4. Древесина, ее пожарная опасность, способы огнезащиты и оценка их эффективности

ФИЗИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

1. Кора.

2. Луб.

3. Камбий.

4. Заболонь

5. Ядро

6. Сердцевина.

Зависимость объемной массы от породы древесины

№	Порода древесины		Величина влагосодержания
1.	Хвойные:	лиственница, сосна,	650
		кедр, пихта, ель	500
2.	Твердые лиственные: дуб, береза, клен, ясень, бук, акация, вязь		700
3.	Мягкие лиственные: осина, тополь, ольха, липа		500

З АВИСИМОСТЬ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

ОТ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

З АВИСИМОСТЬ ПРОЧНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ

ОТ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ

гигроскопическая механическая

влага влага

ПОВЕДЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ НАГРЕВАНИИ,

В УСЛОВИЯХ ПОЖАРА

1. 110°С – начинается разложение древесины, сопровождающееся выделением летучих веществ, что можно обнаружить по характерному запаху.

2. 110-150°С – происходит выделение негорючих продуктов разложения (вода - Н₂О, углекислый газ – СО₂ ), что сопровождается изменением цветы древесины (она желтеет).

3. 150-200°С – древесина начинает обугливаться, приобретая коричневую окраску. Газы, выделяющиеся при этом, являются горючими и состоят в основном из окиси углерода – СО, водорода – Н₂ и паров органических веществ.

4. 250-300°С – происходит воспламенение продуктов разложения древесины.

Идеальная схема разложения древесины:

ПРОДУКТЫ РАЗЛОЖЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

30-35% - уголь;

40-45% - жидкий дистиллят;

15-20% - газообразные вещества.

Свойства, характеризующие поведение древесины

ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ТЕПЛА

Коэффициент Коэффициент Коэффициент

теплопроводности теплоемкости расширения

λ _{древесины} = 0,17 … 0,31 Вт/м∙К

λ _стали = 58 Вт/м∙К

λ _{тяжелого бетона} = 1,44 Вт/м∙К

α _бетона = 1 … 1,4∙10^-5 К^-1

α _стали = 1,1∙10^-5 К^-1

α _{древесины поперек волокон} = 3,5…6∙10^-5К^-1

α _{древесины вдоль волокон} = 0,3…0,6∙10^-5К^-1

c _{древесины} = 2,51 Дж/кг∙К

c _стали = 0,42 Дж/кг∙К

c _{тяжелого бетона} = 0,8 Дж/кг∙К

ЗАВИСИМОСТЬ МАССОВОЙ СКОРОСТИ

ВЫГОРАНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ БРУСКОВ

ОТ ПЛОЩАДИ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ

З АВИСИМОСТЬ МАССОВОЙ СКОРОСТИ ВЫГОРАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ ОТ ОБЪЕМНОЙ МАССЫ

1. ₀=350 кг/м³; 2. ₀=540 кг/м³; 3. ₀=620 кг/м³.

С ПОСОБЫ ОГНЕЗАЩИТЫ ДРЕВЕСИНЫ

Термоизолирующие Огнезащитные Огнезащитные Пропиточные

одежды краски обмазки составы

• мокрая штукатурка;

• покрытие негорючими материалами;

• покрытие вспучиваю-щимися красками.

• фосфатные покрытия;

• краска МФК;

• краска СК-Л.

• суперфосфат-ная обмазка;

• известково-глино-солевая обмазка (ИГС)

Глубокая пропитка

древесины:

раствором

антипиренов под

давлением;

в горяче-холодных

ваннах

Механизм огнезащиты термоизолирующими одеждами заключается в предотвращении нагрева древесины до температуры разложения.

Механизм огнезащиты красками и обмазками состоит в следующем:

а) препятствие выходу в зону реакции горючих продуктов термоокислительной деструкции древесины;

б) препятствие проникновению в зону реакции кислорода воздуха, необходимого для горения;

в) удержание слоя переугленной древесины на поверхности, который замедляет скорость дальнейшего переугливания древесины вглубь;

г) ингибирование (химическое торможение) процесса горения (относится к некоторым видам огнезащитных красок, например, фосфатным).

Сущность механизма огнезащиты древесины пропиточными составами заключается в том, что отложившиеся в массе древесины соли при нагревании разлагаются с выделением продуктов, ингибирующих окислительную реакцию в газовой фазе, разбавляя горючие продукты разложения древесины, в результате чего пламенная фаза горения древесины становится практически невозможной, а происходит только переугливание деревянной конструкции.

Наиболее распространенными антипиренами являются:

• диаммоний-фосфат (NH₄)₂HPO₄;

• моноаммоний фосфат NH₄H₂PO₄;

• сернокислый аммоний (NH₄)₂SO₄;

• бура Na₂B₄O₇·10H₂0 и борная кислота H₃BO₃.

Глубокая пропитка древесины раствором антипиренов под давлением

Раствор 17 процентной концентрации имеет следующий состав:

• диаммоний фосфат – 7,5 весовые части;

• сульфат аммония – 7,5 в.ч.;

• фтористый натрий – 2 в.ч.;

• вода – 88в.ч.

Сущность технологического процесса глубокой пропитки:

1. Создается разряжение порядка 0,08-0,085 МПа в течении 0,5-1 часа, в результате чего происходит удаление воздуха из пор.

2. Раствор подают в цилиндр при температуре порядка 60-70˚С под давлением [давление (0,8 – 1,6 МПа) и длительность пропитки (2 - 20 ч) зависит от породы древесины].

3. По окончании пропитки давление сбрасывают, и 20 минут древесина остывает.

4. Древесину выгружают и подвергают сушке при температуре до 70˚С.

Привес сухих солей древесиной должно составить не менее 66 кг/м³.

Глубокая пропитка древесины в горяче-холодных ваннах

1. Древесину погружают в ванну с раствором антипирена, нагретого до температуры порядка 90˚С и выдерживают в течении 24 часов.

(Воздух, находящийся в порах древесины, при этом нагревается, увеличивается в объеме и частично выходит из массы древесины, что способствует проникновению раствора в поры материала).

2. Древесину перекладывают в ванну с холодным раствором, где пропитка длится в течении 24 часов.

(При этом воздух, оставшийся в порах древесины, сжимается при охлаждении, что приводит к возникновению некоторого разряжения и способствует дальнейшему поглощению раствора антипирена).

В состав пропиточного раствора в основном входят диаммонийфосфат и сульфат аммония в соотношении 3:7.

Недостаток данного способа состоит в том, что он обеспечивает максимальное поглощение древесиной сухих солей не более 50 кг/м³, что позволяет отнести древесину только к группе трудновоспламеняемых материалов.

Принципиальная схема установки для глубокой пропитки древесины под давлением:

1 – пропиточный цилиндр; 2 – мерник; 3 – компрессор; 4 – вакуум-насос; 5 – вакуумаккумулятор; 6 – конденсатор; 7 – резервуар для растворения антипиренов; 8 – резервуар для пропиточной жидкости.

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОГНЕЗАЩИТЫ ДРЕВЕСИНЫ

Нормативные документы:

ГОСТ 16363-98 «Средства защитные для древесины. Метод определения огнезащитных свойств».

(НПБ 251-98) «Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний».

1 группа средств: ΔP не превышает 9%

(обеспечивает получение трудносгораемой древесины)

2 группа средств: ΔP от 9% до 25%

(обеспечивает получение трудновоспламеняемой древесины)

3 группа средств: ΔP более 25%

(средства не обеспечивающие огнезащиту древесины)

Теоретические основы и общие закономерности поведения древесины в условиях пожара