Inżynier Budownictwa - Materiały i technologie - Impregnacja tarcicy konstrukcyjnej

Pomimo dużej skuteczności impregnacji ciśnieniowej metody powierzchniowe pozostaną niezastąpione wszędzie tam, gdzie zachodzi konieczność nasycania drewna już wbudowanego.

Fot. Selena

Dlaczego należy stosować impregnację

Drewno, z którego powstaje tarcica konstrukcyjna, jest materiałem łatwopalnym, podatnym na korozję biologiczną (rozkład biologiczny drewna). Tarcica konstrukcyjna wymaga impregnacji, czyli nasycenia środkami chemicznymi. Preparaty chemiczne do drewna zabezpieczają tarcicę przed: grzybami domowymi i pleśniowymi, wodą opadową i wilgocią, ogniem oraz destrukcyjnym działaniem niektórych owadów - technicznych szkodników drewna.

Spośród czynników mających szkodliwy wpływ na tarcicę konstrukcyjną trzy są najbardziej niekorzystne.

Owady - techniczne szkodniki drewna, głównie Kołatek, Borodziej Próchnik, Tykotka, Spuszczel i Drwalnik Paskowany. Owady te mogą się zagnieżdżać zarówno w drewnie suchym, jak i w drewnie wilgotnym. Preferują raczej drewno drzew iglastych. Dojrzałe i dorosłe osobniki składają w drewnie jaja, z których wylęgają się larwy owadów. Larwy rosną, odżywiając się miazgą drzewną, ryją także w deskach i słupach długie korytarze, spulchniając tym samym drewno. W zaatakowanych przez owady miejscach struktura drewna jest poważnie naruszona, przez co drewno traci na wytrzymałości (na ściskanie, zginanie i na rozciąganie).

Grzyby (domowe i pleśniowe) - najczęściej atakują tarcicę, gdy wilgotność masowa drewna jest powyżej 19-20% i gdy drewno osłonięte jest od słońca.

Rozwojowi grzybów sprzyja temperatura powietrza między 9-21^oC i brak przewiewu. Najgorsze dla tarcicy konstrukcyjnej są grzyby domowe; przerastają one drewno na wskroś, powodując jego gnicie i butwienie. Do zakażenia drewna tarcicy dochodzi na skutek kontaktu z zarodnikami grzybów lub grzybnią. Tarcica musi więc się zetknąć z grzybem lub znajdować się w pobliżu grzybów. Grzyby pleśniowe nie są aż tak niebezpieczne dla tarcicy konstrukcyjnej. Atakują one tylko powierzchnię drewna, przez co wygląd tarcicy jest mniej estetyczny. Grzyby pleśniowe w znacznie mniejszym stopniu osłabiają nośność tarcicy konstrukcyjnej niż grzyby domowe. W pomieszczeniach, w których jest drewno pokryte grzybami pleśniowymi, panuje mikroklimat bardzo szkodliwy dla zdrowia ludzkiego. Zarodniki grzybów pleśniowych występują w otoczeniu (środowisku) wszędzie i gdy tylko się pojawią dogodne warunki do ich rozwoju, dochodzi do zakażenia drewna ich zarodnikami.

Ogień to żywioł, przed którym nie ma stuprocentowej ochrony tarcicy. Można jednak tak zabezpieczyć drewniane elementy tarcicy konstrukcyjnej, aby jak najdłużej opierały się ogniu. Uzyskuje się wówczas więcej czasu na ewakuację ludzi z płonącego obiektu budowlanego. Czas użytkowania tarcicy konstrukcyjnej można znacznie wydłużyć dzięki impregnacji (nasycaniu) drewna.

Tarcicę można zabezpieczać na miejscu w specjalnych zakładach lub tartakach bądź samemu na placu budowy [2, 3]. Często jest tak, że zabezpieczoną tarcicę w specjalnych zakładach lub tartakach trzeba zabezpieczyć dodatkowo na placu budowy, np. po wycięciu w drewnie odpowiedniego połączenia konstrukcyjnego [2, 3].

Skuteczność impregnacji zależy od rodzaju i ilości wprowadzonego środka chemicznego oraz od głębokości nasycenia drewna. O ilości wprowadzonego preparatu i głębokości nasycenia tarcicy decyduje zastosowana metoda impregnacji. Ze względu na głębokość wprowadzonego środka chemicznego wyróżnia się dwie grupy metod impregnacji tarcicy: powierzchniowe i głębokie. Zdaniem autora metody powierzchniowe pozwalają nasycić i zabezpieczyć tarcicę konstrukcyjną do głębokości nie większej niż 5 mm. Natomiast autorzy [1,4] podają, że metody powierzchniowe pozwalają na wniknięcie preparatu chemicznego na głębokość od 2 do maksymalnie 8 mm. Metody impregnacji głębokiej pozwalają granicę tę znacznie przekroczyć. Najbardziej zaś skuteczne metody umożliwiają nasycenie całego przekroju poprzecznego zabezpieczanej tarcicy.

Prawidłowe zabezpieczenie drewna preparatami chemicznymi gwarantuje, że tarcica konstrukcyjna będzie mogła być użytkowana przez wiele lat, nie tracąc swoich właściwości fizycznych i mechanicznych, a przede wszystkim parametrów wytrzymałościowych. Jest to ważne ze względu na bezpieczeństwo i komfort użytkowników (mieszkańców).

Impregnacja tarcicy konstrukcyjnej jest istotna także dlatego, że:

konstrukcje drewniane są zwykle zamknięte i osłonięte, np. izolacją bądź warstwą wykończeniową elewacji, co nie daje możliwości okresowej oceny stanu technicznego drewna i ewentualnej naprawy lub wymiany, w sytuacjach gdy zainfekowane drewno zaczyna tracić parametry mechaniczne, tj. swoją wytrzymałość;
ze względów ekonomicznych i dostępności do wykonywania elementów konstrukcyjnych rzadko obecnie stosuje się drewno stare, twarde, a często - drewno młode i bielaste, które jest bardziej podatne na korozję biologiczną.

Tarcica zaimpregnowana jest bardziej odporna na korozję biologiczną i zagnieżdżenie się owadów - technicznych szkodników drewna - ma też mniejszą higroskopijność oraz jest bardziej odporna na wahania temperatury i poziom wilgoci. Zaleca się także stosowanie dodatkowych preparatów ognioochronnych ograniczających rozprzestrzenianie się ognia. W związku z bogatą ofertą środków chemicznych dostępnych w sprzedaży inwestor ma możliwość wybrania zarówno metody impregnacji, jak i zakresu, w jakim tarcica konstrukcyjna ma być zaimpregnowana. Wybierając impregnaty do ochrony i dekoracji elementów drewnianych eksploatowanych na zewnątrz obiektu budowlanego, warto mieć na względzie to, aby zawierały one odpowiednie filtry UV odporne na promieniowanie słoneczne. Zaleca się chronić profilaktycznie także tarcicę, która nie jest narażona na bezpośrednie działanie czynników atmosferycznych, ale mogą się w niej zagnieździć owady - techniczne szkodniki drewna [2, 3].

Przygotowanie tarcicy konstrukcyjnej

Tarcica konstrukcyjna powinna być zdrowa i pozbawiona kory (okorowana). Należy unikać elementów tarcicy pokrytych glonami czy porostami, z przebarwieniami, naciekami i niewielkimi otworkami o regularnych kształtach. Wymienione objawy świadczą o tym, że tarcica jest zakażona grzybami domowymi lub pleśniowymi bądź zasiedlona przez owady, co znacznie obniża parametry mechaniczne (wytrzymałościowe) tarcicy. Impregnowana tarcica konstrukcyjna powinna być w stanie powietrznosuchym, tzn. że wilgotność masowa drewna powinna wynosić ok. 15%, dopuszczalny jest przedział 14-19%. Tarcica średnio zawilgocona, czyli o wilgotności masowej drewna powyżej 30%, ma obniżoną wytrzymałość na zginanie, nawet o ok. 60-75% mniejszą niż drewno tarcicy wilgotności masowej ok. 15%. Na zmianę parametrów mechanicznych, w tym wytrzymałościowych, tarcicy konstrukcyjnej wpływ ma także jej obróbka. Tarcica konstrukcyjna bezpośrednio po rozcięciu drewna jest bardziej podatna na zniszczenie, korozję biologiczną i uszkodzenia mechaniczne niż tarcica strugana i ciosana. Tarcica strugana i ciosana ma bardziej gładką oraz zamkniętą powierzchnię, co utrudnia dostęp i wnikanie do środka wilgoci oraz owadów [2, 3].

Suszenie i sezonowanie drewna przeznaczonego na tarcicę konstrukcyjną

Właściwą wilgotność masową drewna można uzyskać przez naturalne suszenie i składowanie w stosach na przekładkach (w sztaplach) na odkrytej przestrzeni, pod zadaszeniem. Wilgotność masową drewna można także obniżyć w procesie suszenia w suszarniach.

Na placu budowy tarcicę powinno się składować na podkładkach, bez kontaktu z wilgotnym podłożem. Tarcicę konstrukcyjną należy sezonować przez minimum dwa tygodnie i chronić ją przed zawilgoceniem (opadami atmosferycznymi). Gdy na plac budowy trafi tarcica zawilgocona, należy ją zabezpieczyć szczelnym materiałem, np. folią budowlaną, i pozostawić do przeschnięcia, aż osiągnie normatywną wilgotność masową na poziomie 15-20%. Gdy tarcica konstrukcyjna zostanie wbudowana jako zawilgocona, będzie bardziej podatna na odkształcenia i korozję biologiczną (biodegradację). Należy wspomnieć, że podczas dodatkowej impregnacji tarcicy na placu budowy wilgotność masowa drewna może okresowo wzrosnąć nawet do 20-22%. Po dodatkowej impregnacji warto ponownie przesuszyć elementy tarcicy w przewiewnym i zadaszonym miejscu [2, 3].

Skuteczność impregnacji

Skuteczność impregnacji tarcicy konstrukcyjnej zależy m.in. od gatunku drewna, wilgotności, rodzaju impregnatu oraz technologii impregnacji. Ważnym parametrem jest nasiąkliwość masowa i objętościowa drewna. Stopień nasycenia drewna środkiem chemicznym zależy od jego ciężaru właściwego.

Im większy jest ciężar właściwy drewna, tym mniejsza jest jego nasiąkliwość. Właściwości fizyczne tarcicy są ważne i muszą być uwzględnione podczas planowania metody impregnacji. Na przykład tarcica wykonana z drewna sosnowego (miękkiego) ma nasiąkliwość masową ok. 50-55%, zdecydowanie większą niż np. twarde drewno dębowe, które ma nasiąkliwość masową ok. 20-25%. Tarcica o większej gęstości objętościowej jest bardziej twarda niż tarcica mniejszej gęstości objętościowej i trudniej będzie wchłaniać preparat. Dlatego takie drewno lepiej zabezpieczyć przez smarowanie powierzchniowe lub malowanie. Należy mieć także na względzie, że skuteczność impregnacji tarcicy konstrukcyjnej zależy też od tego, czy impregnat zostanie zastosowany zgodnie z przeznaczeniem i normą zużycia. Tarcica konstrukcyjna wilgotna lepiej będzie wchłaniała preparaty wodne. W przypadku użycia impregnatu oleistego lub rozpuszczalnikowego wilgoć zawarta w tarcicy będzie stanowić barierę dla nośnika preparatu [2, 3].

Zmiana koloru tarcicy podczas impregnacji

Podczas impregnacji tarcicy następuje zazwyczaj zmiana koloru drewna na kolor niebieskawy, zielonkawy lub pomarańczowy [2, 3]. Właśnie po zmianie koloru drewna najłatwiej odróżnić tarcicę zaimpregnowaną od niezaimpregnowanej. Wykonawcy tarcicy impregnują ją zazwyczaj możliwie jak najszybciej i jak najoszczędniej. Malują tylko jeden raz tarcicę, żeby zmienił się kolor drewna, co pokazano przykładowo w [2, 3].

W takim przypadku wykonawcy zyskają na czasie i na impregnacie. Niedoświadczony inwestor nie będzie w stanie ocenić, czy impregnację wykonano poprawnie i skutecznie. W związku z tym zaleca się przed odbiorem tarcicy sprawdzić przy udziale odpowiedniego eksperta, czy nałożonych jest tyle warstw impregnatu, ile zaleca producent. Bywają niestety i takie środki chemiczne, które nie zmieniają barwy zabezpieczanej tarcicy [2, 3].

Metody impregnacji tarcicy konstrukcyjnej

Istnieje kilka skutecznych metod (technik) impregnacji tarcicy konstrukcyjnej. Muszą być one rekomendowane przez producenta danego środka zabezpieczającego. Jest wówczas pewność, że zastosowana metoda (technika) impregnacji tarcicy jest skuteczna. Żeby impregnacja była skuteczna, należy ściśle przestrzegać zaleceń zawartych w kartach technicznych preparatów, w zakresie proporcji preparatu, norm zużycia oraz czasu impregnacji [1-4]. Impregnacja ciśnieniowa Impregnacja ciśnieniowa zalecana jest do zabezpieczania tarcicy w bardzo dużym stopniu narażonej na zagrzybienie. Są to elementy np. stykające się z gruntem. Jest wykonywana w autoklawach, gdzie panuje bardzo wysoka temperatura, warunki próżniowe i wysokie ciśnienie. Dzięki temu impregnat dociera nie tylko do powierzchniowych warstw drewna, ale wnika głębiej. W ten sposób można impregnować nawet drewno o wilgotności przekraczającej 30-32%.

W warunkach podwyższonego ciśnienia impregnat wnika w głąb drewna. W przypadku elementów o niewielkim przekroju może przeniknąć je w całości. Tarcica grubsza i wykonana z drewna twardego, np. z dębu, nasycona zostanie na głębokość kilkunastu milimetrów, czyli tylko w części bielastej. Obróbka drewna trwa zwykle od kilkunastu do kilkudziesięciu minut. To krótko w porównaniu z kąpielą, która trwa ok. dwóch dni, lub impregnacją powierzchniową (malowanie, natrysk) trwającą wraz z przerwami technologicznymi nawet do kilku dni. Impregnacja ciśnieniowa jest zalecana do zabezpieczania elementów więźby oraz obiektów architektury ogrodowej. Obecnie metoda ta jest najbardziej rozpowszechniona i stosowana. Wykorzystywane w tej metodzie preparaty (impregnaty) są bardzo słabo wymywalne przez wodę opadową i gruntową, dlatego zabezpieczona tarcica po utrwaleniu się impregnatu, czyli po ok. 48-50 godzinach, może przebywać okresowo na otwartej przestrzeni. W metodzie impregnacji ciśnieniowej stosuje się głównie impregnaty solne [2, 3]. Kąpiel impregnacyjna Kąpiel impregnacyjna tarcicy konstrukcyjnej polega na całkowitym zanurzeniu drewna w wannie, w przygotowanym wcześniej roztworze impregnatu, na czas wynikający z karty technicznej preparatu i zaleceń producenta. Czas ten może wynosić nawet kilkadziesiąt minut. W specjalnych zakładach lub tartakach mieszczą się olbrzymie wanny napełnione impregnatem, do których przenoszona jest mechanicznie tarcica. Kąpiel impregnacyjna tarcicy na własnym placu budowy jest dość drogim przedsięwzięciem, można ją ewentualnie zastosować do zabezpieczenia elementów o niedużych rozmiarach. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że w tym przypadku trzeba mieć wielki pojemnik (wannę) i zużyć bardzo dużo impregnatu. Po kąpieli impregnacyjnej wiele litrów preparatu zmarnuje się, należy we własnym zakresie i na swój koszt zutylizować impregnat (usunąć z wanny niezużyty impregnat, zgodnie z przepisami i wywieźć go na odpowiednie składowisko odpadów). Warto zauważyć, że podczas kąpieli impregnacyjnej składniki impregnatu z roztworu są wchłaniane przez tarcicę, natomiast znajdująca się w tarcicy woda przenika do roztworu impregnacyjnego powoduje jego rozcieńczenie. Dlatego należy kontrolować czas kąpieli impregnacyjnej i stężenie roztworu (impregnatu), najlepiej badając jego gęstość areometrem. W przypadku zmniejszenia się stężenia roztworu (impregnatu) trzeba dodać koniecznie nowy impregnat w celu wyrównania stężenia. W wyniku kąpieli impregnacyjnej preparat wnika tylko na kilka-kilkanaście milimetrów w tarcicę, jednak skuteczność kąpieli jest wystarczająca do zabezpieczania tarcicy na konstrukcje wewnątrz obiektu budowlanego. Zazwyczaj w metodzie tej stosuje się impregnaty solne, lecz są one łatwo wypłukiwane z tarcicy przez deszcz. Dlatego zaleca się składowanie zabezpieczonej tarcicy pod dachem lub pod przykryciem bądź jej odbiór z tartaku i natychmiastowe wbudowanie. W przypadku impregnacji tarcicy przez kąpiel krótkotrwałą wilgotność masowa tarcicy nie powinna przekraczać 25%. Skuteczność tej metody zależy od tego, ile czasu pozostanie tarcica w takiej kąpieli. Wchłonie wówczas w swoją strukturę mniej lub więcej impregnatu. Najlepiej i najkorzystniej jednak kupić tarcicę już zaimpregnowaną w tartaku. Bez problemu można kupić tam drewno zaimpregnowane podobną metodą. Podobną, ponieważ w zakładach lub tartakach impregnacja metodą zanurzeniową przebiega w wysokiej temperaturze i trwa dłużej niż krótkotrwała kąpiel tarcicy na placu budowy [2, 3]. Malowanie i natrysk Malowanie i natrysk tarcicy konstrukcyjnej zależą od użytego preparatu i liczby naniesionych warstw. Impregnację tą metodą można wykonać na dwa sposoby: wcierając środek pędzlem lub rozprowadzając go za pomocą urządzenia natryskowego.

Najlepiej wcześniej przygotować odpowiednią ilość preparatu i całkowicie zużyć, wielokrotnie nanosząc go na tarcicę. Jednokrotne malowanie lub natrysk nie wystarczą.

Liczba warstw zależy od struktury, właściwości tarcicy i zdolności wchłaniania przez nią roztworu impregnującego. W praktyce jest to od 2 do 8 warstw nakładanych z uwzględnieniem przerw zalecanych przez producenta na odparowanie wprowadzonej do tarcicy wody lub rozpuszczalnika. Pierwszą warstwę należy nałożyć bardzo obficie na powierzchnię tarcicy, tak żeby drewno było dobrze zwilżone. Następnie należy odczekać, aż tarcica wchłonie preparat. Kolejne warstwy nakłada się po całkowitym wchłonięciu przez tarcicę poprzedniej warstwy impregnatu. Każda następna warstwa preparatu poprawia warunki wnikania, czyli wprowadza środek na większą głębokość. W tej metodzie stosuje się impregnaty wodne i rozpuszczalnikowe (solne). Nie zawsze najtańsze metody, jak malowanie i natrysk, są najskuteczniejsze. Samodzielne zabezpieczanie tarcicy impregnatem może się wydawać opłacalne, jednak zabezpieczenie takie będzie mniej skuteczne niż wcześniej opisane metody. Tarcica przeznaczona do takiego zabezpieczenia powinna być w stanie powietrznosuchym, tzn. że jej wilgotność masowa nie powinna przekraczać 12%, maksymalnie do 15%. Powierzchnię zabezpieczanej tarcicy należy oczyścić z zabrudzeń i ewentualnie odtłuścić. Podczas takiej metody zabezpieczenia tarcicy najlepiej do tego celu używać szorstkich pędzli lub szorstkich szczotek i mocno wcierać nimi preparat w tarcicę. Wygodniejszą, choć mniej efektywną metodą jest natrysk. Jednak i tak impregnat wniknie w tarcicę na nie więcej niż kilka milimetrów, co jest słabym wynikiem w porównaniu z wcześniej opisanymi metodami. Po zakończeniu impregnacji metodą malowania lub natrysku tarcica powinna całkowicie wyschnąć [2, 3].

Rodzaje stosowanych impregnatów do tarcicy konstrukcyjnej

Preparaty solne wykonane z soli nieorganicznych, dostępne w postaci proszku do przygotowania roztworu o wskazanych przez producenta proporcjach lub w postaci gotowego koncentratu. Impregnaty tego rodzaju wnikają łatwo i bardzo głęboko w strukturę tarcicy. Mają zastosowanie w dwóch metodach impregnacji tarcicy: ciśnieniowej i zanurzeniowej. Są środkami chemicznymi zmywalnymi przez wodę, więc nie zaleca się ich stosować do impregnacji elementów odsłoniętych i dekoracyjnych. Główny obszar ich zastosowania to zabezpieczenie i ochrona tarcicy konstrukcyjnej, np. więźby dachowej, konstrukcji szkieletowych oraz legarów, przed owadami i rozwojem grzybów (domowych oraz pleśniowych), a także zabezpieczenie i ochrona czasowa tarcicy konstrukcyjnej składowanej przed wbudowaniem. Stosuje się ją w pomieszczeniach zadaszonych [2, 3].

Preparaty wodorozcieńczalne do stosowania wewnątrz i na zewnątrz obiektów budowlanych, do wykorzystania wszystkimi możliwymi metodami impregnacji. Preparaty te gwarantują podstawową ochronę tarcicy konstrukcyjnej. Można nanosić je na elementy zaimpregnowane preparatem solnym w celu ochrony przed jego wypłukaniem. Szybko schną i nie wydzielają nieprzyjemnego zapachu. Nie są zalecane na suchą i starą tarcicę [2, 3].

Preparaty rozpuszczalnikowe (rozcieńczalnikowe) w strukturę tarcicy wnikają głębiej i szybciej niż preparaty wodorozcieńczalne, mają jednak drażniący zapach. Są środkami dość łatwopalnymi, do czasu całkowitego wyschnięcia wykazują dość dużą toksyczność, dlatego powinny być przede wszystkim stosowane do zabezpieczania tarcicy (drewna użytkowanego) na zewnątrz obiektów budowlanych [2, 3].

Preparaty olejowe i lakierobejce tworzą na powierzchni drewna warstwę wodochronną. Nie nadają się do zabezpieczania tarcicy konstrukcyjnej. Nadają się jedynie do wykańczania i ozdoby elementów po impregnacji ciśnieniowej [2, 3].

Podsumowanie

Istnieje wiele metod impregnacji tarcicy konstrukcyjnej. W artykule podano tylko najpopularniejsze i najczęściej stosowane. Pozostałe metody i sposoby impregnacji tarcicy konstrukcyjnej zostały dokładnie podane i opisane w [1-4]. Reasumując, pomimo dużej skuteczności impregnacji ciśnieniowej metody powierzchniowe pozostaną niezastąpione wszędzie tam, gdzie zachodzi konieczność nasycania drewna już wbudowanego. Jedynie bowiem demontaż konstrukcji obiektu budowlanego umożliwia zabezpieczenie poszczególnych jej elementów w autoklawie lub zbiorniku ciśnieniowym. Smarowanie drewna pozostaje także ściśle związane z impregnacją uzupełniającą przeprowadzaną na placu budowy. Impregnacja powierzchniowa jest skuteczna w przypadku zabezpieczania świeżo przetartego drewna przed sinizną. Metody impregnacji powierzchniowej są również stosowane przy nanoszeniu na drewno lakierniczych preparatów przeciwogniowych lub emulsji o podobnym zakresie działania [1-4].

prof. dr inż. Mariusz Książek, prof. ITB

Literatura

J. Karyś, Ochrona przed wilgocią i korozją biologiczną w budownictwie, praca zbiorowa pod red. J. Karysia, Wydawnictwo Grupa Medium, Warszawa 2014.
R. Murat, Impregnacja więźby dachowej z drewna, Murator.pl, 8.09.2009.
R. Plantom, Impregnacja drewna. Jak zabezpieczać tarcicę konstrukcyjną, Murator.pl, 16.07.2015.
L. Rudziński, Konstrukcje drewniane. Naprawy, wzmocnienia, przykłady obliczeń, skrypt Politechniki Świętokrzyskiej nr 445, Kielce 2010.

Czytaj też: Jak zapewnić konstrukcjom drewnianym wymaganą odporność ogniową