3.2 Пожарная опасность строительных материалов из древесины
Пожарная опасность древесины определяется закономерностями ее термического разложения под действием внешних тепловых потоков, которое начинается при температуре 110˚С. Дальнейший нагрев сопровождается удалением из древесины свободной и связанной влаги. Этот процесс завершается при температуре 180˚С, после чего начинается разложение наименее термостойких компонентов с выделением СО2 и Н2О. При температуре ~250˚С происходит пиролиз древесины с выделением газообразных продуктов: СО, СН2, Н2, СО2, Н2О. Выделяющаяся газовая смесь является горючей и способна воспламеняться от источника зажигания. При более высоких температурах процесс термического разложения древесины ускоряется. Основная масса горючих газов, содержащая до 25% водорода и до 40% горючих углеводородов, выделяется в температурном интервале от 350 до 450˚С.
Одним из важных факторов, определяющих пожарную опасность древесины, является ее способность к воспламенению и распространению горения при нагревании на воздухе.
Горения древесина происходит в виде пламенного горения и тления. В условиях пожара основное количество тепла выделяется в период пламенного горения (до 60%) и ~40% — в период тления.
Показатели пожарной опасности некоторых видов древесины приведены в таблице 4.
Таблица 4 — Показатели пожарной опасности различных видов древесины
Температурные показатели пожарной опасности древесины – температуры воспламенения и самовоспламенения – определяются закономерностями ее термического разложения. Значения этих показателей для разных пород древесины, как видно из таблицы 2, находятся в достаточно узком температурном интервале.
Сухая древесина всех пород является легковоспламеняемым (В3) сильногорючим (Г4) материалом с высокой дымообразующей способностью (Д3). По токсичности продуктов горения древесина относятся к группе высокоопасных материалов (Т3). Линейная скорость распространения пламени по поверхности составляет 1-10 мм/с. Эта скорость существенно зависит от ряда факторов: породы древесины, ее влажности, величины падающего теплового потока, ориентации горящей поверхности. Скорость тления также не является постоянной величиной – для различных пород древесины она колеблется в пределах 0,6 – 1,0 мм/мин.
В строительстве широко используется отделочные материалы на основе древесины: древесно-стружечные плиты, древесно-волокнистые плиты, деревянные панели, рейки, фанера. Все эти материалы являются горючими. Модифицированные панели, рейки, фанера. Все эти материалы являются горючими. Модификация древесины полимерами, как правило, повышает ее пожарную опасность.
В таблице 5 приведены характеристики горючести некоторых строительных материалов на основе древесины.
Таблица 5 — Горючесть древесных материалов
Распространения пламени по поверхности древесины
Экспериментальные исследования распространения пламени по поверхности древесных материалов с применением разных методов испытания показали, что не только условия внешнего теплового воздействия, но и разновидность древесины сказывается на характеристиках распространения пламени.
Влияние разновидности древесины в некоторой степени прослеживается при рассмотрении значений так называемого индекса распространения пламени (ИРП).
ИРП согласно ГОСТ 12.1.044-89 является комплексным показателем, поскольку при его расчете, помимо скорости распространения пламени на отдельных участках поверхности образца и предельного расстояния распространения, использует также данные о максимальной температуре отходящих дымовых газов и времени ее достижения. Материалы с ИРП≤20 относят к медленно распространяющим пламя, с ИРП˃20 – к быстро распространяющим пламя. Все разновидности древесины относятся к последней группе материалов. Их индекс превышает 55.
В таблице 4 представлены значения ИРП необработанных образцов древесины толщиной 19-25 мм.
Хотя большинство видов древесины относится к 3, наиболее опасному, классу по способности распространять пламя по поверхности потолочных конструкций при пожаре, некоторые образцы хвойных пород, как следует из таблицы 6, имеют более низкие значения ИРП и относятся ко 2 классу.
Таблица 6 — Значение ИРП и класс по способности распространять пламя
Класс по способности распространять пламя
Источник
Пожароопасность древесины
Слыша о пожарах в домах, люди автоматически ассоциируют их с деревянными домами. Люди опасаются сочетания дров и огня не зря. Исторически древесина была основным строительным материалом во многих местах по всему миру; целые города строились из дерева. В архивах хранится множество записей о городах, которые сгорели дотла в разные моменты времени; в плотно застроенных городах огонь мог стремительно перескакивать с одного здания на другое. Это воспоминание глубоко укоренилось в умах людей даже сегодня, и от него не так легко избавиться; Согласно статистике, большинство пожаров по-прежнему случаются в деревянных домах.
Эти статистические данные не только суровы; они также несправедливы по отношению к деревянному строительству. Углубленное исследование и анализ показывают, что большинство пожаров в деревянных домах происходит не в современных постройках, а в неблагоустроенных жилищах и ветхих дачных домах или садовых хижинах. Эти здания построены без учета мер пожарной безопасности, и люди часто действуют бездумно и опрометчиво, не принимая во внимание фактор пожарной опасности. Например, в скандинавских странах возводятся даже восьмиэтажные деревянные многоквартирные дома; это свидетельствует о том, что древесина является пожаробезопасным материалом.
Для того, чтобы что-то загорелось, требуется так называемый магический треугольник — три основных компонента. Первый компонент — это топливо, в данном случае это сама древесина. Второй компонент — кислород или окислитель, который способствует горению пламени. Последний компонент — это источник возгорания, который может быть, чем угодно, от свечи на елке до неисправности в электроустановке.
Мы сталкиваемся с комбинацией первых двух компонентов каждый день. Единственное, чего не хватает от огня — это одна горящая спичка или это бездумное действие. Важным фактором пожаробезопасности древесины является ее влажность. Дерево поглощает влагу из окружающей среды и выделяет влагу из окружающей среды. Дерево никогда не бывает полностью сухим. Это уникальное свойство древесины является важным фактором пожарной безопасности. Известно, что только что срубленная зеленая древесина не загорится любой ценой. Вода играет большую роль в пожарах; Уровень влажности древесины делает древесину предсказуемым твердым топливом, которое горит ровным пламенем.
По сравнению с металлическими конструкциями металл является отличным проводником тепла и быстро нагревается; как только температура достигает 300–400 градусов, она деформируется, и конструкция выходит из строя. Деревянные конструкции выдерживают более высокие температуры. Во время пожаров, когда температура достигает 1000 градусов, внутренняя часть деревянной конструкции никогда не достигает более 100 градусов, пока внутренние слои древесины все еще удерживают влагу. Это делает деревянный дом более безопасным для эвакуации в случае аварии, а пожар можно потушить, сохранив конструкцию здания.
Если две балки будут размещены рядом друг с другом для испытания на огнестойкость — одна деревянная балка и одна металлическая балка. Уже через 8 минут на металлической балке появится признаки деформации. После 45 минут горения единственное, что останется стоять, — это деревянная балка. Низкая и предсказуемая скорость обугливания деревянных конструкций обеспечивает требуемый уровень огнестойкости.
Мы не говорим, что древесина негорючая — любой органический материал воспламеняется. Противовоспламеняющие растворы или антипирены эффективны на ранней стадии горения. Антипирены — это неорганические вещества, препятствующие горению или нагреванию материала. К сожалению, строительный материал, обработанный антипиренами, делает дом менее свободным от химикатов; с другой стороны, «экологические» строительные материалы, не содержащие химикатов, — это термин, который широко использовался — хваленый эковатин содержит высокий процент антипиренов.
Также здания из бетона и других неорганических материалов не исключают потенциальную пожарную опасность. Люди наполняют свои дома вещами, не учитывая риск возникновения пожара. Прежде всего, все домовладельцы должны принять осознанные меры по предотвращению пожара, такие как установка детекторов дыма, которые не позволят домовладельцу быть застигнутым врасплох в случае пожара. Еще один момент, который следует учитывать в старых зданиях, — это электрические установки — домовладельцу следует подумать о переделке электросети. В конце дня следует оценить все факторы риска — где ставятся свечи или находится ли большой мягкий диван слишком близко к камину. Множество профилактических мер можно предпринять, проведя анализ рисков дома.
Таким образом, пожарная опасность не определяется конструкцией или строительным материалом; пожарная опасность вызвана нашими собственными действиями. Диван, расположенный на небезопасном расстоянии от камина, представляет собой гораздо более высокую пожароопасность, чем сам деревянный дом.
Вы можете всегда обратиться к опытным специалистам. Звоните нам по телефону: +7 (499) 755-92-31. Или пишите на электронную почту: info@domromanovikh.ru. Или приходите в офис компании по адресу: Москва, м. Строгино, 65-й км. МКАД, ТЦ Синдика.
Источник
Огнестойкость дерева и способы ее повысить
Под огнестойкостью деревянной конструкции понимается временной промежуток, по истечении которого в условиях распространения пожара она сохраняет свою целостность (несущую способность и конструктивную устойчивость).
Предел огнестойкости деревянных конструкций в среднем составляет от 30-ти до 45-ти минут, что несколько превышает те же показатели для металлических сооружений. Однако в сравнении с аналогичным параметром для железобетонных сооружений по своей защищённости они значительно уступают последним.
Основные этапы горения древесины
Горение материала древесины может быть представлено в виде двух последовательных стадий. На первом этапе происходит сгорание продуктов разложения в газообразной форме, которое сопровождается образованием яркого пламени.
Вторая стадия этого процесса представляет собой беспламенное догорание образовавшегося на начальном этапе угля.
Определяющее влияние на огнестойкость деревянной конструкции (частного дома, например) оказывает первая из этих стадий, в течение которой создаются оптимальные условия для поддержания распространения горения.
Несмотря на ограниченность по времени этот процесс сопровождается выделением значительного количества тепла.
Какое-то время оба этих процесса протекают практически одновременно, после чего выделение газов прекращается, а гореть продолжает один только уголь. При этом скорость, с которой выгорает основная масса древесного материала здания, определяется следующими факторами:
- объемный вес всей конструкции;
- влажность исходного строительного материала;
- температура окружающей среды;
- соотношение свободных пространств к объёмам, занимаемым древесиной.
Более плотный по своей структуре древесный материал (дуб, например) сгорает медленнее, чем та же осина, что объясняется различием в их теплопроводности.
При воспламенении древесины с повышенным показателем влажности определённое количество тепла расходуется на испарение влаги. В результате этого на разложение материала тратится меньше тепловой энергии. Естественно, что сухая древесина с учётом всего изложенного сгорает намного быстрее.
Температура горения и способствующие факторы
Температура, достигаемая на первой стадии самовозгорания, заметно превышает тот же показатель для беспламенного периода сгорания продуктов разложения. На начальной стадии тонкий слой угля образуется лишь на поверхности древесины, и он сначала не горит, несмотря на то, что находится в раскалённом состоянии.
Дело в том, что на этом этапе практически весь кислород расходуется на поддержание пламени и имеет ограниченный доступ к другим продуктам сгорания. Уголь начинает разлагаться только с того момента, когда полностью завершается этап пламенного горения.
Температура возгорания древесного материала, обеспечивающая поддержание устойчивого горения, для большинства сортов составляет 250-300 градусов.
Эффективному развитию горения в деревянных конструкциях способствует близкое расположение отдельных элементов, как правило, монтируемых параллельно и с небольшим зазором.
Наглядным примером такого расположения являются стропила и обрешётка кровель. Вследствие этого неизбежен их взаимный разогрев с одновременным усилением воздушной тяги в продольных направлениях.
Всё перечисленное заставляет строителей предпринимать специальные меры защиты древесных сооружений от воздействия открытых очагов огня.
Поведение конструкций во время пожара
Особенность разрушения деревянных конструкций состоит в том, что при непосредственном контакте с открытым огнём, они разрушаются (обугливаются) со средней скоростью один миллиметр в минуту.
Наименьший размер сечения, мм
Скорость обугливания древесины V, мм/мин
Источник