Инновационные решения, способствующие пожаростойкости строительных материалов из древесины

ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ, СПОСОБСТВУЮЩИЕ ПОЖАРОСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ИЗ ДРЕВЕСИНЫ

И.И. Романенко, канд. техн. наук, доцент М.И. Романенко, соискатель

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Аннотация. В данной статье решается одна из актуальных проблем строительной отрасли - обеспечение материалов из древесины пожаростокими свойствами. Авторами разработаны состав и технология по объемному модифицированию древесины лиственных пород. Согласно нормативной документации проведены лабораторные испытания по методу «Огневая труба» как обработанных материалов по инновационному методу, так и исходных образцов. Результаты исследований проверялись по потере массы образцов, которые свидетельствуют о пожаростойкости модифицированных заготовок. В ходе испытаний видно, что древесина горение не поддерживает и изделия из нее относятся к трудно возгораемым материалам.

Ключевые слова: модифицированная древесина, объемная пропитка, пожарная безопасность, композитный материал, полимеры, экологическая безопасность.

На сегодняшний день основным требованием, предъявляемым к строительным материалам, является пожарная безопасность. Проблемы повышения пожаростойкости древесных изделий являются актуальными и требуют проведения исследований в специализированных лабораториях.

Объемная пропитка древесины позволяет продлить эксплуатационный период изделий из древесины более 50 лет, при этом древесина приобретает новые эксплуатационные свойства [1, 2]. Ее можно рассматривать как композиционный материал, в котором существует природный полимер и полимер модифицирующего раствора. Такое сочетание позволяет сшить в единое пространственное целое слоистый с анизотропными свойствами природный материал [3, 4].

Пропитка древесины в вакуум-барокамере обеспечивает глубокое проникновение химикатов в древесину и долговременную защиту от проникновения влаги, микроорганизмом, грибков.

Помимо этого, мы имеем возможность целенаправленно формировать свойства нового композита с учетом требований эксплуатации и при этом, не оказывают

вредного воздействия на окружающую среду и человека [5].

В результате применения предлагаемой авторами технологии по модифицированию древесины устраняются ее недостатки, такие как набухание и усушка, коробление и растрескивание, загнивание и возгорание. При всем этом древесина сохраняет свои положительные качества - малую массу, высокую прочность, тепло- и звукоизолирующую способность, стойкость к действию окружающей среды и химическим реагентам.

Свойства модифицированной древесины определяются не только древесиной, но и в большей мере свойствами пропиточного раствора. Особенно это касается пожарной безопасности. Полимерные композиции склонны к возгоранию и выделению удушающих газов при тлении [6, 7]. При выборе пропиточного состава нами выдвигались определенные требования. Раствор должен обладать малой вязкостью, для того чтобы можно было объемно пропитать сортимент древесины. Особый интерес представляет ацетонформальдегидная смола (АЦФ-3М-65). Смола АЦФ-3М-65 относится к негорючим, трудновозгораемым веществам. АЦФ смолы являются сравнительно дешевым связующим,

имеющим светлую окраску. Процесс подготовки пропиточного состава смолы состоит из доведения модификатора до необходимой вязкости, которая не должна превышать 35-38 с по вискозиметру ВЗ-1 с соплом №5.

В наших экспериментах использовали древесину: осину, березу, дуб. Пропиточный состав приготавливали из АЦФ-3М-65(ТУ 64-11-11-88), щелочи ШОИ, воды питьевой и порошка Л1(ОИ)з. Концентрация раствора 25-27%. Последовательность операций и технологические параметры процесса по объемному модифицированию древесины являются интеллектуальной собственностью автора и в статье не приводятся.

Испытания проводили на образцах влажностью 50 %. свежи выпиленной древесины. Проверка огнезащитных свойств модифицированной древесины осуществлялась методом «Огневой трубы». Этот метод является экспресс-методом и позволяет определить группы твердых горючих материалов в соответствии с ГОСТ 17.08871. Установка состоит из камеры горения, держателя образца, газовой горелки диа-

метром 7 мм, смотрового зеркала диаметром 50 мм, подвижно укрепленного на штативе. Камера горения представляет собой стальную трубу диаметром (50 ± 3) мм; длиной (165 ± 5) мм, толщиной стенки (0,5 ± 0,1) мм, вертикально закрепленную на штативе.

Для проведения исследований было подготовлено шесть образцов шириной (35 ± 1) мм, длиной (150 ± 3) мм и фактической толщиной, не превышающей (10 ± 1) мм. Перед началом испытаний определялась масса образцов, после чего они монтировались в зажим посредине трубы. Далее поджигали горелку и фиксировали время воспламенения и горения материала при помощи секундомера. Нормативное время работы горелки - 2 минуты, по истечению которых ее убрали. На следующем этапе установили период самостоятельного горения и тления древесины. Остывший образец вновь был взвешен. Это позволило определить потерю массы в процентном соотношении относительно исходной. Результаты эксперимента приведены в таблице.

№ п/п Параметры древесины Привес образца после модификации, % Время поджигания, с. Время самостоятельного горения, с. Потери массы на огневой трубе, %

1 Дуб исходный - Загорелся через 15 с. 156 23,3

2 Дуб модифицированный 11,2 Не загорается 3 6,98

3 Береза исходная - Загорелся через 25 с. 170 30,5

4 Береза модифицированная 19,0 Не загорается 10 7,8

5 Ольха исходная - Загорелся через 10 с. 188 36,1

6 Ольха модифицированная 22,4 Не загорается 10 4,8

Таблица 1. Результаты испытаний на пожаростойкость образцов из древесины по методу «Огневая труба»

Проанализировав полученные данные отметим, что наибольшую потерю массы имеют образцы под номерами 1, 3 и 5, т.е. не модифицированная древесина. Все

композиции, в которых использовалась АЦФ, а именно № 2, 4 и 6 при возгорании не поддерживают самостоятельного горения, о чем свидетельствует низкая потеря

массы образцов. Модифицирующий состав Перфорации сосудов пропитываются

обеспечивает пожаростойкость изделий из полимером, и после полимеризации про-древесины [8, 9]. исходит закупорка водопроводящей сис-

Смола АЦФ-3М-65 в комплексе с дру- темы древесины. Лучше всего пропитка гими веществами пропиточного состава осуществляется сердцевиной и хуже лубо-дает синергетический эффект и повышает вой.

огнестойкость обработанной древесины. Как видно из результатов, полученных

Волокна древесины, покрытые пленкой при испытаниях по методу «Огневой тру-смолы и продуктами ее новообразований, бы», разработанная технология обеспечи-после прекращения пламенного горения не вает пропитку заготовки модифицирую-тлеют. Модифицированная древесина по щим составом по всему объему и обеспе-предлагаемой технологии относится к чивает возможность отнести ее к трудно трудно возгораемому материалу. возгораемому материалу.

Библиографический список

1. Романенко М.И. Организационно-экономические аспекты формирования эффективной системы управления предприятиями строительной индустрии / М.И. Романенко // Бизнес в законе. Экономико-юридический журнал. - 2016. - №3. - С. 66-70.

2. Романенко М.И., Хрусталев Б.Б. Ресурсный потенциал как условие создания кластерного образования / М.И. Романенко, Б.Б. Хрусталев // Современная экономика: проблемы и решения. - 2015. - №3 (63). - С. 112-119.

3. Пинт Э.М., Петровнина И.Н., Романенко И.И., Еличев К.А. Интегральные микросхемы в системах управления производственными процессами / Э.М. Пинт, И.Н. Петровнина, И.И. Романенко, К.А Еличев // Монография / Пенза, 2014. - С. 140.

4. Романенко М.И. Анализ инвестиционной привлекательности предприятий строительного комплекса / М.И. Романенко // Экономика и предпринимательство. - 2014. -№12-2 (53-2). - С. 601-604.

5. Романенко М.И. Влияние факторов макросреды на функционирование кластерного образования / М.И. Романенко // Экономика строительства. 2015. - №2(32). - С. 73-79.

6. Асеева Р.М. Горение полимерных материалов / Р.М. Асеева, Г.Е. Заиков. - М.: Наука, 1981. - С. 280.

7. Новосельцев П.П. Особенности термолиза целлюлозы / П.П. Новосельцев, М.А. Тюганова, Г.Е. Кричевский, М.В. Буянова // Хим. волокна. - 1992. - №3. - С. 28.

8. РоманенкоМ.И., Романенко И.И. Устойчивое экономическое развитие строительного комплекса на основе безотходного использования природного возобновляемого сырья / М.И. Романенко, И.И. Романенко // Экономические аспекты управления строительным комплексом в современных условиях. Электронный ресурс. - Самара, 2016. - С. 100-104.

9. Романенко М.И., Романенко И.И., Хрусталев Б.Б. Экономическое развитие региона на основе создания межотраслевого кластера в Пензенской области / М.И. Романенко, И.И. Романенко, Б.Б. Хрусталев // Интеллект. Инновации. Инвестиции. - 2014. - №2. -С. 26-33.

INNOVATIVE SOLUTIONS THAT CONTRIBUTE TO THE FIRE RESISTANCE OF

BUILDING MATERIALS WOOD

I.I. Romanenko, candidate of technical sciences, associate professor M.I. Romanenko, applicant

Penza state university of architecture and construction

Abstract. This article solved one of the urgent problems of the construction industry - providing materials of wood pozarastali properties. The authors have developed the composition and technology of volumetric modification of hardwood. According to regulatory documents conducted laboratory tests on a method of "Firingpipe" as processed materials in the innovative procedure, and initial samples. The research results was verified with the mass loss of the samples, which indicate the fire resistance of modified blanks. During the tests, it is evident that wood burning is not supported, and the products made from it are difficult flammable materials.

Keywords: modified wood, bulk impregnation, fire safety, composite material, polymers, environmental safety.