Поведение древесины и материалов, ее содержащих при воздействии температуры

Древесина чувствительна к нагреву. Уже при температуре материала порядка 110 °С начинается ее терморазложение, которое можно разделить на несколько стадий. При нагревании до 120-180 °С происходит удаление свободной и затем начинается выделение химически связанной влаги, разложение наименее термически стойких компонентов древесины в основном с выделением СО₂ и Н₂О. при температуре 250°С начинается пиролиз³ древесины с выделением: СО, СН₄, Н₂, СО₂, Н₂О и т.п. образующаяся газовая смесь уже способна к воспламенению от источника зажигания. При температуре 280-300 °С процесс терморазложения древесины интенсифицируется. Лигнин разлагается лишь при достижении 350-450°С. При 350-450°С продолжается пиролиз древесины и выделяется основная масса горючих газов – 40% от возможного количества. Выделяющаяся газообразная смесь состоит из 25% водорода и 40% предельных и непредельных углеводородов. При достижении достаточной концентрации газообразных горючих продуктов терморазложения возможно их самовоспламенение.

Процесс горения древесины протекает в 2 стадии: пламенное горение продуктов терморазложения и тление образовавшегося угольного остатка. Продукты разложения древесины: уголь, жидкий дистиллят, газообразные вещества.

Кроме того, при тлении и горении выделяется значительное количество дыма.

Пожарную опасность древесины можно охарактеризовать следующими параметрами. Температура воспламенения – 250°С, температура самовоспламенения – 350 °С. Линейная скорость распространения пламени по поверхности – 1…10 мм/с (зависит от многих факторов: плотности теплового потока, породы древесины, ориентации образца в пространстве и т.д.). Скорость тления – 0,6…1,0 мм/мин (0,01 мм/с).

Массовая скорость выгорания древесины (потеря массы в единицу времени с единицы площади) зависит от многих факторов: породы древесины, плотности, влажности, площади поверхности, интенсивности излучения и т.д.

G,%

100			1	2
80
60				3
40
20

0 2 4 6 8 10 τ,мин

1) ρ₀= 350 кг/м³; 2) ρ₀= 540 кг/м³; 3) ρ₀= 620 кг/м³;

Рис. 3. Зависимость массовой скорости выгорания древесины от объемной массы.

m, %

100
80
60
40
20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 τ,мин

m– потеря массы при огневом испытании, %;τ– время, мин

Рис. 4. Зависимость массовой скорости выгорания деревянных брусков от площади поперечного сечения.

Выгорание древесины во время пожара приводит к уменьшению сечения конструкции и снижению ее несущей способности.

Для древесины показатель токсичности продуктов горения составляет в среднем 35,5 г/м³, по классификации ГОСТ 12.1.044-89* древесину следует относить к группе высокоопасных материалов – Т3.

Для древесины сосны коэффициент дымообразования по ГОСТ 12.1.044-89* составляет около 50 м²/кг, что позволяет отнести ее к материалам с малой – Д1 или умеренной – Д2 дымообразующей способностью. Однако при тлении этот показатель может достигать Dm=600 м²/кг, т.е. тлеющая древесина может относиться к материалам как с умеренной дымообразующей способностью – Д2, так и с высокой дымообразующей способностью – Д3. В условиях пожара снижается прочность древесины в результате ее терморазложения, т.е. разрушения структуры, во вторых, при горении древесина обугливается. Изменение прочности древесины существенно зависит от потери массы материала в процессе нагрева.

По классификации СНиП 12.01-97* древесина всех пород относится к горючим материалам.

Таким образом, можно сделать вывод о высокой пожарной опасности древесины.