Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

МИНОБРНАУКИ РОССИи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления»

Институт экономики и права

Кафедра «Промышленная экология и защита в чрезвычайных ситуациях»

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой ПЭЗЧС

_________ Ю.М. Ханхунов

Индивидуальное задание

на тему: «Мероприятия по пожарной безопасности при строительстве деревянных зданий»

Д 2513.68.7.65.126.0000 ПЗ

Исполнитель: студент гр. 5178-1

Цыдыпов Б.Б.

Руководитель практики: к.т.н., доц. Бадмацыренов Б.В.

Улан-Удэ, 2012

Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ Разраб. Цыдыпов Б.Б. Провер. Бадмацыренов Реценз. Н. Контр. Утверд. Содержание Лит. Листов ВСГУТУ гр. 5178-1 Содержание Введение 1 Характеристика деревянных зданий 1.1 Физико-химические свойства древесины 1.2 Строительные материалы из дерева 1.3 Характеристика деревянных зданий 2 Источники пожарной опасности при строительстве деревянных зданий 3 Характеристика горения, пожарная опасность древесины и строительных материалов из нее 3.1 Физико-химические процессы горения древесины 3.2 Пожарная опасность древесины и материалов на ее основе 4 Мероприятия по пожарной безопасности при строительстве деревянных зданий 4.1 Обеспечение пожарной безопасности при строительстве деревянных зданий 4.1 Методы снижения пожарной опасности строительных материалов из древесины 4.2 Мероприятия по пожарной безопасности при строительстве деревянных зданий Заключение Список использованных источников

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Разраб.

Цыдыпов Б.Б.

Провер.

Бадмацыренов

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Введение

Лит.

Листов

ВСГУТУ гр. 5178-1

Введение

Впервые в России малоэтажное строительство деревянных домов вышло на первое место, оставив за собой кирпичные, каменные и монолитные строения. В 2012 году темпы роста деревянного жилищного строительства составили 11.9%. Это выше почти в 2,5 раза выше, чем в целом по малоэтажному строительству (4,3%).

По данным аналитиков Ассоциации Деревянного Домостроения в прошлом году в РФ было введено в эксплуатацию 80684 деревянных домов, что составляет 39% всех построенных малоэтажных домов и превышает количество кирпичных строений приблизительно на 9000 домов, а это означает, что приоритеты людей меняются в сторону деревянного строительства.

Только за январь-июнь 2012 года в жилом секторе (жилые дома, общежития, дачи, садовые домики, надворные постройки и т.п.) произошло пожаров 59634. В общем от пожаров погибли 6572 человек, а травмированных 6684 за этот же период времени.

Целью индивидуального задания по практике является «Мероприятия по пожарной безопасности при строительстве деревянных зданий». Для достижения поставленной цели необходимо выполнить ряд задач:

- дать характеристику деревянных зданий;

- рассмотреть строительные материалы из дерева;

- определить характеристику горения, пожарную опасность древесины и строительных материалов из нее;

- рассмотреть мероприятия по пожарной безопасности при строительстве деревянных зданий.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Разраб.

Цыдыпов Б.Б.

Провер.

Бадмацыренов

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Характеристика деревянных зданий

Лит.

Листов

ВСГУТУ гр. 5178-1

1 Характеристика деревянных зданий

1.4 Физико-химические свойства древесины

Древесина - это великолепный строительный материал, который использовался нашими прадедами и, уверены, будет использоваться и нашими правнуками.

Популярность дерева объясняется не только эстетическими, но и качественными характеристиками. Из этого материала строили дома в любых климатических зонах, причем человек в таком жилище чувствовал себя одинаково комфортно и на жарком юге, и на холодном суровом севере. В настоящее время все полезные качества древесины продолжают активно использоваться строителями при сооружении красивых, комфортных и долговечных домов.

Древесина, благодаря своему строению, является природным полимером. Вдоль отвала проходят волокна трубчатой формы. Это строение делает дерево прочным, упругим, и в то же время легким материалом. Дерево обладает стойкостью к воздействию агрессивных сред и низкой теплопроводностью.

Главным показателем механических свойств древесины является ее прочность, способность противостоять расщеплению при воздействии внешних сил. Для определения технологичности очень важным показателем будет твердость, т.е. сопротивляемость обработке различным инструментом. Пластичность является также важным показателем технологичности, т.к. это свойство древесины изменять свою форму без признаков разрушения в процессе гнуться. Пластичность предполагает сохранение древесиной приданной гнутьем формы после снятия нагрузки. Упругость же, наоборот, предполагает восстановление первоначальной формы после снятия вешней нагрузки. Большое значение имеют плотность древесины влажность, показатели усушки, разбухания, теплопроводности. Рассмотрим их подробнее:

Плотность.

Условная плотность – это отношение массы древесины к объему древесины без учета объема клеточных полостей. Вещество древесины состоит для всех пород деревьев из одних и тех одних и тех же компонентов. Поэтому для всех пород древесины условная плотность чистого древесного вещества имеет одинаковое значение. Оно составляет 1,56 г/см³.

Плотность – это отношение массы к объему с учетом объема клеточных полостей (пор). Влажность древесины существенно влияет на ее плотность. Как правило, значение

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

плотности берутся из соответствующих таблиц, в которых плотность указывается для соответствующего содержания влаги.

Свойство древесины очень сильно зависят от ее плотности. Она особенно влияет на прочность, твердость, износ, а также обрабатываемость и высушивание.

Плотность основных пород приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Физические свойства древесины

Усушка – уменьшение общего объема древесины из-за испарения из не влаги. Усушка прямо пропорциональна степени уменьшения влажности древесины (таблица 1). В различных направлениях древесина усыхает не одинаково В различных направлениях древесина усыхает неодинаково при уменьшении влажности от 30 до 0 % усушка составляет следующие величины: вдоль волокон – 0,1%, по радиальному направлению – от 4 до 8%, по тангенциальному – от 8 до 12%.

Разбухание – процесс, обратной сушке (таблица 1). Высокая гигроскопичность является причиной того, что древесина хорошо впитывает влагу, при этом она разбухает, увеличивается в объеме, в результате чего небольшие трещины исчезают. Избыток влаги в древесине ухудшает ее физико-механические свойства. При сушке влага испаряется очень медленно. Повышенная влажность готового изделия приводит к изменению геометрических размеров, короблению, что резко снижает ее качество.

Твердость

Твердость – это сопротивление, которое оказывает древесина проникновению индентора (твердое малодеформирующееся тело для определения твердости материала методом вдавливания) в свою поверхность, или сопротивление истиранию. Твердость и сопротивление износу тем выше, чем больше плотность и ниже содержание влаги.

Прочность

Под прочностью понимают внутреннее сопротивление древесины действующей извне силе. В зависимости от вида нагрузки различают прочность на разрыв, прочность на сжатие, прочность на срез, прочность на скручивание, прочность и на продольный изгиб и сопротивление раскалыванию. Прочность зависит от породы древесины, свойств древесины и содержания влаги (таблица 2).

Таблица 2 - Пределы прочности в направлении параллельно волокнам при содержании влаги от 10 до 15%.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Влажность – свойство древесины, характеризующее количество содержащейся в ней влаги. Структура древесных волокон такова, что влага лучше всего проникает через торцевые поверхности. Влага, находящаяся в полостях клеток и межклеточном пространстве, называется свободной. Под относительной влажностью подразумевается соотношение массы заключенной в ней влаги к массе сухой древесины.

По степени влажности древесина может быть абсолютно сухой (влажность равна 0%), комнатно-сухой (влажность от 8 до15%), воздушно-сухой (влажность от 16 до 20%), полусухой (влажность от 21 до 23%), свежесрубленной (влажность от 40 до 75%) и мокрой (влажность более 75%).

Теплопроводность – способность древесины проводить тепло от одной поверхности к другой. Теплопроводность зависит от ее влажности и объемного веса. Влажная древесина имеет более низкой коэффициент теплопроводности. Вес древесины зависит от породы: хвойные имеет меньшую плотность, а следовательно, и меньшую теплопроводность. Превосходство по теплопроводности дерева над кирпичом очевидно,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

поскольку кирпичные стенки толщиной 510 мм (в два кирпича) обладают такими же термоизоляционными свойствами, как и стена из деревянного бруса толщиной 100 мм, а по стоимости эти материалы не сравнимы. К тому же, деревянные стены «накаливают» тепло и распределяют его по всему помещению

Звукопроводность – свойство дерева проводить звук. Звук в различных направлениях распространяется с неодинаковой интенсивностью. Звукопроводность древесины вдоль волокон в 4-5 раз выше, чем поперек волокон.

1.2 Строительные материалы из дерева

В строительстве широко применяются материалы из древесины. Строительный материал - это материал (в том числе штучный), предназначенный для создания строительных конструкций зданий и сооружений и изготовления строительных изделий. Строительные материалы, это природные и искусственные материалы и изделия, используемые при строительстве и ремонте зданий и сооружений.

В основном для изготовления строительных материалов из дерева используются хвойные породы. Сосна из них самая популярная. Ель содержит меньше смолистых веществ, чем сосна, поэтому легче загнивает в условиях высокой и переменной влажности. Из ели изготавливают преимущественно несущие деревянные конструкции. Лиственница очень стойка к загниванию, обладает высокой твердостью. Прочность, плотность и твердость лиственницы примерно на 30% выше, чем у сосны. Но она обладает и следующими недостатками: склонностью к растрескиванию при сушке и сложностью в обработке.

Основная часть дерева — ствол, нижняя часть (большего диаметра) которого называется комлем, или нижним отрубом, а верхняя — вершиной, или верхним отрубом.

Древесина — наиболее плотная и прочная часть ствола. Она состоит из ряда концентрических годичных колец особо ярко выраженных на деревьях хвойных пород. Каждый годичный слой состоит из весенней (внутренней), более светлой древесины и летней (наружной), более темной. Чем больший процент летней древесины на срезе ствола, тем более прочным считается материал.

В строительстве применяются материалы из дерева, которые можно разделить на три вида:

1. Круглые лесоматериалы

Круглые лесоматериалы - это отрезки древесных стволов, которые уже очищены от сучьев и коры. В строительстве применяют, в основном, бревна хвойных пород (сосны, ели, лиственницы).

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Бревна - диаметр верхнего торца не меньше 14 см (для лиственных пород-12 см), а длина 4-6,5 м. Могут быть строительными и пиловочными.

Строительные бревна - применяются для изготовления несущих конструкций (фермы, стропила).

Пиловочные бревна - применяются для изготовления пиломатериалов. Чаще всего в строительстве применяют бревна хвойных пород, иногда лиственных. Для производства фанеры используют березовые, осиновые и ольховые кряжи.

Кряж - толстые обрезки ствола дерева диаметром более 20 см. От качества бревна зависит его сортность. Сорт определяется по наличию в бревнах пороков древесины. Бревна очищаются от сучьев заподлицо с поверхностью. Торцы отпиливаются под прямым углом к продольной оси.

Подтоварник - не очень толстые отрезки ствола с диаметром верхнего торца 8-13 см и длиной 3-9 м. Находят свое применение для различных целей в сельскохозяйственном строительстве для вспомогательных и временных построек, в жилищном строительстве.

Жерди - тонкий кругляк с диаметром верхнего торца 3-7 см и длиной 3-9 м.
Круглый лес хранят в штабелях по породам, длине и сортам.

2. Пиломатериалы

Пиломатериалы выходят при продольном распиле пиловочных бревен. Материалы с опиленными кромками называют обрезными, а с неопиленными - необрезными. Пиломатериал с частично обрезанной кромкой – полуобрезной материал.

Сортамент пиломатериалов, используемых в целом виде и для выработки заготовок изделий и деталей деревянных конструкций, представлен на рисунке 2.1.

Пиломатериалы из лиственных пород разрешается применять только в конструкциях временных зданий и сооружений. По толщине пиломатериалы делят на толстые (40 мм и более для хвойных пород и 35 мм и более для лиственных пород) и тонкие (до 32 мм включительно). Тонкий сортамент пиломатериалов называют тесом.

Пиломатериалы, имеющие ширину более двух толщин (до 100 мм), называют досками. Пиломатериал, имеющий ширину более двух толщин (100 мм и более) - брусками.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

По длине пиломатериалы вырабатывают от 1 до 6,5 м (с градацией 0,25 м). Номинальные размеры сечения пиломатериалов установлены для древесины влажностью 12%. При большей влажности по этим размерам должны даваться припуски на усушку.

а – двухкантный брус; б – трехкантный брус; в - четырехкантный брус; г – необрезная доска; д – чистообрезная доска; е - обрезная доска с тупым обзолом; ж – обрезная доска острым обзолом; з – брусок; и – обапол горбыльный; к – обапол дощатый; л – шпала необрезная; м – шпала обрезная; 1 – пласть; 2 – кромка; 3 – ребро; 4 – торец.

Рисунок 1 - Сортамент пиломатериалов.

3. Изделия и полуфабрикаты.

Полуфабрикаты - это профильные погонажные изделия, плинтуса, поручни перил, доски подоконников, наличники для оконных и дверных коробок, паркет. Погонажные изделия включают: шпунтованные доски для полов, у которых на одной кромке имеется паз, а на другой гребень (выступ), обеспечивающие плотное соединение досок; доски с фальцем (вагонка) для обшивки стен; профильные изделия — плинтусы, наличники и т. п. (рисунок 2).

Изделия для паркетных полов включают: штучный паркет, щитовой паркет и паркетные доски. У всех видов паркетных изделий верхний лицевой слой выполняется из твердых пород дерева (дуба, бука, березы и т. п.).

Штучный паркет представляет собой дощечки длиной от 150 до 450 мм, шириной от 30 до 60 мм и толщиной 16 и 19 мм. Дощечки имеют пазы и гребни, аналогичные доскам для пола.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Паркетные щиты и доски представляют собой трехслойную клееную конструкцию, состоящую из лицевого покрытия в виде тонких (4… 10 мм) планок из твердых пород (дуб, бук и т. п.), основания из сосновых или еловых реек и слоя шпона. Волокна древесины в соседних слоях взаимно перпендикулярны. Длина досок 1,2…3 м при ширине 200…250 мм. Паркетные щиты и доски позволяют экономить дорогую древесину и ускоряют работы по настилке пола (рисунок 3).

а — шпунтованные доски с прямоугольным пазом и гребнем;

б — фальцованные доски (в четверть); в — плинтус; г — наличник.

Рисунок 2 - Строганый и профилированный погонаж.

1 — нижний компенсационный слой шпона; 2 — паз; 3 — несущая доска, склеенная из брусков; 4 — лицевой слой.

Рисунок 3 - Паркетная доска.

Изделия из древесины — изделия полученные из опилок, стружек древесины и листов шпона (ДСП, ДВП, фанера).

Фанера (от франц. fournir — накладывать) — многослойный листовой материал, состоящий из склеенных между собой трех и более листов шпона; шпон получают

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

лущением (срезанием тонкого слоя в виде непрерывной широкой ленты) предварительно распаренных кряжей — толстых и коротких (2…2,5 м) бревен преимущественно лиственных пород: березы, ольхи, осины и др. (рисунок 4).

Чаще всего число слоев фанеры бывает нечетным. Фанеру строительную изготавливают путем склеивания шпонов из березы. В зависимости от вида использованного клея фанера может быть:

-повышенной водостойкости (ВСФ) на фенолформальдегидных клеях;

- водостойкой (ФК) на карбамидном клее;

- неводостойкой (ФБА) на белковом (альбуминовом, казеиновом) клее.

Размеры строительной фанеры: длина от 2 до 3 м.; ширина от 1,2 до 2 м.; толщина от 2 до 12 мм. (с градацией через 2 мм.) и 15 мм. Размеры по длине и ширине кратны 100 мм.

Рисунок 4 - Схема изготовления фанеры:
а — лущение шпона; 1 — нож; 2 — шпон; 3 — прижим; 6 — склеивание листов шпона (волокна смежных листов взаимно перпендикулярны).

Древесно-стружечная плита (ДСП) - изготавливают путем прессования мелкой древесной стружки (чаще всего малоценной древесины), смешанной со связующим веществом (рисунок 5). Используется как в мебельной промышленности, так и в строительстве.

Рисунок 5 - Древесно-стружечная плита.

Основу ДСП составляют измельченные частицы древесины, после перемешивания со специальным связующим составом они превращаются в однородную массу, которая

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

прессуется в листы различной толщины. Отличительным свойством ДСП является ненаправленное соединение древесных частиц, что исключает деформацию материала.

Древесноволокнистая плита (ДВП) - изготавливается из древесных волокон со связующим веществом или без него (рисунок 6). Сырьем для получения волокон служат древесные отходы.

Рисунок 6 - Древесноволокнистая плита

Их перемешивают с водой и связующими веществами в однородную массу. Для получения плит большей или меньшей плотности применяют различное давление. Плиты большой и средней жесткости незаменимы для внутренней и внешней обшивки стен, для настилки полов. Плиты малой жесткости используют также в качестве утеплителя.

1.3 Характеристика деревянных зданий

Здание – это наземное строительное сооружение с помещениями для проживания и (или) деятельности людей, размещения производств, хранения продукции или содержания животных.

В наш технологичный век, несмотря на огромное разнообразие строительных материалов, деревянные дома не теряют своей популярности, а наоборот, становится все более и более популярными, особенно в последние годы.

Достоинств у деревянных зданий достаточно много. С единственной в своём роде экологичностью и редким, по своим параметрам, микроклиматом деревянных зданий наверняка никто не будет спорить. Искусственные материалы не обладают свойствами и качествами, присущим деревянным домам. В таких домах всегда поддерживается кислородный баланс, а постоянная влажность воздуха обеспечивает комфортные условия для проживания.

Зданий из дерева можно подразделить на следующие три вида

· дома из массивной древесины;

· каркасные дома;

· панельные дома (иногда называют каркасно-панельными, в том числе модульные).

Дома из массивной древесины

В свою очередь дома из массивной древесины делятся еще на несколько видов: дом из бревна ручной рубки, дом из оцилиндрованного бревна и дом из цельного бруса (в т.ч. профилированного). Основные преимущество домов из массивной древесины –

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

максимальное сохранение полезных свойств древесины и самый большой срок службы среди всех прочих видов деревянных домов.

К конструкциям из массивного дерева относятся дома из бревен и бруса различной степени обработки.

Различают оцилиндрованное бревно и бревно ручной рубки. Специалисты отдают предпочтение именно домам ручной рубки: хотя внешний вид такого строения и отличается меньшей эстетичностью, дом считается более долговечным. В отличие от заводской обработки, где бревна подгоняются (выпиливаются) под стандартные размеры, ручной способ учитывает неравномерность толщины различных слоев древесины и позволяет сохранить защитный слой ("заболонь").

Основным преимуществом оцилиндрованных бревен является высокая точность их производства, которая способствует ускорению процесса сборки. Кроме того, они обладают эстетичным видом, не требующим дополнительной отделки (рисунок 7).

Рисунок 7 - Дом из оцилиндрованных бревен.

В брусовом строительстве также выделяется несколько типов материала – цельный и клееный (рисунок 8). В самом простом случае цельный брус производится путем обтачивания с четырех сторон канта бревна.

Рисунок 8 - Дом из цельного бруса.

Обычно для строительства выбирается профилированный брус: когда материалу придается специальный профиль, позволяющий улучшить стыковку брусов между собой. Преимуществами такого дома являются быстрая сборка и сокращение этапа отделки.

В последнее время при строительстве элитных объектов все более популярным становится клееный брус, состоящий из склеенных между собой дощечек (ламелей). Некоторые фирмы пошли еще дальше, предлагая строительство брусового дома по улучшенной технологии из клееного бруса с утеплителем.

Каркасные дома

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Несущей конструкцией в домах, построенных по каркасной технологии, которую также называют "канадской", является каркас (рисунок 9). Он изготавливается из прочной клееной древесины, пропитанной огнезащитными и биологическими составами.

Рисунок 9 - Каркасный дом.

Кровля, наружные стены, полы и перекрытия обшиваются ориентированно-стружечной плитой OSB толщиной 9-16 мм или влагостойкой фанерой.

Внутреннее пространство стен и перекрытий заполняется любым утеплителем (волокнистая теплоизоляция, пенопласты) по выбору заказчика. Толщина стены (панели + утеплитель) – составляет в среднем 150-250 мм. Внутренняя часть стены обивается OSB, цементно-стружечной плитой (ЦСП) или гипсокартоном.

Совместно с каркасной конструкцией можно использовать любые виды внешней отделки (сайдинг, окраска, фасадная штукатурка, искусственный камень, кирпич), внутренней отделки (краска, обои, панели), кровельной системы.

Отдельные компании для обшивки каркаса вместо OSB используют ДВП или ЦСП, однако качество такого дома будет ниже. Основное отличие каркасных домов разных производителей заключается в типе утеплителя (используются минеральная вата, стекловолокно, экструдированный пенополистирол) и в его объеме.

Панельные дома. Объемно-модульные здания.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

15

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Панельные дома представляют собой более упрощенную технологию быстровозводимого типа (рисунок 10).

Рисунок 10 - Панельный дом.

Основными элементами такого дома являются: рамочная конструкция, обшивка и прослойка для стен. Внутренние перекрытия выполняются также в виде панелей с внутренним каркасом для придания конструкции жесткости. Комплектация всем необходимым производится на заводе, а на месте необходимо лишь осуществить сборку всех составных частей. Затем процесс завершается внутренней и внешней отделкой и прокладыванием коммуникаций.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

16

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Технологию панельного домостроения можно назвать каркасной технологией высокой заводской готовности, поскольку конечная структура стен, построенных по двум методам, является практически идентичной.

Среди основных технологий строительства панельных домов стоит выделить:

· строительство с использованием панелей SIP;

· строительство с использованием панелей произвольной формы;

· модульное строительство.

Более привычным для российских реалий является строительство с использование панелей произвольной формы.

Модульные здания характеризуются полной заводской готовностью блок-модуля.

Наиболее типичный пример модульных зданий – деревянные бытовки. Стены и перекрытия бытовок обычно выполняются по технологии, схожей с каркасной или панельной. Внутренние и внешние перегородки модуля выполняются на основе каркаса из клееного или других видов бруса, который обшивается фанерой, ГКЛ, OSB и другими материалами. В модулях устанавливаются окна, двери, кровельное покрытие, прокладываются инженерные сети, возможна предустановка автономных систем отопления и сантехники.

Хотя большая часть модульных зданий предназначена для временного проживания, существует, так называемое, объемно-модульное домостроение, которое пока мало известно в России. Объемно-модульная технология, по сути, уже не относится к технологии строительства, а напоминает поточное производство, которое за счет масштабных закупок материалов позволяет минимально снизить цену изделия.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Разраб.

Цыдыпов Б.Б.

Провер.

Бадмацыренов

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Источники пожарной опасности при строительстве деревянных зданий

Лит.

Листов

ВСГУТУ гр. 5178-1

2 Источники пожарной опасности при строительстве деревянных зданий

Причинами пожаров при строительстве деревянных зданий могут быть следующие:

1. Неосторожное обращение с огнем (курение в неположенных местах, нарушение правил при огневых работах);

2. Нарушение правил эксплуатации электрооборудования
(перегрузки, короткие замыкания, нарушения изоляции при применении электронагревательных приборов в помещениях с наличием паров легковоспламеняющихся жидкостей и газов и т.д.);

3. Нарушение технологического процесса производства и правил пожарной безопасности;

4. Самовозгорание сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, пакли, ветоши, спецодежды, пропитанной растительными маслами, угля каменного.

Необходимым условием воспламенения горючей смеси явля­ются источники зажигания. Источниками зажигания могут быть: открытый огонь, тепло нагревательных элементов и приборов, элек­трическая энергия, энергия механических искр, разряды статичес­кого электричества и молнии, энергия процессов саморазогревания веществ и материалов (самовозгорание) и т.п. Выявлению имею­щихся в помещениях источников зажигания должно быть уделено особое внимание.

Характерные параметры источников зажигания:

1. Температура канала молнии – 30000 °С при силе тока 200000 А и времени действия около 100 мкс. Энергия искрового разряда вто­ричного воздействия молнии превышает 250 мДж и достаточна для воспламенения горючих материалов с минимальной энергией зажи­гания до 0,25 Дж. Энергия искровых разрядов при заносе высокого потенциала в здание по металлическим коммуникациям достигает значений 100 Дж и более, что достаточно для воспламенения всех горючих материалов.

2. Температура сварочных и никелевых частиц ламп накали­вания достигает 2100 °С. Температура капель при резке металла 1500 °С. Температура дуги при сварке и резке достигает 4000 °С.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

18

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

3. Зона разлета частиц при коротком замыкании при высоте рас­положения провода 10 м колеблется от 5 (вероятность попадания 92 %) до 9 м (вероятность попадания 6 %); при расположении про­вода на высоте 3 м – от 4 (96 %) до 8 м (1 %); при расположении на высоте 1 м – от 3 (99 %) до 6 м (6 %).

4. Максимальная температура, °С, на колбе электрической лампочки накаливания зависит от мощности, Вт: 25 Вт – 100 °С; 40 Вт – 150°С; 75 Вт – 250 °С; 100 Вт – 300 °С; 150 Вт – 340 °С; 200 Вт – 320 °С; 750 Вт – 370 °С.

5. Искры статического электричества, образующегося при пе­реработке диэлектрических материалов, достигают величин от 2,5 до 7,5 мДж.

6. Температура тления, °С, и время тления, мин, некоторых ма­локалорийных источников тепла: тлеющая папироса – 320 – 410 (2 – 2,5); тлеющая сигарета – 420 – 460 (26 – 30); температура спич­ки достигает 650 оС.

7. Для искр печных труб, труб котельных, труб тепловозов, искр костров установлено, что искра диаметром 2 мм пожароопасна, если имеет температуру около 1000 °С, диаметром 3 мм – 800 °С, диамет­ром 5 мм – 600 °С.

В ряде случаев пожар инициируется самовозгоранием. Само­возгорание присуще многим горючим веществам и материалам.

Самовозгорание бывает тепловое, химическое, микробиологи­ческое.

Тепловое самовозгораниевыражается в аккумулировании ма­териалом тепла, в процессе которого происходит самонагревание материала. Температура самонагревания вещества или материала является показателем его пожароопасности. Для большинства горю­чих материалов этот показатель лежит в пределах от 80 до 150 °С: бумага – 100 °С; войлок строительный – 80 °С; дермантин – 40 °С; древесина: сосновая – 80, дубовая – 100, еловая – 120; хлопок-сы­рец – 60 °С.

Продолжительное тление до начала пламенного горения явля­ется отличительной характеристикой процессов теплового само­возгорания. Данные процессы обнаруживаются по длительному и устойчивому запаху тлеющего материала.

Химическое самовозгораниезачастую проявляется пламенным горением. Для органических веществ данный вид самовозгорания происходит при контакте с кислотами (азотной, серной), раститель­ными и техническими маслами. Масла и жиры, в свою очередь, способны к самовозгоранию в среде кислорода. Неорганические ве­щества способны самовозгораться при контакте с водой (например гидросульфит натрия). Многоатомные спирты самовозгораются при контакте с перманганатом калия.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

19

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Микробиологическое самовозгораниесвязано с выделением тепловой энергии микроорганизмами в процессе жизнедеятельности в питательной для них среде (сено, торф, древесные опилки и т.п.).

На практике чаще всего проявляются комбинированные про­цессы самовозгорания.

Развитие пожара зависит от многих факторов:

- физико-химических свойств горящего материала;

- пожарной нагрузки (под которой понимается масса всех горю­чих материалов, находящихся в помещении);

- скорости выгорания пожарной нагрузки;

- газообмена очага пожара с окружающей средой.

В зависимости от средней скорости выгорания веществ и мате­риалов развитие пожара может принимать ту или иную динамику.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Разраб.

Цыдыпов Б.Б.

Провер.

Бадмацыренов

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Характеристика горения, пожарная опасность древесины и материалов из нее

Лит.

Листов

ВСГУТУ гр. 5178-1

3 Характеристика горения и пожарная опасность строительных материалов из древесины

3.1 Физико-химические процессы горения древесины

Древесина является типичным полимерным композиционным материалом, в котором при тепловом воздействии возможны реакции карбонизации с образованием нелетучего коксового слоя. Это сказывается на поведении материала при горении и динамике развития опасных факторов пожара (выделение тепла, дыма и токсичных газов).

Как и при лесных пожарах, главной причиной возникновения пожаров в зданиях и сооружениях согласно статистических данным по России является неосторожное обращение с огнем. На втором месте стоит нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования. Так, в 2005 г. почти каждый второй пожар возникал из-за неосторожного обращения с огнем и каждый пятый – из-за нарушения правил эксплуатации электрооборудования. Гибель людей на пожарах в 80% случаев являлась следствием отравления организма токсичными продуктами.

Горение древесины представляет собой самоускоряющуюся экзотермическую химическую реакцию с кислородом, которая способна поддерживать себя за счет обратной связи распространятся в пространстве. Но для инициирования этой реакции необходим первоначальный импульс внешней тепловой энергии. Переход от медленного процесса разложения древесного материала к режиму горения соответствует условию, при котором скорость выделения тепла в результате химической реакции становится больше скорости тепловых потерь из зоны реакции.

Феноменологическую картину возникновения и развития процесса пламенного горения древесины можно представить следующим образом.

Под влиянием внешнего теплового потока, направленного к поверхности древесины за счет теплопроводности, излучения и (или) конвекции, материал нагревается. В сухом состоянии древесина характеризуется низкой газопроницаемостью и имеет структуру с преимущественно закрытыми порами, поэтому объемное взаимодействие с кислородом воздуха затруднено. При достижении достаточно высокой температуры на поверхности древесины начинается ее пиролиз с образованием летучих паров и газов, а также нелетучих продуктов разложения в конденсированном состоянии. Выделяются газы и пары горючих продуктов смешиваются с воздухом в пограничном с поверхностью слое.

Когда содержание этой смеси начинает превышать нижний концентрационный предел воспламенения горючих веществ, происходит их воспламенение. Это процесс может быть спонтанным или инициирован дополнительным небольшим источником зажигания, локализованным в пограничном слое. Таким «пилотным» источником может быть небольшое пламя газовой горелки, электрическая искра или раскаленная проволока. После воспламенения тепловой поток, направленный к поверхности древесины, является комбинацией внешнего и обратного тепловых потоков от возникшего пламени.

Способность поддержать процесс горения за счет потока тепла от собственного пламени (q_fl) к близлежащему слою исходный древесины даже в отсутствие первоначального внешнего нагрева (q_e) служит основой развития горения и распространения пламени по поверхности древесины.

Химические и физические процессы, протекающие в газовой фазе (пламени), определяет многие характеристики пожарной опасности материалов, в том числе токсичность продуктов горения и дымообразующую способность.

В целом горение древесины можно представить в виде схемы (рисунок 11).

Рисунок 11 - Схема химических и физических процессов при пламенном горении древесины

В много стадийном процессе пламенного горения важными стадиями являются нагрев и разложение органического материала. Скорость его нагрева до температуры

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

21

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

разложения зависит от температуры теплофизических свойств, тесно взаимосвязанных со структурой древесины, а также от интенсивности внешнего теплового потока. Скорость разложения древесины при заданных условиях нагрева в значительной степени определяется химическим составом этого природного композита.

Термодинамической характеристикой любо вещества является энтальпия (теплота) его полного сгорания. Основные компоненты древесины характеризуются разной теплотой полного сгорания, поэтому естественно было ожидать различий в значениях теплоты полного сгорания древесины разных пород.

При моделировании процессов возникновения и развития пожара, решение многих практических задач обеспечения пожарной безопасности объектов используют значение низшей теплоты полного сгорания, которые меньше стандартной энтальпии сгорания веществ на величину теплоты конденсации образующейся при сгорании воды.

Поскольку лигнин и экстрактивные вещества являются самыми высокоэнергетическими составляющими древесины, учтено суммарное содержание этих компонентов при анализе их влияния на низшею теплоту полного сгорания древесины Q_H (кДж/кг). Значения определили методом кислородной калориметрии по ГОСТ 147-74, а также по элеметному составу и уравнению Д.И. Менделеева:

Q _H= 339,4C + 1257H – 108,9(O + N – S) – 25,1(9H + W), где C, H, N, S – содержание соответствующих элементов, %;

W – влажность,%.

Наблюдается линейная корреляция, описываемая уравнением:

Q _н=15,46 + 0,1(Х _л + X _э),

где Х _л и X _э – содержание лигнина и экстрагируемых веществ в абсолютно сухой древесине, %.

Полученная зависимость позволяет оценить вклад основных компонентов древесины в низшую теплоту полного сгорания древесины, а также рассчитать значение теплоты для смеси экстрактивов и для гемицеллюлоз из конкретных разновидностей древесины (таблица 3).

Таблица 3 - Значения теплоты полного сгорания древесины

Разновидность древесины	, кДж/г	, кДж/г
Ель (Россия)	31,1	14,11
Сосна (Россия)	30,97	14,14
Лиственница	28,39	14,69
Осина (Россия)	33,91	-
Тополь (Россия)	33,75	-

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

22

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Значения низшей теплоты сгорания смеси веществ, экстрагируемых из разных видов древесины, неодинаковы.

Закономерности термического разложения древесины

Химический состав древесины сказывается на скорости ее разложения в целом. Основные компоненты древесины отличается по своей термостабильности и кинетическим параметрам разложения. Гемицеллюлозы активно разлагаются в температурном диапазоне 225-325˚С, целлюлоза – 325-375˚С. Потери массы лигнина происходят постепенно и особенно заметны в области температур 250-500˚С.

Тепловыделение при горении древесины

При пожаре источником энергии служит выделение тепла в результате химической реакции окисления топлива, основное свойство которой выражено экспоненциальной зависимостью ее скорости от температуры. Многие показатели пожарной опасности напрямую зависят от скорости выделения тепла при горении древесины или взаимосвязаны с ней (например, скорость распространения пламени, образование дыма и токсичных продуктов). Развитие пожара в помещениях разного типа обусловлено характером динамики изменения интенсивности тепловыделения. Скорость тепловыделения при горении Q˝ (кВт/м²) в расчете на единицу площади поверхности равна:

Q˝= h m˝ΔH c,

где h - коэффициент полноты сгорания;

m˝ - массовая скорость выгорания с единицы площади поверхности, г/(м²*с);

ΔH c – низшая теплота полного сгорания топлива, кДж/г.

Типичные кривые скорости тепловыделения при горении древесины в зависимости от плотности внешнего теплового потока показаны на рисунке 12. Для них характерно наличие двух пиков, отражающих тепловыделение при пламенном и тлеющим процессах горения.

Содержание влаги в образцах древесины сказывается на динамике тепловыделения (рисунок 13). С повышением содержания влаги замедляется воспламенение, уменьшается максимальная скорость выделения тепла (СТВ_макс) как на первой, так и на второй стадии процесса. Значительно возрастает время достижения пиковых значений тепловыделения t_макс. Снижается общее тепловыделение за определенный период (ОТВ_t).

Образцы древесины хвойной породы присущи более короткие времена воспламенения и достижения пикового значения на первой стадии пламенного горения по сравнения с образцами лиственной породы. Общее тепловыделение за первые 3 мин процесса горения у образцов древесины ели выше, чем у сосны, а у березы выше, чем у

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

дуба. При этом самые низкие значения общего тепловыделения наблюдается в случае горения древесины сосны, а самые высокие – древесины березы. Многие эффекты по

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

24

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

тепловыделению являются следствием разной динамики обугливания древесины разных видов, структурных особенностей поверхностных видов, структурных особенностей поверхностных слоев кокса, их способности к окислению.

Рисунок 12 - Влияние плотности внешнего теплового потока на интенсивность тепловыделения при горении древесины ели: 1 – 20 кВт/м²; 2 – 35кВт/м²; 3 – кВт/м².

Рисунок 13 - Влияние содержания влаги в образцах древесины березы (1,2) и ели (3,4) на скорость тепловыделения при = 35кВт/м²:1,3 – W= 7 %; 2,4 – W= 14%

3.2 Пожарная опасность строительных материалов из древесины

Пожарная опасность древесины определяется закономерностями ее термического разложения под действием внешних тепловых потоков, которое начинается при температуре 110˚С. Дальнейший нагрев сопровождается удалением из древесины свободной и связанной влаги. Этот процесс завершается при температуре 180˚С, после чего начинается разложение наименее термостойких компонентов с выделением СО₂ и Н₂О. При температуре ~250˚С происходит пиролиз древесины с выделением газообразных продуктов: СО, СН₂, Н_2, СО_2, Н₂О. Выделяющаяся газовая смесь является горючей и способна воспламеняться от источника зажигания. При более высоких температурах процесс термического разложения древесины ускоряется. Основная масса горючих газов, содержащая до 25% водорода и до 40% горючих углеводородов, выделяется в температурном интервале от 350 до 450˚С.

Одним из важных факторов, определяющих пожарную опасность древесины, является ее способность к воспламенению и распространению горения при нагревании на воздухе.

Горения древесина происходит в виде пламенного горения и тления. В условиях пожара основное количество тепла выделяется в период пламенного горения (до 60%) и ~40% - в период тления.

Показатели пожарной опасности некоторых видов древесины приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Показатели пожарной опасности различных видов древесины

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

25

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Температурные показатели пожарной опасности древесины – температуры воспламенения и самовоспламенения – определяются закономерностями ее термического разложения. Значения этих показателей для разных пород древесины, как видно из таблицы 2, находятся в достаточно узком температурном интервале.

Сухая древесина всех пород является легковоспламеняемым (В3) сильногорючим (Г4) материалом с высокой дымообразующей способностью (Д3). По токсичности продуктов горения древесина относятся к группе высокоопасных материалов (Т3). Линейная скорость распространения пламени по поверхности составляет 1-10 мм/с. Эта скорость существенно зависит от ряда факторов: породы древесины, ее влажности, величины падающего теплового потока, ориентации горящей поверхности. Скорость тления также не является постоянной величиной – для различных пород древесины она колеблется в пределах 0,6 – 1,0 мм/мин.

В строительстве широко используется отделочные материалы на основе древесины: древесно-стружечные плиты, древесно-волокнистые плиты, деревянные панели, рейки, фанера. Все эти материалы являются горючими. Модифицированные панели, рейки, фанера. Все эти материалы являются горючими. Модификация древесины полимерами, как правило, повышает ее пожарную опасность.

В таблице 5 приведены характеристики горючести некоторых строительных материалов на основе древесины.

Таблица 5 - Горючесть древесных материалов

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

26

Д.2513.68.7.65.126.0000. ПЗ

Распространения пламени по поверхности древесины

Экспериментальные исследования распространения пламени по поверхности древесных материалов с применением разных методов испытания показали, что не только условия внешнего теплового воздействия, но и разновидность древесины сказывается на характеристиках распространения пламени.

Влияние разновидности древесины в некоторой степени прослеживается при рассмотрении значений так называемого индекса распро

Дата добавления: 2015-09-29