Тел: 050 555-77-96
Тел: 067 174-39-33

ШЛЯХИ СТВОРЕННЯ ТА ВИКОРИСТАННЯ ПРОСОЧУВАЛЬНИХ ВОГНЕБІОЗАХИСНИХ ЗАСОБІВ ДСА-1, ДСА-2 ДЛЯ ДЕРЕВИНИ І ФАНЕРИ

Жартовський С.В., канд.техн.наук

Створено і апробовано вогнебіозахисні засоби ДСА-1 і ДСА-2 для деревини і фанери, які складаються з водного розчину сольового антипірену і водного розчину полімерного антисептика. Проведено дослідження фізикохімічних властивостей огнебіозахищеної деревини і фанери, визначені параметри пожежовибухонебезпечностів вогнезахищених матеріалів за стандартними методиками, наведено приклад ефективного захисту від пожежі об’єкту з вогнезахищеними дерев’яними конструкціями.

Актуальність роботи. Захист дерев’яних будівельних конструкцій від вогню шляхом просочення їх водними розчинами антипіренів відомий спеціалістам вже майже століття. Широкого застосування цей спосіб набув під час Великої Вітчизняної Війни: дахи будинків обробляли водними розчинами фосфатів амонію. І це було дієвим заходом щодо захисту будівель від підпалу авіаційними бомбами.

В післявоєнні роки минулого століття загально технічною проблемою в Радянському Союзі був захист дерев’яних конструкцій від біоруйнування оскільки деревина була одним з основним будівельних матеріалів в державі, що активно відбудовувалась. Тому й перші нормативні документи (у вигляді стандартів) регулювали саме питання біозахисту деревини. Наприклад, ГОСТ 20022.0 має відповідну назву: „Защита древесины. Параметры защищенности”. Цей стандарт поширюється на деревину і встановлює параметри захищеності об’єктів захисту від біологічного руйнування. Лише пізніше починають врегульовуватись і параметри вогнезахисту деревини. Наступні стандарти ГОСТ 20022.1 „Защита древесины. Термины и определения” та ГОСТ 20022.2 „Защита древесины. Классификация” містять терміни щодо вогнезахисту. Але основна проблематика все ж таки залишалась в площині захисту деревини від біоруйнування. Вона спостерігається і в наступних стандартах, таких як ГОСТ 20022.6 „Защита древесины. Способы пропитки” та інші.

Для вирішення проблеми захисту деревини від біологічного руйнування були запропоновані відверто шкідливі речовини, що належать за ГОСТ 12.1.007-76 „Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности” до першого класу небезпеки (отруйні речовини) та другого класу небезпеки (токсичні шкідливі речовини). І тому не дивно, що в ГОСТ 28815 „Растворы водные защитных средств для древесины. Технические условия” наведено захисні засоби, з яких більше 95 % належить до першої та другої групи небезпеки. Лише засоби ББ-11, ББ-32, БС-13 містять сполуки бору, що відносяться до третього класу небезпеки (помірно токсичні).

Такий стан речей пояснюється тим, що тривалий час домінувала технічна думка про те, що захисні засоби входять в структуру деревини, залишаються там протягом тривалого часу, і тому не несуть шкоди оточуючому середовищу (включаючи людей і тварин). Але цядумка хибна, оскільки добре відомо, що після просочення коливання вологості повітря викачує, як „насосом”, сольові антипірени разом з антисептиками на поверхню деревини. Це підтверджується тодішніми державними будівельними нормами щодо обов’язкового проведення щорічного повторного просочення дерев’яних конструкцій. І таким чином на горищах накопичувались шкідливі речовини.

В подальшому з великої кількості засобів проти біоруйнування почали виділяти комбіновані засоби, які б додатково мали й вогнезахисті властивості. На допомогу «Пожежна безпека: теорія і практика» No5’2010 розробникам вогнезахисних засобів у 1976 році прийнято ГОСТ 16363 „Средства защитные для древесины. Метод определения огнезащитных свойств”. З виходом цього стандарту акцент захисту деревини перемістився в бік саме вогнезахисту, хоча із збереженням антисептичної дії, тобто додаванням антисептиків. Нажаль в якості антисептиків продовжували використовувати речовини другого класу небезпеки. В цей час з’явились такі засоби як МС, ДМФ, ФБС.

З 1992 року до загальних проблем пожежної безпеки України додається проблема вогнезахисту дерев’яних конструкцій різних об’єктів. Пошуком специфічних антипіренів на основі власної продукції або відходів від виробництва, в тому числі для деревини і тканин, в Україні традиційно займалися спеціалісти з НДІ „Йодо - брому”, м. Саки Кримської АР. Але широкого розповсюдження здобутки цих пошуків не набули.

В 1995 року група спеціалістів почала займатися зазначеною проблематикою. Колектив зацікавила практика використання вогнезахисного засобу МС, в якому в якості антипірену використовується композиція фосфатів та сульфатів амонію, а в якості антисептика – фторид натрію. З одного боку вражаючим є той факт, що фторид натрію використовується під час вогнебіозахисту дахів дитячих садочків, шкіл, житлових та адміністративних будівель, тобто об’єктів з масовим перебуванням людей. До того ж в будівельних нормах було записані вимоги, щодо щорічного оброблення горищних приміщень. За неповними даними в Україні кожного року витрачалось до 100 т засобу МС, тобто 2 т фторида натрію. З 1955 по 1995 рік на горищах будинків накопичено біля 60 т дуже шкідливої речовини. З другого боку було відомо, що іони натрію є антагоністами до фосфору в контексті виконання функції інгібірування [1], тобто їх присутність в складі вогнебіозахисного засобу об’єктивно знижує ефективність антипірену.

Постановка задачі. Враховуючи зазначені негативні ефекти дії антисептиків, постала задача знайти новий багатофункціональний антисептик. Науковцями було підібрано полімерний антисептик, який за токсичністю відноситься до четвертого класу небезпеки, але є, при цьому, дуже стабільним антисептиком. Саме він відіграв важливу роль у вирішенні як наукових, так і практичних питань, в тому числі і ноу-хау. На час впровадження у виробництво (1999 р.) вогнебіозахисних засобів ДСА-1 та ДСА-2, який відрізняється від ДСА-1 подвійним вмістом полімерного антисептика, на ринку існували тільки засоби МС, ББ-11, ББ-32, БС-13, а також суто біозахисні засоби за ГОСТ 28815. На зміну засобу МС, що мав у своєму складі небезпечну речовину фторид натрію, прийшов засіб ДСА-1. Цей вогнебіозахисний засіб у своєму складі має полімерний антисептик багатофункціонального призначення „Гембар”. Крім захисту від біоруйнування зазначений антисептик захищає ольовий антипірен від висолювання під час експлуатації, а також є підсилювачем вогнезахисних властивостей антипіренів, залишаючись при цьому лише мало небезпечною речовиною [2].

Експериментальні дослідження. Спочатку дослідження були направлені на визначення ефективності вогнезахисту деревини засобом ДСА-1. Для виготовлення дерев’яних конструкцій дахів використовують деревину різних порід. Широкого застосування набули береза, вільха та найбільше сосна. Ось чому для визначення ефективності вогнезахисту, яка здійснюється за ГОСТ 16363, готують зразки заболоні сосни без пороків (за ГОСТ 2140-81) з густиною в межах 400÷500 кг/м3, розміром 150х60х30 мм, з показником вологості 10%. Обробляння зразків деревини засобом ДСА-1 проводили поверхневим способом за допомогою пензля у відповідності до вимог п.1.13 ГОСТ 20022.6 (НК3): два рази просочували робочим розчином антипірену і один раз робочим розчином полімерного антисептика „Гембар”. В залежності від густини зразків деревини, наявності смоли, витрата засобу ДСА-1 на зразок у перерахунку на суху речовину була в межах 6÷10 г.

Група вогнезахисної ефективності ДСА-1 визначалась випробуванням 10 зразків вогнезахищеної деревини в приладі ОТМ. Було визначено, що засіб ДСА-1 забезпечує І групу ефективності. Якість вогнезахисту деревини цим засобом оцінювали у відповідності з класифікацією за ГОСТ 30219. В залежності від утримання вогнезахисного засобу «Пожежна безпека: теорія і практика» No5’2010 отримували вогнезахищену деревину групи ІБ – важкогорючу деревину, що не здатна до самостійного горіння в умовах пожежі, що розвивається, або групи ІВ - важкогорючу деревину, що не здатна до самостійного горіння в початковий період пожежі.

За цим стандартом до вогнезахищеної деревини висуваються ще ряд вимог. Зокрема вогнезахищена деревина не повинна бути агресивною до чорних металів: втрата маси металевого зразка не повинна бути більше 0,1 г/м2 год (п.5.12-5.15). В нашому випадку було отримано значення 0,03 г/м2 год. Індекс розповсюдження полум’я, що визначається за методом п.4.19 ГОСТ 12.1.044, повинен бути не більше 20, а в нашому випадку він становив не більше 10.

За державними будівельними нормами ДБН В.1.1-7-2002 „Пожежна безпека об’єктів будівництва” в залежності від області застосування проводять випробування на визначення показників пожежовибухонебезпечності, що проводяться за методами ГОСТ 12.1.044 [3]: групи горючості (п.4.3), показника кисневого індексу (п.4.14), коефіцієнту димоутворення (п.4.18), показника токсичності продуктів горіння(п.4.20). В таблиці 1 наведено результати випробувань зразків вогнебіозахищеної деревини, що оброблені засобом ДСА-2, за цими показниками в порівнянні із незахищеною деревиною.

1.png

Як засвідчують ці результати, вогнезахищена деревина за показниками пожежовибухонебезпечності кардинально відрізняється від необробленої деревини і її використання має велику перспективу у вирішенні проблеми вогнезахисту різних об’єктів.

Водночас для кращого розуміння механізму вогнезахисної дії запропонованого засобу додатково за ГОСТ 12.1.044 було досліджено зміну температури займання (п.4.7) та температуру самозаймання (п.4.9) необробленої та вогнезахищеної деревини. За результатами дослідження було встановлено, що в залежності від концентрації антипірену в робочому розчину глибина просочення деревини (заболоні сосни) складає 3÷4 мм. Із збільшенням глибини просочення в поверхневому шарі деревини концентрація антипірену суттєво зменшується. З’ясувалось, що найбільша концентрація антипірену зосереджена в поверхневому шарі товщиною в 1 мм. Із зменшенням концентрації робочого розчину антипірену можна досягти глибини просочення в 4 мм, але при цьому концентрація антипірену у верхньому шарі в 1 мм буде недостатньою для ефективного вогнезахисту. Тому для визначення температури займання і самозаймання вогнезахищеної деревини використовували верхній шар товщиною в 1 мм. В таблиці 2 наведено результати визначення температур займання та самозаймання найбільш розповсюджених порід деревини, вогнезахищеної засобом ДСА-2 в порівнянні із засобом ДМФ-ББ (за ГОСТ 28815).

2.png

Результати, наведені в таблиці 2, засвідчують, що температура займання та самозаймання в ряду ”сосна – вільха – береза” відрізняється на незначну величину - 5÷10 °С. Для необробленої деревини різниця між температурою займання та температурою самозаймання складає 210 °С. Температура займання вогнезахищеної деревини, яка визначалась після обробляння вогнебіозахисним засобом ДСА-2 , значно відрізняється від температури займання необробленої деревини: вона підвищується на 175 °С. Температура самозаймання вогнезахищеної деревини (засобом ДСА-2) відрізняеться від температури самозаймання незахищеної деревини всього на 40 °С. Для вогнезахищеної деревини різниця між температурою самозаймання та температурою займання складає 70÷85 °С.

Дещо інші результати маємо для вогнебіозахищеної деревини засобом ДМФ-ББ (суміш діамоній фосфату , сечовини, фториду натрію, борної кислоти, бури). Температура займання вогнебіозахищеної деревини складає 370 °С і різниця з такою температури для необробленої деревини складає 135 °С.

Звертає на себе увагу той факт, що вогнезахищена дервина, яка утворена оброблянням засобом ДСА-2, має більш високу температуру займання (410 °С) ніж така температура для деревини, що утворена оброблянням засобом ДМФ-ББ, (370 °С). Різниця в 40 °С показує, яка при наявності джерела запалювання на об’єкті, пожежа раніше виникне там, де деревина оброблена засобом ДМФ-ББ. На нашу думку це пов’язано з наявністю ефекту антагонізму між іонами натрію та фосфору під час інгібірування реакції горіння газових речовин продуктів пролізу деревини [1]. А тому можна вважати, що ефективність вогнезахисту деревини у засобу ДСА-2 вища ніж у засобу ДМФ-ББ.

Існує велика кількість нормативної документації щодо способів просочення деревини вогнезахисними засобами, але , нажаль, в них присутні суттєві протиріччя. Це зумовлено недостатнім вивченням процесу просочення деревини, особливо його впливу на ефективність вогнезахисту деревини. Насамперед це стосується глибини просочення.

За своєю побудовою деревина відноситься до гідрофільних полімерно-пористих матеріалів. В капілярах і порах знаходиться повітря і вода. Свіже зрізана деревина містить до 30% води, а під час експлуатації рівноважний вміст вологи складає, як-правило, 10%. Волокна деревини, капіляри і пори знаходяться здебільше в паралельному напрямку до поверхні матеріалу (і саме цією поверхнею деревина й експлуатується на реальних об’єктах). Тим самим деревина характеризується ярко вираженою анізотропністю

Як і любий капілярно-пористий матеріал, деревина здатна поглинати гідрофільні рідини, в тому числі водні розчини антипіренів. Цим явищем користуються для її вогнезахисту, і називають його просоченням. З дослідження руху рідин в капілярно пористих системах [4] відомо, що швидкість і глибина просочення зменшується із збільшенням густини рідини та збільшується із збільшенням її змочувальної здатності. Тобто для збільшення глибини просочення в такі рідини додають поверхнево-активні речовини (змочувачі). Такий прийом використовується при поверхневому просоченні деревини вогнезахисними засобами.

Імітаційно (уявно) розглянемо процес поверхневого просочення деревини водними розчинами антипіренів, для чого використаємо відомий прийом дослідження, побудувавши графіки залежності „склад (концентрація розчину антипірену) – властивість (глибина просочення)” (рис.1). Оскільки, як зазначалося вище, на реальних об’єктах використовується поверхня деревини, зрізана вздовж волокон, то рух розчину антипірену будемо розглядати перпендикулярно площині поверхні. В нашому випадку розчин антипірену спочатку поступає в пори деревини, що більші за розміром і є менш упорядкованими структурами матеріалу, а з них в капіляри. Спочатку рідина попадає в більш товсті капіляри, а найбільш тонкі заповнюються в останню чергу. З часом інтенсивність руху зменшується. На цю стадію впливає густина розчину: із збільшенням густини зменшується глибина просочення, тобто, все більше тонких капілярів залишаються незаповненими. Схематично, процес просочення деревини водними розчинами антипіренів різних концентрацій показано на тому ж рисунку (концентраціям 5, 10, 15, 20, 25, 30 % відповідають відносні величини 1, 2, 3, 4, 5, 6). По осі ординат відкладене зростання концентрації (маса антипірену) водного розчину антипірену (1 відповідає 5 %-му розчину антипірену, 2 – 10%-му і так далі до 6). По осі абсцис відкладене зростання глибини просочення в міліметрах. Динаміку процесу просочення графічно зображено штрих-пунктирними лініями (спираючись на припущення, що цей процес наближений до лінійної залежності). При побудові ліній враховані експериментальні дані про те, що глибина просочення 30%-ним розчином антипірену ДСА-2 складає 3 мм, а глибина просочення 5%-ним розчином складає 4 мм.

Для подальшого розгляду процесу просочення товщину зразка по осі абсцис умовно поділимо на шари товщиною в 1 мм в глибину до 4 мм. Перетинання границь шарів з лініями, що визначають динаміку зменшення концентрації антипіренів Р із зростанням глибини h, утворюють точки, що визначають концентрацію антипіренів на поверхні умовного шару. Наприклад, на глибині в 1 мм на перетинаннях утворюються точки А2, А1, А, B, C, D, яким відповідають ординати G2, G1, G, H, K, L, що визначають певну концентрацію антипірену.

Точки А2, А1, А, B, C, D можуть бути характеристичним для просоченого матеріалу товщиною в 1 мм. Згадаємо ГОСТ 30219, в якому для якісного оцінювання ефективності вогнезахисту деревини за експрес-методом на об’єкті зрізають з обробленої деревини стружку (пробу) товщиною в 1 мм. Стружку розміщують в полум’ї сірника і витримують на протязі 15 с. Після чого визначають час самостійного горіння та тління такої стружки. При цьому відбувається наступне. Від теплоти полум’я прогрівається стружка і починають виділятися газоподібні продукти пролізу. Якщо концентрація антипірену буде достатньою для того, щоб продукти пролізу були негорючими (зафлегматизованами), то стружка не загориться, а якщо недостатньою – загориться.

Спробуємо спрогнозувати процеси і поведінку стружки в полум’ї із збільшенням часу впливу теплоти більше 15 секунд (як це передбачено нормативним експрес-методом). Глибина прогріву збільшиться, процес піролізу прискориться, збільшиться частка горючих газів в продуктах піролізу. І якщо температура прогріву досягне 410 °С (див. табл.2), то стружка загориться. Отже цей час прогріву відповідатиме точці D та ординаті L на рисунку 1, тобто концентрації антипірену на зрізаній поверхні стружки товщиною в 1 мм, що знята з деревини, просоченої антипіреном ДСА-2 в концентрації 30%. Отже ця точка може бути характеристичною з точки зору визначення температури займання, часу до займання проби, а також для визначення якості обробляння дерев’яних конструкцій.

3.png

У разі обробляння деревини 25%-ним розчином антипірену ДСА-2 в точці С буде визначатися концентрація антипірену по ординаті К, яка звичайно буде меншою за L. Логічним буде констатувати, що й температура займання буде нижчою за 410 0С. При обробці деревини 20%-ним розчином антипірену отримаємо точку В, якій відповідає концентрація антипірену Н. Температура займання такої проби буде іще нижчою за попередні приклади.

Отже теоретично є можливість знайти відповідність між температурою займання або між часом до займання стружки (проби) товщиною в 1 мм (за методом п.4.7 ГОСТ 12.1.044) «Пожежна безпека: теорія і практика» No5’2010 та класифікацією вогнезахищеної деревини за ГОСТ 30219, що також дасть можливість класифікувати якість проведення вогнезахисних робіт на об’єктах. Наприклад, температура займання 410 °С відповідає точці D на графіку динаміки просочення (рис.1), що в свою чергу відповідає І групі, підгрупі ІА; температура займання в точці С для концентрації антипірену К буде скажімо відповідати І групі, підгрупі ІБ; відповідно в точці В - І групі, підгрупі ІВ, а в точці А – ІІ групі ефективності вогнезахисту деревини. Або за часом до займання стружки: 15 секунд відповідає ІІ групі ефективності вогнезахисту деревини; 25 с - І групі, підгрупі ІВ; 35 с - І групі, підгрупі ІБ; 45 с - І групі, підгрупі ІА.

Розглянемо наступний шар деревини, просоченої 30%-ним розчином антипірену, товщиною в 1 мм, зрізаний в інтервалі від 1мм до 2 мм в середині зразка. На одній поверхні в точці D концентрація відповідатиме значенню L, на другій (в точці F) концентрація відповідає значенню F1. Наступний розріз (шар) товщиною в 1мм (між 2мм та 3 мм) характеризується початковою концентрацією F1, а на протилежній поверхні антипірену вже немає. Відповідно в розрізі на глибині між 3мм та 4 мм антипірен відсутній.

На практиці була проведена початкова апробація запропонованої схеми. З бруска заболоні сосни розміром 150х60х30, що був оброблений 30%-ним розчином антипірену ДСА-2, було знято стружку (проби) товщиною в 1 мм на різній глибині. У таких проб визначали температуру займання за методом п.4.7 ГОСТ 12.1.044. Результати наведено в таблиці 3.

4.png

Як видно на схемі рисунку 1, у стружки на глибині 2 мм, спостерігається різке зменшення кількості антипірену, що підтверджується експериментальними дослідженнями з визначення температури займання у такої стружки (див. табл. 3). Вона дорівнює 245 °С, отже ΔТ тільки на 15 °С більша ніж температура займання у незахищеної деревини. Таке різке зменшення кількості антипірену у стружки на глибині 2 мм змусило додатково провести визначення температури займання у стружки товщиною в 1 мм, що взята на глибині 1,5 мм. Кількість антипірену тут значно більша, оскільки Тзаймання дорівнює 275 °С, отже ΔТ складає вже 45 °С. Із схеми видно, що у стружки на глибині 3 мм кількість антипірену зовсім незначна, що й підтверджується експериментальними результатами: Т займання дорівнює 240 °С, а ΔТ складає всього 10 °С. Згідно із схемою на глибині в 4 мм антипірен відсутній, експериментально визначена температура займання не відрізняється від такої температури для незахищеної деревини.

На рисунку 2 наведено схему просочення в торець деревини (тобто вздовж волокон) водним розчином антипірену різної концентрації. Просочення деревини в торець великого практичного значення не має, але зустрічається підчас підготовки зразків деревини для визначення ефективності її вогнезахисту у відповідності до методик ГОСТ 16363 та ГОСТ 12.1.044, коли полум’я пальника підводять в торець зразка.

5.png

Процес просочення в торець зразка відрізняється від процесу просочення по поверхні: заповнення структури матеріалу водним розчином антипірену відбувається капілярами і порами, але визначальним буде рух в капілярах. Тому глибина просочення буде більшою в порівнянні із просоченням по поверхні зразка деревини поперек волокон. За нашими вимірами ця різниця може становити 1 мм. П’ятипроцентний розчин антипірену проникає до 5 мм, а тридцятипроцентний – до 4 мм, як це й відображено на схемі рисунку 2.

Таким чином експериментальними дослідженнями підтверджено правомірність використання запропонованої імітаційної схеми процесу просочення деревини водними розчинами антипіренів. Звичайно, вона потребує подальшого розвитку як в теоретичному, так і в експериментальному плані. Однак і такий обсяг проведених досліджень вказує на те, що глибина просочення не може бути параметром визначення ефективності вогнезахисту. Більшу інформацією про якість вогнезахисту можна отримати від визначення кількості антипірену в поверхневому шарі певної товщини, або шляхом визначення температури займання стружки верхнього шару вогнезахищеної деревини.

Різницю в механізмі дії вогнебіозахисних засобів ДСА-1, ДСА-2, МС та суміші діамонійфосфату та сульфату амонію (МС без антисептика – фторида натрію) можна дослідити за результатами газохромотографічних досліджень продуктів піролізу деревини, яка оброблена цими засобами (табл. 4).

Як видно з таблиці, після піролізу необробленої та обробленої деревини вогнезахисними засобами на основі фосфатів та сульфатів амонію, суміші продуктів термічної деструкції суттєво відрізняються за вмістом азоту та кількістю горючих газів. Засіб МС, в складі якого є антисептик – фторид натрію, дає менше азоту та гірше впливає на зменшення горючих газів у порівнянні з простою сумішшю діафонійфосфату та сульфату амонію. Це відбувається завдяки тому, що фторид натрію є антагоністом до солей зазначених антипіренів. А в сумішах ДСА-1 та ДСА-2 навпаки наявність полімерного антисептика призводить до зменшення кількості горючих газів, особливо водню та метану. Слід також зазначити, що із збільшенням кількості «Гембару» (в суміші ДСА-2 порівняно із ДСА-1) антипіренні властивості покращуються.

6.png

Такі результати дозволяють стверджувати, що антисептик «Гембар» є синергістом до сольових антипіренів [2]. Звичайно це позначається на ефективності вогнезахисту під час експлуатації дерев’яних виробів та конструкцій.

В науковій і технічній літературі зустрічаються різні назви строків експлуатації (служби) вогнезахисних виробів: «гарантійний строк служби», «строк служби», «встановлений строк служби», прогнозований строк служби» і т.п. Найбільш вдалим можна вважати тлумачення цих термінів в роботі [5]: «З одного боку, природньо вважати, все, що пов’язано з гарантійними зобов’язаннями і строком служби (придатності), знаходиться у сфері правового регулювання і повинно знаходить відображення у договірних відношеннях між замовником робіт (послуг) і їх виконавцем у відповідності до діючого Цивільного кодексу держави. З другого боку такі поняття, як «встановлений строк служби», «прогнозований строк служби», по суті є технічними показниками (параметрами) вогнезахисних засобів, які визначаються за результатами випробувань у відповідності до встановлених методів з врахуванням майбутніх умов експлуатації вогнезахищених конструкцій і виробів, і вони не мають відношення до гарантійних зобов’язань. Таким чином, зовсім некоректним є те, що виробники засобів вогнезахисту в технічній документації на вогнезахисні матеріали надають дані щодо гарантійного строку їх служби, не знаючи наперед умов експлуатації цих матеріалів. Тому в технічній документації на засоби вогнезахисту доцільно надавати прогнозовані строки служби та встановлені строки служби, які визначені за результатами випробувань з наявних умов експлуатації».

Для переважної більшості вогнезахищених виробів характерні наступні умови експлуатації (категорії розміщення):

1) на відкритому майданчику;
2) під навісом, в приміщені, яке не опалюється;
3) в сухому приміщені, яке опалюється.
Вогнезахищені вироби з деревини, які оброблені сольовими просочувальними засобами, експлуатуються в приміщеннях другої та третьої категорії розміщення.
Для експлуатації вогнезахищених виробів цими засобами на відкритих майданчиках необхідне додаткове оброблення гідрофобізуючими засобами, наприклад, різного класу кремнійорганічними сполуками.

До задачі даної роботи входили дослідження, що дозволять встановити (спрогнозувати) строк збереження ефективного вогнезахисту вогнезахищених виробів з деревини, які оброблені просочувальними засобами ДСА-1, ДСА-2 та експлуатуються (зберігаються) в приміщеннях третьої категорії розміщення.

Строк збереження ефективного вогнезахисту виробів з деревини, оброблених зазначеними засобами, забезпечується декількома факторами: насамперед стабільністю хімічного складу сумішей (діамонійфосфат, сульфат амонія, полімерний антисептик «Гембар» - полігексаметиленгуанідинфосфат) та незмінністю в часі механізму вогнезахисної дії (тобто ефективності вогнезахисту).

Дійсно:
- діамонійфосфат [(NH4)2HPO4] – стабільна хімічна речовина;
- сульфат амонію [(NH4)2SO4] – стабільна хімічна речовина;
- полігексаметиленгуанідинфосфат («Гембар») – водорозчинний полімер, при випаровуванні води через стадію гелеутворення дає еластичну плівку. Починаючи з температури 145 °С відбувається топлення полімеру, а в межах температур 320-375 °С спостерігається значний ендотермічний ефект, обумовлений його піролізом. А при температурі 425 °С відбувається самозаймання антисептика «Гембар» з утворенням коксового залишку та виділенням молекулярного азоту [2].

Аналіз методів прогнозування строку служби вогнезахисних матеріалів засвідчує, що всі вони базуються на випробуванні зразків, розмір яких значно менше розмірів реальних конструкцій. Остання обставина обумовлена тим, що випробувати конструкції реальних типорозмірів в натурних умовах або в штучних умовах старіння практично неможливо. Але «Пожежна безпека: теорія і практика» No5’2010 цього і не потрібно, бо і на невеликих зразках можна моделювати всі необхідні види впливів. При цьому мінімальні розміри одного зразка визначаються із умов забезпечення надійної оцінки зміни контрольованого параметра (критерію оцінки), при досягненні межі якого можна встановити термін прогнозованого періоду збереження якісного вогнезахисту конкретного захисного матеріалу в умовах, що відповідають визначеному режиму натурних випробувань або штучного старіння.

Із всіх методів, що використовуються в даний час при сертифікації засобів вогнезахисту, тільки методика, яка застосовується для оцінки вогнезахисної ефективності засобів вогнезахисту для деревини і виробів з неї [6], відповідає критерію сумісності щодо розмірів зразків 150х60х30 мм [7].

Найбільш достовірні результати щодо прогнозованого строку збереження ефективного вогнезахисту деревини отримують при застосуванні методик натурних випробувань на зразках розміром 150х60х30 мм за визначенням групи ефективності вогнезахисту у відповідності до ГОСТ 16363 [8].

Саме цю методику було використано в наших дослідженнях. Крім того ми використали також методику натурних випробувань зразків вогнебіозахищеної деревини розміром 150х60х30 мм за визначенням групи горючості матеріалів у відповідності до ГОСТ 12.1.044 [3]. Це пов’язано з тим, що в деяких нормативних документах, наприклад у [9], внесені вимоги до вогнезахищених дерев’яних конструкцій як до важкогорючого матеріалу.

У 2001 році одночасно з проведенням сертифікаційних випробувань вогнезахищеної деревини для дослідження довговічності збереження ефективного вогнезахисту були закладені на зберігання зразки вогнезахищеної деревини розміром 150х60х30 мм в натурних умовах (третьої категорії розміщення) за ГОСТ 12.1.005-88 [10] та ДСН 3.3.6.042-99 [11].

Для просочення зазначених зразків було заготовлено 120 соснових брусків, з яких вибракувано зразки з пороками деревини та з невідповідністю вимогам стандартів щодо густини матеріалу. Залишили зразки з густиною в межах 400-600 кг/м3 . Було приготовлено дві серії зразків. Перша серія – це зразки деревини, які оброблені засобом ДСА-1 поверхневим способом за ГОСТ 20022.6 [12] із застосуванням обприскувача, двічі обробили антипіреном та один раз антисептиком з інтервалом між обробками у 8 годин. Середня витрата сухих речовин складала від 10 г до 14 г на зразок, 300 – 400 г/м2 або 37-49 кг/м3 . Друга серія – це зразки деревини, які оброблені засобом ДСА-2 із застосуванням способу „підігрів-холодна ванна” за тим же стандартом (відповідно температура розчину антипірена складала 55 °С - 60 0С та 20 0С - 25 0С) з витримкою по 2 години між зануреннями та кінцевим нанесенням водного розчину полімерного антисептика „Гембар” через 8 годин. При цьому витрата сухих речовин складала від 16 г до 19 г на зразок, 370 – 583 г/м2 або 53-73 кг/м3.

В рамках сертифікаційних випробувань (Протокол No 168/1ц-2001 р.) десять вогнезахищених зразків, що оброблені ДСА-1, випробували на ефективність вогнезахисту за [8].

Результати сертифікаційних випробувань наведені в таблиці 5. Всі десять зразків показали втрату маси менше 9%, а тому висновок такий – засіб ДСА-1 відповідає І групі вогнезахисної ефективності. Звертає на себе увагу те, що хоча всі зразки були калібровані за густиною матеріалу, вони поглинули різну кількість сухої речовини. Можна було спостерігати те, що зразки, які мали більше смоляних кілець (спостерігалось візуально), поглинали менше антипірену. І такі зразки втрачали більшу масу під час випробувань.

7.png

Всі десять зразків показали втрату маси менше 9%, а тому висновок такий – засіб ДСА-1 відповідає І групі вогнезахисної ефективності. Звертає на себе увагу те, що хоча всі зразки були калібровані за густиною матеріалу, вони поглинули різну кількість сухої речовини. Можна було спостерігати те, що зразки, які мали більше смоляних кілець (спостерігалось візуально), поглинали менше антипірену. І такі зразки втрачали більшу масу під час випробувань.

Через рік, тобто в 2002 році були проведені поточні випробування трьох зразків цієї серії (Протокол No221/1ц-2002 р.) за прискореною програмою за [8]. Результати випробувань засвідчують, що втрата маси зразків не перевищує 8,5%. Тобто під час зберігання зразків на протязі 1 року вони не втратили ефективного вогнезахисту і тому засіб ДСА-1 забезпечує першу групу ефективності вогнезахисту деревини при зберіганні її в приміщеннях третьої категорії розміщення.

В подальшому, на протязі 8 років, кожного року проводились аналогічні випробування. Динаміка зміни ефективності вогнезахисту зразків деревини, що оброблені засобом ДСА-1, наведено на рисунку 3.

З рисунку видно, що на протязі 8 років ефективність вогнезахисту не зменшилась, тобто протягом цього періоду зберігається перша група ефективності вогнезахисту для композиції ДСА-1. Майже лінійна залежність зміни втрати маси зразків під час випробувань засвідчує стабільність цього засобу вогнезахисту.

На рисунку 3 також нанесені результати випробувань збереження ефективності вогнезахисту деревини засобом МС з роботи [13]. В цій роботі зазначено, що ефективність вогнезахисту деревини, що оброблена засобом МС, через півроку втрачає І групу ефективності і переходить до другої (за нормативною базою РФ). З рисунку видно наявність великих інтервалів коливання результатів випробування на втрату маси зразків вогнезахищеної деревини засобом МС на протязі трьох років. Автори [13] роблять загальний висновок, що засіб МС здатний до природного старіння під час експлуатації. З цим твердженням можна погодитись, але від загального пояснення можна перейти до більш конкретного пояснення, що грунтується на поясненні механізму вогнезахисної дії засобу МС. До складу засобу МС входять такі речовини як діафонійфосфат, сульфат амонію та «Пожежна безпека: теорія і практика» No5’2010 фтори натрію. Хоча в засобі МС фторида натрію невелика кількість, всього 2%, але ця сполука є сильним антагоністом до діафоній фосфату під час інгібірування полум’яного горіння деревини [1]. Прояв антагонізму особливо значуще відбувається в перші місяці зберігання вогнезахищених зразків деревини, що оброблені засобом МС [13].

8.png

Зовсім інша залежність спостерігається для вогнезахищених зразків деревини, що оброблені просочувальним засобом ДСА-1. Як зазначалось вище, цим зразкам притаманна стабільність в зберіганні вогнезахисної ефективності, яка забезпечується декількома чинниками: в першу чергу синергізмом між діамонійфосфатом та сульфатом амонію під час інгібірування полум’яного горіння деревини, а також підвищенням флегматизуючої дії антипіренів завдяки наявності полімерної плівки антисептика.

Визначення строку збереження ефективного вогнезахисту зразків деревини, що оброблені просочувальним засобом ДСА-2 проводили за методом [3].

З 2001 року проводили щорічні випробування зразків, які зберігалися в умовах експлуатації третьої категорії розміщення. На протязі 8 років отримували результати, в яких ∆t не перевищувала 60 °С, а втрата маси коливалась від 9% до 25%. Тобто за весь час зберігання зразки класифікувались як важкогорючий матеріал.

В 2009 році в УкрНДІПБ МНС України були проведені чергові випробування з визначення групи горючості згідно з п.4.3 ГОСТ 12.1.044 зразків деревини, що обробленеі просочувальною сумішшю для вогнебіозахисної обробки деревини ДСА-2 та зберігались з 2001 року (Протокол No13/2ц-2009 від 26 червня 2009 р.). Результати випробувань наведено в таблиці 6.

Результати протоколу засвідчують, що вогнезахищені зразки деревини є важкогорючим матеріалом і ця властивість зберігається протягом 8 років.

9.png

Проведені дослідження дозволяють зробити наступні висновки. В умовах експлуатації третьої категорії розміщення вогнезахищених зразків деревини, що просочені сумішшю для вогнебіозахисної обробки деревини ДСА-1, зберігається перша група ефективності вогнезахисту цим засобом за ГОСТ 16363 на протязі 8 років. В тих же умовах експлуатації зразки деревини, що оброблені вогнебіозахисним засобом ДСА-2, зберігають важкогорючий стан матеріалу за ГОСТ 12.1.044 також на протязі 8 років. Таким чином, «Пожежна безпека: теорія і практика» No5’2010 50 можна стверджувати, що встановлений строк збереження ефективного вогнезахисту деревини, захищеної засобами ДСА-1 або ДСА-2, складає 8 років. А також враховуючи відсутність динаміки погіршення показників якості на протязі 8 років, стабільність інгредієнтів сумішей, незмінність механізму вогнезахисної дії сумішей, можна прогнозувати строк експлуатації вогнезахищеної деревини без погіршення якості вогнезахисту в умовах третьої категорії розміщення не менше 20 років.

Просочення целюлозовмісних матеріалів водними розчинами антипіренів можна віднести до загально визнаного прийому їх вогнезахисту. Зокрема його використовують для виготовлення вогнезахищеної фанери. Відомо два принципових напрями виготовлення вогнезахищеної фанери з використанням просочувальних засобів. Один з них полягає в тому, що клеєнофанерні плити просочуються сольовими препаратами [14]. Однак такий напрямок не знайшов широкого застосування. По-перше, запропонований просочувальний засіб у своєму складі має шкідливу речовину – сульфат міді, а по-друге, вогнезахищена у такий спосіб фанера мала надто велику кількість антипіренів (понад 115 кг/м3 ), що негативно впливало на фізико-механічні властивості продукції: така фанера була крихкою і надто важкою. До того ж важливою причиною нерозповсюдження цього способу є невисока ефективність просочувального засобу, оскільки його рецептура містила речовини- антоганісти щодо пригнічення полум’яного горіння.

Найпоширенішого розповсюдження набув напрям виготовлення вогнезахищеної фанери, який базується на просоченні антипіренами кожної шпони [15, 16]. За цим методом із 1997 року виготовляється продукція «Плиты фанерные трудногорючие атмосферостойкие» [16]. В якості антипіренів використовують рідинні комплексні добрива (визначене співвідношення N:P:K) [17], до складу яких входять фосфати амонію (амофос), сірчанокислий амоній, хлорид або сульфат калію. За технічними умовами нормується густина вогнезахищеної фанери (900 кг/м3 ), тобто кількість сольового антипірену сягає 120- 130 кг/м3 , що вказує на значну кількість антипіренів, більшу ніж за даними [14]. Це пояснюється невисокою ефективністю застосованого антипірену, оскільки до складу вогнезахисної суміші солей входять сильні антагоністи процесу інгібування ланцюгових реакцій горіння – фосфати амонію та солі лужних металів [1].

Зауважимо, що технологія виготовлення вогнезахищеної фанери за цим способом дуже складна і має велику вірогідність отримання неякісної продукції. Річ у тім, що на поверхні просоченої шпони після сушіння утворюється шар сольових антипіренів, який перешкоджає адгезії клейового матеріалу до целюлози шпони як підчас формування плит, так і під час експлуатації вогнезахищеної фанери, яка із часом зменшується. Протирічча полягає в тому, що при оптимальній концентрації сольового антипірену відбувається неякісне склеювання шпони, яке призводить до погіршення фізико-механічних властивостей вогнезахищених фанерних плит (плити розтріскуються), а зменшення концентрації антипірену – до погіршення вогнезахисних властивостей і покращення фізико-механічних.

Отже, відомі технології виготовлення вогнезахищеної фанери не задовольняють сучасні вимоги з пожежної безпеки, які висуваються до вогнезахищених матеріалів з боку нормативних документів державного та відомчого рівня [18, 19]. Це стосується як вогнезахисних засобів, так і способів виготовлення вогнезахищеної фанери. Тобто наявні технологічні підходи до виготовлення вогнезахищеної фанери не задовольняли ні виробників цієї продукції, ні споживачів продукції (вагоноремонтні заводи Укрзалізниці, метрополітену тощо).

У 2004 році звернулось керівництво ЗАТ „Фанплит” (м.Київ) з пропозицією розробити технологію просочення фанерних плит засобом ДСА-2 без погіршення фізико-механічні властивості фанери.

На протязі двох років у співпраці із спеціалістами УкрНДІ МОД (м. Київ) розроблялась технологія виготовлення вогнезахищеної фанери та конструювалось необхідне технологічне обладнання. За основу технологічного процесу був взятий метод просочення «Пожежна безпека: теорія і практика» No5’2010 51 готових фанерних плит різних розмірів (1525х1525 мм, 1830х1525 мм товщиною від 10 до 30 мм) засобом ДСА-2 з використанням вакууму (п.1.16 за ГОСТ 20022.6).

Наукові дослідження розпочали з визначення параметрів пожежовибухонебезпечності звичайної фанери, що виробляється серійно на ЗАТ „Фанплит” за ГОСТ 3916.1-96 «Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород. Технические условия» з використанням карбомідформальдегідного клею марки ФК.

У зв’язку із цим проведено дослідження з визначення температури займання та самозаймання вогнезахищеної фанери за нормативним документом [3], результати яких наведено на рисунку 5.

10.png

Як засвідчують результати дослідження залежності температур займання та самозаймання від часу витримки зразка під дією теплового потоку вогненезахищених зразків фанери, значення температур зменшуються із збільшенням часу, що вказує на анізотропність матеріалу. Тонкий шар карбомідформальдегідного клею впливає на динаміку виходу горючих газів під час пролізу деревини (берези, вільхи). Характеристичним є не окреме значення температури, а діапазон температур: 280÷310 °С – для температури займання та 460÷560 °С – для температури самозаймання.

Під час експлуатації горючих матеріалів на об’єкті відзначають дві дуже важливі характеристики матеріалу, а саме – вигорання матеріалу, або його горючість, та здатність матеріалу розповсюджувати полум’я поверхнею. Тому теоретично було розглянуто дві математичні моделі: модель визначення часу займання та модель визначення швидкості розповсюдження полум’я по поверхні вогненезахищеної та вогнезахищеної фанери. Було визначено зміни умов вогнезахисту фанери, які відображають взаємозв’язок процесів пролізу і горіння фанери із фізико-хімічними властивостями просочувального засобу з антипірену, полімерного антисептика (флегматизуванням, інгібіруванням та ізолюванням теплопередачі), які сприяють перетворенню легкозаймистого матеріалу на важкогорючий із новими фізико- хімічними характеристиками. Зокрема, встановлена критеріальна залежність між ефективністю вогнезахисту та температурою займання.

11.png

Як було встановлено при розрахунку коефіцієнта ефективності для зразків вогненезахищеної деревини і фанери він дорівнює 2,4. Для фанери з недостатнім вогнезахистом його значення знаходиться в межах 5÷7, а для ефективного вогнезахисту зазначений коефіцієнт повинен бути не менше 9,5÷10.

Наявність в поверхневих шарах фанери сольових антипіренів змінює процес теплопередачі: на поверхні створюється тонкий теплоізолюючий шар пінококсу і тепло переходить до шару вуглецю, що й призводить до збільшення часу займання. В екстремальному випадку вогнезахисту (відсутність температури займання протягом певного проміжку часу) процес займання фанери зовсім не відбувається. Таким чином, прогнозом ефективності вогнезахисту фанери можна вважати зростання проміжку часу до займання та самої температури займаня, а відсутність такого параметру як температура займання вказує на якість вогнезахищеної фанери.

Експериментально виявлено вплив компонентів просочувальної суміші фосфатів та сульфатів амонію з полімерним антисептиком „Гембар” на ефективність вогнебіозахисту. Зафіксовано зменшення кількості горючих газів у сумішах летких продуктів термодеструкції вогнебіозахишених зразків фанери: метану – у 4,6 рази, водню – в 5 разів, оксиду вуглецю – у 3 рази, кількість азоту зросла більше, ніж у 30 разів, як це видно з даних таблиці 7.

12.png

Досліджено фізико-механічні властивості вогнезахищеної фанери і встановлено, що границя міцності при статичному згинанні вздовж волокон лицьових шарів після оброблення вогнезахисною сумішшю становить 61,2 МПа (за норми не менше 55 МПа [20]). 

Проведено визначення вмісту формальдегіду згідно з ГОСТ 27678 [21] та встановлено, що вміст формальдегіду зменшився з 13,8 мг на 100 г фанери до 4,1 мг, що призвело до покращення якості фанери (тобто до переведення з класу емісії формальдегіду Е2 до Е1).

Експериментально підтверджено, що суміш, яка містить антисептик „Гембар” у кількості 04 кг/м3 для поверхневого вогнебіозахисту фанери забезпечує підвищення рівня біостійкості (згідно з ГОСТ 26603) для оброблених зразків фанери (порівняно з необробленими) більш, ніж у 20 разів за показником біоруйнування.

Розроблено технічні умови ТУ У 20.2-33741429.001:2006 „Деталі фанерних плит вогнезахищені” та технологічний регламент на їх виготовлення. Було проведено сертифікаційні випробування та отримано сертифікат відповідності від Державного центру сертифікації виробів протипожежного призначення МНС України. Інститутом екогігієни і токсикології МОЗ України проведено випробування та отримано висновок державної санітарно-епідеміологічної експертизи на вогнезахищену фанеру. Головним санітарним лікарем залізничного транспорту України надано Дозвіл на застосування вогнезахищеної фанери для будівництва та ремонту пасажирського рухомого складу, дизель- і електропотягів. Встановлено придатність вогнезахищеної фанери для її використання на об’єктах з масовим перебуванням людей.

Обговорення результатів. До 1999 року було проведено цикл науково-дослідних робіт та ряд нарад з питань практики виробництва та застосування вогнезахисних засобів з провідними на той час в цій області фахівцями такими, як КОНРЕСТ – підприємство з реставрації дерев’яних конструкцій пам’яток культури, УкрНДІ механічної обробки деревини, виробниче підприємство „Антисептик” та інші. Нами було винайдено декілька ноу-хау та підготовлена технічна документація: технічні умови, токсикологічний паспорт, технологічний регламент та інструкція по застосуванню. Таким чином 1999 рік став роком початку виробництва та застосування „ Суміші просочувальної для поверхневої вогнебіозахисної обробки деревини ДСА-1”. Під час проведення сертифікаційних випробувань стандартні зразки, оброблені поверхневим просоченням, з витратою сухої речовини в 10 г, показали ефективність групи ІБ. На той час із застосуванням поверхневого просочення, з витратою сухої речовини в 10 г на зразок, ефективність першої групи не давали такі засоби як МС, ББ-11, БС-13. В той період норми витрат захисних засобів зазначалися в інструкціях на проведення вогнезахисних робіт. Так в інструкції на застосування засобу МС зазначалась витрата в 600 мл робочого розчину на 1 м 2 . В Центрі сертифікації МВС України вирішили записувати в сертифікати так, як це наведено в ГОСТ 20022.6, тобто наводилась витрата в г/м2 та в кг/м3 , коли ці цифри є суто розрахунковими і отримуються при перерахунку стандартного зразка. До того ж в будівельній проектній документації витрати на дерев’яні конструкції вимірювались переважно в м3 . В сертифікатах наводилися дані про витрату робочого розчину та витрати сухих солей (сухої речовини).

До 2003 року не було ретельного контролю за дотриманням норм витрат вогнезахисних засобів під час проведення робіт. Тому, наприклад, траплялись випадки, коли купували ДСА-1 на 3 000 м2 , а здавали об’єкт в 30 000 м2 . Тому Департамент ПБ вирішив, що виробники продукції повинні розробляти нормативний документ „Регламент робіт з вогнезахисту”, в якому в якості норм витрати вогнезахисного засобу приймались дані, отримані при сертифікації продукції на стандартних соснових зразках 150х60х30 мм. Це рішення не зовсім є коректним, бо на реальних об’єктах (наприклад, дахи будинків) трудно знайти такої якості сосну (так щоб це була саме заболонь певної вологості з малим вмістом смоли). Крім сосни широко використовується і ялина, бук, дуб, граб, вільха, береза і т.п. До того ж дошки та брус, як правило, не стругані. Але іншого виходу не було, бо сертифікаційні дані є єдиними на які хоч якось можна орієнтуватися.

Згідно з даними сертифікаційних випробувань у 2001 році були такі показники витрат для ДСА-1: 1 246 г/м2 робочого розчину (1 л/м2 ), або 373,8 г/м2 чи 42,2 кг/м3 сухих солей для досягнення групи ефективності ІВ.

Оскільки в той час ще не було жорстких вимог до контролю норм витрати згідно з сертифікатом, дотримувались норм витрат відповідно до інструкції по застосуванню, де витрати нормувались в діапазоні 500-600 мл/м2 робочого розчину. На ці протиріччя звертали увагу підприємства, які безпосередньо виконували вогнезахисті роботи. Вихід з цієї ситуації підказала сама практика, тобто треба було дати відповідь на питання: чи витримують пожежу дерев’яні конструкції горищних перекриттів (крокв, лат), що оброблені просочувальною вогнебіозахсною сумішшю ДСА-1 з витратою робочого розчину антипірена 500-600 мл/м2.

В якості приклада можна навести досить показову пожежу в 2002 р. на даху готелю Донбас-Палац. Дерев’яні конструкції горищних перекриттів (крокви, лати, обрешітка) були оброблені засобом ДСА-1 підприємством ТОВ „Захист” (м. Донецьк). Фактично витрати композиції склали 450-500 мл/м2 робочого розчину антипірена, або 157-175 г/м2 сухих солей. Пожежа виникла на м’якій покрівлі з рубероіда і бітумної мастики. Пожежне навантаження на даху складало декілька тон рубероіда та декілька тон бітуму. У зв’язку із об’єктивними затримками перший ствол було подано тільки через 45 хвилин. Пожежні засвідчили, що горів руберойд та бітум, дерев’яні елементи лише обвуглилися, але не загорілися. Вогонь не перекинувся на інші поверхи. Через 20 хвилин після початку гасіння пожежі вона була ліквідована, і готель було врятовано. Загальна тривалість пожежі склала 65 хвилин.


Тепер порівняємо дані, отримані при сертифікації на стандартному зразку за ГОСТ 30219 та ГОСТ 16363, з даним реальної пожежі. Згідно з випробуваннями зразків 150х60х30 мм за ГОСТ 16363 отримали ефективність вогнезахисту на рівні групи ІВ при витраті 373,8 г/м2 сухих солей. Відповідно до класифікації за ГОСТ 30219 важкогорюча деревина, захищена на рівні ІВ, не має здатності до самостійного горіння в початковий період пожежі. А реальна пожежа показала, що пожежа в готелі була в розвинутій стадії і продовжувалась більше години, тобто ефективність вогнезахисту деревини відповідала групі ІА.

Таким чином, показники сертифікаційних випробувань вогнезахищеної деревини засобом ДСА-1 не відповідали тому запасу ефективності, що був в реалії. Виникла необхідність в коригуванні витрати ДСА-1 та ДСА-2 при сертифікаційних випробувань. Виходячи з реальних норм витрат на об’єктах в 157-175 г/м2 сухих солей, на випробувальні зразки треба витратити 5,5 – 6,7 г таких речовин. В подальших випробуваннях такі витрати підтверджувалися за умови дуже ретельного відбору якісних соснових зразків (особлива увага приділялася наявності смоли).

Ефективність вогнезахисту деревини засобами ДСА-1 та ДСА-2 засвідчена багатьма пожежами, а також непоодинокими зверненнями споживачів з питань утилізації обрізків вогнезахищеної деревини: по декілька годин обрізки знаходились у вогнищі , обвуглювались але не горіли.

Висновки. Новий просочувальний вогнебіозахисний засіб для деревини і виробів з неї є сумішшю водного розчину сольового антипірену та водного розчину полімерного антисептика (ДСА-1, ДСА-2). Полімерний антисептик утворює на поверхні деревини тонку плівку, яка протидіє біологічному руйнуванню деревини, протидіє висолюванню антипірену, під час піролізу деревини протидіє дифузії кисню до макромолекул целюлози, чим покращує процес флегматизації газоподібних продуктів піролізу негорючими газами термічного розкладу антипірену. Визначено зменшення кількості горючих газів у сумішах летких продуктів термодеструкції вогнебіозахищених матеріалів: метану – у 4,6 рази, водню – в 5 разів, оксиду вуглецю – у 3 рази, а кількість азоту зросла більше ніж у 30 разів. Після піролізу верхній шар вогнезахищеної деревини перетворюється в коксоподібний матеріал, в якому присутні нелеткі сполуки фосфору та сірки. Зазначений шар є термічною перешкодою для передачі теплоти у внутрішні шари деревини.

Описані процеси змінюють пожежовибухонебезпечні параметри вогнезахищеної деревини і фанери . Температура займання вогнезахищеної деревини стає 440 °С в порівнянні з температурою займання вогненезахищеної деревини в 440 °С, тобто приріст температури складає 205 °С. Температура самозаймання вогнезахищеної деревини стає 485 °С в порівнянні з температурою самозаймання вогненезахищеної деревини в 410 °С, тобто приріст температури складає 75 °С. Температуру займання та самозаймання для вогнезахищеної фанери експериментально не вдалося визначити за стандартними методиками до 600 °С, при цьому верхній шар фанери обвуглився але не загорівся.
Механізм дії антипіренів за своїми фізичними, фізико-хімічним, хімічними властивостями полягає у комплексній дії різних факторів: ізолюванні, флегматизації, інгібіруванні. При цьому прояв зазначених факторів може бути як одночасним так і послідовним. Ефективними є антипірени, коли у них прояв факторів відбувається одночасно, а фактори вогнезахисту не зменшують свою величину із спливанням часу.
Після просочення деревини і фанери вогнезахисними засобами вони із горючого легкозаймистого матеріалу переходять у важкогорючий стан, не поширюють полум’я поверхнею, мають помірний коефіцієнт димоутворення та помірний показник токсичності продуктів горіння.
Експериментально встановлено, що важливим параметром якості вогнезахисту є кількість вогнезахисного засобу у верхніх шарах деревини, а глибина просочення не може бути таким параметром, бо за умови глибокого просочення при недостатній кількості вогнезахисного засобу у верхніх шарах приводить лише до незначної зміни температур займання та самозаймання. І така деревина залишається легкозаймистою, розповсюджує полум’я поверхнею, має високий коефіцієнт димоутворення, а за показником токсичності продуктів горіння відноситься до категорії високо небезпечних.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Тропинов А.Г., Жартовский В.М., Антонов А.В., Баратов А.Н. Взаимодействие диаммонийфосфата и хлорида калия с активными радикалами пламени // Кинетика и катализ.- 1988.- No1 – С.176-179.
2. Жартовський В.М., Цапко Ю.В., Профілактика горіння целюлозовмісних матеріалів // Теорія та практика. – К., 2006. – 248 с.
3. ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы испытания.
4. Аксельруд Г.А. Массообмен в системе «твердое тело – жидкость». – Львов: Издательство Львовского университета, 1970. – 186 с.
5. Баженов С.В., Наумов Ю.В. Определение срока службы огнезащитных покрытий по результатам натурных и ускоренных климатических испытаний.// Пожарная безопасность.-2005.-No6.-с.59-67.
6. Баженов С.В. Прогнозирование срока службы огнезащитных покрытий. Проблемы и пути решения.// Пожарная безопасность.-2005.-No5.-с.97-102.
7. НПБ 251-98. Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на её основе. Общие требования. Методы испытаний.
8. ГОСТ 16363-98 Средства огнезащитные для древесины. Методы определения огнезащитных свойств.
9. НАПБ В.03.003-200 0 Норми пожежної безпеки для пасажирських вагонів.
10. ГОСТ 12.1.005-88 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
11. ДСН 3.3.6.042-99 Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень.
12. ГОСТ 20022.6-93 Защита древесины. Способы пропитки.
13. Баженов С.В., Лемешев О.А., Сысоева Э.В. Сравнение результатов контроля эффективности огнезащитных пропиток деревянных конструкций объектов с различными сроками эксплуатации и данных климатических испытаний.// Пожарная безопасность.-2006.-No4.-с.73-77.
14. Кроткая Г.Я., Скрупский В.П., Эрмуш Н.А., Калниньш А.Я. Комплексная защитная обработка клеефанерных панелей покрытий // Достижения науки в области защитной обработки древесины.-
материалы Всесоюзной научно-технической конференции.- М.- 1978. – С.31-32.
15. Хрулев В.М., Рыков Р.И. Защита клееных конструкций от возгорания.- Восточно-Сибирское книжное издательство. 1972.- 39 с.
16. Плиты фанерные трудногорючие атмосферостойкие. Технические условия. ТУ 5518-002-00273-235-96.
17. Жидкостные комплексные удобрения. ТУ 6-4702-88. Технические условия. Госстандарт СССР.- 1988.
18. ДБН В.1.1.-7-2002 Пожежна безпека об'єктів будівництва.- К., 2003.- (Дердбуд України). 112 с.
19. Жартовський С.В. Підвищення ефективності вогнезахисту фанери просочувальними засобами. Автореферат дисертації кандидата технічних наук. Харків – 2007.
20. ГОСТ 9624-93 Древесина слоистая клееная. Методы определения предела прочности при скалывании.
М.: Издательство стандартов. 1995.- 19 с.
21. ГОСТ 27678-88 Плиты древесно-стружечные и фанера. Перфторный метод определения содержания формальдегида. М.: Издательство стандартов. 1990.- 36 с.

Яндекс.Метрика