К вопросу о свойствах пожарной опасности огнезащищенной древесины

Введение. В настоящее время во всем мире достаточно интенсивно развивается промышленное домостроение с применением конструкций из древесины, однако одним из факторов, сдерживающих широкое использование древесины в строительстве, остается ее высокая пожарная опасность. Целью настоящей работы является оптимизация условий применения огнезащищенной древесины в строительстве. Для этого, по мнению авторов, необходимо решить следующие задачи:
● провести сравнительный анализ огнезащитной эффективности ряда огнезащитных средств при нанесении их на различные породы древесины;
● определить влияние средств огнезащиты древесины на комплекс ее пожарно-технических характеристик.
Методы исследования. Огнезащитная эффективность образцов составов для древесины определялась согласно контрольному методу испытаний по ГОСТ Р 53292–2009 (п. 6.2). Для изучения степени снижения горючести древесины сосны, обработанной различными огнезащитными средствами, были проведены эксперименты с применением методики и средств измерения по ГОСТ 30244–94 (метод 2). Критические значения тепловых нагрузок для реализации воспламенения и распространения пламени по деревянным конструкциям, которые могут быть описаны величинами критической поверхностной плотности теплового потока, определялись по ГОСТ 30402–96 и ГОСТ Р 51032–97. Токсичность продуктов горения и дымообразующая способность образцов огнезащищенной древесины сосны оценивались стандартными методами и средствами измерений согласно ГОСТ 12.1.044–89 (п. 4.18 и 4.20).
Результаты исследований и их обсуждение. Исследовались водные огнебиозащитные составы, комплексное огнебиовлагозащитное средство, терморасширяющееся покрытие, краска и лак, готовые к применению и имеющие согласно ГОСТ Р 53292–2009 I или II группу огнезащитной эффективности. Было определено, что все исследованные огнезащитные составы обеспечивают потерю массы менее 9 % при нанесении их на образцы древесины лиственницы и дуба с расходами, при которых они имели II группу огнезащитной эффективности на стандартных образцах древесины сосны.
Результаты экспериментов по оценке горючести, воспламеняемости и распространения пламени по поверхности, дымообразующей способности и токсичности продуктов горения указывают на наибольшую эффективность состава для глубокой пропитки в снижении пожароопасных характеристик древесины и возможность получения материала с показателями Г1, В1, РП1, Т2, Д2.
Выводы. Результаты проведенных исследований позволили оценить степень различий в значениях средней потери массы образцов различных пород древесины (ольхи, липы, сосны, лиственницы, дуба).
Комплексное изучение свойств пожарной опасности древесины, обработанной различными по химическому составу и механизму действия средствами огнезащиты, позволило выявить влияние различных огнезащитных средств для древесины сосны на комплекс параметров пожарной опасности, регламентирующих пожаробезопасное использование строительных материалов и конструкций в зданиях и сооружениях.

1. Богданова В.В., Кобец О.И., Кирлица В.П. Механизм и синергическое действие азот-фосфорсодержащих антипиренов при огнезащите и тушении древесины и торфа // Химическая физика. 2016. Т. 35. № 4. С. 57–63. DOI: 10.7868/S0207401X16040038

2. Lowden L.A., Hull T.R. Flammability behaviour of wood and a review of the methods for its reduction // Fire Science Reviews. 2013. Vol. 2. No. 1. P. 4. DOI: 10.1186/2193-0414-2-4

3. Максименко С.А., Кривцов Ю.В., Максименко Н.А., Мельников Н.О., Константинова Н.И. Пожарная опасность новых видов лесоматериалов // Пожарная безопасность. 2013. № 2. С. 74–77.

4. Богданова В.В., Радкевич Л.В. Экономичные огнезащитные составы для деревянных строительных конструкций // Известия ЮФУ. Технические науки. 2014. № 1 (150). С. 201–205. URL: http://old.izv-tn.tti.sfedu.ru/?p=6227

5. White R.H. Fire resistance of wood members with directly applied protection // Wood design focus. Summer 2009. Pp. 13–19. URL: http://www.awc.org/pdf/codes-standards/publications/archives/wdf/WDF-2009-FireResistance-White-0910.pdf

6. Minailov D., Eremina T., Korolchenko D. New method of quality control for fire protective coatings // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 471. No. 11. P. 112016. DOI: 10.1088/1757-899X/471/11/112016

7. Korolchenko D., Pizhurin A. Simulating operational control of production in lumber house building businesses // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 117. P. 00084. DOI: 10.1051/matecconf/201711700084

8. Aseeva R.M., Serkov B.B., Sivenkov A.B. Fire behavior and fire protection in timber buildings // Springer Series in Wood Science. Netherlands, Dordrecht: Springer, 2014. 280 p. DOI: 10.1007/978-94-007-7460-5

9. Özdemir F., Tutus A. Effects of fire retardants on the combustion behavior of high-density fiberboard // BioResources. 2013. Vol. 8. No. 2. Pp. 1665–1674. DOI: 10.15376/biores.8.2.1665-1674

10. Van der Veen I., De Boer J. Phosphorus flame retardants: Properties, production, environmental occurrence, toxicity and analysis // Chemosphere. 2012. Vol. 88. No. 10. Pp. 1119–1153. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2012.03.067

11. Khelfa A., Bensakhria A., Weber J.V. Investigations into the pyrolytic behaviour of birch wood and its main components: primary degradation mechanisms, additivity and metallic salt effects // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2013. Vol. 101. Pp. 111–121. DOI: 10.1016/j.jaap.2013.02.004

12. Тычино Н.А. Огнебиозащита древесины и экология // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2012. Т. 21. № 1. С. 44–46. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17326713

13. Арцыбашева О.В., Визгалова Г.И., Асеева Р.М., Серков Б.Б., Сивенков А.Б. Анализ способов и средств огнезащиты для снижения пожарной опасности и повышения огнестойкости деревянных конструкций // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2014. № 3. С. 13–20. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22454382

14. Boruszewski P., Borysiuk P., Jaskółowski W., Fajkowska K., Mamiński M., Jenczyk-Tołłoczko I. Characteristics of selected fireproof properties of particleboard made from particles impregnated with salt agent // Annals of Warsaw university of Life Science — SGGW, Forestry and Wood Technology. 2011. No. 73. Pp. 142–146.

15. Yorur H., Kurt S., Yumrutas I. The effect of aging on various physical and mechanical properties of scotch pine wood used in construction of historical Safranbolu houses // Drvna Industrija. 2014. Vol. 65. No. 3. Pp. 191–196. DOI: 10.5552/drind.2014.1328

16. Сивенков А.Б. Влияние физико-химических характеристик древесины на ее пожарную опасность и эффективность огнезащиты : дис. … д-ра техн. наук. М., 2015. 289 с.

17. Бороздин С.А., Гитцович Г.А., Ветров В.В., Морозов С.С. Эффективность огнезащитных составов при нанесении их на различные породы древесины // Современные проблемы гражданской защиты. 2020. № 3 (36). C. 70–76. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=43956596

18. Корольченко А.Я., Корольченко О.Н. Средства огнезащиты : справочник. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Изд-во «Пожнаука», 2009. 560 с.

19. Круглов Е.Ю., Асеева Р.М. Беспламенное горение древесины: параметры макрокинетики пиролиза и термоокислительного разложения // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2020. Т. 29. № 1. С. 43–54. DOI: 10.18322/PVB.2020.29.01.43-54

20. Зыбина О.А. Теоретические принципы и технология огнезащитных вспучивающихся материалов : дис. … д-ра техн. наук. СПб., 2015. 260 с.

21. Нигматилина Д.М. Снижение пожарной опасности деревянных конструкций способом их глубокой пропитки огнебиозащитными составами : дис. ... канд. техн. наук. М., 2017. 201 с.

22. Еремина Т.Ю., Николаева Е.А. Разработка огнезащитного лака для повышения пожарной безопасности деревянных клееных конструкций // XXIX Международная научно-практическая конференция, посвященная 80-летию ФГБУ ВНИИПО МЧС России : в 2-х ч. Часть 2. Горение и проблемы тушения пожаров : тезисы докладов. М. : ВНИИПО, 2017. С. 272–275. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=29942808

23. Karpovič Z., Šukys R., Gudelis R. Toxicity research of smouldering and flaming pine timber treated with fire retardant solutions // Journal of Civil Engineering and Management. 2012. Vol. 18. No. 4. Pp. 600–608. DOI: 10.3846/13923730.2012.709195

24. Покровская Е.Н., Портнов Ф.А. Снижение дымообразующей способности при химическом модифицировании древесины // Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании : сб. мат. Междунар. науч. конф. / отв. ред. Т.И. Квитка, И.П. Молчанова. М., 2015. С. 259–263.

25. Корольченко О.Н. Влияние средств огнезащиты на пожарную опасность древесины : дис. … канд. техн. наук. М., 2010. 221 с.