87

8. Исследование обугленных остатков древесины и древесных композиционных материалов

Обугленные остатки деревянных конструкций и предметов - важнейший источник информации при поисках очага пожара. Но прежде, чем перейти непосредственно к методам экспертного исследования обугленных остатков древесины, необходимо вспомнить известный механизм горения древесины под воздействием внешних тепловых потоков – самый распространенный на пожаре вариант горения древесины.

Предположим, что внешний тепловой поток воздействует на древесину (рис.8.1а) - это приводит к пиролизу (термическому разложению) древесины и выделению газообразных продуктов пиролиза. Как только скорость их выделения возрастет до величины, которая позволит образоваться над поверхностью древесины локальной концентрации этих газообразных горючих продуктов выше НКПР, может произойти их воспламенение с последующим горением над поверхностью древесины. Пламя над поверхностью вместе с внешним тепловым потоком еще сильнее прогревает обугленную поверхность древесины, фронт обугливания постепенно передвигается вглубь древесины, при этом выделяются все новые порции горючих летучих веществ, которые сгорают в газовой фазе. Рассмотренный процесс представляет собой I стадию - пламенное горение древесины (рис.8.1б.).

Когда древесина переуглится полностью или близко к этому и летучих начинает не хватать для поддержания пламенного горения, пламя над поверхностью древесины затухает и начинается II стадия - беспламенное (гетерогенное) горение угля – тление (рис.8.1в). Гетерогенным такое горе­ние называется потому, что газовая фаза (кислород воздуха) взаимодейс­твует уже не с газообразными продуктами пиролиза, а непосредственно с твердой фазой - углем.

Рис.8.1.Стадии горения древесины под воздействием внешнего теплового потока.

а) нагрев, начало пиролиза;

б) пламенное горение;

в) тление угля.

Уголь может гореть (тлеть) вплоть до полного сгорания - до золы, т.е. пока участок деревянной конструкции не выгорит полностью.

Отметим, что при малоинтенсивном внешнем тепловом воздействии на деревян­ные конструкции, когда количество выделяемых летучих относительно мало (ниже нижнего концентрационного предела распространения пламени), пламенное горение может вообще не возникнуть. Выгорание конструкции будет происходить в режиме тления.

В результате всех указанных процессов формируются следы термических поражений древесины:

- обугливание на различную глубину;

- полное выгорание в отдельных зонах (прогары).

8.1. Обугливание древесины и оценка последствий процесса

8.1.1. Внешний вид угля

Внешний вид угля несет определенную информацию об условиях, в которых он образовался.

Давно известно, что уголь легкий, рыхлый, с крупными трещинами образуется обычно при интенсивном пламенном горении.

Уголь плотный, тяжелый, иногда с коричневатым оттенком и даже сохранившейся текс­турой древесины (рисунком годовых колец) образуется при низкотемпера­турном пиролизе (тлении), когда процесс обугливания происходит медлен­но и летучие выделяются понемногу, уходя через мелкие трещины и не разрыхляя уголь.