Возгорание и горение древесины. Возникновение пожаров

Размещено на http://www.allbest.ru/

I. Краткий исторический аспект возникновения пожаров

Пожары всегда были самым страшным врагом горожан.

Первые упоминания о пожарах мы встречаем еще в летописях. При этом следует учесть, что летописцы не упоминали о незначительных пожарах, при которых выгорало «всего» несколько десятков дворов, а отмечали лишь крупные пожары, которые истребляли, по крайней мере, 2-3 тысячи домов.

Часто Москва страдала от вражеских нашествий: много раз жгли ее татары, а в XVII веке - поляки. Горел наш город в 1237 году во время нашествия Батыя. Летописи отмечают, что кроме "града" захватчики "пожгоша" прилегающие к нему "монастыри все и села".

Но гораздо чаще пожары происходили по неосторожности самих москвичей. Деревянная Москва каждые 20-30 лет выгорала чуть не дотла, а небольшие пожары происходили по несколько раз в день, особенно зимой, когда повсеместно топились печи. Узкие улицы с деревянными настилами мостовых также способствовали быстрому распространению огня. Естественными преградами могли служить лишь болотистые, незаселенные места, какими были, например, "Кулишки", или большие пустыри, занятые огородами. В этих местах огонь, как правило, затихал.

В 1365 году город был опустошен страшным пожаром, известным под именем Всесвятского, потому что он начался от церкви Всех Святых, стоявшей близ нынешнего храма Христа Спасителя и разобранной при его постройке. "Загорелся сверху (Москвы-реки), от Чертолья, и погоре посад (нынешний Китай-город) весь, Кремль и Заречье". Предшествующая засуха и сильнейший ветер в день пожара способствовали его распространению. Головни и даже целые бревна с огнем перекидывало через 10 дворов. В одном месте заливали огонь, а в десяти разгоралось снова. В какие-нибудь два часа город сгорел, и никто из жителей не успел спасти своего имущества.

Возгорания случались часто и по разным причинам. В отличие от городов Европы лишь немногие строения Москвы были сделаны из камня. Почти вся деревянная - застроенная деревянными постройками, замощенная деревянными мостовыми - Москва XVIв. являлась легкой добычей огня.

Первые меры по предотвращению пожаров принимались в Москве уже в XV веке: ремесленников пожароопасного производства старались выселить на окраины, за водную преграду. Так гончарная слобода была переведена с восточной части Китай-города на склоны Заяузского холма.

Но стоит вспомнить один из самых страшных пожаров, который случился в 1547 году. Был сильный ветер. Огонь распространялся по всему Занеглименью. В юго-западном направлении погорело Чертолье до Семчинского села и Москвы-реки, Арбат (ныне ул. Калинина), к северу - Тверская и Дмитровка. Переменившийся ветер погнал пламя в сторону Кремля. Пожар перекинулся через каменные стены. Запылал верх Успенского собора. Пламя охватило деревянные постройки дворца, Казенный двор с царской казной, митрополичий двор, Благовещенский собор, Оружейную и постельную палаты, царские конюшни. Выгорели монастыри Чудов и Вознесенский. Одна крепостная башня, служившая пороховым складом, взлетела на воздух с немалой частью Китайской стены, пала в реку и запрудила оную кирпичами. В Китай-городе пожар истребил ряды: уцелело около 10 лавок на Ильинском крестце.

Одно из первых упоминаний в летописях об организованном тушении пожара относится к 1562 году. 25 апреля, когда загорелись царские хоромы, "... божиею милостию взошли на чердак плотники многие и огонь угасили". Еще при Иване III в 1504 году были изданы указы, запрещающие в летнее время топить печи и бани без крайней необходимости, а по вечерам зажигать в домах огонь. Для приготовления пищи на "огородах" имелись специальные летние печи - поварни. Специальными указами предписывалось, чтобы в домах под рукой находились кадки с водой и мокрые веники для тушения искр. При Федоре Иоановиче были сделаны первые попытки планирования московских улиц, линии которых выпрямляли, а сами улицы делали несколько шире - был даже установлен определенный стандарт на ширину улицы - 12 и 6 сажен. Одновременно с этим горожанам было приказано освободить от застройки участки вдоль стен Китай-города и Белого города. А в 1584 году был организован Каменный приказ, которому, помимо всего прочего, вменялось в обязанности пропагандировать каменное строительство, и ссужать кирпичом и белым камнем горожан в рассрочку на 10 лет. Однако первыми каменными зданиями были не жилые дома, а церкви, возводившиеся на средства прихожан. Жилые же здания из камня возводились населением с большой неохотой. И дело тут не только в дороговизне каменного жилья. В древности существовало твердое убеждение в том, что проживание в таких зданиях крайне вредно для здоровья. В каменных палатах коротали свой век монахи, смиряющие плоть, да тюремные узники. А при строительстве жилых домов сырости "холодного" камня предпочиталось "живое" дерево. Кроме церквей и монастырей, из камня возводили еще лишь торговые помещения.

Однако уже к концу XVII века каменные постройки стали считаться престижными. Тогда же все деревянные храмы столицы были сменены каменными. Однако для этого Москве суждено было еще не раз стать жертвой "моды" на деревянные дома.

В следующий раз сильно пострадала Москва в Смутное время. В 1611 году великая столица за два дня была обращена в грязь и пепел солдатами польского короля. Через несколько лет, при царе Михаиле сгоревшая в этом пожаре деревянная стена вокруг Скородома была заменена Земляным валом.

Продолжал гореть стольный град и по бытовым причинам. Особенно часто это случалось в XVI-XVII столетиях, когда плотность застроек сильно увеличилась, а меры пожаротушения еще не принимались.

При тушении огонь заливали водой из ведер и кошелей. Деревянные и соломенные крыши ближайших домов покрывались мокрыми кожами (парусами), все время поливавшимися водой, запасы которой хранились в специальных бочках и кадях, стоявших на чердаках. И все же долгое время основными средствами пожаротушения были … топоры. Стрельцы и особые стражники растаскивали бревна горящих срубов крючьями, чтобы огонь не распространялся дальше, и без всякой пощады ломали ближайшие с подветренной стороны к пожару дома, пока не доходили до ближнего угла или площади. Обычно если при сильном пожаре две трети построек истреблялось огнем, то не менее одной трети разрушалась пожарными.

К концу XVII века предупреждение пожаров велось уже более организованно. На Спасской и Тайницкой Кремлевских башнях было установлено постоянное наблюдение за всеми частями города. В случае обнаружения "огненного запаления" население оповещалось условным набатным звоном колоколов висевших в башнях - существовали разные условные сигналы для пожаров в разных районах города.

В 1735 причиной пожара стали выносные очаги Гостиного Двора, от которого весь двор чуть не сгорел. В 1736 году произошел пожар, не впечатлявший своими размерами, однако знаменитый тем, что после него начался опять поворот в пользу противопожарного законодательства, заброшенного после смерти Петра I. Пожар начался 3 июля в 2 часа пополудни от неосторожного обращения с огнем. По расследованию выяснилось, что распространению огня немало способствовали предшествующая засуха, сильный ветер и, главное, большая скученность и беспорядочность деревянных построек. Затем при дознании выяснилось, что в колодцах было так мало воды, что большие заливные трубы не могли работать.

Московские власти, озабоченные уменьшением на будущее время пожаров направили в Сенат проект противопожарных мер, которые и были утверждены 9 сентября того же года. Этими мерами устанавливалась минимальная ширина улицы в 2 сажени, и определенного размера промежутки между домами. Также указом устанавливались требования к кровле домов и к обязательному наличию колодцев во дворах домов и на улицах.

В XVI веке, когда меры противопожарной безопасности были усилены, борьба со стихией среди прочих обязанностей перешла в ведение Земского приказа. В городе начинают появляться специальные пожарные команды.

Еще неоднократно Москва будет сожжена, но с массовой застройкой города каменными зданиями и появлением парового отопления существенно снизилось и количество пожаров.

Но, несмотря на огромное количество пожаров, с древнейших времен, до сегодняшних дней, мы отдаем предпочтение древесине, несмотря на разнообразие альтернативных материалов, предлагаемых современным рынком. Древесина традиционно является одним из важнейших строительных материалов, чему способствует ее прекрасные декоративные свойства, широкое распространение, легкость добычи и обработки, а также высокие показатели прочности при малом объемном весе.

Передовые технологии в сочетании с уникальностью природных свойств древесины позволяют создавать из дерева долговечные деревянные конструкции, восхищающие своей красотой и совершенством.

Симпатия к древесине кроется не только в многовековых традициях использования, но и в несомненных преимуществах -- технических, эстетических характеристиках и неповторимой экологичности таких конструкций. Ведь важнейшими аргументами при выборе дома являются его экологическая безопасность, практичность и удобство.

Темпы строительства деревянных домов растут год от года благодаря уникальным свойствам живой древесины, способной «дышать», насыщая воздух благоуханием.

К сожалению, наряду со всеми достоинствами, древесине свойственны и недостатки, значительно ограничивающие применение деревянных конструкций. К таким недостаткам можно отнести опасность загнивания и возгорания, усушка, разбухание, коробление, растрескивание, неоднородность строения и т.п.

Эти недостатки легко устранимы -- современная наука выработала различные методы долговременной защиты древесины.

В своем реферате хочу уделить внимание проблеме возгорания и горения древесины, и разобрать способы защиты ее (древесины) от этих недостатков.

пожар возгорание огнезащитный древесина

II. Возгорание и горение древесины, способы защиты древесины от возгорания

Древесина сегодня по-прежнему остается одним из востребованных строительных материалов. Но при легкости обработки, прочности, относительно небольшой массе материала, прекрасных влагозащитных, теплозащитных и экологических качествах древесина, являясь материалом органического происхождения, нуждается в дополнительной защите от огня и биологической среды, что обеспечивают огнезащитные материалы. Сегодня защита древесины обеспечивается многочисленными средствами, которые позволяют не только продлить срок службы конструкций из дерева, сохранить их внешний вид, но и во многом повышают безопасности их использования.

Свойства древесины с точки зрения воздействия огня

Древесина в воздушно-сухом состоянии относится к сгораемым материалам - она воспламеняется и распространяет огонь. Однако из-за того, что при горении на поверхности древесины образуется уголь, горящий медленнее и с теплопроводностью в 4 раза ниже, чем у самой древесины, скорость потери рабочего сечения деревянной конструкции (ДК) не превышает 0,8 мм в минуту. Поэтому ДК противостоят обрушению при пожаре в течение более продолжительного времени, чем стальные, которые могут не выдержать нагрузок из-за снижения прочности при нагревании. Наряду с этим огнестойкость стальных конструкций падает и из-за того, что при нагревании они сильно удлиняются. Так, если нагреть стальную балку длиной 15 м до 500°С, то она удлиняется на 90 мм, что приводит к возникновению разрушающих напряжений в конструкциях здания. Древесина при нагревании деформируется в 3-4 раза меньше.

Воспламенение древесины от открытого огня может происходить при температуре около 210°С и сопровождается повышением температуры.

При отсутствии открытого источника теплоты (пламени, искр) воспламенение может произойти при быстром (1-2 минуты) нагревании древесины до температуры свыше 330°С. При длительном воздействии теплоты температура воспламенения древесины снижается до 150-170°С. Это обстоятельство необходимо учитывать при размещении деревянных конструкций вблизи нагревающихся предметов (отопительных приборов, дымоходов). В этих случаях требуется обеспечить такие условия контакта древесины с ними, чтобы установившаяся температура ее не превышала 150°С.

Основным условием для продолжения и развития самостоятельного горения зажженного деревянного изделия является превышение количества теплоты, аккумулированной поверхностными слоями его, над количеством теплоты, отдаваемой в пространство. Другими словами, для поддержания и распространения горения необходимо, чтобы температура соседних участков конструкций поддерживалась выше точки воспламенения древесины.

Чем глаже (без трещин) ворса поверхность деревянных изделий, тем выше у них теплоотражающая способность, тем труднее они загораются. Острые углы, выступы, трещины снижают эту способность.

Механизм горения древесины

Древесина, как известно, построена волокнами целлюлозы, склеенными лигнином. Эти вещества при воздействии высокой температуры, возникающей, например, в пламени спички, подвергаются пиролизу (термическому разложению) с образованием газообразных, легко загорающихся органических веществ, причем их сгорание идет с выделением теплоты. Эта теплота может поддерживать и даже повышать тот уровень температуры, при котором огонь распространяется на соседние участки деревянного изделия.

На первой стадии горения наряду с газообразными веществами образуется и твердый углеродистый остаток (уголь), который тоже сгорает, но без пламени.

Скорость сгорания газовой фазы на несколько порядков выше, чем угля.

Основываясь на этом представлении о механизме горения, можно предложить четыре группы теоретически оправданных способов снижения горючести древесины.

· Первая группа: пропитывание изделий из древесины такими веществами, которые снижали бы скорость термического разложения древесины или сдвигали направление реакций пиролиза в сторону образования меньших количеств горючих газов. Такие материалы назовем огнезащитными пропитками. Их еще называют огнезащитными составами.

· Вторая группа: создание на поверхности изделий из древесины покрытия из таких материалов, которые мешали бы загоранию древесины, ее пиролизу. Назовем эти покрытия огнезащитными обмазками.

· Третья группа: разбавление горючих газов негорючими газообразными веществами, например водяными парами, углекислым газом, азотом.

· Четвертая группа: создание на поверхности изделий из древесины теплоотражающих покрытий.

Пропитки

Антипиренами называют вещества, которые могут проникать внутрь древесины и делать ее негорючей. Название этих веществ происходит от имени древнегреческого бога Пироса - повелителя огня. Повышение огнестойкости путем пропитывания называют антипирированием.

Антипирены представляют собой огнезащитные составы. Обработка материала антипиренами может быть поверхностная и объемная (метод глубокой питки). При глубокой пропитке огнестойкость древесины повышается более существенно.

Действие антипиренов основано на образовании в результате воздействия температуры пленки на поверхности материала, преграждающей доступ кислорода; выделении при термическом разложении инертных газов и паров; а также повышенном углеобразовании пропитанного материала. Пропитанное антипиреном дерево не воспламеняется при высокой температуре, а тлеет (под воздействием высокой температуры происходит плавление легкоплавких веществ в их составе, а также при нагревании начинают выделяться газы, препятствующие горению). Поскольку такая обработка не создает на поверхности древесины никакого слоя, антипирированные материалы можно подвергать механической обработке и склеивать. Составы растворов для антипирирования древесины разнообразны. Хорошими защитными свойствами обладают растворы на основе сульфата аммония, диамионийфосфата, борных и фосфатных соединений. Например, для пропитки древесины под давлением часто применяют антипирены, состоящие из фосфорнокислого и сернокислого аммония, фтористого натрия и воды в разных соотношениях. Большинство антипиренов обладает одновременно, а антисептическим действием.

Огнезащитные обмазки

По большому счету, это наиболее эффективные в настоящее время, как и в далеком прошлом, средства защиты от пожара. Они представляют собой композиции на основе минеральных вяжущих (цементов различных видов, гипса строительного, жидкого стекла, фосфатных связующих, наполненных асбестом, вспученным вермикулитом, перлитовым песком, рядом других легких и огнеупорных материалов). Обмазки наносят на конструкции слоем, толщина которого может достигать нескольких сантиметров - это предопределяется желаемым интервалом времени огнезащитной эффективности. На сегодняшний день в деревянном домостроении эти обмазки применяются редко, однако некоторые из них все же отметим.

Отбросив критерий «возраста», на первое место поставим обмазку суперфосфатную, с помощью которой во время Великой Отечественной войны в Ленинграде были спасены от немецких зажигательных бомб многие здания, ведь их кровельные конструкции были деревянными. Представляет она собой смесь суперфосфата с водой в соотношении 70:30. Наносят обмазку кистью два раза с промежуточной сушкой не менее 24 час. Расход обмазки - от 1,5 кг/кв. м.

Опишем, так же нарушив критерий «возраста», и обмазку известково-глино-солевую, потому что она достаточно эффективна и может быть приготовлена на месте из самого доступного и дешевого сырья. Это смесь известкового теста с глиной и поваренной солью в соотношении 75:15:10. Приготавливают ее на месте использования следующим образом. Известь-пушонку, просеянную через сито с размером ячейки не более 1 мм, смешивают с водой в соотношении 1:1, получая тесто. Поваренную соль растворяют в воде, добавляя к 1 кг соли 3 кг воды, и на этом растворе замешивают глину, соблюдая то соотношение, которое приведено выше. Полученное глиняное тесто смешивают с ранее приготовленным известковым тестом, опять-таки выдерживая указанное соотношение.

Весьма перспективными являются обмазки, наполнителем в которых является вспученный вермикулит - разновидность слюды, запасами которой Россия не обделена. Этот наполнитель легкий, устойчив к нагреванию вплоть до 800°С. Поэтому в настоящее время объемы применения таких обмазок растут довольно быстрыми темпами.

Окрашивание огнезащитными лакокрасочными материалами (ЛКМ)

Покрытия, образующиеся при высыхании этих материалов, обладают огнестойкостью более высокой, чем древесина, и таким образом предохраняют ее от возгорания. Огнезащитные ЛКМ бывают трех видов: лаки, эмали и краски.

Лаки - это растворы полимеров, в данном случае негорючих, например хлорсульфополиэтилена. После улетучивания растворителя они образуют прозрачное покрытие, не скрывающее текстуру древесины.

Эмали - это лаки, к которым добавлены пигменты и наполнители. Они образуют цветные непрозрачные покрытия.

Если ЛКМ «построен» на основе водной дисперсии полимеров, то его называют водно-дисперсионной краской или просто краской.

Лакокрасочные материалы, образующие вспучивающиеся покрытия

Постепенно эти средства защиты от пожара становятся все более востребованными, поскольку их можно наносить на конструкцию тонким слоем, не утяжеляющим ее (в отличие от обмазок). Защитное действие таких ЛКМ (их еще называют интумесцентными) основано на том, что при нагревании покрытия, образуемые ими, вспучиваются (терморасширяются). При этом возникает слой кокса (негорючего) с малой теплопроводностью твердого тела. Этот слой и предохраняет конструкцию от перегрева.

В качестве функциональных добавок, обеспечивающих вспучивание при нагревании, используют самые разнообразные вещества, но в последние годы наиболее эффективными среди них следует считать так называемые интеркалированные соединения графита (ИСГ). Под действием огня или беспламенного теплового удара ЛКМ, содержащие ИСГ, начинают вспучиваться уже при 120 °С, причем объем увеличивается в десятки раз. Из ИСГ как раз и образуется слой кокса. Он покрывает защищаемые поверхности, заполняет отверстия и щели, что приводит к изолированию ДК от очага пожара. Вследствие всех этих обстоятельств ПК, содержащее ИСГ, может быть толщиной всего в несколько десятков сантиметров.

Заключение

Возгораемость и способность распространять огонь являются одним из основных недостатков древесины как конструкционного материала.

Однако возгораемость деревянных элементов и конструкций в зданиях может быть существенно снижена или вообще исключена принятием ряда конструктивных и химических мер. К конструктивным мерам относятся следующие:

· Избегать применения тонкостенных с внутренними пустотами конструктивных элементов;

· Отдавать предпочтение конструкциям с массивным сечением без тонких стенок, острых выступов и с гладкой поверхностью (клееным массивным конструкциям);

· Не располагать ДК вблизи источников сильного нагревания (надо помнить, что температура воспламенения древесины при длительном воздействии нагрева может снизиться до 150-170°С при температуре устойчивого горения древесины 260°С).

· Защищать места неизбежного соприкасания древесины с источником нагрева эффективными несгораемыми и малотеплопроводными материалами, например, войлоком, пропитанным глиняным раствором (известковым раствором).

· Возводить деревянные здания с обязательным соблюдением противопожарных разрывов и других требований противопожарных норм.

Защита древесины от возгорания была и остаётся одним из важнейших вопросов при постройке помещений из деревянных конструкций и с деревянной отделкой. На протяжении веков остро стоял вопрос защиты древесины, деревянных конструкций от огня и возгорания древесины. В этом случае для защиты древесины потребуются так называемые средства защиты древесины от возгорания (огнезащитные средства и материалы - огнебиозащитные пропитки, краски и лаки).

Огонь, грибок (гниение) и плесень на сегодняшний день главные вредители древесины, особенно свежей спиленной на лесосеке - влажной древесиной. В условиях неправильного хранения свежеспиленных пиломатериалов, досок или бревен грибок и плесень начинают бурно развиваться и сильно вредить древесине. Они сильно разрушают структуру дерева. Сначала древесина пиломатериалов и бревен теряет свой привлекательный естественный цвет, а затем если не принять мер по уничтожению вредителей грибков и плесени начинается глубокое поражение и гниение древесины и превращение свежей древесины в труху.

В Российской Федерации ежедневно происходит в среднем около 700 только зарегистрированных пожаров, на которых погибает 40-50 человек... И, к сожалению, наблюдается тенденция к росту количества пожаров. Подвержены горению сооружения и конструкции из дерева.

А между тем древесина - бесподобное творение природы, оптимальнейший строительный материал, экологически здоровый, возобновляемый, теплый, технологичный, с достаточно высокой механической прочностью. Такие органические недостатки древесины, как горючесть и подверженность биоразрушению, в настоящее время легко преодолеваются с помощью доступных антипиренов, антисептиков, других средств защиты. Поэтому во всем мире, в том числе и в России, в настоящее время значительно возрастают объемы строительства зданий различного назначения из древесины. Особенно много из древесины сооружается мансард, коттеджей, загородных дач, бань, других объектов малоэтажного и малометражного строительства, наиболее опасных в пожарном отношении.

Размещено на Allbest.ru