Диссертация (1172934), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Представленные для испытаний образцы древесины были собраны вконструкции размером 1300 мм в ширину и 2400 мм в высоту и смонтированы вогневую печь (рисунок 2.6).Рисунок 2.6 – Установка по оценке класса пожарной опасности строительных конструкций поГОСТ 30403-2012 [120]652.3 Вспомогательное специализированное оборудование. Технологическиеустановки, обеспечивающие пропитку пористых материалов под давлением2.3.1 Оборудование для пропитки древесины способом вакууматмосферное давление (ВАД)Для исследования влияния глубины проникновения антипиренов приодинаковом привесе сухого вещества на огнезащитную эффективность составов,образцы по ГОСТ Р 53292-2009 [138] были пропитаны на небольшую глубину (0,5– 1 мм) способом ВАД и введены в структуру древесины на 10 – 15 мм способомВД.
По способу ВАД сосновые образцы загружали в емкость с раствором ипомещали в эксикатор (рисунок 2.7), где создавалось разряжение величиной 0,08МПа в течение 20 минут, затем вакуум сбрасывали и проводили выдержку приатмосферном давлении в течение 10 минут.Рисунок 2.7 – Оборудование для пропитки образцов древесины способом ВАД66В этот период осуществляется пропитка под действием разностиатмосферного давления и давления внутри древесины. Способ применяется в техслучаях, когда в древесину требуется ввести ограниченное количествопропитывающей жидкости на небольшую глубину. Параметрами защищенностидревесины при консервировании являются величина поглощения, глубинапроникновения пропитываемого вещества и равномерность его распределения впропитываемой зоне.Регулирование поглощения при пропитке осуществляется либо изменениемпараметров режима процесса (его продолжительности, количеством импульсов),либо изменением концентрации пропитываемого раствора.2.3.2 Оборудование для пропитки древесины способом вакуум-давление (ВД)В настоящее время в России не существует серийного выпускаавтоклавного оборудования.
Однако, разработаны и опробованы конструкцииавтоклавов, предусматривающие возможность использования пропиточныхмасел, подогрев сырья и жидкостей. Существуют также конструкции автоклавов,которые можно использовать для пропитки пористых материалов воднымирастворами без их предварительного подогрева. К отличительным особенностямустановка для пропитки пористых материалов, разработанной в Уральскомлесотехническом институте (УЛТИ) (патент РФ № 2011511) [141], относятсявозможность практически мгновенно создавать вакуум и в заполненномавтоклаве, простота конструкции и низкое энергопотребление [3].Пропиточная установка имеет следующие основные узлы (см. рисунок 2.8):пропиточный автоклав (диаметр – 0,8 м, длина – 6,7 м) и ресивер, объемом 3 м3,которые соединены между собой трубой диаметром 100 мм, а также в системеустановлен вакуумный затвор 4.
В целях экономии электроэнергии устройствоукомплектовано водокольцевым вакуумным насосом ВВН-3, который при67мощности двигателя 7,5 кВт создает разрежение 0,09 МПа в ресивере за 6 минут,а также гидронасосом, мощностью 0,5 кВт.Рисунок 2.8 – Схема пропиточной установки УЛТИ [3]:1 - автоклав; 2 - вакуумный ресивер; 3 - емкость для пропиточного раствора;4 - вакуумный затвор; 5 - водокольцевой насос; 6 - гидронасос; 7 - кран запуска и выпускараствора; 8 - вакууметр; 9 - мановакууметр; 10 - кран, соединяющий гидронасос с автоклавом;11 - кран, соединяющий автоклав с атмосферой; 12 - вентиль вакуумного затвора; 13 - обратныйклапан вакуумного насоса; 14 - обратный клапан гидронасоса; 15 - кран водокольцевого насоса;16 - крышка автоклава; 17 - фильтр гидронасоса; 18 - фильтр для запуска и выпуска раствора;19 - кран для подачи воды; 20 – фильтрС помощью водокольцевого насоса в ресивере 3 создается вакуум глубинойдо 0,09 МПа.
Открыв вакуумный затвор 4, в автоклаве 1 в течение 5…10 сек (в68зависимости от заполнения автоклава) создается разрежение той же величины.Использованиересиверапозволяетподдерживатьвавтоклавевакуумнеобходимой величины на протяжении всей стадии вакуумирования бездополнительныхэнергозатрат.Кромеэтого,ресивериграетрольконденсатоотводчика. Система трубопроводов и вентилей предусматриваетвозможность подачи пропиточного раствора в автоклав «самотеком» за счетпредварительно созданного вакуума, а также с помощью гидронасоса.Конструкция пропиточной установки УЛТИ позволяет импульсно создаватьразрежениебольшойэффективностьвеличины,стадиичтодолжновакуумированияисущественноповыситьсущественноснизитьэнергопотребление процесса пропитки по способу ВД в целом [3].СпособВД,применяемыйдлямаксимальногонасыщенияводорастворимыми защитными средствами древесины, можно преобразовать всоответствии с представленной схемой (рисунок 2.9).Избыточное давлениеP, МПа0,535Атмосферноедавление0,1Вакуум46t, с10,082Рисунок 2.9 – Предлагаемый режим пропитки элементов цельной древесины для определениякласса пожарной опасности деревянных конструкций: 1 – создание вакуума (30 с.),2 – выдержка древесины в вакууме (1200 с.), 3 – создание гидродавления (130 с.),4 – снижение гидродавления до атмосферного за счет поглощения раствора древесиной (29 с.),5 – выдержка древесины при атмосферном давлении (900 с.), 6 – удаление раствора и выгрузкаобразцов (200 с.)69В загруженном заготовками автоклаве создается импульсное разрежение0,08 МПа для повышения проницаемости ядровой древесины и удаления воздухаиз полостей клеток.Выдержка в вакуумной среде должна проходить в течение несколькихминут для интенсивного удаления воздуха из клеток.
С целью более глубокогопродвиженияпропиточного раствора необходимо применить переменныенагрузки в виде циклического гидродавления величиной 0,2…0.5 МПа. В то жевремя избыточное давление жидкости такой величины не спровоцируеткомпрессию воздуха, защемленного в полостях клеток, что позволит исключитьоперацию послепропиточного вакуумирования для подсушки поверхностидревесины.Процесс должен быть завершен несколько раньше, чем наступитмаксимальное насыщение материала консервантом, что позволит получитьотносительно сухую поверхность заготовок.Таким образом, применение предлагаемого режима позволит быстрообеспечитьмаксимальноенасыщениезащитнымпрепаратомумереннопропитываемой древесины на достаточной глубине при низкихэнергозатратах.Для проведения экспериментов по пропитке образцов с целью дальнейшегоисследованияпоказателейфизико-механических,пожарнойопасностиэксплуатационныхпривлекалисьхарактеристикследующиеприборыииоборудование:экспериментальная установка (рисунок 2.10);электронный штангенциркуль (MATRIX 31611 с точность измерения 0,1мм);электронные весы (марка Масса-К ВК-300 с точностью взвешивания 300грамм).70Рисунок 2.10 – Экспериментальная установка для импульсной глубокой пропиткиобразцов древесиныМеханизм и скорость фиксации консервантов в древесном материалезависят от множества факторов: свойств древесины, состава препарата, егоконцентрации в пропиточном растворе, температуры, и т.п.
[142]. Учитывая, чтоисследуемые огнебиозащитные составы имеют оригинальную химическуюформулу, задачей поисковых экспериментов являлось изучение особенностей иопределение оптимальных значений режимных параметров процесса введения в71древесину рабочего раствора препарата под действием градиента гидродавления иимпульсов вакуумирования.Подготовленныекэкспериментуобразцыразличныхразмероввзависимости от целей дальнейшего исследования укладывались в емкость спротивовсплывной решеткой. После этого заливался раствор состава и образцыпомещалисьвавтоклав.Автоклавгерметичнозакрывалсякрышкойизакручивались крепежные болты, включали вакуум-насос и доводили разрежениедо 0,08 МПа.
При этом поддерживали величину разряжения в течении 20 минут,после чего закрывали вентиль и вакуум-насос отключали. С целью болееглубокого продвижения пропиточного раствора применялись переменныенагрузки в виде циклического гидродавления. С помощью компрессора вавтоклаве создавалось требуемое давление, исходя из требуемых величинпоглощения составов. По окончанию пропитки, открывали крышку автоклава иопределяли поглощение огнебиозащитных составов.722.4 Выводы по второй главе1. Отбор образцов и подготовка деревянных конструкций для проведенияисследований осуществлялись исходя из необходимости изучения пожарнойопасностивертикальныхограждающихДКсглубокойпропиткойогнебиозащитными составами, которые воспроизводят реальные условия работыконструкций в виде ненесущих деревянных стен и внутренних перегородок взданиях и сооружениях различного класса функциональной пожарной опасности.2.
Деревянные конструкции и образцы элементов конструкций из цельнойдревесинысосны,высокоскоростнымприменениипропитанныеметодомимпульснотремяогнебиозащитнымиконсервированиясоздаваемогодревесины,глубокогосистемамиоснованнымвакуумаинаневысокогопеременного гидродавления вакуум-давление (ВД). Конструкции были отобраныбез видимых механических и биологических повреждений.3. В качестве методов исследования предложено использовать комплексстандартных физико-химических и пожарно-технических методов, в том числеметод по оценке класса пожарной опасности строительных конструкций по ГОСТ30403-2012 [127] для выявления особенностей поведения ДК с глубокой икомбинированной пропиткой огнебиозащитными составами, объяснения ивоспроизводимости полученных результатов, а также оценки эффективностииспользуемых средств огнебиозащиты.4.
Установление комплекса пожароопасных показателей позволяет выявитьвзаимосвязьизмененийфизико-химическихсвойств,структурыконсервированной огнебиозащитными составами древесины в условиях пожара, атакже проводить качественную прогнозную оценку показателей пожарнойопасности исследуемых образцов деревянных конструкций на сравнительнонебольших образцах.73ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЛУБОКОЙ ПРОПИТКИДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОГНЕБИОЗАЩИТНЫМИ СОСТАВАМИНА ИХ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ, ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ3.1 Общая характеристика процесса глубокой пропитки древесиныогнебиозащитными составамиДревесина – природный анизотропный материал, характеризующийсязначительной неоднородностью физико-химических и механических свойств,которые зависят от множества факторов, и могут изменяться в широкомдиапазоне. Пропитываемость древесины зависит от таких факторов, как –влажность, плотность, наличия пороков, видовая принадлежность [55].
Всоответствии c [143] в зависимости от вида древесины и преобладаниязаболонной или ядровой части в пропитываемом образце выделяют три группы попропитываемости. Выбранная в работе в качестве объекта исследованиядревесина сосны, с этой точки зрения, в зависимости от соотношения заболони иядровой частей может быть отнесена к I или II группе пропитываемости [143].Эффективность пропитки зависит так же и от свойств пропитывающегораствора, от его плотности, полярности, концентрации сухих веществ [63].Технологически процесс введения антипирирующих и антисептирующихсоединений в объем материала может осуществляться различными техническимиспособами, включающими диффузионную пропитку [144], пропитку поддавлением [3, 79, 80] и другими, каждый из которых имеет свои особенности ихарактеризуется различной эффективностью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
