresivní plyny, písek a prach) za současného působení tepelné a světelné energie, případně energie proudění pevných látek a kapalin ve styku se dřevem. Nejvyšší vliv na atmosférickou korozi dřeva má voda a sluneční záření. Jednou z nejdůležitějších příčin degradace dřeva je časté vstavování povrchu dřeva rychlým změnám vhlkosti. Tající sníh, déšť nebo rosa, dopadající na nechráněné dřevo, jsou rychle vstřebány kapilárními silami do povrchové vrstvy dřeva. Změny vlhkosti způsobují bobtnání a sesychání dřeva. V důsledku toho se na povrchu dřeva vytvářejí trhlinky, které se postupně rozšiřují a prohlubují (často s výrazným kolísáním teploty). Trhlinky tvoří vhodné prostředí pro změny zabarvení dřeva, později pak pro vznik plísní a následně rozvoj dřevokazných hub. Ze širokého elektromagnetického spektra slunečního záření je z hlediska zvětrávání dřeva nejúčinnější poměrně úzký pás ultrafialového (UV) záření. UV paprsky, působící na povrch neošetřeného dřeva, fotochemicky přeměňují jednu ze základních složek dřeva lignin na vodorozpustné látky, které jsou následně vymývány deštěm. Povrch dřeva pak dostane typickou plastickou texturu. Zároveň dochází ke změně barvy povrchu dřeva zprvu k zežloutnutí a posléze k zhnědnutí a nakonec povrch dřeva zešedne. Absorpce UV záření ligninem má za následek degradaci ligninu tzv. fotodegradaci. Proces je iniciován vznikem volných radikálů a oxidací fenolických hydroxilů. Výsledkem procesu je snížení obsahu metoxylu a ligninu a zvýšení kyselosti a koncentrace karboxylu v povrchové vrstvě dřeva. Tyto fotochemické změny a vody vznikají hlavně organické kyseliny, aldehydy a další sloučeniny, které jsou všechny vylouhovatelné deštěm. Krajní vrstva zvětralého dřeva má šedou barvu a minimální obsah ligninu. Střední hnědá vrstva obsahuje pouze 40-60% normálního obsahu ligninu. Vnitřní žlutá vrstva vzdálená pouze několik milimetrů od krajní šedé vrstvy má podobné složení jako nezvětralé dřevo. Změny vlivem UV záření se projevují pouze do hloubky 0,05 až 2,5 mm. Tento proces, často spjatý s rozvojem dřevozpracujících hub, plísní i dřevokazných hub a hmyzu, nazýváme zšednutí a eroze povrchu. Proces trvá podle místních podmínek několik měsíců až let. Změna barvy dřeva přes žlutou a hnědou k šedé probíhá relativně velice rychle. V teplém a slunném prostředí trvá pouze několik měsíců. Dřevo bohaté na těkavé extrakty před zhnědnutím vybledne. Viditelné změny barvy nastávají mezi 90 až 120 dnem expozice, zšednutí proběhne zpravidla do 180 dní od počátku expozice. Ve Švýcarsku byl v 70. letech 20. století prováděn výzkum vlivu povětrnosti atmosférické koroze na 20 vzorcích měkkého a tvrdého dřeva z evropských i mimoevropských dřevin. Vzorky dřeva měly rozdílné mechanické vlastnosti i chování během doby expozice. Nejvýznamnějším poznatkem projektu bylo zjištění, že po roce působení atmosférické koroze vzorky nevykazovaly žádné rozdíly v intenzitě eroze i v šedém zabarvení. Zvýšená teplota vlivem slunečního záření (teplota povrchu světlého dřeva dosahuje 40 C, u tmavého dřeva až 80 C) nemá bezprostředně vliv na pevnostní a přetvárné vlastnosti dřeva, urychluje však vznik trhlin na povrchu a tím významně posiluje proces zvětrávání dřeva. Mrznutí a tání absorbované vody významně přispívá k poškozování dřevních buněk a ke vzniku trhlinek ve dřevě a tedy k urychlení zvětrávání povrchu dřeva. Malé pevné mechanické částice (písek a prach) za spolupůsobení větru způsobují zvětrávání povrchu dřeva tzv. větrnou erozi povrchu dřeva. Chemická koroze nastává při styku dřeva s agresivními chemickými látkami, především kyselinami, zásadami a oxidanty. Agresivní chemické sloučeniny (zejména dioxid síry, dioxid dusíku, ozón) se do dřeva dostávají zejména díky znečištění ovzduší průmyslovou činností lidstva a přírodní vulkanickou aktivitou. V procesu atmosferické koroze dochází k rozrušování mezibuněčných vazeb v okrajové vrstvě

2 dřeva, ke vzniku trhlin mezi buňkami i v buněčných stěnách. Dešťová voda pak vymývá rozrušenou vrstvu a eroze dále pokračuje. Často je tento proces doprovázen rozvojem dřevokazných plísní. Atmosferická koroze spojená s erozí povrchu nechráněného dřeva je v důsledku značného rozptylu vlastností dřeva, podmínek expozice i nahodilosti a rozmanitosti degradačních činitelů proces se silně nahodilým charakterem. Rychlost eroze je nepřímo úměrná hustotě dřeva. Dřevo tvrdých dřevin a letní dřevo měkkých dřevin erodují s rychlostí přibližně 3 až 5 mm za sto let. Jarní dřevo měkkých dřevin eroduje rychlostí přibližně 6 až 10 mm za sto let. Fyzikální změny jsou během procesu atmosferické koroze doprovázeny mikroskopickými změnami. Mikroskopické změny lze pozorovat pouze pod elektronovým mikroskopem s velkým zvětšením (700x). Změny jsou patrné jak v přímém směru, tak v radikálním a tangenciálním směru. [1] Biologická koroze dřeva Biologickou korozi dřeva způsobují biologičtí škůdci živé organismy, za určitých podmínek parazitující na dřevě. Jedná se především o bakterie, plísně, houby, hmyz a hlodavce. Plísně a dřevozbarvující houby Plísně způsobují hlavně estetické škody, pokles pevnosti dřeva nastává pouze výjimečně. Často se však vyskytují bezprostředně před napadením dřeva nebezpečnějšími dřevokaznými houbami. Dřevozbarvující houby a plísně rozkládají hlavně průvodní látky ve dřevě (cukry, pektiny, a jiné), nemají však schopnost rozkládat makromolekulární složky buněčných stěn. Proces napadení plísněmi lze zastavit odstraněním podmínek k jejich životu je třeba dřevo vysušit a zajistit větrání. [1] Dřevokazné houby Dřevokazné houby nepotřebují ke svému parazitování na dřevě tak vysokou vlhkost ani teplotu jako plísně. Po napadení dřeva vytváření rozsáhlé svazky hyf, které postupně prorůstají dřevní hmotou a způsobují vylučováním extracelulárních enzymů z vrcholů hyf rozklad chemických vazeb dřeva a následně ztrátu pevnosti. Dělí se podle několika hledisek. Nejčastější dělení je podle hlavní složky dřeva, kterou přednostně napadají: Celulozovorní houby působí depolymerizaci celulózy a hemicelulózy ( hnědá hniloba ), napadají především jehličnany. V našich podmínkách převažují. Jejími hlavními představiteli jsou: dřevomorka domácí (Serpula lacrymans) nejnebezpečnější celulozovorní houba, koniofora sklepní (Coniophora puteana) ad. Ligninovorní houby působí hlavně depolymerizaci ligninu, v menší míře celulózy a hemicelulózy ( bílá hniloba ), napadají převážně listnáče. Postup rozkladu dřevní hmoty je buď z povrchu dovnitř dřeva (koniofora, dřevomorka, pórnatka), nebo zevnitř k povrchu nákaza se dovnitř dostává trhlinami (trámovka, outlovka). Celulozovorní houby pronikají do hmoty dřeva jednotlivými hyfami, které si uvolňují cestu stěnami pomocí enzymů. Ligninovorní houby vnikají do dřeva celými svazky hyf, které se silně větví. Nebezpečí dřevokazných hub spočívá v tom, že způsobují totální rozpad dřevní hmoty, pevnost dřeva klesá rychleji než u napadení dřevokazným hmyzem, dřevo během napadení nevykazuje objemové změny. Houby se poměrně rychle šíří po celé stavbě (v jejich dřevěných částech) a ani snížení vlhkosti nezpůsobí jejich odumření. Ve většině případů je sanace možná pouze ve formě výměny napadeného dřevěného prvku (je třeba dát pozor na volné výtrusy při odstraňování zamořených částí) a spálení napadených částí. [1] Houby jsou největším ničitelem dřeva, jelikož mají největší podíl na znehodnoceném dřevě za rok. Mezi nejrozšířenější dřevokazné houby patří:

3 Dřevomorka domácí Nenáročná a nejnebezpečnější dřevokazná houba, nejvhodnější životní podmínky pro ni jsou teplota do 30 C, vlhkost kolem 20% a minimální cirkulace vzduchu. Projevem nákazy dřeva touto houbou jsou bílé až šedobílé povlaky, případně až červenohnědé plodnice o průměru 30 cm s bílým okrajem. Roste ve sklepích, pod podlahou či na krovech. Způsobuje hnilobu a tmavnoucí dřevo, které se rozpadá na části až na prach. [2] Obr. 1. Dřevomorka domácí [2] Koniofora sklepní Této houbě se daří ve vlhkém prostředí, ideálně kolem 40%, nevadí jí však teplota až do 35 C. Dřevo, které napadne je mokré, žlutohnědé a později tmavohnědé. Způsobuje hnilobu a rozpad dřeva na kousky, nakonec na prach. [2] Obr. 2. Koniofora sklepní [2] Trámovka Způsobuje velké škody na stavebních dílech v exteriéru, ideální prostředí pro ni je tam, kde zatéká. Je příčinou hniloby napadeného dřeva, které se ve stadiu vnitřního ztrouchnivění nerozpadne. [2] Obr. 3. Trámovka [2] Kornatec rozvitý Tato houba má v oblibě prostředí a místa, kde hodně zatéká. Je ale velmi náročná na prostředí, takže jeho škodlivost není tak nebezpečná. [2]

4 Obr. 4. Kornatec rozvitý [2] Čechratka sklepní Této houbě se daří v tmavých a vlhkých prostorách, sklepích a vlhkých stavbách na podlaze a na venkovním zastavěném dřevě. [2] Obr. 5. Čechratka sklepní [2] Troudnatec růžový Ideálním prostředím pro tuto houbu je smrkové zastavěné dřevo v horských a vysokohorských stavbách. Napadené dřevo se časem rozpadá na prach. [2] Obr. 6. Troudnatec růžový [2] Houževnatec šupinový Nejčastěji se vyskytuje na železničních pražcích, telegrafních sloupech, konstrukcích mostů a na plotech. [2] Obr. 7. Houževnatec šupinový [2]

5 Dřevokazný hmyz Dřevokazný hmyz poškozuje dřevo tím, že se živí dřevní hmotou ve dřevě vytváří chodbičky různé velikosti a tvaru. Pevnost dřeva při neměnném objemu významně klesá. Dřevo mezi chodbičkami nemění své vlastnosti. Rozlišuje se hmyz napadající rostoucí dřeviny (případně čerstvě poražené), hmyz napadající zpracované dřevo (nejběžnější skupina) a hmyz napadající shnilé dřevo. Život brouků se dělí do dvou vývojových stádií larva a dospělý brouk. Larva se za vhodných teplotních podmínek vylíhne z vajíčka (vyvíjí se 8 až 20 dní) a živí se dřevem, čímž vytváří chodbičky ve dřevě (u červotoče jsou průměru 1,5-2,5 mm, u tesaříků až 10 mm). Život larvy trvá podle druhu měsíc až 15 let (tesařící) průměrně 1 rok. Po ukončení larválního stadia se larva zakuklí poblíž povrchu dřeva (kukla se vyvíjí 14 až 20 dní). Vylíhlý brouk potom prokousne tenkou vrstvu dřeva a výletovým otvorem opustí dřevo. Brouk žije 1 až 6 měsíců. V dospělosti brouk klade vajíčka do dřeva a životní cyklus se opakuje. Ke svému životu potřebuje hmyz určité podmínky. Patří mezi ně vlhkost dřeva optimální je mezi 12 až 18 %, což odpovídá vlhkosti vzduchu mezi 60 až 80%. Optimální teplota je 20 až 30 C. Nad 32 C již nedochází k zakuklení larev. Larvy jsou však schopny přežít teploty mezi -20 C a +50 C. Dřevokazný hmyz nepotřebuje k životu světlo, ale potřebuje kyslík. Hmyz často zavleče do dřeva plísně a dřevokazné houby a tím zvyšují poškození dřeva. Přirozenou trvanlivostí dřeva se rozumí odolnost jednotlivých druhů dřeva proti znehodnocení biotickými škůdci. Tato vlastnost nesouvisí s hustotou ani tvrdostí dřeva, ale s obsahem látek typu tříslovin, flavonoidů, terpenoidů, které jsou obsaženy pouze v jádře. Zvýšenou odolnost vůči biotickým škůdcům má tedy pouze jádrové dřevo. Bělové dřevo vykazuje pouze minimální nebo téměř žádnou odolnost proti houbám i hmyzu. Každá dřevina má své škůdce, např. larvy tesaříka krovového se živí jen bělem jehličnanů, zatímco larvy hrbohlava se živí výhradně škrobnatým bělem listnáčů. Z hlediska trvanlivosti má význam i období, ve kterém byl strom pokácen a vlhkost dřeva při zabudování. Dřevo stromů pokácených v zimě (tj. v době vegetačního klidu) vykazuje vyšší trvanlivost, než dřevo pokácené v létě. Rozdíly se dají odstranit důsledným vysušením dřeva. Evropská norma EN rozděluje dřevo do pěti tříd podle přirozené trvanlivosti vůči napadení houbami. Obecně platí, že nejvyšší trvanlivost mají dřeviny tropického pásma. Přirozená trvanlivost třívrstvého dřeva a materiálů na bázi dřeva (dřevotřískové desky (DTD), překližky, desky s plochými třískami (OSB)) je vyšší než u rostlého dřeva, zejména vlivem lepidla. Napadení hmyzem je minimální, napadení houbami však nelze vyloučit. Dřevotřískové desky pojené cementem a sádrovláknité desky jsou ohroženy pouze plísněmi. [1] Mezi nejčastěji se vyskytující dřevokazný hmyz můžeme zařadit především tyto: Červotoč proužkovaný Tmavohnědý hmyz, 3-4mm dlouhý, na krovkách má 10 řad rovných tečkovaných rýžek. Napadá především jehličnaté dřevo, výjimečně i listnaté, opracované, již několik let používané (nábytek, hudební nástroje, okna, ). Charakteristické pro červotoče je, že venkovní stranu trámů nepoškozuje, ale napadá je jen na vnitřní straně místnosti. Larvy vyvrtávají podélné chodby, jejichž hlavní část je soustředěna do letokruhů jarního dřeva. Je schopný přežít velmi vysoké teploty, až 46 C. [3]

6 Obr. 8. Červotoč proužkovaný [3] Červotoč umrlčí Je větší než červotoč proužkovaný, dosahuje délky 4-5mm. Je celý černohnědý, jen na štítu obou zadních rohů má zlatožluté skvrnky. V ostatním se podobá červotoči proužkovanému. Napadá dřevo v místech vystavených působení zimních mrazů, jehličnaté i listnaté. Ve zděných domech se usidluje na střešních trámech, ve dřevěných domech poškozuje konstrukční prvky krovů a trámy v rozích místností. [3] Obr. 9. Červotoč umrlčí [3] Tesařík krovový Patří k největším škůdcům dřeva, je dlouho 10-20mm, hnědý se dvěma nezřetelnými příčnými pruhy ve středu krovek. Napadá dřevo jehličnatých stromů ploty, sloupy, trámy, podlahy. Samička klade vajíčka do spár a vylíhlé larvy vyhlodávají chodby pod povrchem, později se zavrají hlouběji a napadené dřevo se rozpadá až na drť. Obr. 10. Tesařík krovový [3] Dřevokaz čárkovaný Tento brouk je dlouhý 3-4mm, hlava a štít jsou hnědožluté, krovky bledě žluté s postranním tmavým podélným okrajem. Samička vrtá chodbu kolmo k ose kmene do hloubky 5cm, chodby larev vedou kolmo k mateční chodbě. Tak se dřevo velmi znehodnocuje. Obr. 11. Dřevokaz čárkovaný [3]

7 Pilořitka velká Tento hmyz klade vajíčka do poloopracovaného dřeva, larvy se vyvíjejí 2-3 roky. Vylíhlý jedinec se provrtává ven a nechává kulatý otvor o průměru 5-7mm. Pokud je dřevo přikryto jiným materiálem, který stojí pilořitce v cestě, je poškozena i tato krytina, např. koberec, tapety, knihy, apod. Obr. 12. Pilořitka velká [3] Mravenci dřevokazi Tito mravenci měří 7-14mm a jsou černí. Žijí ve dřevě a pronikají do chat nebo stavení na okraji lesů. Často žijí v symbióze s červotoči a tesaříky, usazují se ve dřevě, které tito škůdci před nimi napadli. Dřevo ničí tím, že přenášejí do dřeva houby a plísně a tím způsobí urychlení ničení již narušeného dřeva. [3] Obr. 13. Mravenci dřevokazi [3] Seznam zdrojů [1] LOKAJ, Antonín et al. Dřevostavby a dřevěné konstrukce. Brno: Akademické nakladatelství, ISBN [2] Dřevokazné houby. Svět dřevostavby [online] [cit ]. Dostupné z: [3] Dřevokazný hmyz. Brutus: boj se škůdci, ochrana dřeva [online] [cit ]. Dostupné z: