Увеличение прочности частично разрушенной древесины памятников деревянного зодчества Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 691.11:674.21 DOI: 10.22227/1997-0935.2018.11.1305-1314

Увеличение прочности частично разрушенной древесины памятников деревянного зодчества

Е.Н. Покровская

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУМГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе д. 26

АННОТАЦИЯ

Введение. Памятники деревянного зодчества — бесценная часть отечественной культуры, они отражают своеобразие и независимость отечественной архитектуры. Проблема сохранения памятников деревянного зодчества с течением времени становится все более актуальной. Многие памятники сгорели, часть разрушилась из-за потери прочности конструкций под действием влажности, биоразрушений и т.д.

Материалы и методы. Исследованы образцы частично разрушенной древесины Англиканской церкви г. Архангельска, построенной в 1833 г. Образцы подвергались поверхностному модифицированию с образованием двухслойного сэндвичевого покрытия, первым слоем которого являлись различные фосфорсодержащие антипирены, а вторым слоем — полимерные композиты. В качестве полимерных композитов использовались клей на основе эпоксидной смолы и полиуретановая композиция «Аквидур ТТ». В качестве антипиренов выбирались реакционноспособные фосфорорганические соединения, способные образовывать ковалентные связи с полимерами древесины в поверхностном слое частично разрушенной древесины. Модифицированные образцы подвергались физико-химическим исследованиям с целью определения прочности, огнезащищенности, гидрофобности. Прочность модифицированных образцов сравнивали с прочностью исходных образцов частично разрушенной древесины Англиканской церкви яГ ф г. Архангельска. Возникновение ковалентных связей между древесиной и модификатором определялось методом % 5 ИК-Фурье спектроскопии. k и

Результаты. Поверхностное модифицирование образцов памятника увеличило прочность древесины в 2-2,5 раза, _ к уменьшило водопоглощение в 3 раза, снизило потерю массы при горении по ГОСТ 27484-87 до 5,0-6,4 %. G g

Выводы. Проведенное исследование решает актуальную задачу сохранения памятников деревянного зодчества S С путем увеличения прочности частично разрушенной древесины, а также придания ей огнестойкости, гидрофобности С у и биостойкости при проведении реставрационных работ. P

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: памятник деревянного зодчества, поверхностное модифицирование, ковалентные связи, нитрилотриметилфосфоновая кислота, эпоксидная смола, прочность, огнезащищенность, водопоглощение, долго-

Elena N. Pokrovskaya

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

< DO

вечность ,3 (/>

СО 2

Благодарности. Автор благодарит директора ООО «Архстройэкспертиза» г. Архангельска Д.В. Агапова за любезно ^ 9

о

предоставленные для исследования образцы частично разрушенной древесины Англиканской церкви, а также рецензентов за конструктивные, ценные замечания. с 9

о 3

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Покровская Е.Н. Увеличение прочности частично разрушенной древесины памятников деревянного зодчества // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. Вып. 11. С. 1305-1314. DOI: 10.22227/1997-0935.2018.11.1305-1314

с i

S

сл

Increase of strength of partially destroyed wood of monuments t 3

of wooden architecture ° -

- v °

0 0

cd cd cd —'

ABSTRACT •

Introduction. Monuments of wooden architecture — an invaluable part of the national culture, they reflect the originality ^

and independence of the national architecture. The problem of preservation of monuments of wooden architecture with the O O

passage of time is becoming increasingly important. Many monuments were burned; some were destroyed due to the loss § g of structural strength under the influence of humidity, biodestruction, etc.

Materials and methods. The samples of partially destroyed wood of the Anglican Church of the city of Arkhangelsk, built in ^ W

1833, were studied. The samples were subjected to surface modification with the formation of a two-layer sandwich coating, W ®

the first layer of which was various phosphorus-containing flame retardants, and the second layer — polymer composites. s n

As polymer composites, glue based on epoxy resin and polyurethane composition "Akvidur TT" were used. The reactive U o

organophosphorus compounds, capable of forming covalent bonds with wood polymers in the surface layer of partially de- W W

stroyed wood, were chosen as flame retardants. Modified samples were subjected to physicochemical studies to determine 1 1 the strength, fire resistance, hydrophobicity. The strength of the modified samples was compared with the strength of the untreated samples of partially destroyed wood of the Anglican Church of Arkhangelsk. The appearance of covalent bonds between the wood and the modifier was determined by Fourier-transform spectroscopy.

to to о о

00 со

© Е.Н. Покровская, 2018

1305

Results. Surface modification of the samples of the monument increased the strength of wood by 2-2.5 times, reduced water absorption by 3 times, reduced the loss of mass during combustion according to GOST 27484-87 to 5.0-6.4 %. Conclusions. The study solves the urgent problem of preservation of monuments of wooden architecture by increasing the strength of partially destroyed wood, as well as giving it fire resistance, hydrophobicity and biostability in carrying out restoration work.

KEYWORDS: monument of wooden architecture, surface modification, covalent bond, nitrilotrimethylphosphonic acid, epoxy resin, strength, fire resistance, water absorption, durability

Acknowledgements. The author thanks Director of Arkhstroiexpertiza Ltd, Arkhangelsk D.V. Agapov, for kindly provided samples of the partially destroyed timber of the Anglican Church.

FOR CITATION: Pokrovskaya E.N. Increase of strength of partially destroyed wood of monuments of wooden architecture. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2018; 13:11:1305-1314. DOI: 10.22227/19970935.2018.11.1305-1314

ВВЕДЕНИЕ

По данным Минкультуры РФ на 1 сентября

£ £ 2015 г. на территории РФ имеется 7901 охраняемых

^ сч государством объектов — памятников деревянного

£ £ зодчества. Всего было зафиксировано 1182 случая

к (и утраты памятников деревянного зодчества. Хоро-

> 1л шим техническим состоянием обладает 221 объект,

3 — в неудовлетворительном состоянии — 1790, в ава-

® ■«- рийном состоянии — 621.

Памятники деревянного зодчества — бесцен-Ц з ная часть нашей культуры, они отражают своео-;§ бразие и независимость отечественной архитекту-^ ры. Проблема сохранения памятников деревянного Е зодчества с течением времени становится все более ф актуальной [1-3]. Многие памятники сгорели, часть Ц го разрушилась из-за потери прочности конструкций ^ ш под действием влажности, биоразрушений и т.д. о ^ Долговечность деревянных конструкций — за-^ лог сохранности памятников. Сохранение прочно° ^ сти древесины определяется неизменностью химией <л

& ческого состава и строения полимерного композита

УХ 'Е древесины. В настоящее время существует множе-— з

ф ство средств для защиты древесины от увлажнения

■Е ¿3 и биокоррозии [4-7]. Вопросы увеличения прочности разрушенной древесины с использованием

^ 8 доступных средств и технологий являются нере-

° шенной и актуальной проблемой сохранения памят-

§8 ников. Древесина — дисперсный гидрофильный

2 ^ материал, имеющий разветвленную капиллярно-по-

$ :§ ристую структуру. Компоненты полимерного компо-

ф зита древесины — целлюлоза и лигнин — содержат

2 спиртовые гидроксильные группы, что увеличивает гидрофильность. Во влажных условиях конструк-

О ^ ции из древесины впитывают влагу, начинается био-

«| О коррозия, трещинообразование, разрушение [5, 8,

* 9]. Разрушение начинается с поверхности. Измене-

х 'ё ние химического состава поверхностного слоя пу-

о (я тем модифицирования — важнейшее направление

И > придания древесине защитных свойств. Вопросы

сохранения конструкций памятников деревянного зодчества могут быть решены, в частности, модифицированием поверхности. Проблема увеличения гидрофобности и биостойкости описана достаточно подробно [10, 11], в то время как проблема увеличения прочности частично разрушенной древесины не изучена и является актуальной задачей. Выбор модификаторов поверхностного слоя имеет первостепенное значение в практике защиты древесины и деревянных конструкций [7, 10].

Другая важнейшая задача, связанная с проблемой обеспечения долговечности деревянных конструкций, — повышение огнезащитных свойств древесины. Огнезащитные свойства исторической древесины исследованы многими авторами [12-15]. Гораздо меньше уделялось внимания исследованию и повышению огнезащитных свойств исторической, частично разрушенной древесины архитектурных памятников.

В НИУ МГСУ разработан метод мягкого поверхностного модифицирования древесины, при котором модификаторы вступают в химическое взаимодействие с поверхностью при температуре 20-30 °С [16], что важно для процессов реставрации. Одним из эффективных подходов к защите древесины представляется создание двухслойных сэндвичевых покрытий [17]. Первый слой (внутренний) должен образовывать ковалентные связи с поверхностью древесины и вступать в абсорбционно-химическое взаимодействие со вторым (наружным) слоем. Эффективными модификаторами, применяемыми для создания первого слоя, служат фосфорные кислоты и их эфиры. В настоящей работе использовалась нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) [10, 18].

Одним из памятников деревянного зодчества Архангельска является Англиканская церковь 1833 г. постройки (рис. 1). В 2016 г. ООО «Архстройэкспер-тиза» было проведено обследование памятника, выявлено гниение древесины по периметру здания,

Рис. 1. Западная часть южного фасада Англиканской церкви. Фрагмент фотографии, сделанной после 1896 г. Fig. 1. The Western part of the southern facade of the Anglican church. A fragment of a photo taken after 1896

наличие трещин, частичное разрушение древесины. В 2017 г. во время празднования 75-летия годовщины первого Арктического конвоя в Англиканской церкви побывала принцесса Великобритании Анна. Ее интересовали возможности реставрации памятника.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для исследования возможностей укрепления частично разрушенной древесины были взяты образцы окладного венца Англиканской церкви (рис. 2, 3).

Образцы окладного венца Англиканской церкви распиливали на нужные размеры в соответствии

с ГОСТ 16483.11-72 и ГОСТ 16483.3-84 для различных испытаний. При распиливании по возможности была сохранена прямолинейность волокон по длине параллельной граням образцов. В табл. 1 приведен размер образцов в зависимости от типа испытаний.

На изготовленные образцы наносились различные модификаторы с целью образования защитных двухслойных сэндвичевых покрытий. Первый слой — водный 40%-ный раствор НТФ, нанесение кистью с расходом 200 г/м2 с последующей выдержкой в течение суток при температуре 23-25 °С. Затем кистью наносится второй слой с расходом 150-200 г/м2. Для сравнения исследовались образцы, первый слой покрытия которых был образован обработкой 20%-ным раствором борной кислоты, а также 40%-ным раствором метилфосфоновой кислоты (МФК).

Испытания на прочность проводились по ГОСТ 16483.10-73 и ГОСТ 16483.11-72 в лаборатории МГСУ на машине Instron 3382. Предел прочности при изгибе вдоль волокон определялся по ГОСТ 16483.3-84.

На рис. 4 изображен процесс испытания образцов.

Также по ГОСТ 16483.20-72 проводилось исследование зависимости водопоглощения образцов древесины от вида модификатора и от времени выдержки.

Исследования огнезащитных свойств образцов проводилось по ГОСТ 27484-86.

С помощью метода инфракрасной Фурье спектроскопии (ИК-Фурье спектроскопии) можно получить информацию о характере возникающих ковалентных связей в системе. Изучение модифицированных образцов частично разрушенной древесины методом ИК-Фурье спектроскопии позволяет выявить образование новых ковалентных связей подложки с модификатором.

ИК-Фурье спектры исследованных образцов были получены на ИК-Фурье спектрофотометре VERTEX V70 фирмы «Bruker».

< п

№ (D t О

з.Н G Г

о

0 ф

ф _

1 in n in in N № 1

a 9 m —

n 9

n 9 о

S ( t ф

s t S SS

ns

e N

Ф a

s 3

y о

0 -S

1 Я l о

О

ф ф ф —'

[м

• w

W Ы

s у с о e к

Рис. 2. Фасад Англиканской церкви, 15.02.2018 - -Fig. 2. The facade of the church of England, О О 15.02.2018

во во

о о

N N

> (Л

с и

gg M

Рис. 3. Окладной венец Англиканской церкви

Fig. 3. The folding crown of the Anglican church

Табл. 1. Размеры испытуемых образцов Table 1. Dimensions of the test samples

Размер образцов, мм / Sample size, mm Тип испытаний / Test type

20x20x30 Испытания на пожароопасность, испытания горелкой с игольчатым пламенем по ГОСТ 27484-87 / Fire tests, tests with a needle-flame burner in accordance with GOST 27484-87

20x20x30 Определение условного предела прочности при сжатии поперек волокон по ГОСТ 16483.11-72 / Determination of the conditional tensile strength at compression across fibers according to GOST 16483.11-72

20x20x30 Определение условного предела прочности при сжатии вдоль волокон по ГОСТ 16483.10-73 / Determination of the conditional tensile strength at compression along the fibers in accordance with GOST 16483.10-73

10x10x40 Определение предела прочности при статическом изгибе по ГОСТ 16483.3-84 / Determination of the ultimate strength at static bending in accordance with GOST 16483.3-84

20x20x10 Водопоглощение по ГОСТ 16483.20-72 / Water absorption according to GOST 16483.20-72

10x10x5 Фурье спектроскопия / Fourier-transform spectroscopy

(0

S о H

го с

Ф

Ф Ф с с

^ 'i? О ш

о ^ о

to О to

о >> оо ■см <Л

z S

ф

■I 3

cl со

^ Щ

00 о СП у

СП

15

(Л g

со ъ _ ф

ф

и о

U (Л Ф Ш

u >

Рис. 4. Фотографии испытания обработанной древесины из окладного венца Англиканской церкви при испытании на сжатие вдоль волокон: слева — необработанный образец; справа — образец, обработанный НТФ 40 % Fig. 4. Photographs of a test of processed wood from the Anglican church's folding crown during a compression test along the fibers: left — untreated sample; on the right is a sample treated with NTP 40 %

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Результаты определения предела прочности исходной и модифицированной различными составами древесины на сжатие вдоль и поперек волокон приведены в табл. 2.

В табл. 3 приведены результаты определения предела прочности при изгибе вдоль волокон исходной и модифицированной различными составами древесины.

Как следует из приведенных в табл. 2 и 3 данных, наилучшими прочностными характеристиками обладают образцы, поверхностно модифицированные сэндвичевыми покрытиями, содержащими 40 % НТФ и 20 % клея ЭП. Количественное увеличение прочности определяется по всем параметрам (см. табл. 4).

Зависимость водопоглощения образцов древесины от вида модификатора, а также от времени выдержки отражают соответствующие графики (рис. 5).

При модифицировании частично разрушенной древесины борной кислотой, НТФ и МФК происходит уменьшение водопоглощения на 10, 30 и 40 %, соответственно, относительно необработанной древесины. Водопоглощение древесины, модифицированной сэндвичевыми покрытиями, еще более снижается. Наименьшим водопоглощением обладают образцы древесины из Англиканской церкви, покрытые МФК 40 % + клей ЭП 20 % и НТФ + Аквидур ТТ 20 %. Одновременно увеличивается биостойкость образцов.

Результаты исследования огнезащитных свойств исследованных образцов приведены в табл. 5.

Испытанные покрытия обладают хорошими огнезащитными свойствами, переводя древесину в первую группу огнезащитной эффективности — не более 9 % потери массы при испытании по ГОСТ 27484-86.

На рис. 6 представлены ИК-Фурье спектры необработанного образца из окладного венца Англи-

Табл. 2. Определение предела прочности при сжатии вдоль и поперек волокон образцов древесины из окладного венца Англиканской церкви

Table 2. Determination of compressive strength along and across fibers of wood samples from the folding crown of an Anglican church

№ Модифицирующие составы / Modifying compounds ГОСТ 16483.10-73 o1 Mm, сжатие вдоль волокон / GOST 16483.10-73 o1 MPa, compression along the fibers ГОСТ 16483.11-72 a2 Mm, сжатие поперек волокон / GOST 16483.11-72 a2 MPa, compression across the fibers

0 Нативная древесина / Native wood 62,10 12,72

1 Образец окладного венца Англиканской церкви необработанный составами / Sample of the folding crown of the Anglican church untreated by compounds 16,17 2,23

2 НТФ* 40 % / NTP* 40 % 24,91 5,17

3 МФК** 40 % MPA** 40 % 23,90 5,26

4 Борная кислота 20 % / Boric acid 20 % 22,51 4,36

5 НТФ 40 % + Аквидур ТТ*** 20 % / NTP 40 % + Akvidur TT*** 20 % 38,84 5,84

6 МФК 40 % + Аквидур ТТ 20 % / MPA 40 % + Akvidur TT 20 % 36,93 6,17

7 Борная кислота 20 % + Аквидур ТТ 20 % / Boric acid 20 % + Akvidur TT 20 % 28,91 4,91

8 НТФ 40 % + клей ЭП**** 20 % / NTP 40 % + glue ER**** 20 % 37,23 6,09

9 МФК 40 % + клей ЭП 20 % / MPA 40 % + glue ER 20 % 37,69 6,24

10 Борная кислота 20 % + клей ЭП 20 % / Boric acid 20 % + glue ER 20 % 30,54 4,81

< DO

№ <D t О

э.н

M,

G Г

S С

о о cd

cd _

О (/)

n m

<n N

g 1

a 9 M -s c 9

n 9

о g (

t r

s t g gg

ns

e N

r g

S 3

y о

о s g

0 aj < 0

1 О

о

cd cd cd —'

Î?

ü " W Ы

s у с о Î к

10 10 о о

00 00

*Нитрилотриметилфосфоновая кислота (Nitrilotrimethylphosphonic acid)

**Метилфосфоновая кислота (Methylphosphonic acid)

***Состав на основе изоцианатов (Isocyanate-based composition)

****Эпоксидная смола (Epoxy resin)

Табл. 3. Определение предела прочности при изгибе вдоль волокон по ГОСТ 16483.3-84 а3 МПа образцов древесины из окладного венца Англиканской церкви /

Table 3. Determination of the flexural strength along fibers according to GOST 16483.3-84 a3 MPa of wood samples from the folding crown of an Anglican church

№ Образец / Sample ГОСТ 16483.3-84 a3 Mna, изгиб вдоль волокон / GOST 16483.3-84 a3 MPa, bending along the fibers

0 Нативная древесина, необработанный образец / Native wood, untreated by compounds 86,00

1 Англиканская церковь, необработанный образец / Anglican church, untreated sample 19,27

2 Англиканская церковь, НТФ 40 % / Anglican church, NTP 40 % 32,53

3 Англиканская церковь, МФК 40 % / Anglican church, MPA 40 % 28,51

4 Англиканская церковь, НТФ 40 % + Аквидур ТТ 20 % / Anglican church, NTP 40 % + Akvidur TT 20 % 32,17

5 Англиканская церковь, МФК 40 % + Аквидур ТТ 20 % / Anglican church, MPA 40 % + Akvidur TT 20 % 37,46

6 Англиканская церковь, НТФ 40 % + клей ЭП 20 % / Anglican church, NTP 40 % + glue ER 20 % 40,08

7 Англиканская церковь, МФК 40 % + клей ЭП 20 % / Anglican church, MPA 40 % + glue ER 20 % 36,58

«0 CO

о о

N N

> (Л

с и

¿a n

Табл. 4. Увеличение прочности модифицированной древесины, n раз Table 4. Increase in strength of modified wood, n times

Тип испытаний НТФ 40 % / NTP 40 % НТФ 40 % + клей ЭП 20 % / NTP 40 % + glue ER 20 %

Сжатие вдоль волокон МПа / Compression along fibers MPa 1,5 2,3

Сжатие поперек волокон МПа / Compression across fibers MPa 2,5 2,7

Сгиб вдоль волокон МПа / Fold along the fibers MPa 1,68 2,09

(0

S о H

^

cd

CD CD С С

IE '[? О ш

О ^ О

CD О CD

о >>

00 ■ —

CM £

= >

" CD

■I 3

cl со

^ Щ

00 о cn у

СП

& 15

(Л с

со ъ

Табл. 5. Результаты испытания игольчатым пламенем образцов древесины из окладного венца Англиканской церкви, модифицированных 40 %-ными антипиренами с последующим покрытием 20 %-ным гидрофобизатором Table 5. Results of testing with needle flame samples of wood from a folding crown of an Anglican church, modified with 40 % flame retardants, followed by a 20 % hydrophobic coating

№ Состав / Compound м0, г / m0, g м1, г / m1, g Am, % Примечание / Note

1 Необработанный образец / Untreated sample 5,42 2,08 61,62 3 мин 24 сек самостоятельное горение; 4 мин 18 сек тление / 3 min 24 sec self-combustion; 4 min 18 sec smoldering

2 НТФ 40 % / NTP 40 % 5,40 5,21 3,52 Самостоятельного горения нет / There is no independent burning

3 НТФ 40 % + Аквидур ТТ 20 % (2 слоя) / NTP 40 % + Akvidur TT 20 % (2 layers) 5,65 5,36 5,13 Самостоятельного горения нет There is no independent burning

4 НТФ 40 % + клей ЭП 20 % (2 слоя) / NTP 40 % + glue ER 20 % (2 layers) 4,34 4,12 5,07 Самостоятельного горения нет / There is no independent burning

5 НТФ 40 % (2 слоя) / NTP 40 % (2 layers) 7,82 7,48 4,35 Самостоятельного горения нет / There is no independent burning

6 НТФ 40 % + клей ЭП 20 % (1 слой) / NTP 40 % + glue ER 20 % (1 layer) 1,71 1,6 6,43 Самостоятельного горения нет / There is no independent burning

U 1Л ф Ф

a >

Ист. образец необработанный составами / Native sample unterated by compounds НТФ 40% / NTP 40%

НТФ 40% + Аквидур XT 20% / NTP 40% + Akvidur TT 20% НТФ 40% + Клей ЭП 20% / NTP 40% + glue ER 20% Метилф. к-та 40% / MPA 40%

Метилф. к-та 40% + Аквидур TT 20% / MPA 40% + Akvidur TT 20% Метилф. к-та 40% + Клей ЭП 20% / MPA 40% + glue ER 20% Борная кислота 20% / Boric acid 20%

Борная кислота 20% + Аквидур TT 20% / Boric acid 20% + Akvidur TT 20% 10 Борная кислота 20% + Клей ЭП 20% / Boric acid 20% + glue ER 20%

Рис. 5. Зависимость водопоглощения образцов модифицированной древесины от времени выдержки Fig. 5. Dependence of water absorption of samples of modified wood on aging time

канской церкви, а также обработанные НТФ 40 % и МФК 40 %.

При анализе ИК-Фурье спектров не обработанной, частично разрушенной древесины и древесины, модифицированной НТФ 40 % и МФК 40 %. В спектрах наблюдается появление новых полос в области характеристических частот 2285 см-1 и 928 см-1. Это говорит об образовании новых ковалентных связей первого слоя сэндвичевого покрытия с подложкой. Согласно работам [19, 20] полоса поглощения 928 см-1 характеризует ковалентную связь по типу Р-О-А1к. Полоса поглощения 2285 см-1 характери-

< п

№ (D t О

з.Н G Г

о

0 cd cd

1 (/) з ' со

СП

o

СЛ

CD CD

n 9

n CD o

S ( t Г

s t S SS

ns

e N t 3

y о

0 -

""" сп

1 я

S SS

no

зует увеличение связанных гидроксильных групп, что возможно при реакции переэтерификации компонентов древесины (целлюлозы и лигнина) с НТФ [19, 20]. Таким образом, при модифицировании частично разрушенной древесины НТФ или МФК произошло изменение поверхностного слоя с образованием адсорбционно-химических связей. Второй слой укрепляющего покрытия, состоящий из эпоксидной смолы, образует адсорбционные связи с первым слоем, что укрепляет модифицированный поверхностный слой и увеличивает прочность частично разрушенной древесины в 2,3-2,7 раза.

cd cd cd —'

[м

• w

I Ы

s у с о [ к

10 10 о о

00 00

со во

О О

N N

к Ф

U 3

> (Л

с и

m я И

го

с

ф

ф ф

С С 1=

О ш

о ^ о

CD О CD

4 ° о >> оо

см £

оо ■§ " ф

■I 3

о. со

Рис. 6. ИК-Фурье спектры образцов из окладного венца Англиканской церкви Fig. 6. Fourier-IR spectra of samples from a folding crown of an Anglican church

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное исследование показало возможность укрепления частично разрушенной древесины путем поверхностного модифицирования сэндвиче-вым покрытием. Его первый слой образуется за счет обработки водными растворами НТФ или МФК, а второй слой — путем нанесения раствора эпоксидной смолы. Разработанные сэндвичевые покрытия увеличивают прочность древесины в 2-2,5 раза, водопоглощение уменьшается в 2,53 раза. Обрабо-

танная древесина переходит в первую группу огнезащитной эффективности, также она приобретает антисептические свойства. Это решает актуальную задачу повышения прочности древесины памятников деревянного зодчества, придания ей огнестойкости, гидрофобности и биостойкости при проведении реставрационных работ, что способствует сохранению деревянных памятников, увеличивая долговечность их деревянных конструкций. Результаты работы направлены в ООО Архстройэкспертиза г. Архангельска.

оо о сп у

СП

? О

ел д со Ъ _ ф

ф и о

ЛИТЕРАТУРА

¡1 <л

■I ^ i

s= JS

U (Л Ф ш

и >

1. Florian M.-L.E. Scope and history of archaeological wood // Advances in Chemistry. 1989. Pp. 3-32. DOI: 10.1021/ba-1990-0225.ch001

2. Matsuo M., Yokoyama M., Umemura K., Sugi-yama J., Kawai S., Gril J. Aging of wood: Analysis of color changes during natural aging and heat treatment // Holzforschung. 2011. Vol. 65. Issue 3. Pp. 361-368. DOI: 10.1515/hf.2011.040

3. Yorur H., Kurt S., Yumrutas I. The effect of aging on various physical and mechanical properties

of scotch pine wood used in construction of historical Safranbolu houses // Drvna Industrija. 2014. Vol. 65. Issue 3. Pp. 191-196. DOI:10.5552/drind.2014.1328

4. Bjordal C.G. Microbial degradation of waterlogged archaeological wood // Journal of Cultural Heritage. 2012. Vol. 13. Issue 3. Pp. S118-S122. DOI: 10.1016/j.culher.2012.02.003

5. Pedersen N.B., Bjordal C.G., Jensen P., Felby C. Bacterial degradation of archaeological wood in anoxic waterlogged environments // In: Harding S.E. (ed.) Sta-

bility of Complex Carbohydrate Structures: Biofuels, Foods, Vaccines and Shipwrecks. Cambridge, 2013. Pp. 160-187. DOI: 10.1039/9781849735643-00160

6. Покровская Е.Н., Ковальчук Ю.Л. Биокоррозия, сохранение памятников истории и культуры. М. : Московский государственный строительный университет, ЭБС АСВ, 2013. 212 с. URL: https:// www.twirpx.com/file/1765425/

7. Belgacem N. Recent advances on surface chemical modification on polysaccharides: from basic consideration to concrete applications // Proceedings of International conference «Renewable resources: chemistry, technology, medicine». Saint-Petersburg, 2017. P. 25. URL: http://www.onlinereg.ru/rr2017/FINAL.pdf

8. Покровская Е.Н., Ковальчук Ю.Л. Химико-микологический метод исследования древесины // Современные проблемы биологического и технического древесиноведения : сб. тр. I Междунар. науч.-практ. конф., г. Йошкар-Ола, 20-23 сентября 2016 г. Йошкар-Ола : ПГТУ, 2016. С. 16-19. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01008642113

9. Покровская Е.Н., Ковальчук Ю.Л. Химико-микологический метод исследования древесины // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер. : Лес. Экология. Природопользование. 2017. № 1 (33). С. 86-92. DOI: 10.15350/2306-2827.2017.1.86

10. Покровская Е.Н. Сохранение памятников деревянного зодчества с помощью элементоорга-нических соединений. Химико-физические основы увеличения долговечности древесины. М., 2009. 136 с. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/02000011031

11. Knut E.L., Marstein L. Conservation of historic timber structures: An ecological approach. Oslo, 2016. 140 p. URL: http://openarchive.icomos.org/1656/

12. Покровская Е.Н., Кобелев А.А. Состав и свойства углистого слоя, образующегося при горении древесины, модифицированной фосфор- и крем-нийорганическими соединениями // Вестник МГСУ. 2008. № 3. С. 128-133. URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/sostav-i-svoystva-uglistogo-sloya-obrazuy-

Поступила в редакцию 19 сентября 2018 г. Принята в доработанном виде 16 октября 2018 г. Одобрена для публикации 29 октября 2018 г.

uschegosya-pri-gorenii-drevesiny-modifitsirovannoy-fosfor-i-kremniyorganicheskimi

13. Асеева Р.М., Серков Б.Б., Сивенков А.Б. Горение древесины и ее пожароопасные свойства. М. : Академия ГПС МЧС России, 2010. 262 с. URL: https://cyberleninka.ru/artide/n/gorenie-i-pozharnaya-opasnost-drevesiny

14. Анохин Е.А., Полищук Е.Ю., Сивенков А.Б. Пожарная опасность ограждающих деревянных конструкций с длительным сроком эксплуатации // Пожаровзрывобезопасность. 2016. Т. 25. № 10. С. 30-40. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.10.30-40

15. Анохин Е.А., Полищук Е.Ю., Сивенков А.Б. Применение огнезащитных пропиточных композиций для снижения пожарной опасности деревянных конструкций с различными сроками эксплуатации // Пожаровзрывобезопасность. 2017. Т. 26. № 2. С. 22-35. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.02.22-35

16. Покровская Е.Н. Получение биостойких материалов при поверхностной модификации древесины // Вестник МГСУ. 2011. № 7. С. 636-640. URL: https://cyberleninka.ru/artide/n/poluchenie-biostoykih-materialov-pri-poverhnostnoy-modifikatsii-drevesiny-1

17. Покровская Е.Н., Чистов И.Н., Шепта-лин Р.А. Сэндвичевые покрытия по древесине с использованием нанокомпозитов // Строительные материалы. 2010. № 7. С. 78-81. URL: https://cyber-leninka.ru/article/n/issledovanie-s-pomoschyu-ik-furie-spektroskopii-reaktsiy-vzaimodeystviya-kompozitsiy-na-osnove-fosfororganicheskih-soedineniy-i

18. Афанасьев С.В., Балакин В.М. Теория и практика огнезащиты древесины и древесных изделий. Самара : Изд-во СНЦ РАН, 2012. 138 с. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01008112928

19. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. М. : МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012. 54 с.

20. Купцов А.Х., Жижин Г.Н. Фурье-КР и Фурье-ИК спектры полимеров. М. : Физматлит, 2001. 656 с. URL: https://www.twirpx.com/file/375141/

< п

№ (D t О

э.н

M,

G Г

S С

о

0 CD CD

1 (/) з ' со

(Л

o

LT)

CD CD

c 9

n 9 o

S ( t r

S t

Л ЛЛ

ns

e N

r Л

S 3

y о

0 -(

1 Я v 0

il(( ПО

CD CD CD —'

Об авторе: Покровская Елена Николаевна — доктор технических наук, профессор, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, elenapokropvskaya@bk.ru.

REFERENCES

î?

ü w

w Ы s □

s у с о î к

1. Florian M.-L.E. Scope and history of archaeological wood. Advances in Chemistry. 1989; 3-32. DOI: 10.1021/ba-1990-0225.ch001

2. Matsuo M., Yokoyama M., Umemura K., Sugi- 2 2 yama J., Kawai S., Gril J. Aging of wood: Analysis of 2 2 color changes during natural aging and heat treatment. 00 w

со во

О О

N N

к Ф

U 3

> (Л

с и

öS м

in

го

с

ф

ф ф Ç Ç

ъ '!?

О ш

О ^

со О to

4 °

о >>

СО --И см £

Z ig

сл ■§

CT- ф

■I 3

cl со

^ g СО о

œ О

m

о

(Л ç

со Ъ _ ф

ф

и о

с

i !

î= is

U <Л

Ф ш

u >

Holzforschung. 2011; 65(3):361-368. DOI: 10.1515/ hf.2011.040

3. Yorur H., Kurt S., Yumrutas I. The effect of aging on various physical and mechanical properties of scotch pine wood used in construction of historical Saf-ranbolu houses. Drvna Industrija. 2014; 65(3):191-196. D01:10.5552/drind.2014.1328

4. Bjordal C.G. Microbial degradation of waterlogged archeological wood. Journal of Cultural Heritage. 2012; 13(3):S118-S122. DOI:10.1016/j.cul-her.2012.02.003

5. Pedersen N.B., Bjordal C.G., Jensen P., Felby C. Bacterial degradation of archaeological wood in anoxic waterlogged environment. In: Harding S.E. (ed.) Stability of Complex Carbohydrate Structures: Biofuels, Foods, Vaccines and Shipwrecks. Cambridge, 2013; 160-187. DOI: 10.1039/9781849735643-00160

6. Pokrovskaya E.N., Kovalchuk Yu.L. Biocorrosion, preservation of historical and cultural monuments. Moscow, Moscow State University of Civil Engineering, EBS ASV Publ., 2013; 212. URL: https://www. twirpx.com/file/1765425/ (rus.).

7. Belgacem N. Recent advances on surface chemical modification on polysaccharides: from basic consideration to concrete applications. Proceedings of International conference "Renewable resources: chemistry, technology, medicine". Saint-Petersburg, 2017; 25. URL: http://www.onlinereg.ru/rr2017/FINAL.pdf

8. Pokrovskaya E.N., Kovalchuk Yu.L. Chemical and Mycological Method Used to Study Timber. Modern Problems of Biological and Technical Wood Science. Collection of proceedings of the First International Scientific and Practical Conference. Yoshkar-Ola, PGTU Publ., 2016; 16-19. URL: https://search.rsl. ru/ru/record/01008642113 (rus.).

9. Pokrovskaya E.N., Kovalchuk Yu.L. Chemical and mycological method used to study timber. Vestnik of Volga State University of Technology. Ser. : Forest. Ecology. Nature management. 2017; 1(33):86-93. DOI: 10.15350/2306-2827.2017.1.86 (rus.).

10. Pokrovskaya E.N. Preservation of monuments of wooden architecture with the help of organoelement compounds. Chemical and physical basis for increasing the longevity of wood. Moscow, 2009; 136. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/02000011031 (rus.).

11. Knut E.L., Marstein L. Conservation of historic timber structures: An ecological approach. Oslo, 2016; 140. URL: http://openarchive.icomos.org/1656/

Received September 19, 2018

Adopted in a modified form October 16, 2018

Approved for publication October 29, 2018

12. Pokrovskaya E.N., Kobelev A.A. Composition and properties of the layer of the carbonaceous layer formed in the combustion of wood modified by phosphorus and silicone compounds. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2008; 3:128-133. URL: https://cyberleninka. ru/article/n/sostav-i-svoystva-uglistogo-sloya-obrazuy-uschegosya-pri-gorenii-drevesiny-modifitsirovannoy-fosfor-i-kremniyorganicheskimi (rus.).

13. Aseeva R.M., Serkov B.B., Sivenkov A.B. Burning of Wood and Its Flammable Properties. Moscow, Akademiya GPS MChS Rossii Publ., 2010; 262. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/gorenie-i-pozhar-naya-opasnost-drevesiny (rus.).

14. Anokhin E.A., Polishchuk E.Yu., Sivenkov A.B. Fire danger protecting wooden structures long term operation. Fire and explosion safety. 2016; 25(10):30-40. DOI: 10.18322/PVB.2016.25.10.30-40 (rus.).

15. Anokhin E.A., Anokhin E.A., Polishchuk E.Yu., Sivenkov A.B. Use of fire-retardant impregnating compositions for reducing fire hazard of wooden structures of various lifetimes. Fire and explosion safety. 2017; 26(2):22-35. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.02.22-35 (rus.).

16. Pokrovskaya E.N. Research of bioproof materials at superficial modification of wood. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2011; 7:636-640. URL: https://cyberlen-inka.ru/article/n/poluchenie-biostoykih-materialov-pri-poverhnostnoy-modifikatsii-drevesiny-1 (rus.).

17. Pokrovskaya E.N., Chistov I.N., Sheptalin R.A. Sandwich coatings on wood using nanocomposites. Building Materials. 2010; 7:78-81. URL: https://cyber-leninka.ru/articleMissledovanie-s-pomoschyu-ik-furie-spektroskopii-reaktsiy-vzaimodeystviya-kompozitsiy-na-osnove-fosfororganicheskih-soedineniy-i (rus.).

18. Afanasyev S.V., Balakin V.M. Theory and practice offire protection of wood and wood products. Samara, Samara scientific center of the Russian Academy of Sciences Publ., 2012; 138. URL: https://search. rsl.ru/ru/record/01008112928 (rus.).

19. Tarasevich B.N. IR spectra of the main classes of organic compounds. Moscow, Moscow State University named after M.V. Lomonosov Publ., 2012; 54. (rus.).

20. Kuptsov A.Kh., Zhizhin G.N. Fourier-Raman spectra and Fourier-IR spectra of polymers. Moscow, Fizmatlit Publ., 2001; 656. URL: https://www.twirpx. com/file/375141/ (rus.).

About the author: Elena N. Pokrovskaya — Doctor of Technical Sciences, Professor, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation, elenapokropvskaya@bk.ru.