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

железобетонных несколько выше, но лишь при отсут­ ствии предварительно напряженной арматуры.

Огнестойкость деревянных конструкций зависит от отношения поверхности древесины к площади по­ перечного сечения. Чем больше это отношение, тем более возгораема конструкция и тем быстрее распро­ страняется пламя. Огнестойкость деревянных эле­ ментов повышается у древесины с более высоким объемным весом и без трещин. Гладкая строганая с

этих же условиях деревянные внутренние двери про­ тивостоят пламени не более 15 минут. А тяжелые наружные дубовые двери толщиной 50 мм препятст­ вуют проходу пламени в течение 3,5 часа.

Разрушение нагруженных деревянных элементов под действием огня наступает вследствие уменьше­ ния площади -рабочего сечения в результате переугливания периферийных слоев древесины, а также вследствие нагревания далее расположенных слоев и снижения их механического сопротивления и моду­ ля упругости. Скорость переугливания в глубину се­

Например, слой известковой или гипсовой штукатур­ ки, нанесенный на металлическую' сетку, увеличива­ ет предел огнестойкости деревянных элементов на 20—30 минут (табл. 1).

Как показывает опыт, массивная древесина обла­ дает повышенной огнестойкостью по сравнению со стальными элементами. Металлическая стойка дву­ таврового сечения (№ 20) длиной 3,5 м имеет предел огнестойкости 13 минут, а деревянная стойка сечени­ ем 20X20 см такой же длины 27,5 минуты.

При пожаре стержневые тонколистовые металли­ ческие конструкции быстро теряют свою несущую способность, сплавляются в бесформенную массу. В то же время деревянные конструкции, особенно антипирированные, несмотря на значительное ослабле­ ние, не теряют определенное время несущей способ-

10.

ности и часто поддаются реконструкции и восстанов­

лению. , Огнестойкость деревянных сооружений обусловле­

на также пониженным коэффициентом теплового расширения древесины—4- КН град-1 (у стали 12-10~6 град^1). Следовательно, при пожаре древесина имеет температурные деформации в три раза меньшие, чем

касе здания и может вызвать аварию вследствие по­ ниженных прочностных характеристик материалов при высоких температурах. Кроме больших темпера­

11

4

Рис. 1. Устройство для определения огнестойкости фанеры:

1 — образец фанеры; 2 — зажимы; 3 — рамка; 4 — основание; 5 — горелка

ционной обшивки стальных конструкций. Так, в Гол­ ландии стальная балка, обшитая пихтовыми досками толщиной 45 мм, имела предел огнестойкости 82 ми­ нуты. а незащищенные балки теряли свою несущую способность менее чем за 15 минут при температуре 450°С. При обшивке досками толщиной 22 мм огне­ стойкость балки составляла 58 минут.

Огнестойкость строительных элементов из фане­ ры определяется временем прогорания листа, появле­

газовой или спиртовой горелки.. Расстояние от верх­

12

Оценку огнестойкости производят по потере веса, вы­ раженной в процентах от первоначального веса об­ разца.

Этот же метод применяют при оценке огнезащит­ ных свойств покрытий, нанесенных на фанеру.

Существуют стандартные методы испытаний фа­ неры на огнестойкость, например метод, изложенный

лом 60° к горизонту. Образец закрепляют в штативе винтами и подводят под него пламя спиртовой горел­

нии шпона. Горелка должна быть снабжена крыльчатой (соплообразной) насадкой для того, чтобы пла­ мя распространялось на всю ширину образца. Верх­ няя часть горелки должна отстоять на 25 мм от по­ верхности образца, а пламя иметь высоту не менее 38—40 мм и действовать на поверхность на расстоя­ нии 50 мм и далее от нижнего края образца. После испытания образец извлекают из штатива, осматри­ вают, проверяют сохранность клеевых швов раскалы­ ванием при помощи острого долотообразного инстру­ мента и определяют характер разрушения.

Испытание фанеры на огнестойкость описанным выше методом дает следующие результаты. Предел огнестойкости, регистрируемый временем появления бурого пятна на стороне образца, противоположной действию пламени, составляет для трехслойной водостойкой березовой фанеры 2—3 минуты. Фанерасклеена феноло-формальдегидным клеем и имееет толщину 4 мм. Пропитка этой же фанеры фенол-фта- леин-формальдегидной смолой при поглощении смо­

10 мм равны 15 и 35 минутам. Потеря веса образцов

13

В рем я , мин.

Рис. 2. Температурный режим горения фанеры (1) и древесно­ стружечных плит (2), укрепленных на деревянном каркасе

при обжиге пламенем горелки составляет в % - трех­ слойной фанеры 18, пропитанной трехслойнрй 7,8, се­ мислойной 14,8, пропитанной семислойной 5,2.

Из приведенных данных видно, что предел огне­ стойкости конструкционной фанеры (толщиной 10 мм) довольно высокий. При пропитке фанеры смолой или при использовании бакелизированной фанеры предел

гого материала практически одинаковы (рис. 2). Од­ нако древесностружечные плиты горят менее равно­ мерно'с выделением более плотного дыма [18].

14

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ ДРЕВЕСИНЫ

И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Одним из эффективных методов защиты древеси­ ны от возгорания является обработка ее антипи­ ренами.

При нагревании антипирены плавятся и покрыва­ ют поверхность древесины • огнезащитной пленкой,, прекращающей доступ кислорода, или разлагаются с выделением большого количества негорючих газов, ко­ торые оттесняют воздух от поверхности древесины. В качестве антипиренов чаще всего применяют водораст­ воримые аммонийные солщ буру, борную кислоту и со­ ли фосфорной кислоты. Этими веществами пропитыва­ ют древесину по методу глубокого поглощения. При этом требуется, чтобы антипирены были мало ядови­ ты, стойки к выщелачиванию, не снижали механичес­ ких свойств древесины; не вызывали коррозии метал­ лов н имели невысокую стоимость.

Таблица 2

Составы антипирирующих растворов

С о о д е р ж а н и е к о м п о н е н т о в ,

пропиточные составы, которые под давлением погло­ щаются древесиной. Наиболее употребительные со­ ставы, рекомендуемые многими техническими услови­ ями и нормами, применяемые трестом «Союзантисептик», приведены в табл. 2

Применяемые растворы обладают одновременно антисептическим действием. Диаммонийфосфат хоро­

15'

шо растворим в воде (68,9%1 при 20°С), мало корро­ дирует металл, хорошо вводится в древесину. Хоро­ шими антипирирующими свойствами обладает суль­ фат аммония. Отрицательным признаком аммоний­ ных составов является их недостаточная водостой­ кость. От состава на основе борных соединений мож­

древесины с сильно нагретым металлом в сушильной камере. Сушка заканчивается при достижении влаж­ ности древесины 10— 12%. Для удаления избыточной влаги из заготовок непосредственно после пропитки их рекомендуется выдерживать около двух часов на воздухе.

Антипирены, ‘ содержащие азот, фосфор и галоге­ ны, способствуют выщелачиванию и обесцвечиванию др-евесины. Это препятствует использованию ее в ка­

ной кислоты. Раствор приготовляют следующим образом: в раствор формалина, содержащий метаноловый антикоагулятор, приливают несколько капель раствора едкого натра. Раствор нагревают до 80°С и добавляют в него смесь, меламина (и дициандиамида. После охлаждения вводят фосфорную кислоту. В по­ лученном растворе меламин, дициандиамид и фос­ форная кислота составляют 48,1 %;. В молярных до­ лях (г/мол) компоненты распределяются следующим образом: меламин 0,25, дициандиамид 0,75, формаль­ дегид 3,0, фосфорная кислота 1,0. Раствор сохраняет рабочие свойства в течение двух недель. Он облада­ ет также клеящими свойствами.

16

также полимерные составы. Высоким сопротивлением

защиты древесностружечных плит в процессе их прессования и т. д.

Среди способов пропитки древесины карбамидны­ ми смолами в качестве простейшего можно отметить следующий. Смолу марки МФ-17 разбавляют водой до 20—25%-ной концентрации и подогревают до 60— 65°С при постоянном перемешивании. Далее в раст­ вор смолы загружают на 3—6 часов древесину влаж­ ностью не более 12— 15%1 и плотно закрывают ванну крышкой. Затем древесину вынимают, держат для стока смолы 1—2 часа, после чего погружают на 2— 2,5 часа в 3—5%1ный раствор аммиака при темпера­

дит в присутствии гексаполиэтиленполиамина, обра­ зующегося при взаимодействии выделяющегося фор­ мальдегида с аммиаком.

Экспериментально установлено, что древесина бе­ резы, пропитанная раствором карбамидной смолы, становится устойчивой против возгорания и зараже­ ния дереворазрушающими грибами.

В Белорусском технологическом институте разра­ ботан способ пропитки' древесины с применением карбамидной смолы КФ-90, повышающей ..огнестой­

кость материала. Смола КФ-90 разработана в ЙРГИД2

пуб Л

пластмасс специально для формовочных смесей, не­ обходимых при литье металлов. В связи с этим про­ дукты ее отверждения обладают высоким сопротив­ лением возгоранию. Вязкость смолы может быть до­

нии до 120°С в присутствии 0,5% хлористого аммо­ ния. Недостатком способа является значительная усадка пропитанных элементов при сушке. Ослабить усадку можно применяя холодный способ отвержде­ ния— при добавлении 20% лимонной или щавелевой кислоты. Продолжительность обработки древесины в этом случае возрастает до 1—2 суток.

В качестве огнезащитного средства применяют также фурфуролацетоновый мономер ФА. Испытания ВНИИ противопожарной обороны показали хорошие огнезащитные свойства состава на основе этого моно­ мера. На 1 м2 поверхности его расходуется 520 г. Сто­ имость обработки 1 м2 поверхности 30 коп.

Одним из перспективных направлений в исследо­ ваниях по огнезащите древесины и изделий из нее является применение фосфатных покрытий, пропиток и связок. Это композиции, твердеющие в результате реакций различных неорганических соединений с фосфорной кислотой или ее производными. Они об­ ладают адгезией ко многим материалам и придают им высокую степень огнестойкости. Накопленный к настоящему времени опыт получения и применения фосфатных покрытий свидетельствует о возможности успешного решения проблемы огнезащиты деревян­ ных конструкций и клееных строительных изделий.

К конструктивным мероприятиям по повышению огнестойкости сооружений из древесины относятся устройство брандмауэров, установка автоматических систем ■огнетушения, устройство трудносгораемых обшивок и заполнения дверных проемов, соблюдение достаточных расстояний между зданиями и проч. Эф­

18

которыми укладывают листы асбестоцемента толщи­ ной 4 мм и прессованную минеральную вату. Полу­ ченные слоистые полотна окаймляют планками с ог­ нестойкой пропиткой и окрашивают термостойкой

ляется введением, в состав древесностружечной массы различных антипирирующих добавок. При изготовле­ нии плит на фенолоформальдегидном связующем вво­

раствора антипирена в древесину.

После пропитки раствором стружки сушат, а за­ тем смешивают со связующим, и прессуют при темпе­ ратуре 140— 150°С и удельном давлении 10— 14кгс/с(м2. Применение связующего с добавкой сульфа­ та аммония позволяет избежать промежуточной опе­ рации пропитки и сушки стружек, однако прочность полученных таким способом плит ниже. Осваивается также технология изготовления древесностружечных плит на фосфатном связующем. Такие плиты облада­ ют весьма высоким сопротивлением возгоранию.

Глава II. ОГНЕСТОЙКОСТЬ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ

j ПЛАСТМАСС

ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ПЛАСТМАСС

Пластмассы ■— композиционные материалы, в со­ став которых в качестве связующих входят органичес­ кие полимерные соединения. Пбд влиянием нагрева­