Дымообразование при горении огнезащищённой древесины

Московский государственный строительный университет

О. Н. Корольченко

УДК 614.841.3:620.197.6

ДЫМ00БРА30ВАНИЕ

ПРИ ГОРЕНИИ 0ГНЕ3АЩИЩЕНН0Й ДРЕВЕСИНЫ

Рассмотрен механизм дымообразования в режимахтления и племенного горения огнезащищенной древесины. Приведены результаты экспериментов по изучению влияния средств огнезащиты на дымообразование огнезащищенной древесины. Установлено, что поверхностная обработка древесины огнезащитными составами приводит к снижению дымовыделения. При этом огнезащитная обработка либо не изменяет группу дымообразующей способности, либо позволяет перевести древесину из группы Э3 материалов с высокой дымообразующей способностью в группу Э2 материалов с умеренной дымообразующей способностью.

Обработка древесины огнезащитными составами приводит к изменению всех пожарно-тех-нических характеристик: групп горючести, воспламеняемости и распространения пламени, дымообразующей способности и токсичности продуктов горения [1,2]. В настоящей статье рассмотрено влияние некоторых широко распространенных огнезащитных пропиток и покрытий, относящихся к I и II группам огнезащитной эффективности (по классификации НПБ 251-98 [3]).

Дым, выделяющийся при горении огнезащищенной древесины, представляет собой совокупность газообразных продуктов горения, в которых рассеяны небольшие твердые и жидкие частицы размерами от 0,1 до 10 мкм.

Основная опасность дыма для людей в начальной стадии развития пожара заключается в уменьшении видимости и присутствии в нем токсичных продуктов горения. Снижение видимости затрудняет эвакуацию людей из горящего здания и может привести к гибели в результате воздействия продуктов горения в течение недопустимо длительного периода времени.

В начальной стадии пожара потеря видимости за счет задымления помещений может значительно опережать воздействие на людей других опасных факторов пожара. По этой причине дымообразующая способность строительных материалов считается одной из основных характеристик их пожарной опасности [4].

Дым — аэрозоль, состоящий из мелкодисперсных частиц, формируется в результате неполного сгорания строительных материалов. Он образуется как при пламенном их горении, так и в процессе тления. При разных режимах горения характер частиц и закономерности их образования существенно различаются.

В режиме тления дым образуется при нагреве древесины до температур, при которых начинаются ее термическое разложение и выделение летучих продуктов в газовую фазу. Продукты разложения с большой молекулярной массой конденсируются по мере поступления в относительно холодный воздух с образованием тумана, состоящего из мельчайших капель смол, высококипящих жидкостей и конденсированной влаги. Образующиеся капли склоны к коагуляции, поскольку будучи подвержены броуновскому движению, сталкиваются и слипаются друг с другом. В итоге с течением времени общее количество частиц уменьшается, а средний размер до определенных пределов увеличивается.

Дым, образующийся при пламенном горении древесины, отличается от дыма, возникающего при тлении. Он состоит почти целиком из твердых частиц. При пламенном горении сухой древесины одним из конденсированных компонентов дыма является свободный углерод в виде сажи [5]. Основная же масса частиц образуется в газовой фазе в результате неполного сгорания и высокотемпературных реакций пиролиза при недостатке кислорода. Конечными продуктами этих реакций зачастую являются полициклические ароматические углеводородные соединения и полиацетилены, которые являются очагами сажеобразования внутри пламени. Мельчайшие частицы сажи могут окисляться в зоне химических превращений в пламени. Однако наиболее вероятен процесс их спекания, образования более крупных частиц и выхода из зоны горения в виде дыма. Существенную роль в процессе дымообразования играет химический состав горючего материала.

В экспериментах по изучению влияния средств огнезащиты на дымообразование при горении дре-

весины использованы огнезащитные составы, свойства которых представлены в табл. 1.

В серии предварительных опытов в соответствии с требованиями стандарта [6] были реализованы два режима: пламенного горения при воздействии на образцы теплового потока плотностью д = 35 кВт/м2 и тления.

Для всех исследованных составов значения коэффициентов дымообразования От в режиме тления оказались примерно на порядок выше, чем в режиме пламенного горения. Поэтому основная серия экспериментов проводилась при горении образцов огнезащищенной древесины в режиме тления.

На рис. 1 и 2 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 ды-мообразования необработанной сосновой древесины (в режиме тления), который в проведенных экс-

Таблица 1. Свойства огнезащитных составов, использованных в экспериментах

Название Назначение Внешний вид Группа огнезащитной эффективности

Асфор Пропитка Прозрачная бесцветная вязкая жидкость II

Асфор-Экстра Пропитка Прозрачная бесцветная вязкая жидкость I

Пирилакс Пропитка Прозрачная слегка окрашенная жидкость I

Огракс Пропитка Прозрачная I

ПД-1 жидкость желтого цвета

ОЗК-45 Д Покрытие Водно-дисперсионная краска белого цвета I

МПВО Покрытие Паста серого цвета I

Огракс Покрытие Водно-диспер- I

В-СК сионная краска белого цвета

СГК-1 Покрытие Двухкомпонент-ная система лак-полуфабрикат и вспенивающийся наполнитель I

Негорин Огнезащитный лак Прозрачная бесцветная вязкая жидкость I

периментах при исходной влажности древесины оказался равным 700.

Во всех случаях поверхностная обработка древесины огнезащитными составами приводит к снижению дымовыделения. Подобные результаты получены в работе [2], в которой исследовано влияние на коэффициент дымообразования древесины пропиточного состава на основе фосфор- и азотсодержащих низкомолекулярных веществ и пленкообразующего покрытия на основе модифицированных высокомолекулярных полисахаридов.

Вт

700

600-

500

400

Асфор Огракс ПД-1 Пирилакс Асфор-Экстра

100

200 300 Расход, г/м2

400

500

Рис. 1. Зависимость коэффициента дымообразования Бт огнезащищенной древесины от расхода огнезащитной пропитки при д = 35 кВт/м2

От

700

600

500

400

♦— Огракс В-СК — Негорин А— ОЗК-45Д МПВО

300

100 200 300 400 Расход, г/м2

500

Рис. 2. Зависимость коэффициента дымообразования Бт огнезащищенной древесины от расхода огнезащитного покрытия при д = 35 кВт/м2

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2008 ТОМ 17

0

0

21

Таблица 2. Дымообразующая способность огнезащи-щенной древесины

В табл. 2 приведены значения коэффициентов дымообразования и группы дымообразующей способности для расходов огнезащитных композиций,

при которых обеспечивается I или II группа огнезащитной эффективности (по классификации НПБ 251-98 [3]). Из представленных данных следует, что огнезащитная обработка либо не изменяет группу дымообразующей способности, либо позволяет перевести древесину из группы Б3 материалов с высокой дымообразующей способностью в группу Б2 материалов с умеренной дымообразующей способностью.

При этом следует подчеркнуть, что перевод в группу Б2 возможен при увеличении расхода огнезащитных пропиток до величины: Асфор — 500 г/м2; Огракс ПД-1 — 350 г/м2; Пирилакс — 300 г/м. Увеличение расхода огнезащитных покрытий не приводит к переходу огнезащищенной древесины в группу Б2.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о подавлении процесса дымообразова-ния при горении древесины в результате ее обработки огнезащитными составами.

Огнезащитный состав Расход, г/м2 м2/кг Группа дымообразующей способности

Древесина сосны (необработанная) - 700 Б3

Пропитки: Асфор Асфор-Экстра Пирилакс Огракс ПД-1 300 350 280 280 580 470 500 510 Б3 Б2 Б3 Б3

Покрытия: ОЗК-45 Д Огракс В-СК СГК-1 Негорин МПВО 300 200 500 350 700 600 650 505 600 340 Б3 Б3 Б3 Б3 Б2

ЛИТЕРАТУРА

1. Корольченко, А. Я. Средства огнезащиты: справочник / А. Я. Корольченко, О. Н. Король-ченко. — М.: Пожнаука, 2006. — 258 с.

2. Асеева, Р. М. Эффективность и механизм действия двух огнезащитных систем для древесины / Р. М. Асеева, Б. Б. Серков, А. Б. Сивенков [и др.] // Пожаровзрывобезопасность. — 2007. — Т. 16, № 5. — С. 23-30.

3. НПБ 251-98. Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний.

4. СНиП 21-01-97. Пожарная безопасность зданий и сооружений.

5. Снегирев, А. Ю. Учет коагуляции дыма при численном моделировании пожара в помещении / А. Ю. Снегирев, Г. М. Махвиладзе, Дж. Роберте // Пожаровзрывобезопасность. — 1999. — Т. 8, № 3. — С. 21-31.

6. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

Поступила в редакцию 25.01.08.