9.10. Вогнезахист деревини

У вогнезахисній техніці існує декілька способів вогнезахисту деревини, які відрізняються за механізмом вогнезахисного ефекту: термоізолюючий одяг, вогнезахисні фарби і обмазки, вогнезахисне просочення.

До термоізолюючого одягу відносяться покриття азбестоцементними листами, гіпсобетонними, асбестовермикулітовими, перлітовими плитами, асбокартоном, матами з різних мінеральних волокон, штукатурками і іншими негорючими теплоізолюючими матеріалами. Суть вогнезахисного ефекту термоізолюючого одягу полягає в тому, що ці покриття на протязі певного часу, обумовленого товщиною захисного шару, перешкоджають прогріванню дерев'яної конструкції до температури розкладання.

Найбільш доступним способом вогнезахисту дерев’яних конструкцій є покриття їх вогнезахисними фарбами і обмазками. Фарби і обмазки складаються зі в’яжучої речовини, наповнювача і пігменту. Призначення в’яжучого – забезпечувати твердіння суміші з утворенням твердої негорючої плівки; призначення наповнювача – підвищувати вогнезахисний ефект, зменшувати усадку; призначення пігменту – покращувати декоративні якості покриття. Обмазка від фарби відрізняється меншою міцністю плівки, більшою товщиною шару, що наноситься, грубішим помелом наповнювача і відсутністю пігменту.

В якості в’яжучого для вогнезахисних фарб і обмазок застосовуються рідке скло, цемент, гіпс, вапно, глина і ін. Пігментами є літопон, цинкові білила, вохра, оксид хрому, залізний сурик і ін. Як наповнювачі застосовуються крейда, тальк, азбест, вермикуліт, зола–виніс ТЕЦ і ін.

Вогнезахисні покриття підрозділяються на атмосферостійкі, які використовуються для захисту зовнішніх поверхонь елементів будівель і споруд; вологостійкі, які використовуються для захисту конструкцій, працюючих в умовах підвищеної вологості повітря (61 – 75%), невологостійкі, які використовуються для вогнезахисної обробки конструкцій, працюючих в приміщеннях з вологістю повітря менше 60 %. Наносять покриття в кілька прийомів, щоб забезпечити необхідну витрату матеріалу покриття, причому кожен подальший шар наноситься після повного висихання попереднього.

Механізм вогнезахисного ефекту фарб і обмазок полягає в тому, що дерев'яні конструкції, покриті цими засобами, не можуть спалахнути під дією малопотужних джерел вогню, тобто стають здатними перешкоджати зародженню пожежі. При розвинутій пожежі в приміщенні вогнезахисне покриття конструкцій протягом невеликого часу стримує прогрівання конструкції, потім перешкоджає виходу горючих продуктів термічного розкладання деревини, а також розповсюдженню вогню по поверхні конструкції. Вогнезахисний ефект деяких покриттів (наприклад, фосфатних) посилюється тим, що при їх розкладанні виділяються газоподібні речовини, що є інгібіторами процесу горіння; вони розбавляють концентрацію горючих продуктів розкладання, що виділяються, і роблять суміш негорючою. Додатковий вогнезахисний ефект може бути отриманий в тому випадку, якщо покриття під впливом високих температур не втрачає своїх фізико–механічних властивостей і утримує від осипання утворений під ним обвуглений шар деревини. В цьому випадку пористий шар вугілля виконує роль свого роду вогнезахисного одягу і процес обвуглення деревини углиб істотно сповільнюється.

Вельми ефективним способом вогнезахисної обробки деревини є просочення її розчинами антипіренів. До найбільш поширених антипіренів відносяться діамонійфосфат – (NH₂)₂HPO₄, моноамонійфосфат – NH4H2PO₄ сульфат амонію – (NH₄)₂SO₄, бура – Na₂B₄O₇·H₂O, борна кислота – H₃BO₃. Можуть застосовуватися розчини, що є сумішшю декількох солей. Для просочення під тиском в автоклавах найчастіше рекомендується вогнезахисний склад наступної рецептури: діамонійфосфат – 7,5 %, сульфат амонію – 7,5%, фтористий натрій (антисептик) – 2% і вода – 83%. Для отримання важкогрючої деревини необхідно забезпечити поглинання солей не менше 66 кг на 1 м³. Просоченню підлягає тільки цілком здорова деревина з вологістю не більше 25%. Для просочення антипіренами застосовується та ж апаратура, що і для просочення антисептиками. Лісоматеріали поміщають в автоклав, в якому створюється вакуум до 80 кПа для видалення повітря з пор деревини, а потім в автоклав закачується підігрітий до 55 – 60°С розчин антипіренів і підвищується до необхідної величини тиск, під яким деревина витримується протягом часу, достатнього для забезпечення поглинання необхідної кількості розчину. Технологічні параметри процесу встановлюються в залежності від породи деревини і розмірів деталей, що просочуються. Вони можуть коливатися в наступних межах: час витримки під розрідженням 0,5 – 1 г, час витримки під тиском 2–20 г, тиск 0,8–1,6 МПа

Ефективність глибокого просочення під тиском висока, але цей спосіб вимагає досить складного високовартісного устаткування.

Простішим способом глибокого просочення деревини є метод гарячо–холодних ванн. Може використовуватися розчин такої ж рецептури, як при просочуванні під тиском або з декілька іншим співвідношенням компонентів. Просочення проводять в металевих або дерев'яних ваннах, на дні яких прокладені змійовики для нагріву просочувального розчину. Дерев'яні деталі завантажують спочатку у ванну з гарячим розчином при 90°С і витримують в ній до 24 год. Після закінчення встановленого часу гарячий розчин відкачують і замість нього вводять холодний розчин. Час витримки деревини в холодному розчині не перевищує 24 год. Після цього деревину зважують для визначення кількості поглиненого розчину і відправляють на сушку. При такому способі вогнезахисної обробки деревина не може поглинути солей більше 50 кг на 1 м³. Цієї кількості недостатньо для того, щоб класифікувати деревину як важкогорючу, вона вважається важкозаймистою, проте якщо її після обробки в гарячо–холодних ваннах і сушки додатково покрити вогнезахисною фарбою, то сумарний вогнезахисний ефект може забезпечити отримання важкогорючої деревини.

В тому випадку, якщо потрібно обробити конструкції існуючої будівлі або споруди, може бути рекомендована поверхневе просочення розчином антипіренів. Для цієї мети зазвичай використовується розчин наступного складу, %: діамонійфосфат – 20, сульфат амонію – 5, гасовий контакт – 3, вода – 72. Приготовлений розчин наноситься на поверхню дерев’яного виробу кистю або фарбопультом за два рази з перервою 12 г. Витрата сухих солей – не менше 100 грама на 1 м² оброблюваної поверхні.

Вогнезахисний ефект просочення деревини розчинами вогнезахисних солей в основному визначається тим, що впроваджені в масу деревини солі під дією нагрівання розкладаються з виділенням інертних негорючих газів, що перешкоджають полум'яному горінню і тлінню захищеної деревини. Спостережуване при цьому обвуглювання обмежується площею дії полум’я запалювального джерела.