Автореферат (1172933), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Применение предлагаемого режимапозволяет быстро обеспечить максимальное насыщение защитным препаратомумереннопропитываемой древесины на достаточной глубине при низкихэнергозатратах. Параметрами защищенности древесины при консервированииявлялись величина поглощения, глубина проникновения пропитываемоговещества и равномерность его распределения в пропитываемой зоне.Для исследования образцов древесины в работе был привлечен комплексстандартных пожарно-технических и физических методов, в том числе методы пооценке воспламеняемости, распространения пламени по поверхности материалов,дымообразующей способности, прочностных характеристик образцов древесиныв различных напряженных состояниях, а также адгезии лакокрасочныхматериалов к поверхности деревянной подложки с огнебиозащитными составами.Для проведения огневых испытаний по ГОСТ 30403-2012 была изготовленаспециальная рама-держатель для образцов вертикальных ограждающихконструкций размером 2,4х1,3 м из бруса древесины сосны с глубокой пропиткойогнебиозащитными составами.В третьей главе представлены результаты исследования влияния глубокойпропитки огнебиозащитными составами элементов деревянных конструкций наих теплофизические, физические и физико-механические характеристики.10Отработка режимов пропитки проводилась на стандартных образцах дляоценки эффективности средств огнезащиты размерами 150х30х60 мм.Режим вакуумирования при пропитке древесины по способам ВАД и ВДвключал выдержку образцов в растворе в условиях разряжения до 0,08 МПа.Избыточное давление при пропитке способом вакуум-давление составляло 0,2МПа для низковязких составов (1 и 2), для состава с высокой вязкостью (3) –0,4 МПа.
Применение относительно невысокого импульсного давления позволяетисключить возникновение явления компрессии («плача» древесины), а, значит,исключить в дальнейшем стадию осушающего вакуумирования. На первом этапев процессе пропитки в режиме ВАД глубина проникновения рабочих растворов вобъем древесины не превышала 1 мм для составов 1 и 2, и 0,5 мм для состава 3.Результаты пропитки способом ВАД представлены на рисунке 2.59,0*44,8*20,4*а.104,4*45*22,6*б.15,9*в.3* - среднее поглощение, кг/мРисунок 2 – Влияние концентрации пропитывающего раствора на величинупоглощения при пропитке древесины по методу ВАД: а) состав 1; б) состав 2; в) состав 3Наибольшую проникающую способность показали состав 1 (рисунок 2 а) исостав 2 (рисунок 2 б).
Характерной особенностью процесса пропитки древесиныявляется большой разброс значений уровней поглощения, зависящий не только отсвойств и концентрации пропитывающего раствора, но и от особенностейконкретного образца. Максимальное поглощение при пропитке полисахаридами(рисунок 2 в) не превышало 17 кг/м3.
В то же время можно отметить болеевысокую стабильность значений поглощения при использовании состава 3. При11этом, снижение величины поглощения по мере разбавления характеризуетсялинейной зависимостью. Это можно объяснить более высокой вязкостью, и,соответственно, низкой проникающей способностью этого состава.Для оценки влияния глубокой пропитки на поведение ДК в условияхстандартного температурного режима были подготовлены образцы бруса издревесины сосны сечением 100х200 мм и длиной 550 мм. Для обеспечениятребуемой глубины пропитки (не менее 15 мм) по результатам проведениядополнительных режимных исследований были получены следующие условияпропитки: вакуумирование – 3 цикла, продолжительность цикла – 20 мин.,разрежение – 0,08 МПа; импульсное гидродавление – 0,5 МПа (0,7 МПа длясостава 3) 3 цикла, без выдержки.В рамках диссертационной работы большой интерес представляет изучениевлияние импульсного способа глубокой пропитки древесины на ее физикомеханические характеристики, оценка которых проводилась по трем показателям:прочности при сжатии вдоль волокон, при статическом изгибе и при скалываниивдоль волокон.
При проведении испытаний по определению предела прочностина изгиб установлено, что при поглощениях до 20 кг/м3 прочностныехарактеристики пропитанных образцов соответствуют нативной древесине,независимо от применяемого пропиточного состава. Некоторое снижениепрочности отмечается для образцов, пропитанных составом 2 при уровнепоглощения более 50 кг/м3, минимальное значение в рассматриваемом случае, припоглощении 66 кг/м3 составило 47 МПа, что на 39 % ниже минимальногозначения прочности, полученного для необработанной древесины.Для состава 1 на основании полученных результатов можно говорить оботсутствии негативного влияния на прочностные характеристики древесинынезависимо от уровня поглощения. Так при поглощении 81 кг/м3 пределпрочности составил 75,5 МПа, что только на 2 % ниже минимальногоизмеренного показателя необработанной древесины.При оценке влияния огнебиозащитных составов на показатели прочностипри сжатии (рисунок 3) и на скалывание (рисунок 4) отмечается отсутствиенегативного влияния составов 1 и 2.Рисунок 3 – Результаты испытаний образцов древесины по показателю прочности насжатие12Рисунок 4 – Результаты испытаний образцов древесины по показателю прочности наскалываниеДля состава 1 характерно повышение предела прочности на сжатие прибольших поглощениях (более 40 кг/м3), а состав 2 при экстремально высокихпоглощениях (более 80 кг/м3) повышает предел прочности древесины наскалывание.
Некоторое снижение прочности на скалывание отмечается длясостава 3. В этом случае минимальное значение прочности на скалывание,полученное в ходе испытаний, на 13 % ниже нормативного.Наряду с прочностными характеристиками, для строительных материалов,используемых при возведении ограждающих конструктивных элементов,большое значение имеют показатели теплопроводности и теплоемкости,определяющие эффективную толщину конструкции. Для древесины характернынизкиезначениятеплопроводности,определяющиевысокуюэнергоэффективность зданий с ограждающими ДК.
В рамках работы былапроведена оценка влияния глубокой пропитки древесины ОБЗС на еетеплопроводность (таблица 2).Таблица 2 – Результаты исследования теплопроводности глубоко антипирированнойдревесиныУровеньУсловнаяКоэффициентРазмеры образца, мм№поглощения,плотность,теплопроводности,образцааbhкг/м3кг/м3кВт/м · К12345671*99,5599,6920,0137,325250,1182*99,5699,5119,7949,815270,1223*99,2799,7918,8160,156110,1394**100,75100,6719,6458,245590,1155**99,6399,6120,2662,544350,1046**99,9299,9219,7764,944460,0987***99,5999,7519,3828,965040,1118***99,7799,7720,0920,384910,1131312345679***98,9399,8419,6728,775460,1171099,7199,6821,57-3850,1071199,4999,7520,25-4770,1061299,6999,7421,62* древесина, пропитанная составом 1;** древесина, пропитанная составом 2;*** древесина, пропитанная составом 33870,103Как показывает анализ полученных результатов, введение в объемдревесины огнебиозащитных составов незначительно повышает показателиусловной плотности древесины.
Вместе с тем для всех составов в пределахпоглощений (до 40 – 60 кг/м3), достижимых в производственных условиях припропитке массивных конструкций, значения теплопроводностей изменяютсянезначительно. Для составов 1 и 3 такое повышение не превышает 14 %. Приповышении уровней поглощений пропитка может приводить к повышениюзначений теплопроводности.
Так для состава 1 при введении в объем древесины160 кг/м3 огнебиозащитного состава обеспечило повышение теплопроводностипримерно на 25 % к первоначальному уровню. В случае же с составом 2 значениятеплопроводностей в исследованном интервале поглощений находились науровнях близких к значениям необработанной древесины.При определении целесообразности проведения пропитки древесиныогнебиозащитными составами одним из критериев является оценка качестваадгезии к наиболее распространенным пленкообразующим системам. Оценкаадгезии лакокрасочных покрытий (ЛКП) к антипирированной подложкепроводилась методом параллельных надрезов по трехбалльной системе.
Порезультатам эксперимента можно сделать вывод о том, что присутствие вдревесине солей составов 1 и 3 даже в значительных количествах не влияет наадгезию 3-хслойных влагостойких лакокрасочных покрытий на пропитаннойподложке. На подложке, модифицированной составом 2, хорошая адгезияустановлена для алкидно-уретанового лака (1 балл). Оценка адгезии акриловоголака составила 1,2 балла, хуже результат у пигментированной акриловой краски(1,4 балла).
Таким образом, все три огнебиозащитные системы не ухудшаютадгезию в отношении алкидно-уретанового лака к антипирированной подложке.Лакокрасочные покрытия на основе акриловой дисперсии характеризуютсяпониженой адгезией к поверхности древесины, пропитанной составом 2.В главе 4 представлены результаты исследования эффективности способаимпульсной глубокой пропитки древесины и конструкций на ее основеогнебиозащитными составами.В рамках диссертационного исследования представляет интересустановление влияния методов глубокой пропитки на эффективность составов.
Сэтой целью пропитке методами ВАД и ВД подвергались стандартные образцы издревесины заболони сосны размерами 150х60х30 мм. В обоих случаях пропиткапозволяла обеспечить одинаковые уровни поглощения, однако в случае пропиткипо методу ВАД глубина проникновения антипирирующих составов не превышала141 – 2 мм, пропитка по методу ВД обеспечивала сквозную пропитку стандартныхобразцов в случае применения составов 1 и 2. Глубина пропитки прииспользовании состава 3 во всех случаях не превышала 1 мм.Результаты исследования огнезащищенности древесины показали, чтоогнезащитная эффективность зависит не только от расхода огнебиозащитногосостава, но и от глубины пропитки. Результаты испытаний по ГОСТ Р 53292-2009образцов, пропитанных составом 1, представлены на рисунке 5.Рисунок 5 – Сравнение огнезащитной эффективности состава 1 при введении в объемдревесины методами ВД и ВАДИз рисунка 5 видно, что первая группа огнезащитной эффективности припропитке по методу ВАД достигается при поглощении на уровне 55 кг/м3, а припропитке по методу ВД при поглощении более 30 кг/м3.Для состава 2 преимущества глубокой пропитки не столь очевидны.
Припоглощении до 50 кг/м3 (рисунок 6) эффективность составов примерно одинаковаи находится на уровне II группы. I группа в исследуемом диапазоне поглощенийпри пропитке по методу ВД достигнута не была.Рисунок 6 – Сравнение огнезащитной эффективности состава 2 при введении в объемдревесины методами ВД и ВАД15Состав 3, при введении в структуру древесины, не обладает огнезащитнойэффективностью (потеря массы превысила 25 %). Это обусловлено тем, чтомеханизм данного состава основан на интумесцентом эффекте вспучиванияогнезащиты при воздействии пожара. Высокая эффективность состава 3проявляется в случае его поверхностного нанесения на поверхность ДК.Одним из важнейших вопросов применения средств огнезащиты являетсяих устойчивость к старению путем ускоренных климатических испытаний.Проведенные исследования показали, что применяемый способ импульснойглубокой пропитки огнебиозащитными составами 1 и 2 позволяет обеспечитьсохранение огнезащищенности древесины сроком до 50 лет. Это объясняетсяпрочным закреплением составов в структуре древесного композита при глубокойпропитке элементов ДК.Для состава 3 перевод древесины в группу по воспламеняемости В2(критическая плотность теплового потока 20 кВт/м2) обеспечивается привеличине поглощения от 19 кг/м3, в то время как составы 1 и 2 позволяютполучить подобные показатели воспламеняемости при введении в структурудревесины 25 и 40 кг/м3 соответственно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
