Vybrané tradiční techniky ochrany a konzervace dřeva (část 1.)
Foto: Pexels
Ochrana dřeva se oproti minulosti výrazně proměnila. Prošla vývojem, při kterém se některé důležité postupy a přístupy zcela vytratily, přestaly se používat, či je nahradily jiné. V dvoudílném seriálu uvádíme několik tradičních postupů práce se dřevem, včetně jeho přirozené ochrany a techniky konzervace. V prvním díle se budeme věnovat kromě vybraných tradičních technik ochrany a konzervace dřeva také tradičním postupům práce se dřevem, jakožto přirozené ochrany dřeva, a částečně i způsobům, které se používají v současnosti – ty převažují v druhé části seriálu.
Úvod
Dřevo jako vnitřní zdřevnatělá část kmene, větví a kořenů podpírá stromy po celá staletí a jako technologický materiál dokáže po dlouhou dobu udržet velká zatížení (Yokoyama a kol., 2009 [1]). Proto je součástí kulturních památek mnoha civilizací již od počátku vývoje lidstva. Unikátní historické památky ze dřeva, od soch, oltářů, vyřezávaného nábytku až po celé dřevěné stavby, jsou uměleckým vyjádřením představ a estetického cítění člověka (Požgaj a kol., 1997 [2]). Dřevo jako konstrukční materiál je v řadě ohledů porovnatelné s jinými stavebními materiály. Je pružné, pevné a přitom lehké, má dobré tepelněizolační vlastnosti, je schopné snášet velká zatížení, tlumit vibrace a má výborné rezonanční vlastnosti [2]. Zároveň se ale jedná o materiál přírodní a jako takový disponuje velkou mnohotvárností danou růstovými podmínkami, prostředím a dědičnými dispozicemi. Tato variabilita vlastností je patrná nejen v rámci druhu, ale i uvnitř jednoho kmene a předurčuje dřevo k anizotropnímu chování. Přitom při posouzení vlastností dřeva historických objektů a konstrukcí zejména z pohledu rozměrové stálosti jsou pevnostní charakteristiky a hygroskopické chování dřeva zásadní a praktickou otázkou.
Dřevo s památkou stárne. Lze říci, že jde o specifický proces závislý na mnoha faktorech. Obecně je možné stárnutí dřeva označit za velmi komplikovaný proces. Studií zabývajících se problematikou vlastností starého dřeva z hlediska jeho opětovného použití ve stavbách je velmi málo, a přitom mají velký význam při rekonstrukci kulturních památek. Proces stárnutí dřeva začíná už v okamžiku těžby stromu. Samotné změny v hlavních a doprovodných složkách pokáceného dřeva jsou ovlivněny jeho druhem a tvarem, způsobem opracování a následného ošetření. Velmi významně je dřevo ovlivněno také prostředím, v němž dochází k jeho stárnutí. V teplém a suchém prostředí přetrvává dřevo v konstrukcích i několik tisíc let. Naopak v podmínkách zvýšené vlhkosti, ideálních pro působení bakterií, hub a hmyzu, se degradace dřeva urychluje. Chemické změny při stárnutí dřeva se projevují zejména v jeho sorpčních, pevnostních a dalších technických vlastnostech. Ukazatelem odolnosti vůči působení abiotických a biotických činitelů v daném prostředí je jeho trvanlivost. Proto je ochrana dřeva, potažmo způsoby prodlužování trvanlivosti dřeva, stěžejní otázkou při obnově památek, při jejich údržbě, zachování či sanaci. Ochrana dřeva se dnes oproti minulosti proměnila. Prošla vývojem, při kterém se některé důležité postupy a přístupy vytratily, přestaly používat či je nahradily jiné.
Vybrané tradiční techniky ochrany a konzervace dřeva
Používání odolných dřevin
Za odolné dřeviny v našich podmínkách jsou považovány zejména listnaté dřeviny, jako je dub (Quercus), akát (Robinia pseudacacia), jasan (Fraxinus excelsior) apod. Z jehličnatých dřevin jde především o modřín (Larix). Tyto dřeviny jsou odolnější proti dřevokazným škůdcům oproti běžně používanému stavebnímu řezivu ze dřeva jedle (Abies), smrku (Picea) nebo borovice (Pinus) (obr. 1). Jejich použití lze doporučit především na prvky přicházející do styku se zdivem (pozednice, stropní a vazné trámy, okapové vaznice), na prvky umístěné v nechráněné vnější expozici, vlhku a vodě a na výrobu dřevěných spojovacích prostředků (kolíky, hmoždíky, klíny) apod.
Podle tesaře Vlčka (Vlček 2018, [3]) se nejčastěji k tesání používá smrková kulatina, podle četnosti použití v konstrukcích pak následuje modřín a dub. Tesání borovice závisí spíš na její momentální dostupnosti. Z literatury je známo, že otesat je možné každý druh dřeva, ze zkušenosti pak kromě výše uvedených ještě olši, vrbu a břízu. Smrk úspěšně nahrazuje v historických konstrukcích jedli, je však na ruční zpracování sekerou značně náročnější, zejména pokud není kulatina prvotřídní. Je to dáno hlavně houževnatostí smrkové hmoty. Ideální materiál představuje rovný kmen s minimem suků, bez točitosti vláken. Modřínová kulatina je často používaná na výrobu trámů pro problematická místa, jako jsou pozednice, spodní prahové trámy, krátčata apod., která jsou třeba částečně vystavena vlivu povětrnosti. Dub se užívá všude tam, kde původně v konstrukci byl anebo měl být, též ovšem záleží na možnostech investora, protože konstrukci prodražuje, dražší je materiál i jeho opracování. Obecně platí paradox, že nejsnadněji se pracuje se dřevem káceným v létě, to znamená, že čím víc vody kmen obsahuje, tím je jeho omítání sekerou snadnější. V naší praxi tahle možnost nastává zcela výjimečně a materiál takto vyrobený se užívá jako pomocný nebo provizorní. Tesání v zimě, i když jsme jej léta praktikovali, hlavně kvůli objemům zpracované kulatiny (120–130 m3 ročně), je nepraktické, zejména pokud mrzne. Dřevo je pak tuhé a obtížně se tesá, nehledě na problematičnost práce venku. Nejlépe se jeví dřevo ze zimní těžby otesat zjara, jak to podmínky dovolí. Loupání kůry z kulatiny, kterou nelze otesat bezodkladně, ochrání dřevo před množstvím škůdců, nevýhodou však je, že dřevo rychle vysychá a tesání je pak velmi náročné.
Obr. 1: Pohled na tangenciální řezy dřevinami. Zleva: jedle (Abies), smrk (Picea), dub (Quercus) a akát (Robinia pseudacacia). (Zdroj: Lexikon dřev, LDF Mendelu)
Těžba a výběr dřeva
Vhodnou dobu pro těžbu dřeva ovlivňuje „správné postavení Měsíce“. Naši předkové měli vypozorované termíny těžby dřeva, které potom mělo určité požadované vlastnosti. Např. dřevo, které téměř nehoří, nebo je odolné proti napadení dřevokazným hmyzem, či je tzv. „klidné“ (při sušení se nekroutí) apod. Dochovalo se mnoho přísloví, např.: Kdo dřevo kácí na Štědrý den, jeho dům vydrží desetkrát déle postaven; Na Fabiána a Sebastiána (20. ledna) míza proudit začíná. Vždy se jednalo o dobu vegetačního klidu, kdy míza je v kořenech (Koudelka 2008 [4]). Staří tesaři říkají: „Když chceš mít dobré stavební dřevo, poraz stromy korunou dolů z kopce a nech je i s větvemi pár týdnů ležet, než dřevo odvezeš z lesa.“ Když se pokácí strom, reaguje reflexem zachování druhu. Pokouší se ještě jednou kvést, vytvářet semena a rozmnožovat se. K tomu potřebuje vodu. „Nasává“ svými větvemi pořádně ještě jednou a snaží se tvořit nové jehličí a semena. Tak táhne strom přirozenými cestičkami a kanálky vodu z kmene do koruny. Tím se dřevo zklidní a dřevní vlákna zůstanou neporušena. Svahovou polohou stromů s korunou dolů je proud mízy z kmene do koruny ještě zesílen zemskou přitažlivostí.
Na kvalitu dřeva má velký vliv hustota letokruhů. Rychle rostlé smrky s odstupy jednoho až tří centimetrů mezi jednotlivými letokruhy nejsou v nížinách na půdě bohaté na živiny vzácností, zatímco na horách je má tentýž druh stromu jeden milimetr nebo ještě méně. Dřevo lze v tomto ohledu přirovnat k látkám. Čím jemnější a propojenější je struktura, tím elastičtější, pevnější a i kvalitnější látka je. Velmi rychle vyrostlý údolní smrk se má ke smrku z vysokých poloh tak jako hrubý jutový pytel k jemné hedvábné látce. Přirozená ochrana dřeva neznamená pouze vytěžit dřevo ve správný okamžik, nýbrž také zpracovat je tak, aby ho suchost chránila před houbami a hmyzem. Během let správného uskladnění se kromě sušení děje ještě něco velmi důležitého, okysličování a různé další procesy způsobují změnu látek obsažených ve dřevu. Odbourávají se živiny pro dřevokazný hmyz a houby. Dalším jevem souvisejícím s lesním místem a původem stromů je „přirozený“ les. Pro každou lesní půdu, pro každé místečko na Zemi stanovila „Matka příroda“ generace trvajícím výběrem a evolucí směs druhů stromů, které se tam přesně hodí a nachází s půdou harmonickou rovnováhu. Od přírody neexistuje v teplejších, níže položených oblastech pod 1100–1200 m nadmořské výšky prakticky žádný čistě jehličnatý les. Absolutní důraz na ekonomické hledisko lesního hospodářství vedlo k rozšíření monokultur do nižších poloh. Až pozdě, po desetiletích monokulturního lesnictví, se zjistilo, že tyto nepřirozené jehličnaté porosty mají mnoho nevýhod – jedná se hlavně o náchylnost vůči dřevokazným škůdcům (Koudelka 2008 [4]).
Převážná část kulatiny po pokácení zůstává ležet na skládce až několik měsíců, nežli je dále zpracována, což vede k jejímu částečnému znehodnocení. Totéž platí o kulatině z polomů. Přednostně je těženo dřevo oslabené a napadené (často kůrovec). Nejkvalitnější část kulatiny je vyvážena do zahraničí. Výběr kvalitního dřeva je tedy velmi náročnou činností, která významnou měrou přispívá k životnosti konstrukce. Nejlepších výsledků lze dosáhnout při výběru kulatiny přímo v lese nastojato a jejím sledování po celou dobu procesu zpracování a dopravy. Při výběru kulatiny je nutné sledovat kromě napadení dřeva škůdci rovněž sukovitost, hustotu (šířku letokruhů), trhliny výsušné a dřeňové, odklon vláken, zakřivení prvku, křemenitost, dřeň, zárosty a smolníky (Mlázovský 2000 [5]). Dříve se materiál kácel „na míru“, podle účelu se volila lokalita a materiál se v lese přímo vybíral. Praxe ukazuje, že urychlené sušení dřeva má neblahý dopad na jeho další chování, zejména u rozměrných kusů.
Poznatky z anatomie dřeva a praxe: Kvalita použitého materiálu významně ovlivňuje kvalitu provedení a trvanlivost konstrukce, příp. konstrukčních oprav. Kvalitu dřeva lze zajistit vhodným výběrem kulatiny (na stojato nebo na vývozním místě přímo v lese či na manipulačním skladě). Výběr na manipulačním skladě je nejčastější, ale nejhorší variantou, bez možnosti hodnocení původu kulatiny. Je tam často namíchaná kulatina z různých stanovišť, a tím pádem i různé kvality. Doba těžby je optimální v době vegetačního klidu (prosinec až únor, obr. 2) a v době ubývajícího Měsíce po úplňku. Čerstvé dřevo není vhodné na okamžité použití, optimální situace nastává ve chvíli, kdy se po skácení kulatina tradičně opracuje na požadované profily, které se nechají několik měsíců odležet (minimálně 6, ideálně 12), a až poté dochází k jejich zabudování do konstrukce. Maximální požadovaná vlhkost dřeva v případě protézování je 20 %, při ní již nedochází k výraznému sesychání a deformacím, které jsou nežádoucí např. při výrobě celodřevěných spojů. Pro zajištění dostatečné hustoty dřeva, a tím pevnosti, je vhodné vybírat dřevo se čtyřmi a více letokruhy na 1 cm (Kloiber, Růžička 2018 [6]).
Obr. 2: Zpracování kulatiny v lese v době vegetačního klidu, cca r. 1920. (Foto: Jaroslav Jakubes)
Máčení, vlhčení a plavení dřeva
Máčením (lépe plavením) čerstvě pokácené kulatiny před zpracováním se zlepšují vlastnosti dřeva, které následně vykazuje vyšší pevnost a odolnost proti škůdcům, výrazně jsou omezeny výsušné trhliny a kroucení. Doporučená doba máčení měkkého dřeva je dva měsíce. Kromě toho slouží máčení k ochraně a konzervaci kulatiny v době od pokácení do zpracování, kdy je velmi náchylná k napadení dřevokazným hmyzem. Takto lze tedy uchovat kulatinu ze zimní těžby bez rizika znehodnocení škůdci až do doby zpracování např. v letním období. K máčení dřeva docházelo samovolně při plavení dřeva po vodních cestách (obr. 3). Během této dopravy bylo dřevo i chráněno, docházelo k vyluhování některých živin vodou (hlavně extraktivních látek). Na březích splavných řek se natěžené kulatiny ujímali plavci, kteří je na vazišti pomocí houžví svázali do vorů nebo prámů. Ty byly spojeny do pramenů a po vodě dopravovány až na místa určení. Nejznámější plavecká cesta ze Šumavy do Prahy trvala několik týdnů a během sezony od tání do zámrazu absolvovali plavci těchto „rázů – rajzů“ několik desítek.
Dalším způsobem je uskladnění dřeva před jeho opracováním ve vodních nádržích. To lze provést dvěma způsoby, a to ve vodě proudící – „živé“, nebo stojaté – „mrtvé“. Důležité je plné ponoření kulatiny pod hladinu vody, aby nedocházelo k nerovnoměrnému nasakování a vysychání horních partií dřeva. Množství vyluhovaných látek také významně ovlivňuje teplota vody, vyšší teplota proces výluhu urychluje. Máčené dřevo se projevuje menší sesychavostí a je značně sníženo i jeho borcení, protože uložením do vody ztrácí růstové napětí. Plavená či máčená kulatina byla proto velmi žádaný materiál. K impregnaci až petrifikaci dřevní hmoty bylo dřevo ukládáno do bahna stojící vody (Oravec, Jankovský 2023 [7]).
Poznámka: Nejlepší ochrana dřeva je buď suchá, tedy vysušení dřeva na co nejnižší vlhkost, nebo naopak mokrá, kdy dochází k plné saturaci buněčných stěn dřeva vodou. Jedině tak jimi nemůžou hyfy dřevokazných hub prostupovat.
Obr. 3: Vlevo pohled na Želnavský smyk, který spojuje Schwarzenberský plavební kanál s Vltavou. Vpravo pohled na vázání vorů na Otavě. (Zdroj: Dřevařství na Šumavě a v Bavorském lese)
Způsob opracování povrchu dřeva
Způsob opracování povrchu dřeva podstatně ovlivňuje jeho odolnost proti škůdcům, a tedy i jeho životnost. Nejméně odolné je dřevo strojně řezané, vyšší odolnost vykazuje strojně řezané hoblované, nejvyšší odolnost pak ručně tesané (obr. 4) nebo štípané. Jev souvisí s otevřením resp. „utažením“ povrchu dřeva a přerušením vláken. Důležité je rovněž důsledné odstranění všech zbytků kůry včetně podkladních vrstev a u tvrdých dřevin rovněž běli (Mlázovský 2000 [5]).
Obr. 4: Detail opracování dřeva tesáním. Vlevo nahoře pohled na vrubování a vpravo nahoře detail hrubování. Vlevo dole lícování širočinou a vpravo dole detail finálního povrchu. (Foto: Róbert Ozan, pořízeno na kurzu tesání širočinou)
Volba povrchové úpravy
Součástí tradičních receptur povrchových úprav dřeva pro jeho ochranu bylo vápno, hnůj, krev, pryskyřice, včelí vosk, dehet apod. Konzervace kulatiny pod vrstvou hnoje je zřejmě přirozenou alternativou k jeho plavení v oblastech s nedostatkem vhodných vodních ploch. V dnešní době je rozšíření této levné technologie omezeno hygienickými a ekologickými požadavky. Vápnění bylo využíváno především pro dřevo ve styku se zdivem. Jeho nevýhodou je snadné vyplavení vápna v případě zatékání.
Losos (2000 [8]) uvádí, že povrchová úprava volskou krví je velmi starou technikou. Jde o jakýsi druh zpevnění povrchu dřeva, které není homogenním materiálem a jehož svrchní, mladší vrstvy jsou velmi náchylné jak k mechanickému, tak i biologickému poškození. Druhotným přínosem je optické sjednocení, zvýraznění přírodního tmavého odstínu dřeva, tedy svým způsobem technická a estetická úprava tesařského díla. U povrchu dřeva opracovávaného širočinou, pořízem nebo i hoblíkem vznikal lesklý a velmi tvrdý povrch, který spolehlivě bránil odchlipování vláken dřeva při navlhnutí nebo odštěpování drobných třísek ze záseků. Takto ošetřený povrch dřeva bylo možno bez námahy vyleštit do vysokého lesku suknem nebo měkkou kůží, což mělo význam zejména u interiérových tesařských prací a tzv. tesařského nábytku, tj. hrubých stolů, lavic a truhel. Ve středověku, kdy vosk byl velmi ceněnou surovinou a rovněž tak roztoky pryskyřic, to byl levný a snadno dostupný prostředek plnící funkci jakéhosi konsolidačního prostředku a současně povrchového laku. Z tradice sekerníků, tedy stavitelů mlynářských složení, víme, že se volská krev používala k napouštění všech dřevěných částí složení, tj. násypek, sypáků, moučných truhel apod. Šlo totiž o to, aby byly absolutně hladké a přitom tvrdé, schopné odolávat abrazi zrnem nebo moukou. Jiné povrchové úpravy jako např. nátěry olejopryskyřičnými laky nebo vosky takovou odolnost neměly, nehledě na to, že poskytovaly do značné míry trvale lepivý povrch zachycující moučný prach.
Hovězí krev obsahuje asi 81 % vody a 19 % pevných látek bílkovinné povahy. Ty se skládají z 10,3 % krevních tělísek (hemoglobinu), 6,5 % serumalbuminu a globulinu a 0,5 % fibrinogenu. Její reakce je lehce alkalická – pH 7,56. Ve spojení s vápenným hydrátem dochází k tvorbě nevratné sloučeniny silně pojivých vlastností, která se postupně vytvrdí (v podstatě velmi podobná vazba jako u kaseinu sráženého hydroxidem vápenatým z mléčné bílkoviny, resp. z tvarohu). Této vlastnosti krve se používalo k výrobě umělých hmot již za první světové války, např. směs dobytčí krve s vápnem a plnidly (piliny, korková moučka, cement, mletá břidlice apod.) se lisovala pod tlakem a používala jako lehce obrobitelný materiál na knoflíky, různá pouzdra, střenky a pochvy nožů. Hovězí krev s přídavkem hašeného vápna je receptura pro přípravu albuminového lepidla, které se používalo jako lepidlo na překližky. Mimo hovězí krev byly časté receptury z rostlin, včelího vosku, pryskyřice, dřevního dehtu, hnědého okru, kamence, arabské gumy, dále se používaly vaječné bílky, tvaroh, ovčí tuk, šťáva z koňského hnoje, hovězí žluč, čpavková voda, ocet, olej, citrusové slupky, močovina, kafr atd. [8].
Luboš Vokoun (2008 [9]) v letech 2001 až 2007 provedl experiment s hovězí krví získanou z jatek v Rakovníku. Potřel jí ručně tesané smrkové trámy a vystavil povětrnostním vlivům. Další nátěry vytvářel přimícháváním vápenné vody. Nejlepších výsledků bylo dosaženo v poměru 1:1 (hovězí krev a vápenná voda), obr. 5. Po dvou letech bylo nutné nátěry opakovat. Experimentoval také s nátěry obsahujícími hovězí krev, moč, žluč a vápennou vodu. Ve výsledcích zdůrazňuje, aby hovězí krev byla ochlazena při stálém míchání, vápenná voda byla čerstvá a bez mléka a dřevo bylo ručně tesané či alespoň opracované pořízem [9].
Obr. 5: Vlevo: vyobrazení porážky dobytka. Vpravo: detail modřínového kříže autora Luboše Vokouna, který jej v r. 2005 vytesal a začerstva ošetřil hovězí krví s přimíchanou vápennou vodou v poměru 1:1. Po aplikaci několika nátěrů docílil červeného až dohněda lesklého povrchu dřeva. (Foto: Luboš Vokoun, 2008)
Stárnutí dřeva jako přirozený způsob jeho ochrany
Dřevo se skládá hlavně ze tří biopolymerů: celulózy, hemicelulózy a ligninu, které se společně nacházejí ve stěně dřevních buněk. Lignifikované buňky dřeva jsou tvořeny buněčnou stěnou a buněčnou dutinou (lumen) [2]. Buněčná stěna dřeva je tvořena ze submikroskopicky i chemicky odlišných vrstev (obr. 6). Pro tyto vrstvy byla navržena symbolika: SL – střední lamela, P – primární stěna, S1, S2, S3 – vrstvy sekundární vrstvy [2, 10].
![Obr. 6: Struktura buněčné stěny: SL – střední lamela, P – primární stěna, S₁, S₂, S₃ – vrstvy sekundární vrstvy, L – lumen, FP – podélně uložené fibrily celulózy, FS – spirálově uložené fibrily celulózy, řez buněčnou stěnou a mikroskopický snímek buněčné struktury s vyznačením jednotlivých vrstev [11]](/docu/clanky/0287/028722o28.jpg)
Obr. 6: Struktura buněčné stěny: SL – střední lamela, P – primární stěna, S1, S2, S3 – vrstvy sekundární vrstvy, L – lumen, FP – podélně uložené fibrily celulózy, FS – spirálově uložené fibrily celulózy, řez buněčnou stěnou a mikroskopický snímek buněčné struktury s vyznačením jednotlivých vrstev [11]
Proces degradace dřeva dané stárnutím obvykle na chemické úrovni začíná u hemicelulózy, následuje celulóza, lignin je zpravidla nejodolnější [11]. U celulózy se nejprve odbourává amorfní část, až poté krystalický podíl celulózy [12]. Hemicelulózy stejně jako lignin penetrují celulózovou kostru buněčných stěn [2]. Jejich nižší stálost je dána nižším polymerizačním stupněm, nižším podílem krystalické části a rozvětvenou strukturou [13]. Odbouráváním hemicelulóz v procesu stárnutí dochází ke zvyšování podílu celulózy [10]. Krystalický podíl celulózy ve dřevě jehličnanů narůstá prvních 500 let a v dalších letech zůstává přibližně na stejné úrovni [12]. V průběhu stárnutí dále dochází k nárůstu ligninu. Zvyšování ligninu je připisováno jednak postupnému odbourávání polysacharidů a jednak přeměně degradovaných jednotek polysacharidů na látky strukturálně podobné ligninu [12]. Tato skutečnost je pravděpodobně jednou z příčin vyšší odolnosti tracheid jehličnanů. V ligninu probíhají různé oxidační reakce spojené s nárůstem podílu karbonylových (-C=O) skupin a také reakce, při kterých se odbourávají methylové (-O-CH3) i hydroxylové (-OH) skupiny [12]. Tato skutečnost zřejmě přispívá k rozměrové stálosti dřeva a je příčinou snížení jeho hygroskopicity. Při chemických analýzách starého dřeva se tedy zpravidla projevuje úbytek polysacharidů a nárůst nehydrolyzovatelných zbytků, závisejících na stáří, resp. stupni degradace. Fengel [11] však uvádí, že ačkoli degradace polysacharidů začíná již v rané fázi, část z nich může přetrvat po mnoho milionů let. Stupeň degradace je tedy výrazně ovlivněn podmínkami prostředí, a to zejména v raných fázích [11]. Při stárnutí dřeva v suchých podmínkách tak nenastávají ve dřevě výrazné změny ani v průběhu dlouhého období.
Z analýz jedlového dřeva publikované autory Kúdela a kol. (2018 [14]) vyplynulo, že k největším změnám dochází v případě extraktivních látek (4násobný nárůst) a hemicelulóz (pokles o 24 %). Lignin je během stárnutí dřeva jeho nejstabilnější složkou. V jedlovém dřevě došlo v průběhu 390 let stárnutí k mírnému úbytku ligninu, pravděpodobně v důsledku oxidačních změn. Dále byl pozorován významný faktor ovlivňující pevnostní vlastnosti dřeva, a to polymerizační stupeň celulózy. Z výsledků vyplynulo, že stárnutí dřeva v analyzovaných vzorcích nemělo vliv na změny krystalického podílu celulózy, z čehož plyne, že mechanické vlastnosti dřeva by se neměly výrazně měnit vlivem stáří vzorků ve sledovaném rozsahu (do 400 let). Zkoumáno bylo také množství terpenů ve dřevě v závislosti na době jeho používání jako stavebního materiálu. Ve vzorcích byl zjištěn výskyt α-pinenu, kamfenu, β-pinenu, α-felandrenu, cymenu, limonenu, fencholu, borneolu, tymolu, myrtenalu, verbenonu. Verbenon a α-pinen jsou navíc významné v procesu vzájemného hledání samečka a samičky dřevokazného hmyzu, v procesu páření a kladení vajíček samičkou na předem vybraná místa na povrchu dřeva. To je nutné považovat za důležitou informaci v následné ochraně dřeva v konstrukcích. Z výsledků vyplynulo, že největší množství terpenů se uvolnilo z jedlového dřeva v prvních letech jeho využití, později se rychlost uvolňování zpomalila z důvodu jejich nízkého zůstatkového množství. To znamená, že množství terpenů ve dřevě klesá exponenciálně s časem [14].
| Dřevo (stáří) | Extraktivní látky | Lignin | Celulóza | Holocelulóza | Hemicelulózy | C/L* |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1622–1623 | 3,54 | 28,24 | 45,81 | 72,59 | 26,78 | 1,62 |
| 1775–1776 | 1,81 | 28,93 | 44,10 | 73,70 | 29,60 | 1,52 |
| 1801–1802 | 1,54 | 29,61 | 44,35 | 74,51 | 30,16 | 1,50 |
| 1810–1811 | 1,88 | 29,36 | 43,57 | 76,60 | 33,03 | 1,48 |
| 1852+ | 1,65 | 29,66 | 43,51 | 76,61 | 33,10 | 1,47 |
| 21. stol. | 0,88 | 29,51 | 40,69 | 75,88 | 35,19 | 1,38 |
| * C/L – poměr celulózy k ligninu; údaje v tabulkách vyjadřují standardní odchylku (Sx); hemicelulózy a C/L byly získány výpočtem, proto hodnoty Sx nejsou uvedené. | ||||||
S ohledem na prokázanou degradaci hemicelulóz a pokles terpenů lze dřevo charakterizovat jako biologický materiál, který procesem stárnutí samovolně a přirozeným způsobem zvyšuje svoji odolnost vůči biotickým činitelům na základě snížení atraktivnosti vůči dřevokaznému hmyzu (poklesem terpenů) a dřevokazným houbám (většina dřevokazných hub začíná svůj rozklad právě u hemicelulózové složky). Zcela zásadní pro sledované mechanické vlastnosti dřeva je prokázaný statisticky významný nárůst krystalického podílu celulózy s narůstajícím věkem dřeva. Jelikož na pevnostních vlastnostech se podílí právě krystalická celulóza, lze odvozovat, že s přibývajícím věkem má dřevo na chemické úrovni vlivem nárůstu podílu krystalické celulózy vyšší pevnost, než je tomu u dřeva čerstvě pokáceného. Výsledky prokázaly srovnatelnost mezi historickým a současným dřevem jedle používaným v dřevěných konstrukcích, a to jak na mikroskopické, tak i chemické a mechanické úrovni. Pro stavební praxi je tedy důležitá diagnostika zabudovaného dřeva z hlediska napadení biotickými činiteli (zejména dřevokazným hmyzem a houbami), kteří jsou převažujícím důvodem jeho degradace a následné ztráty požadovaných technických vlastností [14].
Použitá literatura v prvním díle
- YOKOYAMA, M., GRIL, J., MATSUO, M., YANO, H., SUGIYAMA, J., KUBODERA, S., MISTUTANI, T., SAKAMOTO, M., OZAKI, H., IMAMURA, M., KAWAI, S. 2009: Mechanical characteristics of aged Hinoki wood from Japanese historical buildings. Comptes Rendus Physique, 10 (2009) 601–611.
- POŽGAJ, A., CHOVANEC, D., KURJATKO, S., BABIAK, M. 1997: Štruktúra a vlastnosti dreva. Bratislava: Príroda a.s., 485 s. ISBN 80-07-00960-4.
- VLČEK, M., 2020: Tesání trámů jako životní filosofie. In: Zpravodaj STOP Dřevo a opravy historických budov I, sv. 22, 1/2020, s. 89–95.
- KOUDELKA, O., 2008: Ochrana dřeva přípravou a výběrem – historické a současné způsoby. Odborný seminář STOP Sanace dřevěných konstrukcí staveb, 2008, s. 26–27.
- MLÁZOVSKÝ, V., 2000: Poznámky k tradičním technikám ochrany a konzervace tesařských konstrukcí. Odborný seminář STOP Setkání na zbečenské rychtě. Historické úpravy dřeva, 2000, s. 19.
- KLOIBER, M., RŮŽIČKA, P., TIPPNER, J., KUNECKÝ, J. 2020: Metodika tradičního opracování stavebního dřeva pro konstrukční opravy historických staveb. Historie dřevěné konstrukce: typologie, diagnostika a tradiční opracování dřeva. Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v. v. i., 2020, s. 234. ISBN 978-80-86246-71-0.
- ORAVEC, Z., JANKOVSKÝ, Z. J., 2023: Dřevo pro Kalich – pramen L. P. 2019. Odborný seminář STOP Speciální užití dřeva v historických stavbách II, 2023, s. 12–20.
- LOSOS, L., 2000: Volská krev a jiné historické způsoby povrchové úpravy dřeva. Odborný seminář STOP Setkání na zbečenské rychtě. Historické úpravy dřeva, 2000, s. 15–18.
- VOKOUN, L., 2008: Experiment s ošetřením dřevěné konstrukce hovězí krví. Odborný seminář STOP Sanace dřevěných konstrukcí staveb, 2008, s. 43–46.
- FENGEL, D. 1991: Aging and fossilization of wood and its components. Wood Sci. Technol. 30, 153–177.
- FENGEL, D., WEGENER, G. 2003: Wood – chemistry, ultrastructure, reactions. Verlag Kessel. 613 s. ISBN 3935638-39-6.
- REINPRECHT, L. 2008: Ochrana dreva. Technická univerzita vo Zvolene, 453 s. ISBN 978-80-228-1863-6.
- ŠLEZINGEROVÁ, J., GANDELOVÁ, L. 2002: Stavba dřeva. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita Brno, 187 s. ISBN 80-7157-636-0.
- KÚDELA, J., NASSWETTROVÁ, A., ŠMÍRA, P., 2018: Změny vybraných vlastností dřeva v proměnách času. Hodnotenie kvality konštrukčného dreva z historických stavieb na základe mechanických vlastností. Odborný seminář STOP Dřevo a opravy historických budov II. Kvalita suroviny v dlouhodobém konceptu udržitelnosti památek, 2018, s. 9–21.
V dalším (závěrečném) díle našeho seriálu se budeme věnovat vybraným současným technikám ochrany a konzervace dřeva. Články vycházejí z textů sborníku Společnost pro technologie ochrany památek (STOP); upraveno autorkou pro TZB-info.
The protection of wood has significantly changed compared to the past. It has undergone development during which some important procedures and approaches have completely disappeared, have stopped being used, or have been replaced by others. In a two-part series, we present several traditional methods of working with wood, including its natural protection and conservation techniques. In the first part, we will focus not only on selected traditional techniques of protecting and conserving wood but also on traditional methods of working with wood as a form of natural protection for wood, and to some extent, on methods that are used today – these will prevail in the second part of the series.