Drewno pomimo wielu zalet takich jak stosunkowo wysoka wytrzymałość, estetyczny wygląd i łatwość obróbki, nie jest materiałem całkowicie trwałym. Z biegiem czasu może ulegać różnym procesom degradacji, które prowadzą do pogorszenia jego właściwości użytkowych. Na trwałość drewna wpływa wiele czynników środowiskowych. Niektóre z nich działają powoli i stopniowo zmieniają strukturę materiału, inne natomiast mogą powodować szybkie i poważne uszkodzenia. Dlatego ogromne znaczenie ma poznanie przyczyn jego niszczenia oraz sposobów ograniczania tych procesów.
Dlaczego drewno ulega degradacji?
Drewno jest materiałem pochodzenia organicznego, zbudowanym głównie z celulozy, hemicelulozy oraz ligniny. Składniki te stanowią naturalne źródło energii dla wielu organizmów żywych. Nawet po przetworzeniu drewna na materiał konstrukcyjny jego struktura chemiczna pozostaje podatna na oddziaływanie czynników biologicznych.
Proces pogarszania właściwości drewna określa się często jako biodegradację czy biokorozję. Pojęcia te odnoszą się do stopniowego niszczenia materiału pod wpływem czynników środowiskowych lub działalności organizmów żywych. W literaturze dotyczącej ochrony drewna wyróżnia się trzypodstawowe grupy czynników powodujących jego degradację:
- czynniki biologiczne,
- czynniki fizyczne,
- czynniki chemiczne.
W praktyce największe znaczenie mają czynniki biologiczne, które w sprzyjających warunkach mogą doprowadzić do bardzo poważnych uszkodzeń elementów drewnianych.
Biologiczne czynniki niszczące drewno
Organizmy żywe odgrywają kluczową rolę w procesach rozkładu drewna w środowisku naturalnym. W przyrodzie zjawisko to jest korzystne, ponieważ umożliwia obieg materii i rozkład martwych roślin. Jednak w przypadku drewna wykorzystywanego przez człowieka procesy te są niepożądane i prowadzą do strat materialnych.
Do najważniejszych biologicznych czynników niszczących drewno należą: grzyby, owady, bakterie, glony i porosty. Każda z tych grup organizmów oddziałuje na drewno w nieco inny sposób.
Grzyby niszczące drewno
Grzyby należą do najważniejszych organizmów powodujących rozkład drewna. Ich rozwój możliwy jest przede wszystkim w warunkach podwyższonej wilgotności. Zarodniki grzybów są powszechnie obecne w środowisku, dlatego łatwo osiadają na powierzchni materiałów organicznych.
Po wniknięciu do struktury drewna grzyby rozwijają sieć strzępek, które wydzielają enzymy rozkładające jego składniki chemiczne. W rezultacie dochodzi do stopniowego osłabienia ścian komórkowych drewna. Skutkiem działania grzybów jest między innymi:
- spadek wytrzymałości materiału,
- zmiana barwy drewna,
- powstawanie spękań i kruchości struktury.
W skrajnych przypadkach drewno może ulec niemal całkowitemu rozkładowi.
Owady żerujące w drewnie
Drugą bardzo ważną grupą organizmów niszczących drewno są owady ksylofagiczne, czyli gatunki, które wykorzystują drewno jako źródło pokarmu lub miejsce rozwoju larw. Do najbardziej znanych owadów atakujących drewno należą: kołatki, spuszczele i miazgowce.
Owady te składają jaja w szczelinach drewna lub w jego powierzchniowych warstwach. Po wykluciu się larwy zaczynają drążyć w drewnie liczne korytarze, które z czasem mogą znacznie osłabić jego strukturę. Objawami obecności owadów w drewnie są zazwyczaj:
- małe otwory w powierzchni materiału,
- drobny pył drzewny wysypujący się z otworów,
- charakterystyczne odgłosy żerowania.
Jeżeli ingerencja jest intensywna, elementy drewniane mogą utracić swoją nośność konstrukcyjną.
Bakterie i mikroorganizmy
Bakterie również mogą uczestniczyć w procesie degradacji drewna, choć ich działanie jest zazwyczaj mniej spektakularne niż w przypadku grzybów czy owadów. Mikroorganizmy te rozwijają się głównie w środowisku o bardzo dużej wilgotności, na przykład w drewnie stale narażonym na kontakt z wodą.
Bakterie powodują stopniowe zmiany w strukturze ścian komórkowych drewna. Proces ten polega na powolnym rozkładzie niektórych składników chemicznych materiału.
Glony i porosty
Na powierzchni drewna znajdującego się w wilgotnym środowisku często rozwijają się również glony oraz porosty. Organizmy te zwykle nie powodują głębokiej degradacji materiału, jednak mogą sprzyjać zatrzymywaniu wilgoci na jego powierzchni.
Długotrwałe zawilgocenie drewna zwiększa ryzyko rozwoju grzybów i innych mikroorganizmów, które są znacznie bardziej destrukcyjne dla jego struktury.
Fizyczne czynniki niszczące drewno
Oprócz organizmów żywych na stan drewna wpływają również różne czynniki fizyczne. W wielu przypadkach oddziałują one na materiał przez długi czas, powodując stopniowe zmiany jego właściwości.
Do najważniejszych czynników fizycznych należą między innymi
- wilgotność,
- zmiany temperatury,
- promieniowanie słoneczne,
- obciążenia mechaniczne.
Wilgotność drewna
Wilgotność odgrywa kluczową rolę w procesach degradacji drewna. Wysoka zawartość wody w materiale sprzyja rozwojowi organizmów biologicznych, zwłaszcza grzybów.
Jednocześnie drewno reaguje na zmiany wilgotności poprzez pęcznienie i kurczenie się. Powtarzające się cykle tych zmian mogą prowadzić do: powstawania szczelin i pęknięć, odkształceń elementów konstrukcyjnych, osłabienia struktury materiału.
Promieniowanie słoneczne
Promieniowanie ultrafioletowe zawarte w świetle słonecznym powoduje zmiany chemiczne w zewnętrznych warstwach drewna. W wyniku jego działania dochodzi do stopniowego utleniania składników materiału. Najbardziej widocznym efektem tego procesu jest szarzenie powierzchni drewna oraz pogorszenie jego wyglądu estetycznego.
Uszkodzenia mechaniczne
Drewno wykorzystywane w konstrukcjach poddawane jest różnego rodzaju obciążeniom. Jeżeli obciążenia te przekraczają dopuszczalne wartości lub działają przez długi czas, mogą prowadzić do powstawania uszkodzeń. Do najczęstszych należą:
- pęknięcia wzdłuż włókien,
- odkształcenia elementów drewnianych,
- lokalne zniszczenia struktury materiału.
Uszkodzenia mechaniczne często ułatwiają wnikanie wilgoci oraz rozwój organizmów biologicznych.
Chemiczne czynniki degradacji drewna
Drewno wykazuje stosunkowo dużą odporność na działanie wielu związków chemicznych. Jednak w określonych warunkach również substancje chemiczne mogą powodować zmiany w jego strukturze.
Działanie kwasów i zasad
Silne kwasy oraz zasady mogą prowadzić do rozkładu niektórych składników drewna. W środowisku kwaśnym może dochodzić do hydrolizy polisacharydów budujących ściany komórkowe. Długotrwałe oddziaływanie takich substancji powoduje osłabienie właściwości mechanicznych materiału.
Reakcje chemiczne z metalami
W wielu konstrukcjach drewnianych stosuje się metalowe elementy łączące, takie jak gwoździe, śruby czy stalowe płytki montażowe. W kontakcie z drewnem mogą zachodzić reakcje chemiczne prowadzące do powstawania produktów korozji. Może to wpływać zarówno na trwałość metalu, jak i na właściwości samego drewna, warto jednak uwzględnić, że dotyczy to przede wszystkim zmian wizualnych w konstrukcji
Jak ograniczyć niszczenie drewna?
Aby zwiększyć trwałość drewna, stosuje się różne metody jego ochrony. Do najważniejszych należą: impregnacja drewna specjalnymi preparatami, stosowanie powłok zabezpieczających przed wilgocią i promieniowaniem UV i właściwe zaprojektowanie i wykonanie konstrukcji
Odpowiednia profilaktyka oraz regularna konserwacja pozwalają znacznie wydłużyć okres użytkowania elementów drewnianych. Więcej informacji o impregnacji drewna znajdziesz w innym artykule dostępnym na naszej stronie.
Podsumowanie
Drewno jest materiałem naturalnym, który w określonych warunkach może ulegać różnym procesom degradacyjnym. Na jego trwałość wpływają zarówno czynniki biologiczne, jak i fizyczne oraz chemiczne.
Największe zagrożenie dla elementów drewnianych stanowią organizmy biologiczne, zwłaszcza grzyby i owady. Jednocześnie wilgoć, promieniowanie słoneczne oraz niekorzystne warunki eksploatacji mogą znacząco przyspieszyć proces niszczenia drewna.
Znajomość czynników powodujących degradację drewna pozwala skuteczniej chronić ten materiał oraz wydłużyć jego trwałość w praktyce budowlanej.
