Необходимая степень огнестойкости деревянных конструкций достигается использованием теплоизоляционных свойств самой древесины и надлежащими строительными приемами.
Для повышения огнестойкости древесины её можно:
- пропитывать антипиренами
- покрывать огнезащитными красками и другими веществами
- укрывать материалами с низкой теплопроводностью (штукатурка, гипсокартон и др.)
Пропитка антипиренами
Антипирены – химические вещества, которые плавятся при нагревании и покрывают поверхность древесины огнезащитной пленкой, превращающей доступ кислорода к древесине, или разлагаются с выделением большого количества негорючих газов, которые оттесняют кислород воздуха от поверхности древесины и разбавляют выделяющиеся из древесины горючие газы.
Пропитанная такими огнезащитными составами древесина, подвергаясь действию огня, медленно разлагается, не давая пламени (тлеет, но не горит); после удаления огня тление прекращается, и древесина быстро гаснет.
Пропитка антипиренами влияет на физико-механические свойства древесины. Характер и степень этого влияния зависят от рода и количества вводимого в древесину антипирена, режима пропитки и вида механического свойства.
Пропитка может распространяться по всему сечению материала (полной) или быть частичной (поверхностной), то есть захватывать только наружную зону материала (не затрагивая центральную часть).
Древесину некоторых пород, а также большинство пиленых сортиментов торговых размеров нельзя пропитать полностью.
Трудность пропитки древесины разных пород различна. Например, древесину ели пропитать труднее, чем древесину сосны.
Если после частичной (поверхностной) пропитки антипиренами предполагается раскрой или механическая обработка деревянных элементов, то их внутренние зоны будут обнажены (пропитка на них будет отсутствовать).
К антипиренам предъявляются следующие требования:
- они должны обладать высокой огнезащитной способностью
- устойчивостью антипиренного эффекта в химическом отношении, то есть не изменять состава и свойства во время службы пропитанной ими древесины
- должны быть мало гигроскопичными, неспособными повышать гигроскопичность древесины
- не должны подвергаться выветриванию
- не должны быть ядовитыми (токсичными) для людей и животных
- не должны вступать в соединение с древесиной и металлами
- не должны оказывать разрушающего действия на краски и клеи, препятствовать склеиванию и лицевой отделке древесины
- не должны оказывать вредное влияние на прочность древесины
- должны быть дешевыми
Основываясь на учете свойств различных химических соединений и принимая во внимание перечисленные требования, можно прийти к выводу, что технически лучшие антипирены должны содержать группу аммония или борной и фосфорной кислоты, например такие как аммонийные соли и соли фосфорной или борной кислоты.
- Бура (тетраборат натрия) (Na2B4O7 * 10Н2О) является очень хорошим антипиреном. При нагревании она плавится, пенится, выделяя пары воды (при t = 350 - 400° теряет всю кристаллизационную воду), и при дальнейшем нагревании сплавляется в стекловидную массу, образуя пленку на поверхности древесины. Растворимость буры в воде увеличивается с нагреванием. Хотя Бура и уменьшает горючесть, она всё же плохо защищает древесину от тления.
- Борная кислота энергично останавливает тление, но менее эффективна как замедлитель горения.
- Фосфорнокислый аммоний [NH4 НРО4 (гидрофосфат аммония однозамещенный), (NH4)2 НРО4 (гидрофосфат аммония двузамещенный) и (NH4) Н2РО4 (двузамещенный фосфорнокислый аммоний)]. Фосфаты аммония хорошо защищают древесину как от горения, так и от тления. При нагревании эта соль разлагается с выделением аммиака и фосфорной кислоты, плавится и покрывает древесину защитной пленкой. Фосфорнокислый аммоний довольно хорошо растворяется в воде, мало гигроскопичен, слабо действует на металлы и слабо выветривается.
- Хлористый аммоний (NH4CI) хорошо защищает древесину от горения; при нагревании выше 385° разлагается с выделением большого количества газов (NH3 и НСl). Он очень гигроскопичен, легко выветривается, вызывает коррозию металлов; эти недостатки сильно ограничивают его применение.
- Сернокислый аммоний [(NH4)2SO4] является хорошим антипиреном. При температуре 357° плавится и при дальнейшем нагревании разлагается на - аммиак и сернистый газ. Он хорошо растворим в воде, выветривается слабее и в меньшей степени вызывает коррозию металлов, чем хлористый аммоний.
- Хлористый цинк (ZnCI2) обладает значительными огнезащитными свойствами; так как он является и антисептиком, то наиболее применим в тех случаях, когда требуется одновременно защита от огня и гниения. При температуре 365° он плавится, при 730° кипит. Хлористый цинк гигроскопичен и вызывает коррозию металлов.
- Фосфорнокислый натрий (Na2HP04 * 12Н20) обладает довольно хорошими огнезащитными свойствами. При t = 0° в 100 частях воды растворяется 2, 5 частиц безводной соли, а при t = 100° растворяется 100 частей. При нагревании плавится, покрывая древесину защитной пленкой.
Чтобы восполнить недостатки одной соли положительными качествами другой или удешевить пропиточный состав для пропитки применяют не отдельные соли, а их смеси.
Методы пропитки древесины огнезащитными составами (антипиренами) практически не отличаются от методов пропитки воднорастворимыми антисептиками (хлористый цинк, фтористый натрий).
Она может производиться путем вымачивания, способом горяче-холодных ванн или же в пропиточных цилиндрах под давлением.
Для действенной защиты от огня в древесину необходимо вводить при пропитке 5-8% сухого антипирена по отношению к весу пропитываемой древесины.
Тщательно пропитанная антипиренами древесина под воздействием огня обугливается или распадается, но, после того как нагрев её прекратился, горение приостанавливается.
Основными результатами антипиренной пропитки являются:
- снижение скорости повышения температуры в условиях пожара
- снижение быстроты распространения огня
- уменьшение глубины проникновения пламени в древесину или степени её разрушения при контакте с огнём
- облегчение ликвидации пожара благодаря вышеуказанным достигаемым результатам
Покрытие огнезащитными красками
Окраска древесины для предохранения от действия огня производится огнезащитными красками, состоящими из веществ, не способных гореть, плохо проводящими тепло и хорошо противостоящими действию огня
Их защитное действие основывается на том, что при нагревании краска плавится, пенится и покрывает поверхность древесины пленкой, которая препятствует доступу кислорода воздуха к древесине.
Огнезащитные покрытия, пригодные главным образом для внутренней службы в закрытых помещениях часто могут быть нестойкими для службы на открытом воздухе и наоборот.
Эффективность покрытий зависит от:
- количества применённого вещества
- тщательности нанесения покрытия
- от условий воздействия огня
В состав огнезащитных покрытий обычно входит один из следующих растворимых в воде антипиренов: фосфат аммония, бура или кремнекислый натрий.
Эти антипирены смешивают с другими веществами, требуемыми для придания составам свойств, необходимых или желательных для малярного нанесения покрытий (например, способности наносить их кистью, способности приставать к древесине, сообщить поверхности привлекательный вид и т.п.).
Составы, плохо растворяющиеся в воде и обладающие хорошей способностью задерживать распространение огня, состоят, например, из борнокислого цинка, хлорированного парафина, хлорированного каучука.
Огнезащитные краски разделяются по составу на две группы: силикатные и несиликатные.
Более высокими защитными свойствами обладают силикатные краски.
Их основой является жидкое стекло, которое представляет собой натриевый (Na2O•nSiO2) или калиевый (K2O•nSiO2) силикат. (Величина n называется силикатным модулем и колеблется в пределах 2-3,5).
Общим недостатком силикатных красок является их малая стойкость против атмосферных влияний; с течением времени жидкое стекло под действием углекислоты воздуха разлагается, что становится заметным по белому налету на поверхности окрашенных деталей и последующему шелушению краски. Защитные свойства при этом теряются.
Указанный недостаток силикатных красок обусловил появление красок второй группы, в состав которых не входит жидкое стекло (несиликатные краски) - эти краски являются более стойкими в отношении атмосферных влияний, но их защитное действие слабее.
О конструктивных способах защиты можно прочитать здесь:
