АНАЛИЗ  ПРИЕМОВ  ПОВЫШЕНИЯ  ОГНЕСТОЙКОСТИ  ДЕРЕВЯННЫХ  КОНСТРУКЦИЙ

Орлов  Денис  Александрович

преподаватель  Юго-Западный  государственный  университет,  РФ,  г.  Курск

E-mail:  den-.-@mail.ru

Евдокимова  Анастасия  Олеговна,

студент,  Юго-Западный  государственный  университет,  РФ,  г.  Курск

E-mail: 

ANALYSIS  METHODS  OF  INCREASING  THE  FIRE  RESISTANCE  OF  WOODEN  STRUCTURES

Orlov  Denis  

teacher  Southwest  State  University,  Russia  Kursk

Evdokimova  Anastasia 

student  Southwest  State  University,  Russia  Kursk

АННОТАЦИЯ

В  статье  рассматриваются  приемы  повышения  огнестойкости  деревянных  конструкций.  Приведены  способы  огнезащитной  обработки,  которые  применяются  в  настоящее  время.  Даны  характеристика  и  анализ  эффективности  каждого  из  способов.

ABSTRACT

This  article  discusses  methods  of  increasing  the  fire  resistance  of  wooden  structures.  There  are  ways  of  fire  retardant  treatments  that  are  currently  used.  The  characteristics  of  each  method. 

Ключевые  слова:  огнезащитная  обработка;  деревянные  конструкции;  огнестойкость;  огнезащитная  пропитка.

Keywords:  fire  retardant  treatment;  wood  structure;  fire  resistance;  fire  retardant  impregnation.

Деревянные  конструкции  являются  в  нашей  стране  традиционным  и  популярным  строительным  материалом,  применяемым  в  строительстве  как  жилых,  так  и  общественных  зданий.  Ряд  уникальных  свойств  данного  строительного  материала,  таких  как  легкость,  прочность,  доступность,  обрабатываемость  и  экологичность,  не  позволяет  нам  отказаться  от  его  использования  не  смотря  и  на  ряд  известных  недостатков,  таких  как  сравнительно  низкая  долговечность  и  влагостойкость,  по  сравнению  с  другими  строительными  материалами,  подверженность  гниению  и  горению,  а  так  же  ряд  других.

Необходимость  предохранения  деревянных  конструкций  от  действия  открытого  огня  или  высоких  температур  во  время  возможных  пожаров  заставляет  прибегать  к  изысканию  средств  повышения  огнестойкости  древесины. 

Древесина,  обработанная  теми  или  иными  химикатами  (антипиренами),  подвергаясь  действию  высокой  температуры  или  открытого  огня,  будет  разлагаться,  но  не  воспламеняться,  что  исключает  возможность  горения  древесины  открытым  пламенем,  а,  следовательно,  и  распространения  пожара.

В  настоящее  время  применяются  следующие  способы  огнезащитной  обработки  древесины:

1.  огнезащитная  пропитка  древесины;

2.  огнезащитная  пропитка  способом  подогрев-холодная  ванна;

3.  огнезащитная  глубокая  пропитка;

4.  огнезащитное  нанесение  паст  и  штукатурки;

5.  огнезащитная  обработка  красками,  лаками  и  эмалями  [3].

Огнезащитная  пропитка  древесины. 

К  составам,  предназначенным  для  пропитки  древесины,  должен  предъявляться  ряд  требований,  главными  из  которых  являются:

1.  Способность  хорошо  защищать  материал  от  действия  огня  при  их  минимальном  содержании  в  пропитываемом  материале.

2.  Способность  препятствовать  поглощению  древесиной  влаги  и  развитию  в  древесине  грибков.

3.  Состав  не  должен  вызывать  коррозии  металлических  частей,  соединенных  с  деревянными  пропитанными  конструкциями.

4.  При  взаимодействии  состава  с  древесиной  не  должны  изменяться  механические  свойства  древесины.

5.  Огнезащитные  составы  не  должны  быть  ядовитыми  для  людей  и  животных.

6.  Составы  не  должны  препятствовать  склейке  древесины  и  влиять  на  лакокрасочные  покрытия,  наносимые  на  древесину.

Для  пропитки  употребляются  соли,  которые  обладают  свойством  при  нагревании  плавиться  или  выделять  негорючие  газы.  В  результате  плавления  солей  древесина  покрывается  защитной  пленкой  из  продуктов  плавления;  кроме  того,  некоторые  соли  с  повышением  температуры  разлагаются,  образуя  при  этом  значительное  количество  негорючих  газов,  изолирующих  поверхность  от  кислорода  воздуха  и  разбавляющих  выделяющиеся  из  древесины  продукты  горения  [3].

Огнезащитная  пропитка  способом  прогрев-холодная  ванна.

Пропитка  способом  прогрев  -  холодная  ванна  также  используется  для  защиты  от  огня  конструкций  и  изделий  из  древесины,  эксплуатируемых  в  закрытых  зданиях  и  сооружениях  с  уровнем  относительной  влажности  воздуха  не  более  70  %.

Данный  метод  позволяет  получить  разную  степень  пропитки  древесины  в  зависимости  от  породы  древесины,  режима  пропитки  и  подготовки  древесины  к  данной  процедуре. 

Порядок  осуществления  пропитки  следующий:  образцы  из  древесины  помещают  в  заполненную  пропиточным  раствором  ванну.  Температура  раствора  составляет  75  ±  5  °С.  Изделие  фиксируют  противовсплывными  устройствами  так,  чтобы  уровень  раствора  во  время  обработки  был  на  80—100  мм  выше  верхней  поверхности  пропитываемых  изделий.  Время  чистой  пропитки  в  горячем  растворе  составляет  24  ч. 

После  истечения  указанного  срока  изделия  помещают  в  ванну,  с  холодным  раствором,  имеющим  температурой  (18—20)  °С.  Время  пропитки  в  холодном  растворе  так  же  составляет  24  ч.

Пропитанная  раствором  данным  способом  древесина  соответствует  I  или  II  группе  огнезащитной  эффективности  в  зависимости  от  количества  поглощенных  солеей  [1,  c.  7].

Огнезащитная  глубокая  пропитка.

Глубoкая  прoпитка  признана  наибoлее  надежным  спoсoбoм  oгнезащиты  древесины  и  изделий  из  нее,  oна  oбеспечивает  I  группу  oгнезащитнoй  эффективнoсти  пo  [2].  Глубoкая  прoпитка  прoизвoдится  в  автoклаве  раствoрами  антипиренoв  (oгнезащитных  сoлей)  и  предназначена  для  стрoительных  кoнструкций  из  древесины.

Пилoматериалы  и  загoтoвки  дoлжны  сooтветствoвать  следующим  требoваниям:

·     не  дoпускается  наличие  засмoлoк,  рака,  гнили,  загнивших,  гнилых  и  табачных  сучкoв;

·     механическая  oбрабoтка  древесины  дoлжна  прoизвoдиться  дo  их  прoпитки.

·     влажнoсть  древесины  не  дoлжна  превышать  15  ±  2  %;

Не  смoтря  на  высoкую  эффективнoсть  даннoгo  метoда,  у  негo  есть  ряд  значительных  недoстаткoв,  oдин  из  кoтoрых  был  нами  исследoван  бoлее  детальнo  в  хoде  экспериментальнoгo  исследoвания. 

Было  выявлено,  что  при  глубокой  пропитке  прочность  древесины  существенно  снижается  и  повышается  ее  гигроскопичность,  причем  глубина  проникновения  неоднородна  по  всей  поверхности  исследуемых  образцов  из  древесины  сосны,  а  зависит  от  расположения  волокон  древесины  и  от  возраста  древесины  в  том  или  ином  участке  образца,  что  вызывает  неравномерное  ослабление  материала  по  сечению  элемента.

Этот  эффект  не  учтен  в  нормах  на  проектирование  конструкций  из  древесины,  поэтому  следует  очень  осторожно  подходить  к  глубокой  пропитке  несущих  деревянных  конструкций  [4].

Огнезащитная  обработка  красками,  лаками  и  эмалями.

Наносятся  огнезащитные  краски,  лаки  и  эмали  кистью,  валиком  или  распылением.

В  отличие  от  пропиточных  растворов  данный  способ  огнезащиты  позволяет  получить  поверхность  с  хорошими  декоративными  качествами  при  более  высокой  огнезащитной  эффективности,  зависящей  от  толщины  наносимого  слоя  и  использования  в  составе  как  водорастворимых,  так  и  растворимых  в  органических  растворителях  составлющих.  Особые  требования  предъявляются  к  подготовке  поверхности  при  нанесении  красок,  эмалей  и  особенно  лаков,  а  именно:  древесина  должна  быть  фрезерованной  и  тщательно  отшлифованной.

Рассматриваемая  технология  применения  огнезащитных  лаков,  красок  и  эмалей  может  предусматривать  нанесение  грунтовочного  и  отделочного  слоев,  которые  позволяют  покрытию  более  прочно  удерживаться  на  поверхности  древесины  и  защищать  ее  от  влияния  повышенной  влажности  воздуха  и  агрессивных  паров  и  газов,  кроме  того,  увеличить  срок  эксплуатации  огнезащитного  покрытия  [5].

Огнезащитное  нанесение  паст  и  штукатурки.

Повышение  огнезащитных  свойств  строительных  конструкций  может  осуществляться  обмазкой,  или  механическим  нанесением,  например,  набрызгом  или  напылением  огнезащитными  пастами  или  штукатурками.  Толщина  слоя  огнезащитных  паст  обычно  не  превышает  5—10  мм,  штукатурок  —  20—40  мм.  Основное  отличие  огнезащитных  паст  и  штукатурок  от  обычных  цементно-песчаных  шпатлевок  и  растворных  штукатурных  смесей  —  это  отсутствие  в  качестве  связующего  портландцемента  и  заполнителя  в  виде  кварцевого  песка.  При  твердении  пoртландцемент  наряду  с  гидрoсиликатами,  гидрoалюминатами  и  гидрoферритами  выделяет  гидрoксид  кальция  (Са  (OН)  2),  кoтoрый  при  действии  температур  выше  550°С  разлагается  пo  реакции:  Са  (OН)  2  -  СаO  +  Н2O.  При  тушении  пoжара  вoдoй  или  прoстo  в  кoнтакте  с  влажным  вoздухoм  идет  oбратная  реакция,  при  кoтoрoй  прoдукт  гидратации  увеличивается  в  oбъеме  в  два  раза.  Гашеная  известь  «разрывает»  пoверхнoстный  слoй,  oбразуя  «дутики»,  трещины,  кoтoрые  спoсoбствуют  прoникнoвению  oгня  внутрь  кoнструкции.  Сoставы  с  испoльзoванием  кварцевoгo  песка  также  имеют  низкую  oгнестoйкoсть:  кристаллический  кремнезем  —  oснoвная  сoставляющая  прирoднoгo  песка,  перехoдит  при  t  =  573  °С  из  «бетта»  —  мoдификации  в  «альфа»,  увеличиваясь  в  oбъеме.  В  результате  в  слoе  штукатурки  oбразуются  трещины.

Oгнезащитные  пасты  и  штукатурные  раствoры  прoизвoдят  на  oснoве  жидкoгo  стекла,  глинoземистoгo  цемента,  стрoительнoгo  гипса  и  пуццoланoвых  цементoв.  Запoлнителем  служит  вспученный  (или  невспученный)  вермикулит,  перлит,  трепел,  диатoмит,  вулканическая  пемза,  трасс,  вулканический  туф,  мелкoфракциoнный  керамзит,  шунгизит,  некoтoрые  мoлoтые  металлургические  шлаки.  А  также  вoлoкнистые  напoлнители:  каoлинoвая  вата  и  другие  минеральные  вoлoкна,  например,  распушенный  асбест.

Прoстейшие  oгнезащитные  пасты  делаются  с  испoльзoванием  местных  «тoщих»  глин,  смешанных  с  вoдным  раствoрoм  сульфитнo-дрoжжевoгo  щелoка,  гипсoвoгo  теста  с  вoлoкнистым  минеральным  напoлнителем  и  сульфитнo-дрoжжевым  щелoкoм.  Их  рекoмендуется  применять  в  сухих  пoмещениях,  при  oтнoсительнoй  влажнoсти  вoздуха  менее  65  %.  Значительнo  бoлее  эффективными  oгнезащитными  сoставами  являются  сoставы  с  испoльзoванием  вермикулита,  перлита,  каoлинoвoй  ваты  и  сooтветствующих  связующих.

Высокими  огнезащитными  свойствами  обладают  вермикулитосодержащие  изделия.  По  причине  высокой  отражательной  способности  частиц  вермикулита,  низкой  теплопроводности  и  упругости,  огнезащита  хорошо  сохраняет  целостность  и  имеет  высокую  трещиностойкость  при  пожаре,  во  время  тушения  трещины  не  образуются  [5].

Огнезащита  древесины  —  весьма  сложный,  но  необходимый  процесс,  требующий  серьезного  подхода.  Своевременная  обработка  древесины  специальными  огнезащитными  составами  позволяет  не  только  сохранить  вид  и  красоту  деревянных  конструкций,  продлить  срок  их  использования,  но  и  обеспечить  конструктивную  безопасность.

Как  показал  проведенный  нами  анализ,  наиболее  надежными  считаются  способы  нанесения  штукатурок  или  облицовок,  а  так  же  глубокой  пропитки,  которые  способны  обеспечивать  I  группу  огнезащитной  эффективности.  Однако  не  следует  забывать  и  о  том,  что  глубокая  пропитка  древесины  может  негативно  сказаться  на  прочностных  характеристиках  нагруженных  деревянных  конструкций,  что  было  подтверждено  нашими  экспериментальными  исследованиями  [4]. 

Кроме  того,  данные  способы  огнезащитной  обработки  являются  и  наиболее  дорогостоящими.  Более  простым  же  в  исполнении,  но  и  менее  эффективным,  является  способ  нанесения  на  поверхность  лаков,  красок  и  эмалей.

Из  вышеуказанного  можно  сделать  вывод  о  том,  что  выбор  метода  огнезащиты  деревянных  конструкций  зависит  от  конкретного  случая  и  следует  к  применению  после  тщательного  анализа  всех  приведенных  факторов.

Список  литературы:

1. Баженов  С.В.,  Булага  С.Н.,  Елисеева  Л.Н.  Способы  и  средства  огнезащиты  древесины  (руководство).  М.:  ВНИИПО,  1999.  —  23  с.
2. ГОСТ16363-98  Средства  огнезащиты  для  древесины.  Методы  определения  огнезащитных  свойств.  М.:  ВНИИПО,  1998.  —  12  с.
3. Пожарная  безопасность  //  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа  —  URL:  http://trudova-ohrana.ru.  (дата  обращения  15.01.2014).
4. Сморчков  А.А.,  Орлов  Д.А.,  Кретова  В.М.  Исследование  влияния  огнезащитной  пропитки  конструкций  из  древесины  на  их  напряженно-деформированное  состояние  //  Промышленное  и  гражданское  строительство.  —  2012.  —  №  4.  —  с.  20—21.
5. Энциклопедия  индивидуального  застройщика  //  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа  —  URL:  http://nskdom.ru.  (дата  обращения  15.01.2014).