Диссертация (1172934), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Знак "+" обозначает, что при отсутствии теплового эффекта не регламентируется.98Анализируяранееполученныепоказателипожарнойопасности,пропитанной огнебиозащитными составами древесины, а именно обеспечениегрупп материалов В2 и Д2, можно предположить отнесение деревяннойконструкции к классу пожарной опасности в пределах К1 – К2.Приэтомопределяющимявляетсяпрохождениеконструкциипонормируемым показателям и времени, в течении которого она способнаобеспечивать соответствующий уровень пожарной опасности.В соответствии с методикой ГОСТ 30403-2012 [127] продолжительностьиспытания может составлять 15, 30 или 45 минут, в соответствии с результатамикоторых строительной конструкции присваивается класс пожарной опасности суказанием (в скобках) времени испытания.Поскольку в рамках диссертационной работы стояла задача установлениявлияния средств огнезащиты на пожарную опасность конструкций в условияхдлительного огневого воздействия, было принято решение проводить испытание вусловиях стандартного температурного режима пожара в течении 45 минут, споследующим анализом полученных результатов.Испытаниям были подвергнуты 4 ограждающие деревянные конструкции,из которых 3 подвергались пропитке огнебиозащитными составами (результатыпропитки элементов конструкций представлены в Приложении А) и конструкцияиз необработанной древесины.Для сборки конструкций использовался брус из древесины сосны сечением100х200 мм и длиной 550 мм (ограничения лабораторного автоклава).
При этомразмеры конструкций составляли 2300х1300 мм. Общий вид конструкций,установленных в испытательной печи по [127], представлен на рисунке 4.7.Характеристики конструкций представлены в таблице 4.4.В процессе испытания проводилась регистрация температуры в огневой итепловой камерах, в соответствии со схемой установки термопар согласно ГОСТ30403-2012 [127], а также в объеме конструкции в геометрическом центре и вконтрольной зоне с использованием четырех термопар с заглублением на 20, 40,60 и 80 мм.99Рисунок 4.7 – Внешний вид ограждающей деревянной конструкции, установленной виспытательной печиТаблица 4.4 – Общая характеристика ограждающих деревянных конструкций№НаименованиеВлажностьСреднийРасход припропитывающегодревесиныуровеньсоставапередпоглощения,обработке,испытанием,кг/м3кг/м2Огнезащитнаяповерхностной эффективностьсостава%0Без пропитки15---1Состав 118-2022,0-II2Состав 219-2142,0-II3Состав 317-183,20,4-/I100По результатам испытания конструкции из необработанной древесины,были установлены закономерности ее поведения в условиях стандартноготемпературного режима пожара [148].Воспламенение конструкции в огневой камере происходит через 4 минутыпосле начала испытания, а процесс воспламенения сопровождается быстрымнарастанием температуры (рисунок 4.8).Рисунок 4.8 – Результаты контроля температуры в огневой камере при испытании конструкциииз необработанной древесины [148]При этом температура в огневой камере достигает значений верхнегодопуска и удерживается на данном уровне на протяжении всего эксперимента.В тепловой камере время воспламенения, исходя из данных контролятемпературы, также составило примерно 4 минуты.
Поведение деревяннойконструкции в условиях огневого воздействияхарактеризуется повышениемтемпературы (рисунок 4.9) с 230 до 300 °С с последующим постепенным ростом.Температура стандартного температурного режима пожара в тепловой камере прииспытании необработанной конструкции была превышена через 15 минутэксперимента, а величина верхнего допуска через 25 минут.101Дополнительно необходимо отметить, что по завершении испытания привскрытии печи наблюдалось самостоятельное горение древесины по всейплощади поверхности конструкции.
Вертикальные повреждения в тепловойкамере превысили 80 см, что определяет отнесение этой конструкции к классупожарной опасности К3.Рисунок 4.9 – Результаты контроля температуры в тепловой камере при испытанииконструкции из необработанной древесиныПри испытании конструкции из бруса, пропитанного огнебиозащитнымисоставами, наблюдались следующие особенности. В случае с конструкциямипропитанными составами 1 и 2 воспламенение древесины в огневой камерепроисходило через 6 и 8 минут соответственно при температуре в огневой камерена уровне 630 – 700 °С для конструкции пропитанной составом 1 и 550 – 600 °Сдля конструкции пропитанной составом 2 (рисунок 4.10).Некоторое запоздание роста температур на первичном этапе и большаязадержка воспламенения для конструкции с составом 2 связана, по всейвидимости, с особенностями механизма огнезащитного действия, которыйобусловлен значительным выделением инертных летучих продуктов в газовуюфазу на начальном этапе.
В процессе дальнейшего испытания температура вогневой камере находилась на уровне стандартного температурного режима102пожара и в среднем была на 50 – 100 °С ниже, чем во время испытаниянеобработанной конструкции.а)Температура в огневой камере950НормаД опуск (ниж.)Д опуск (верх.)Tср.ог н.к ам.900850800750700650600550500450400350300250200150100500051015202530354045Время, минб)Рисунок 4.10 – Результаты контроля температуры в огневой камере при испытанииконструкций из бруса, пропитанного:а) огнебиозащитным составом 1; б) огнебиозащитным составом 2103Аналогичные результаты были получены и в тепловой камере. В данномслучае для ограждающих деревянных конструкций с глубокой пропиткойогнебиозащитными составами 1 и 2 отмечается полное отсутствие тепловогоэффекта на протяжении всего 45 минутного испытания (рис.
4.11), а разницатемператур относительно необработанной конструкции достигает 150 °С.а)Температура в тепловой камере600НормаД опуск (ниж.)Д опуск (верх.)Tср.тепл.к ам.550Температура, град. С500450400350300250200150100500051015202530354045Время, минб)Рисунок 4.11 – Результаты контроля температуры в тепловой камере при испытанииконструкций из бруса, пропитанного:а) огнебиозащитным составом 1; б) огнебиозащитным составом 2104Необходимотакжеотметитьотсутствиенакривойтемпературскачкообразных участков, которые могли бы свидетельствовать о воспламенениидеревянной конструкции.По результатам визуального наблюдения в процессе проведения испытанияустойчивоегорениевтепловойкамереустановилосьдлядеревяннойконструкции, пропитанной огнебиозащитным составом 1 через 25 – 30 минут, адля пропитанной огнебиозащитным составом 2 – через 35 – 40 минут посленачала эксперимента.В случае с конструкцией, пропитанной огнебиозащитным составом 3,учитываяотрицательныерезультатыпобольшинствупредшествующихиспытаний, было принято решение подвергнуть конструкции дополнительнойповерхностной обработке.
В результате испытаний, несмотря на то, чтотемпература в огневой и тепловой камерах (рисунок 4.12) была выше, чем прииспытании первых двух образцов конструкций с огнебиозащитой, однакофактические значения не превысили допустимых уровней.а)105б)Рисунок 4.12 – Результаты контроля температуры в огневой (а) и тепловой (б) камерах прииспытании конструкции, пропитанной огнебиозащитным составом 3Термические повреждения в тепловой камере для данной конструкции непревысили значений необходимых для отнесения конструкции к классу пожарнойопасности К2(45). При этом к особенностям поведения данной конструкцииможно отнести большую интенсивность остаточного тления на уровне огневойкамеры после окончания испытания, что можно отнести к высокому содержаниюв составе пропитывающего раствора ионов металла – участников реакцииокисленияпродуктоврастительногосырья,являющегосяэффективнымкатализатором тлеющего горения.
Кроме этого, данная деревянная конструкцияхарактеризуется меньшим временем воспламенения – 4 – 5 минут.При использовании огнебиозащитных составов и особенно при введении ихв объем древесины важно так же понимать характер влияния на огнестойкостьдеревяннойконструкции.механизмаогнезащитногоПорезультатамдействиямногочисленныхазот-фосфорсодержащихисследованийсоставовсиспользованием методов термического анализа известно, что входящие в ихсостав соединения способствуют ускорению процесса карбонизации [15, 18, 152,106153].
По данным некоторых исследователей скорость обугливания при этомможет увеличиваться до 4 мм/мин [132], что в свою очередь может негативновлиять на общий уровень огнестойкости ДК.По результатам проведенных замеров глубины обугливания конструкций(таблица 4.5) установлено, что средние скорости образования угля в огневойкамере не превышают аналогичных значений для необработанной конструкции, вто же время в тепловой камере средняя скорость обугливания оказывается ниже всреднем на 0,13 мм/мин, в огневой на 0,04 – 0,12 мм/мин.Таблица 4.5 – Значения скоростей обугливания деревянных конструкцийМесто замераБез огнезащитыглубиныПропиткаПропиткаПропиткасоставом 1составом 2составом 3обугливания*Тепловая камера0,370,230,240,25Огневая камера0,640,560,60,52* средние значения приведены по результатам не менее 30 замеров в каждой из камерПри этом интересно отметить, что, несмотря на ранее воспламенениеконструкции,пропитаннойсоставом1поотношениюкконструкции,пропитанной составом 2, а также несколько больший тепловой эффект в огневойи тепловой камерах, для данной конструкции характерны более низкие скоростиобугливания.Интересно так же отметить, что если скорости обугливания в огневойкамере для обработанной и необработанной конструкций отличаются незначительно, что не позволяет учесть эту разницу для учета в методике расчетапредела огнестойкости конструкции, то в случае с динамикой прогрева древесиныдо 100 °С наблюдается несколько иная ситуация.Так, в соответствии с методикой расчетного определения пределаогнестойкости деревянных конструкций [122] из расчетов исключается слой,перегретый выше 100 °С.
При анализе данных по температуре, полученных спомощью термопар, расположенных в объеме конструкции, отмечается меньшая107динамика прогрева для деревянных конструкций с глубокой пропиткой ОБЗС. Такв геометрическом центре отмечается замедление температурного прогрева длябруса, пропитанного составами 1 и 2 в среднем на 15 минут на глубине 20 мм(рисунок 4.13 а) и на 20 минут на глубине 40 мм (рисунок 4.13 б). Дляконструкции, пропитанной составом 3 замедление температурного прогрева наглубине 15 и 20 мм составляет 7 и 15 минут соответственно.а)б)108в)Рисунок 4.13 – Данные контроля температуры прогрева конструкции в ее геометрическомцентре на глубине 20 (а), 40 (б) и 60 (в) мм от экспонируемой поверхностиХарактерным является тот факт, что, несмотря на большую динамикупрогрева в огневой и тепловой камерах в процессе испытания конструкции ссоставом 1 в сравнении с конструкцией с составом 2 (рисунки 4.10 и 4.11), и нанекотороезамедлениеростаинтенсивноститемпературногопрогреваконструкции с составом 1 в условиях тепловой камеры (рисунок 4.14), в огневойкамере на всех уровнях расположения термопар фиксировалась одинаковаядинамиканарастаниятемпературдляконструкций,обработанныхогнебиозащитными составами 1 и 2.В то же время, как отмечалось выше, при испытании деревяннойконструкции, обработанной составом 3, в огневой и тепловой камерахнаблюдались более высокие температуры, чем для двух других образцовконструкций с составами 1 и 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
