Влияние средств огнезащиты на пожарную опасность древесины

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Влияние средств огнезащиты на пожарную опасность древесины

Специальность 05.26.03 - Пожарная и промышленная безопасность (строительство)

На правах рукописи

Корольченко Ольга Николаевна

Москва - 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Бельцова Татьяна Георгиевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Страхов Валерий Леонидович

кандидат технических наук, доцент Сивенков Андрей Борисович

Ведущая организация: НИИ Всероссийского добровольного пожарного общества по обеспечению пожарной безопасности

Защита диссертации состоится «____»_________2010г. на заседании диссертационного совета Д 212.138.09 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское ш., д. 26, ауд. № 601Г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета

Автореферат разослан «____»___________2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета Ляпин А.В.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Древесина является одним из самых распространённых материалов для строительства. Обладая многими свойствами, выгодно отличающими её от других строительных материалов, она обладает существенным недостатком - легкой воспламеняемостью и горючестью. В связи с этим, на протяжении длительного времени ведутся поиски эффективных средств и способов снижения пожарной опасности древесины.

До последнего времени под огнезащитой древесины понималось снижение её воспламеняемости и горючести. Другие пожарно-технические характеристики (группа распространения пламени, дымообразующая способность при горении, токсичность продуктов горения) при разработке и применении огнезащитных композиций не учитывались. В то же время известно, что основными причинами гибели людей на пожарах являются воздействие дыма и токсичных продуктов горения.

В соответствии с принятой классификацией строительных материалов по пожарной опасности древесина является легковоспламеняемым сильногорючим материалом, сильнораспространяющим пламя по поверхности, материалом с высокой дымообразующей способностью и чрезвычайно опасным по токсичности продуктов, выделяемых при горении.

Для целей огнезащиты древесины применяются композиции, в состав которых входят минеральные соли, а также галоид- и фосфорсодержащие соединения. Обработка поверхности древесины подобными составами, в соответствии с существующими представлениями о процессах её воспламенения и горения, может приводить к снижению воспламеняемости и горючести и увеличению дымообразования и токсичности, выделяющихся при горении газообразных продуктов.

Комплексных исследований влияния средств огнезащиты на пожарно-технические характеристики огнезащищённой древесины до сих пор не проводилось. При изучении литературы по данной тематике не найдены ссылки на исследования в этой области. Вместе с тем, для направленного поиска огнезащитных композиций с необходимыми свойствами, для решения вопросов применения средств огнезащиты на объектах строительства с целью обеспечения пожарной безопасности, необходимо изучение влияния этих составов на воспламеняемость и горючесть древесины, условия распространения пламени по её поверхности, дымообразование при горении и токсичность продуктов горения.

Работа проведена в рамках выполнения НИР МГСУ по решению проблемы «Обеспечение пожарной безопасности зданий и сооружений».

Целью исследования было выявление влияния средств огнезащиты древесины на комплекс её пожарно-технических характеристик для оптимизации условий применения на строительных объектах.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Обоснование выбора объектов исследования - огнезащитных составов - для получения представительных данных по влиянию средств огнезащиты на пожарно-технические характеристики огнезащищённой древесины.

2. Оценка влияния средств огнезащиты на горючесть древесины.

3. Изучение степени влияния огнезащитных составов на воспламеняемость древесины.

4. Исследование зависимости условий распространения пламени по поверхности древесины от вида огнезащитного состава и плотности падающего теплового потока.

5. Определение влияния средств огнезащиты на дымообразующую способность древесины при её горении.

6. Оценка изменения уровня токсичности продуктов горения древесины в результате обработки огнезащитными составами.

7. Разработка «Рекомендаций по огнезащите древесины».

Объектом исследования в диссертационной работе являлась древесина сосны, обработанная различными огнезащитными составами.

Предметом исследования являлись процессы воспламенения и горения огнезащищенной древесины.

Методами исследования, использованными в диссертации, являлись стандартные методы:

-метод определения горючести строительных материалов;

-метод определения воспламеняемости строительных материалов;

-метод определения групп распространения пламени по поверхности строительных материалов;

-метод определения дымообразующей способности при горении строительных материалов;

-метод определения показателя токсичности продуктов горения строительных материалов;

-метод определения «огнезащитной эффективности» средств огнезащиты.

Научная новизна

1) Впервые проведено комплексное исследование влияния средств огнезащиты на пожарную опасность сосновой древесины.

2) Установлено, что определение огнезащитной эффективности средств огнезащиты древесины по методике (ГОСТ 16363-98) не позволяет объективно характеризовать влияние огнезащитных составов на пожарную опасность защищаемой древесины.

3) Предложен комбинированный способ оценки эффективности средств огнезащиты древесины, заключающийся в определении ряда показателей, характеризующих реакцию огнезащищённой древесины на параметры начальной стадии пожара.

4) Установлены критические значения тепловых потоков, при которых происходит воспламенение древесины, обработанной огнезащитными составами.

5) Показано, что эффект огнезащиты при испытаниях на горючесть обработанной древесины проявляется:

а) в снижении потери массы при горении от 49% до 20%;

б) в уменьшении времени пламенного горения от 1810 сек. до 115 сек.;

в) в снижении тепловыделения при горении, выражающегося в уменьшении температуры отходящих газов до 270 0С.

6) Определены условия получения огнезащищённой древесины, не распространяющей пламя по поверхности.

7) Установлено влияние огнезащитных составов на дымообразование при горении огнезащищённой древесины и токсичность продуктов горения.

8) Установлен эффект влияния огнезащитных составов на воспламеняемость древесины, который проявляется в более интенсивном обугливании поверхностного слоя, создающего барьер для прогрева нижележащих слоев. В результате обработки изученными огнезащитными композициями деревянных конструкций удалось перевести древесину в группу РП1 (не распространяющих пламя) и РП2 (слабо распространяющих пламя).

9) Установлено подавление процесса дымовыделения при примененной огнезащитной обработке древесины до 50%. Впервые выявлены условия горения огнезащищенной древесины с реализацией максимального выхода газообразных токсичных веществ.

Научно-практическая значимость. Доказано отсутствие корреляции между результатами определения «огнезащитной эффективности» средств огнезащиты древесины и показателями пожарной опасности огнезащищенной древесины: группой горючести, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразованием и токсичностью продуктов горения, что делает необходимым определять пожарно-технические характеристики при оценке эффективности огнезащитных составов для древесины.

Определены практические направления в создании наиболее эффективных огнезащитных композиций для древесины, которые должны обладать эффектом вспучивания в условиях пожара.

Разработаны «Рекомендации по огнезащите древесины».

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных исследований по определению пожарно-технических характеристик (группа горючести, воспламеняемость, распространение пламени, дымообразование при горении, токсичность продуктов горения) огнезащитной древесины;

- разработанные направления совершенствования эффективности огнезащитных составов для древесины;

- «Рекомендации по огнезащите древесины».

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 11 печатных работах, их них 1 - в журнале, определенном Высшей аттестационной комиссией («Вестник МГСУ»).

Объем и структура диссертации. Диссертация содержит 138 страниц компьютерного текста, 19 таблиц, 34 рисунков и состоит из введения, пяти глав, библиографического списка, включающего 107 ссылок и двух приложений.

Краткое содержание работы

Во Введении обоснована актуальность выбранной темы исследования, сформулирована цель диссертационной работы, показана научная новизна, приведены методы исследований, оценена практическая значимость работы, а также приведен краткий обзор структуры диссертации и основные научные достижения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен анализ литературного обзора по влиянию средств огнезащиты на пожарную опасность древесных материалов, в частности рассмотрен механизм горения древесины и возможные механизмы действия огнезащитных составов. Рассмотрены характеристики широко применяемых в строительстве средств огнезащиты, а также требования нормативно-технической документации к средствам огнезащиты и огнезащищённым материалам.

Процесс горения незащищённой древесины определяется закономерностями воспламенения и горения твёрдых органических материалов. Органические вещества составляют основную часть древесины. Главным образом это углеводы (целлюлоза) и ароматические соединения (лигнин).

Горение древесины может быть представлено следующими зонами:

- зона без горения - зона прогрева твердой фазы, толщина которой в зависимости от условий теплообмена составляет 3-5 мм;

- зона термического разложения - реакционная зона в конденсированной фазе, в которой происходит разложение целлюлозы и лигнина на летучие горючие продукты;

- предпламенная зона в газовой фазе, в которой низкомолекулярные продукты термического превращения дополнительно разлагаются, здесь же начинается процесс воспламенения;

- зона пламени (или реакционная зона) в газовой фазе, где протекают основные реакции окисления, выделяется основная часть тепла и наблюдается максимальная температура;

- зона продуктов сгорания, в которой присутствуют продукты полного и неполного сгорания древесины.

На основе рассмотрения механизма воспламенения и горения древесины объяснены возможные способы её огнезащиты.

Задача огнезащиты заключается в необходимости подавления процессов воспламенения и горения древесины, нарушения активного участия трёх обязательных составляющих этого процесса: горючего материала, окислителя (кислорода воздуха) и теплового потока от зоны горения к поверхности древесины.

Для её решения разработаны десятки составов, которые могут быть классифицированы следующим образом:

- огнезащитные пропитки;

- огнезащитные краски, наносимые слоем толщиной от 1 до 3 мм, (одновременно с огнезащитой они могут выполнять декоративные функции, скрывая при этом цвет и текстуру древесины);

- прозрачные декоративные покрытия (лаки), наносимые слоем от 1 до 3 мм, сохраняющие структуру и цвет древесины.

В последние годы из числа пропиток, лаков и красок выделяются так называемые вспучивающиеся (терморасширяющиеся) покрытия, наносимые слоем от 1 до 3 мм, и в процессе нагрева внешним источником тепла увеличивающиеся в объёме в 20-30 и более раз и создающие защитный слой.

Во второй главе приведено обоснование использованных в экспериментах образцов сосновой древесины и характеристики огнезащитных составов, применяемых в строительстве для снижения пожарной опасности древесных материалов.

Анализ свойств древесины различных пород показал, что по химическому составу, физическим и механическим свойствам они достаточно близки между собой. Поэтому в качестве объекта исследований была выбрана сосновая древесина. Этот выбор обусловлен следующими соображениями:

- сосновая древесина наиболее широко используется в строительном производстве;

- сосновая древесина используется в качестве эталонного материала для оценки огнезащитной эффективности средств огнезащиты.

Для оценки влияния огнезащитных составов на показатели пожарной опасности огнезащищенной древесины выбраны представители четырех классов средств огнезащиты: пропитки, краски, лаки, обмазки.

Размеры образцов и порядок их подготовки к огневым испытаниям соответствовали требованиям методик, указанных в СНиП 211-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений».

В третьей главе приведены результаты экспериментальных данных по изучению горючести и воспламеняемости огнезащищенной древесины.

Результаты определения группы горючести огнезащищённой древесины приведены в табл.1.

древесина огнезащитный токсичность горение

Результаты испытаний огнезащищённой древесины на установке «Шахтная печь» Таблица 1

Огнезащитный состав	Расход, г/м2	Группа горючести
Асфор	300	Г4
Асфор-Экстра	350	Г3
Пирилакс	280	Г3
Огракс-ПД-1	280	Г3
Негорин	350	Г4
Огракс ВС-К	350	Г3
СГК-1	350	Г3
ОЗК-45Д	350	Г3
МПВО	700	Г3

Незащищённая древесина относится к группе горючести Г4 - сильногорючих материалов. Обработка некоторыми составами (Асфор, Негорин) не приводит к изменению группы горючести. Остальные испытанные составы переводят древесину в группу Г3 - нормальногорючих материалов.

Результаты испытаний показали, что эффект огнезащиты проявляется в снижении тепловыделения при горении, уменьшении времени самостоятельного горения и снижении потери массы при горении.

Результаты определения воспламеняемости древесины, обработанной огнезащитными составами, приведены в табл.2 и на рис.1 и 2.

Результаты определения воспламеняемости огнезащищённой древесины Таблица 2

Наименование	Величина критического падающего теплового потока, кВт/м2
	12,5	15,0	17,5	20,0	22,5	25,0	27,5	30,0
Древесина незащищенная	580*	220	145	90	85	70	50	45
МПВО	нв	140	125	120	110	100	100	90
Асфор	нв	210	150	145	120	90	70	65
Огракс - В-СК	нв	нв	220	110	55	30	20	15
Негорин	нв	нв	370	60	55	50	50	45
Асфор - Экстра	нв	нв	нв	730	230	150	125	110
СГК-1	нв	нв	нв	220	120	80	60	60
Огракс-ПД-1	нв	нв	нв	450	320	240	175	125
ОЗК-45Д	нв	нв	нв	660	300	140	85	60
Пирилакс	нв	нв	нв	780	255	200	130	80

Примечания: * Цифры в таблице показываю время (в сек.) до воспламенения образцов. Цифры являются средней арифметической величиной трех измерений; ** нв - образцы не воспламенялись в течение 900 с воздействия теплового потока

Наблюдения за изменением состояния поверхности образцов в процессе воздействия на них внешнего теплового потока показали, что заметные термические превращения начинаются уже при тепловых потоках 15кВт/м2. Дальнейшее увеличение плотности тепловых потоков сопровождается более интенсивным обугливанием поверхности, образованием трещин в поверхностном слое и воспламенением выделяющихся продуктов термического разложения.



Рис. 1. Зависимость времени до воспламенения от плотности поверхностного теплового потока для образцов древесины, обработанных пропитками: 1-Древесина;2-Асфор-экстра; 3-Асфор; 4 - Пирилакс; 5 - Огракс-ПД-1

В соответствии с принятой классификацией все исследованные составы оставляют огнезащищённую древесину в группе В3 - легко воспламеняющихся материалов. Эффект огнезащиты проявляется в увеличении плотности падающего теплового потока, при котором происходит воспламенение, и задержке времени до воспламенения огнезащищённой древесины по сравнению с незащищённой. При этом наибольший эффект проявляется при невысоких плотностях тепловых потоков: от 15 до 20 кВт/м2. При больших значениях плотности теплового потока период времени до воспламенения необработанной и защищённой древесины отличается незначительно.

Наибольший эффект для снижения воспламеняемости зафиксирован для составов, обладающих свойством вспучивания при нагреве внешним тепловым потоком. Эти наблюдения, согласующиеся с современными представлениями о процессах воспламенения конденсированных материалов, позволяют определить направления повышения эффективности огнезащитных составов - введение в их рецептуры добавок, максимально увеличивающих степень вспучивания (терморасширения).

Рис. 2. Зависимость времени до воспламенения от плотности поверхностного теплового потока для образцов древесины, обработанных покрытиями: 1 - Древесина, 2 - ОЗК-45Д; 3 - МПВО; 4 - Огракс-В-СК; 5 - Негорин; 6 - СГК - 1

В четвертой главе диссертации исследовано влияние огнезащиты на распространение пламени по поверхности древесины.

Распространение горения или его прекращение зависит от свойств горючего материала (в нашем случае огнезащищённой древесины) и условий теплообмена возникшего очага с окружающей средой. Для исключения влияния подложки, к которой крепится конструкция из древесины, исследуемые образцы должны соответствовать критерию термически толстых материалов, толщина которых превышает глубину их прогрева при распространении пламени. Как было установлено нами к термически толстым могут быть отнесены образцы древесины при толщине не менее 14 мм. Поэтому в опытах использовались образцы толщиной 15 мм. Результаты определения группы распространения пламени приведены в табл.3.

Полученные данные позволяют отметить отсутствие корреляции между «огнезащитной эффективностью» исследованных составов и группой распространения пламени. Например, обработка древесины пропиткой Асфор (2-я группа огнезащитной эффективности) приводит к одинаковым результатам по условиям распространения пламени с составами 1-ой группы огнезащитной эффективности: Асфор-экстра, МПВО и Негорин.

Обращает на себя внимание несоответствие между результатами влияния одних и тех же огнезащитных составов на воспламеняемость древесины и на условия распространения пламени.

Эффективность влияния на воспламеняемость снижается в ряду:

Асфор-экстра Пирилакс ОЗК-45Д Огракс ПД-1 МПВО Асфор Негорин Огракс В-СК СГК-1.

С точки зрения нераспространения пламени по поверхности самыми эффективными составами оказались: Пирилакс, ОЗК-45Д, Огракс В-СК и СГК-1

Критическая плотность поверхностных тепловых потоков, установленная в экспериментах по оценке воспламеняемости огнезащищённой древесины находится в пределах 15-20 кВт/м2. В то же время при определении группы распространения пламени в момент воспламенения плотность падающего теплового потока составляла от 8,0 до 11,0 кВт/м2. Более низкие значения плотности тепловых потоков, при которых наблюдается воспламенение в опытах по распространению пламени, по нашему мнению обусловлены следующими причинами.

Небольшой объём газовоздушного пространства над поверхностью исследуемых образцов в установке для определения воспламеняемости, отсутствие вентилирования затрудняет отвод продуктов термического разложения из зоны действия источника зажигания. Поскольку начальными продуктами разложения древесины всегда являются диоксид углерода и пары воды, то скапливаясь над поверхностью исследуемых материалов, они флегматизируют процесс горения. В этих условиях для создания в газовой фазе достаточных для устойчивого горения концентраций горючих продуктов термического разложения требуется дополнительная тепловая энергия.

Значительный объём экспериментальной установки для исследования условий распространения пламени, наличие дымохода для удаления продуктов термического разложения и горения приводит к вентилированию газового слоя над поверхностью образца за счёт конвективных потоков, формирующихся под действием радиационного нагревателя и созданию более благоприятных условий для возникновения горения.

Сопоставление длины распространения пламени по образцам древесины, обработанных одинаковыми огнезащитными составами, зафиксированной в опытах по оценке горючести и распространения пламени, показало, что при вертикальном расположении образцов (в установке «шахтная печь») и зажигании снизу пламя распространяется по всей длине образцов независимо от вида и расхода огнезащитного состава. При исследовании условий распространения пламени влияние огнезащитных композиций более заметно. Обработка составами Асфор-экстра, Негорин, МПВО и Асфор распространение пламени происходило по части поверхности древесины. Остальные составы предотвращали распространение пламени по поверхности.

Установленные расхождения по условиям распространения пламени при вертикальном и горизонтальном расположении образцов объясняются следующими причинами. При зажигании снизу вертикально ориентированных образцов создаются наиболее благоприятные условия для распространения фронта пламени, поскольку высоконагретые продукты горения за счёт совместного действия конвекции и радиации прогревают вышележащие слои древесины, подготавливая их к воспламенению.

Результаты экспериментального определения группы распространения пламени огнезащищенной древесины Таблица 3

№п/п	Средство огнезащиты	Длина распространения пламени, L мм	КППТП, кВт/м2	Время, с	Группа распространения Пламени по ГОСТ Р 51032-97
				До воспл.	Самост. горения
	Древесина незащищенная	860	1,5			РП4
Пропитки
1	Пирилакс	0*	>11	110	0	РП1
2	Огракс-ПД-1	50	11	27	0	РП1
3	Асфор	105	9,0	32	122	РП2
4	Асфор-экстра	245	9,9	65	0	РП2
Покрытия
5	СГК-1	0*	>11	0	0	РП1
6	ОЗК-45Д	0*	>10,9	35	174	РП2
7	МПВО	155	9,8	310	7	РП2
8	Негорин Лак-1	145	9,9	347	314	РП2
9	Огракс-В-СК	0*	>11	0	0	РП1

* Горение в зоне действия источника зажигания

Полученные данные свидетельствуют о возможности достижения в результате огнезащитной обработки древесины, группы РП 1 - материалов, не распространяющих пламя по поверхности. При этом эти данные нельзя использовать для оценки пожарной опасности вертикально ориентированных изделий из огнезащищённой древесины.

В пятой главе изложены результаты исследований влияния средств огнезащиты на дымообразующую способность и токсичность продуктов горения огнезащищённой древесины. Этот показатель особенно важен для оценки времени эвакуации людей при возникновении пожара в здании. Условия образования дыма при тлении и пламенном горении материалов существенно различаются.

В режиме тления дым образуется при нагреве углеродсодержащих материалов до температур, при которых происходит их термическое разложение и выделение летучих продуктов в газовую фазу.

Дым, образующийся при пламенном горении огнезащищённой древесины, отличается от дыма, выделяющегося при тлении. Он состоит почти целиком из твёрдых частиц. При пламенном горении древесины одним из конденсированных компонентов дыма является свободный углерод, выделяющийся в виде сажи. Значительная масса аэрозольных частиц образуется в газовой фазе в результате неполного сгорания и высокотемпературных реакций пиролиза, при недостатке кислорода. Конечными продуктами этих реакций зачастую являются полициклические углеводородные соединения ароматической природы и полиацетилены, являющиеся очагами сажеобразования внутри пламени.

Существенную роль в процессе дымообразования играет химический состав горючего материала. У незащищённой древесины коэффициент дымообразования равен 700 м2/кг.

При исследовании влияния огнезащитной обработки древесины на дымообразование при горении в серии предварительных опытов были реализованы два режима горения: режим пламенного горения при воздействии на образцы теплового потока плотностью 35 кВт/м2 и режим тления.

Для всех исследованных составов значения коэффициентов дымообразования в режиме тления оказались примерно на порядок выше, чем в режиме пламенного горения. Поэтому основная серия экспериментов проводилась при горении образцов огнезащищённой древесины в режиме тления. На рис. 3 и 4 приведены экспериментальные данные по влиянию расхода огнезащитных пропиток и покрытий на дымообразование древесины в режиме тления.

Исходной точкой для сравнения эффективности огнезащитных составов является коэффициент дымообразования необработанной сосновой древесины (в режиме тления), который в наших экспериментах при исходной влажности древесины 12% масс. оказался равным 700 м2/кг. Во всех случаях поверхностная обработка древесины и пропитками и покрытиями приводит к снижению дымовыделения. Некоторые из испытанных составов обнаруживают достаточно высокие эффекты снижения дымовыделения. Так, использование пропитки Асфор-экстра при расходах свыше 200 г/м2, обеспечивает величину коэффициента дымообразования менее 500 м2/кг, что переводит обработанную ею древесину в группу Д2 - материалов с умеренной дымообразующей способностью. Ещё более значительный эффект снижения дымообразования обнаружен при обработке древесины составом МПВО. При общей тенденции к снижению дымовыделения следует отметить, что обработка огнезащитными составами (за исключением Асфор-экстра и МПВО) не переводит древесину в более низкую группу дымообразующей способности. Результаты определения группы дымообразующей способности древесины, обработанной огнезащитными составами, приведены в табл. 4.

Полученные нами результаты не противоречат данным других исследователей. При этом важно подчеркнуть, что средства огнезащиты «третьего поколения», выбранные нами в качестве объектов исследования во всех случаях приводят к понижению коэффициента дымообразования.



Рис.3. Зависимость коэффициента дымообразования огнезащищенной древесины от расхода огнезащитной пропитки при q=35 кВт/м2 1 - Асфор; 2 Огракс - ПД; 3 - Пирилакс; 4 - Асфор-Экстра

Рис.4. Зависимость коэффициента дымообразоования огнезащищенной древесины от расхода огнезащитного покрытия при q = 35 кВт/м2 1 - Огракс- В- СК; 2 - Негорин; 3 - ОЗК-45Д; 4 - МПВО; 5 - СГК-1

Увеличение расхода пропиток по сравнению с рекомендуемыми производителями позволяет получить (см. рис. 3 и 4) материалы с умеренной дымообразующей способностью. Для этого необходимо увеличить расход пропиток: Пирилакс и Огракс ПД-1 с 280 до 300г/м2, Асфор - с 300 до 500 г/м2.

Дымообразующая способность огнезащищенной древесины Таблица 4

Огнезащитный состав	Расход г/м2	Dm, м2/кг	Группа дымообразующей способности
Древесина сосны (необработанная)	-	700	D3
Пропитки:
Асфор Асфор-экстра Пирилакс ОграксПД-1	300 350 280 280	580 470 500 510	D3 D2 D3 D3
Покрытия:
ОЗК-45Д Огракс-В-СК СГК-1 Негорин МПВО	300 200 500 350 700	620 650 505 600 340	D3 D3 D3 D3 D2

Обнаруженная тенденция к снижению дымообразования при горении древесины при обработке огнезащитными составами свидетельствует о том, что степень этого влияния у разных составов различна.

В табл. 5 сопоставлены значения коэффициентов дымообразования древесины, обработанной различными составами с одинаковым расходом 300 г/м2.

Дымообразование при горении древесины, обработанной огнезащитными составами с одинаковым расходом Таблица 5

Огнезащитный состав	Расход г/м2	Dm, м2/кг
Огракс-В-СК	300	650
Негорин	300	610
СГК-1	300	610
ОЗК-45Д	300	600
Асфор	300	540
ОграксПД-1	300	500
Пирилакс	300	500
Асфор-экстра	300	450
МПВО	300	440

Горение древесины сопровождается образованием в газовой фазе токсичных соединений, основным из которых является оксид углерода (II). В процессе горения огнезащищённой древесины в продуктах её термоокислительного разложения и горения наряду с оксидом углерода (II) могут присутствовать хлористый водород, оксиды азота, синильная кислота и другие высокотоксичные соединения.

В соответствии с методикой оценки токсичности продуктов горения, со всеми огнезащитными составами были проведены предварительные испытания с целью выявления наиболее опасного в этом смысле режима горения. Предварительные испытания проводились в интервале плотностей тепловых потоков от 10 до 65 кВт/м2. В результате установлено, что наиболее опасным с точки зрения выделения токсичных продуктов является режим тления. В этом режиме выполнена серия основных испытаний. В этих опытах варьировались два параметра: плотность теплового потока (при фиксированном расходе огнезащитного состава) и расход огнезащитного состава (при постоянной плотности теплового потока).

Для выявления эффекта воздействия огнезащитных составов на токсичность продуктов горения были проведены эксперименты (в режиме тления) также незащищённой древесины при различных плотностях падающего теплового потока.

Результаты исследований представлены на рис. 6.

Обработка древесины огнезащитными составами препятствует возникновению пламенного горения и увеличивает диапазон горения в режиме тления. С учётом полученной зависимости плотности теплового потока на токсичность продуктов горения древесины, были выполнены эксперименты с огнезащищенной древесиной. Результаты представлены на рис. 5 и 6. На рис. 5 приведены данные по огнезащитным составам, при обработке которыми древесины, повышается токсичность продуктов горения, на рис. 6 - данные по огнезащитным составам, при обработке которыми древесины, понижается токсичность продуктов горения.

Обработка древесины огнезащитными составами не приводит к существенному изменению токсичности продуктов горения, что объясняется незначительной массой наносимого состава (10 % масс.). Обработанные материалы, так же как и древесина относятся к группе Т3 - высокоопасных материалов. Исключение составляет древесина, обработанная огнезащитным покрытием МПВО: по токсичности продуктов горения она относится к группе Т2 - умеренно опасных материалов (при расходе 700 г/м2).

Изменение расходов несущественно влияет на показатели токсичности. В качестве примера на рис.7 приведены данные по влиянию Асфора (повышает токсичность продуктов горения) и МПВО (снижает токсичность продуктов горения). Из этих графиков следует, что варьирование расходов огнезащитных составов в достаточно широких пределах влияет на показатель токсичности, изменяя его на 12-15 ед., не изменяя при этом группу токсичности.

Рис. 5. Зависимость показателя токсичности продуктов горения от величины падающего теплового потока для огнезащитных составов, увеличивающих токсичность 1- древесина; 2 - ОЗК - 45Д; 3 - Огракс - ПД; 4 Пирилакс;5 - Негорин; 6 - Асфор; 7 - Асфор-Экстра



Рис. 6. Зависимость показателя токсичности продуктов горения от величины падающего теплового потока для огнезащитных составов, снижающих токсичность: 1 - Древесина; 2 - Огракс - СК; 3 - МПВО; 4 - СГК - 1

Рис. 7. Зависимость показателя токсичности продуктов горения древесины, обработанной составом Асфор и МПВО, от расхода состава при определенных значениях плотности теплового потока

Основные выводы

1. Установлено влияние огнезащитных составов на пожарно-технические характеристики огнезащищённой древесины. Определена степень этого влияния. Показано, что эффективность огнезащитных составов проявляется в начальной стадии пожара, в условиях воздействия на конструкции и изделия из древесины незначительных тепловых потоков. При переходе пожара в развитую стадию эффект огнезащиты незначителен.

2. В результате огнезащитной обработки древесины возможен ее перевод из группы сильногорючих материалов (Г4) в группу нормальногорючих (Г3). Снижение горючести проявляется в уменьшении скорости тепловыделения.

3. Наибольшее влияние огнезащитные составы оказывают на распространение пламени по поверхности древесины. Применение средств огнезащиты позволяет перевести древесину в группу материалов нераспространяющих пламя по поверхности (РП1). Следует подчеркнуть, что подобный вывод справедлив только для горизонтально ориентированных образцов древесины.

4. Влияние средств огнезащиты на токсичность продуктов горения неоднозначно: они могут несколько усиливать или ослаблять токсический эффект, оставляя огнезащитную древесину в группе Г3 - высокоопасных по показателю токсичности продуктов горения материалов.

5. В работе обоснована необходимость замены применяемого в настоящее время показателя «огнезащитная эффективность» средств огнезащиты древесины на комплекс характеристик пожарной опасности древесины, обработанной огнезащитными составами.

6. Результаты исследования показали, что наибольший эффект в снижении пожарной опасности древесины и изделий из неё может быть достигнут путём создания вспучивающихся (терморасширяющихся) под действием повышенной температуры композиций, которые в условиях начинающегося пожара создают на поверхности древесины пористый негорючий слой, препятствующий её прогреву и снижающий выход горючих газообразных продуктов.

7. На основании выполненных исследований разработано «Руководство по огнезащите древесины», включающее характеристики современных средств огнезащиты, оптимизацию выбора огнезащитных составов, оценку их применимости на конкретных строительных объектах и способы их нанесения на древесину.

Публикации по теме диссертации

1. Бельцова Т.Г., Корольченко О.Н. Современные средства и способы огнезащиты деревянных малоэтажных зданий // материалы семинара Малоэтажное строительство для Подмосковья - М.: МГСУ, 2006, с. 18-22.

2. Корольченко О.Н., Бельцова Т.Г. Средства огнезащиты древесины // Пожарная безопасность в строительстве, №5, - М.: Издательство «Пожнаука», 2007, с. 12-18.

3. Корольченко О.Н. Дымообразование при горении огнезащищенной древесины // Пожаровзрывобезопасность, т. 17, № 1/08 - М.: Издательство «Пожнаука», 2008, с. 20-22.

4. Бельцова Т.Г., Корольченко О.Н. Распространение пламени по поверхности огнезащищенной древесины // Пожаровзрывобезопасность, т. 17, № 2/08 - М.: Издательство «Пожнаука», 2008, с. 52-55

5. Бельцова Т.Г., Корольченко О.Н. Показатели воспламеняемости огнезащищенной древесины // Пожаровзрывобезопасность, т. 17, № 4/08 - М.: Издательство «Пожнаука», 2008, с. 31-32.

6. Бельцова Т.Г., Корольченко О.Н. Эффективность современных средств огнезащиты древесины // Сборник трудов 7-ой Международной специализированной выставки Пожарная безопасность XXI века и 6-й международной специализированной выставки Охранная и пожарная автоматика- М.: Эксподизайн-Холдинг, Пожкнига, 2008, с. 108 - 109.

7. Трушкин Д.В., Корольченко О.Н., Бельцова Т.Г. Горючесть древесины, обработанной огнезащитными составами // Пожаровзрывобезопасность, т. 17, № 1/08- М.: Издательство «Пожнаука», 2008, с. 29-33.

8. Бельцова Т.Г., Корольченко О.Н. Эффективность современных средств огнезащиты древесины // материалы конференции Пожарная безопасность зданий и сооружений - 2008 - М: НИИ ВДПО ОПБ, 2008 - стр. 38-39.

9. Корольченко А. Я., Корольченко О. Н. Средства огнезащиты. Справочник. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Издательство «Пожнаука», 2009, 560 с.

10. Бельцова Т.Г., Корольченко О.Н. Некоторые пожарно-технические характеристики огнезащищенной древесины: воспламенение: дымообразование при горении и токсичность продуктов горения // научные труды XII Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов Строительство - формирование среды жизнедеятельности - М.: АСВ, 2009, с. 505-507

11. Корольченко О.Н., Бельцова Т.Г. Дымообразование и токсичность газообразных продуктов сгорания при горении огнезащищенной древесины // Вестник МГСУ, Спецвыпуск, № 1/2009 - М.:АСВ, 2009, с.540-547.

Размещено на Allbest.ru