книги из ГПНТБ / Хрулев, В. М. Огнестойкость конструкций из дерева и пластмасс

ИРКУТСКИП ПОЛИТЕХНИЧЕСКИ!'! ИНСТИТУТ

н о в о с и б и р с к и й и н ж е н е р н о -с т р о и т е л ь н ы й

ИНСТИТУТ ИМ. В. В. КУЙБЫШЕВА

В. М. ХРУЛЕВ, Р. и. РЫКОВ

ОГНЕСТОЙКОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС

ИРКУТСК, ВОСТОЧНО-СИБИРСКОЕ КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО

Т974

Книга содержит данные об огнестойкости древесины, пласт­ масс, а также строительных конструкций из этих материалов. Даны рекомендации по повышению пожарной безопасности указанных конструкций. Изучено поведение различных конст­ рукций из древесины и пластмасс при пожаре, оовещены мето­ ды оценки огнестойкости, описана технология защитной обра­ ботки и оценена ее эффективность.

Работа предназначена для специалистов строительных, про­ ектных и научных организаций, деревообрабатывающих пред­ приятий, а_ также работников, связанных с эксплуатацией зда­ ний и сооружений.

ВВЕДЕНИЕ

Практика строительства последних лет показыва­ ет, что многие конструкции, в которых по условиям пожарной безопасности применяют несгораемые ма­ териалы — бетон, кирпич, металл, оказываются м!алопригодными для эксплуатации из-за подверженности коррозии, невысоких теплотехнических показателей, влагоемкости и недостаточной морозостойкости. Кро­ ме того, значительный вес конструкций из названных материалов усложняет производство работ, вызывает

замена бетонных панелей на легкие навесные панели из деревянного каркаса, обшитого крупноразмерны­

3

ми асбестоцементными листами с утеплением с/екловолокнистыми или минераловатными плитами на фе­ нольной связке позволит сберечь на строительстве одного миллиона квадратных метров жилой площади 35—40 тысяч тонн цемента, 4—8 тысяч тонн стали .и

ных особенностей новых конструкций. Но именно эти особенности позволяют считать их более огнестойки­ ми по сравнению с традиционными деревянными, для которых в свое время и были разработаны общие противопожарные требования. Например, по СНИП .II А. 5—70 клееные деревянные конструкции относятся к сгораемым. Между.тем, как показывают эксперименты и практика пожаротушения, эти кон­ струкции'характеризуются достаточной огнестойко­ стью благодаря массивности и цельности сечений. При пожаре поверхность клееной массивной деревян­ ной конструкции обугливается за 1 час при темпера­ туре 900° На глубину около 35 мм, образуя теплоза­ щитный слой. Благодаря этому температура внутри конструкции остается невысокой; древесина и кле­ евые швы не повреждаются. Если же клееные дере­ вянные конструкции пропитать хотя бы на неболь­ шую глубину растворами антипиренов, то их можно классифицировать как трудносгораемые и проектиро­ вать с их -применением сооружения IV степени огне­

ек, сделает их более вмеекшыми и экономичными. Экспериментальная проверка панелей с деревян­

ным каркасом и асбестоцементными обшивками, про­ веденная в Москве, Череповце, Ташкенте, показала, что по огнестойкости они вполне удовлетворяют про­ тивопожарным требованиям. Дальнейшее повышение надежности этих конструкций в отношении пожарной

4

безопасности, может быть достигнуто применением эффективных утеплителей, например, перлитофосфогелевых, фенольно-пенопластовых и других.

Вместе с тем практика современного строительст­ ва, использующего новые легкие конструкции с при­ менением пластмасс и древесных материалов, насчи­ тывает немало примеров неквалифицированного про­ ектирования зданий, создающего условия для быст­ рого распространения пожара, или грубых наруше­ ний правил -производства строительно-монтажных работ, а также правил эксплуатации. Так, из-за не­ исправности газовой плиты за несколько часов сго­ рело 22-этажное здание гостиницы «Даюнак» в Сеу­ ле стоимостью около пяти миллионов долларов. Близ г. Гренобля во Франции от горящей сигареты вспых-

.нуло здание дансинга, построенное с широким при­ менением легкогорючих полимерных материалов, та­ ких как полистирол, полиуретан и других, причем вы­ сокая токсичность выделяющихся при горении газов привела к массовой гибели людей. Весьма трагичны последствия пожара, возникшего в административ­ ном здании в г. Сан-Паулу (Бразилия). 21-этажный корпус был построен с широким применением легких панелей и пластмассовых отделочных материалов. Газета «Комсомольская правда» посвятила большую статью анализу причин крупного пожара на строи­ тельстве хлопчатобумажного комбината в г. Бухаре, где были применены легкие пенополистирольные утеплители, не соблюдались прави'ла безопасного ведения монтажных работ и совершалась серьезные отступления от норм проектирования.

Эти и другие случаи не влияют, однако, на разви­ тие массового применения в строительстве легких кон­ струкций с широким использованием древесины и пла­ стических масс. Основным требованием при этом яв­ ляется надежная огнезащитная обработка материа­ лов, введение в них добавок, препятствующих горе­ нию или поддержанию горения. В этом направлении проделана значительная работа. Предложены спосо­ бы обработки натуральной древесины минеральными и полимерными веществами, резко снижающими ее горючесть и воспламеняемость, разработаны научные основы и технология синтеза полимерных веществ,

5

обладающих высокой огнестойкостью, найдены все­ возможные добавки к полимерным композициям, су­ щественно снижающим горючесть изготовленных из них материалов.

Разработаны способы склеивания древесины, про­ питанной огнезащитными составами, испытаны опыт­ ные образцы и конструкции, склеенные из огнезащи­ щенной древесины. Разработаны методы оценки со­ вместимости полимерных клеев с пропитанной дре­ весиной, оценены огнестойкость самих клеев и соеди­ нений на их основе и эффективность применения лег­ ких огнезащищенных материалов в отдельных отрас­ лях строительства, выявлена существенная экономия от-использования новых материалов и методов.

О

Глава 1. ОГНЕСТОЙКОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ГОРЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

При значительном нагревании древесины проис­ ходит ее термическое разложение с выделением раз­

бой углеводороды, которые, соединяясь с кислородом воздуха, образуют пламенную фдзу или пламя—опре­ деляющий признак горения древесины. Окисление углеводородов сопровождается выделением тепла и световым излучением; при этом для горения харак­ терна высокая скорость реакции.

Из нагреваемой древесины газы выходят с боль­ шой силой. Попытки удержать их герметическими оболочками обычно кончаются взрывом, так как дав­

ными листами, обклейка алюминиевой фольгой и т. п. , Воздух, в среде которого протекает горение, со­ стоит примерно на 23% из кислорода; остальное со­ ставляют азот и инертные газы, не принимающие участия в процессе горения. Для полного сгорания 1 кг воздушносухой древесины требуется в среднем 5,9 кг (или 4,6 м3) воздуха. Конечным результатом 'горения являются углекислота и весьма незначитель­ ное количество минеральных; остатков — золы (около 0,5% по весу). Воспламенение древесины'может про­ изойти как от открытого огня (пламени или искры), так и при повышении температуры. При нагревании от открытого огня из древесины быстро испаряется

7

влага (до 125°С); далее древесина начинает разла­ гаться с выделением летучих веществ. Эти процессы связаны с поглощением тепла и входят в так называ­ емую эндотермическую станцию горения.

При температуре 210°С* и при наличии открытого

нием тепла. При температуре 260°С начинается дли­ тельное и стойкое горение летучих веществ, выделя­ ющихся из древесины с образованием пламени и дальнейшим повышением температуры. При темпера­ туре 450°С и более пламенное горение древесины пе­ реходит в беспламенное горение угля, сопровождаю­ щееся повышением температуры (на пожарах до 900°С, в топках до 1100°С). Наивысшая температура может' быть достигнута при идеальных условиях го­ рения в лабораторных установках. Так, для абсолют­ но сухой древесины бука температура горения равна 1720°С, т. е. близка к теоретической, которая может быть подсчитана, исходя из тепловых эффектов хи­ мических реакций.

Воспламенение древесины при отсутствии откры­ того источника огня может произойти при нагревании свыше 330°С. Однако это относится только к случаю быстрого нагревания (1—2 минуты). При длитель­ ном нагревании температура самовоспламенения зна­ чительно снижается; например, наблюдалось само­ возгорание древесины при 166°С после прогрева ее в течение 20 часов. Это являение необходимо учиты­ вать при размещении деревянных конструкций вбли­ зи нагреваемых предметов (отопительных приборов, труб, дымоходов и т. п.). Должны быть обеспечены такие условия изоляции от нагревания, чтобы уста­ новившаяся длительно действующая температура не превышала 50°С.

Продолжение и развитие самостоятельного горе­ ния зажженного деревянного элемента возможно только при условии, если количествотепла, отдавае­ мое поверхностью горящей древесины в единицу вре1 мени в окружающее пространство, не превышает ко­ личества тепла, генерируемого этой поверхностью. Как показывают расчеты, древесина способна выде­

8

лять 62—78 тыс. ккал/м2-ч. Это является показателем активности горящей поверхности древесины. У бензи­

настилов или стен с промежутками. Последние необ­

ния температуры: через 10 минут 659°С, через ЗОмин-

9