Safety in Technosphere Safety in Technosphere Безопасность в техносфере 1998-071X 11392 10.12737/18933 Методы и средства обеспечения безопасности Methods and means of safety Методы и средства обеспечения безопасности The Fire Protection Questions of the Thin Elements of The Roofs from the Aspen and Pine Огнезащита тонкомерных элементов кровель из осины и сосны Борисов Алексей Юрьевич Borisov Aleksey Юрьевич balexey13@yandex.ru Колесников Геннадий Николаевич Kolesnikov Gennady Николаевич kgn@petrsu.ru Петрозаводский государственный университет Россия Петрозаводский государственный университет Russian Federation 25 06 2016 25 06 2016 5 3 58 64 https://naukaru.ru/en/nauka/article/11392/view

Выполнено экспериментальное исследование влияния породы древесины на продолжительность сгорания тонкомерных осиновых и сосновых образцов, поверхность которых обработана водным раствором натриевого жидкого стекла в интервале его концентрации от 0 до 20% с шагом 1%. У становлено, что обработка образцов дранки из древесины осины увеличивает продолжительность их полного сгорания c 89 с до 300 с (в 3,90 раза). Такая же обработка образцов дранки из древесины сосны увеличивает продолжительность их полного сгорания с 180 до 700 с (в 3,37 раза). При использовании натриевого жидкого стекла в качестве огнезащитного вещества наиболее приемлем его 14%-ный водный раствор. По результатам анализа установлено, что скорость сгорания осиновых образцов больше, чем сосновых. Это согласуется с ранее известными данными. Продолжительность полного сгорания испытанных образцов сосновой дранки без огнезащиты составляет 180 с, а таких же по форме и размерам образцов осиновой дранки без огнезащиты в 2,02 раза меньше. Кроме того, установлено, что продолжительность полного сгорания образцов сосновой дранки с огнезащитой составляет 700 с, а осиновой дранки с такой же огнезащитой в 2,33 раза меньше. Для объяснения выявленных различий сформулирована гипотеза: в пересчете на единицу массы продолжительность стадии пиролиза, а значит, и горения, пропорциональна количеству экстрагируемых веществ, содержащихся в древесине. Физическая адекватность сформулированной гипотезы и достоверность численного результата подтверждены согласованностью с измерениями времени полного сгорания осиновых и сосновых образцов с огнезащитой их поверхности.

The experimental research of questions about the influence of wood species on the duration of combustion of the smalldiameter aspen and pine samples was performed. Its surfaces were pre-treated with an aqueous solution of sodium liquid glass with a concentration of from 0% to 20% with step 1%. It is established that processing of samples shingles from aspen wood increases the duration of their complete combustion of from 89 s to 300 s (3.90 times). The same sample treatment shingles from pine wood increases the duration of their complete combustion of from 180 s to 700 s (3.37 times). For fire protection aqueous solution of sodium liquid glass with a concentration of 14% is more relevant. According to the results of the analysis, and in logical connection with known data from other studies, we found that the speed of combustion of samples of aspen than pine. The duration of the complete combustion of samples tested pine shingles without fire protection is 180 s. But the same in form and dimensions of the samples aspen shingles without fire protection only 89 s, this 180/89=2.02 times less. In addition, we have established that the duration of the complete combustion of samples of pine shingles with fire protection 700 s, and aspen shingles with the same fire protection only 300 s, i.e. in 2.33 times less. For explanation of the differences found formulated the hypothesis: per unit mass, the duration of the stage of pyrolysis, and hence combustion is proportional to the amount of extractable substances contained in the wood. The physical adequacy of the initial hypothesis and the reliability of the numerical results were confirmed by consistency with the measurement of the time complete combustion of aspen and pine specimens with fire protection of the surface.

 пожарная безопасность огнезащита древесины огнезащитная эффективность скорость горения. fire protection of timber fireproof efficiency burning rate.

1. ВведениеОдно из направлений обеспечения безопасности в техносфере заключается в совершенствовании систем, технологий и способов обеспечения пожарной безопасности, в том числе несущих и ограждающих конструкций зданий [1]. В связи с этим появляется ряд задач, в том числе защита конструкций из древесины от возгорания, которые рассматриваются в данной работе. Прикладные исследования, ориентированные на решение данной задачи, сохраняют свою актуальность на протяжении всей истории применения древесины в качестве строительного материала. К настоящему времени в научной литературе представлен и обобщен большой объем результатов таких исследований [1], анализ и применение которых позволяет обосновывать новые экологически безопасные технические и технологические решения с лучшими технико-экономическими характеристиками. Однако вопросы огнезащиты тонкомерных элементов из древесины требует продолжения исследований.

Абросимов Н. В., Агеев А. И., Адушкин В. В., Акимов В. А., Алешин А. В., Алешин Н. П., Асмолов В. Г., Афиногенов Д. А., Ахметханов Р. С., Баландин Д. В., Пермяков В. Н., Баранов В. В., Бармин Н. В., Барышов С. Н., Белов П. Г., Белозеров А. С., Беляев И. И., Берман А. Ф., Болотник Н. Н., Большаков А. М. и др. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Научные основы техногенной безопасности. М.: Международный гуманитарный общественный фонд «Знание» им. академика К. В. Фролова. - 2015. - 936 с. Abrosimov N.V., Ageev A.I., Adushkin V.V., Akimov V.A., Aleshin A.V., Aleshin N.P., Asmolov V.G., Afinogenov D.A., Akhmetkhanov R.S., Balandin D.V., Permyakov V.N., Baranov V.V., Barmin N.V., Baryshov S.N., Belov P.G., Belozerov A.S., Belyaev I.I., Berman A.F., Bolotnik N.N., Bol’shakov A.M. Bezopasnost’ Rossii. Pravovye, sotsial’noekonomicheskie i nauchno-tekhnicheskie aspekty. Nauchnye osnovy tekhnogennoy bezopasnosti [Safety of Russia. Legal, socio-economic and scientific-technical aspects. Scientific basis of technogenic safety]. Moskva, Izdatel’stvo: Mezhdunarodnyy gumanitarnyy obshchestvennyy fond «Znanie» im. akademika K.V. Frolova []. 2015. 936 p. (in Russian) Борисов А. Ю. Древесина осины как материал для устройства кровли // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2014. - Т. 1. - № 8 (145). - С. 87-90. Borisov A.Yu. Drevesina osiny kak material dlya ustroystva krovli [aspen wood as a material for roofing]. Uchenye zapiski Petrozavodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennye i tekhnicheskie nauki [Scientific notes of Petrozavodsk State University. Series: Natural and Technical Sciences]. 2014, V. 1, I. 8 (145), pp. 87-90. (in Russian) Марков О. Б., Косенков А. Ю., Борисов А. Ю. Лемеховые главки культовых построек: вопросы реставрационного и архитектурного проектирования с использованием САПР // CARELICA. - 2014. - № 2 (12). - С. 1-8. Markov O.B., Kosenkov A.Yu., Borisov A.Yu. Lemekhovye glavki kul’tovykh postroek: voprosy restavratsionnogo i arkhitekturnogo proektirovaniya s ispol’zovaniem SAPR [Ploughshare central administrations of religious buildings: questions of restoration and architectural design using CAD]. CARELICA. 2014, I. 2 (12), pp. 1-8. (in Russian) Борисов А. Ю., Колесников Г. Н. Переработка короткомеров осины на дранку в условиях лесопромышленного склада // Resources and Technology. - 2014. Т. 11. № 2. - С. 152-161. Borisov A.Yu., Kolesnikov G.N. Pererabotka korotkomerov osiny na dranku v usloviyakh lesopromyshlennogo sklada [Recycling shorts aspen shingles in a timber warehouse]. Resources and Technology [Resources and Technology]. 2014, V. 11, I. 2, pp. 152-161. (in Russian) Черных В. В. История пожарного дела России (1800-1990-е гг.): Учеб. пособие. - Иркутск: ВСИ МВД России. - 2005. - 220 с. Chernykh V.V. Istoriya pozharnogo dela Rossii (1800-1990-e gg.) [History of Russian firefighting (1800-1990-ies.)]. Irkutsk, VSI MVD Rossii Publ., 2005. 220 p. (in Russian) Сивенков А. Б. Влияние физико-химических характеристик древесины на ее пожарную опасность и эффективность огнезащиты // Автореф. дисс. … доктора технических наук / Москва. - 2002. - 48 с. Sivenkov A.B. Vliyanie fiziko-khimicheskikh kharakteristik drevesiny na ee pozharnuyu opasnost’ i effektivnost’ ognezashchity. Dokt. Diss. [Influence of physical and chemical characteristics of wood on her fire hazard and effectiveness of fire protection. Doct. Diss.]. Moscow, 2002. 48 p. (in Russian) Hart J. F., de Araujo F., Thomas B. R., Mansfield S. D. (2013). Wood quality and growth characterization across intra-and inter-specific hybrid aspen clones. Forests, 4(4), 786-807. DOI:10.3390/f4040786 Hart, J.F., de Araujo, F., Thomas, B.R., & Mansfield, S.D. (2013). Wood quality and growth characterization across intra-and inter-specific hybrid aspen clones. Forests, 4(4), 786-807. doi:10.3390/f4040786 Трушкин Д. В., Корольченко О. Н., Бельцова Т. Г. Горючесть древесины, обработанной огнезащитными составами // Пожаровзрывобезопасность. - 2008. - Т. 17. № 1. - С. 29-33. Trushkin D.V., Korol’chenko O.N., Bel’tsova T.G. Goryuchest’ drevesiny, obrabotannoy ognezashchitnymi sostavami [Fire wood treated with flame retardants]. Pozharovzryvobezopasnost’ [Fire and explosion safety]. 2008, V. 17, I. 1, pp. 29-33. (in Russian) Ефремов С. В., Цаплин В. В. Безопасность в чрезвычайных ситуациях // Учебное пособие / СПб.: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ. - 2011. - 296 с. Efremov S.V., Tsaplin V.V. Bezopasnost’ v chrezvychaynykh situatsiyakh [Safety in emergencies]. Sankt-Petersburg, Sankt-Peterburgskiy gosudarstvennyy arkhitekturno-stroitel’nyy universitet, EBS ASV Publ., 2011. 296 p. (in Russian) Акинин Н. И., Мельников Н. О., Максименко С. А. О термическом разложении защищенной от огня древесины // Безопасность в техносфере. - 2013. - Т. 2. № 5 (44). - С. 52-55. Akinin N.I., Mel’nikov N.O., Maksimenko S.A. O termicheskom razlozhenii zashchishchennoy ot ognya drevesiny [On thermal decomposition protected from fire wood]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in Technosphere]. 2013, V. 2, I. 5 (44), pp. 52-55. (in Russian) Галиахметов Р. Н., Ягафарова Г. Г., Кузнецова Г. М. Средства для защиты древесины низкой токсичности // Безопасность в техносфере. - 2010. № 3. - С. 32-36. Galiakhmetov R.N., Yagafarova G.G., Kuznetsova G.M. Sredstva dlya zashchity drevesiny nizkoy toksichnosti [Wood protection and low toxicity]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in Technosphere]. 2010, I. 3, pp. 32-36. (in Russian) Laranjeira J. P.D.S., Cruz H., Pinto A. P.F., Pina dos Santos C., Pereira J. F. (2015). Reaction to Fire of Existing Timber Elements Protected With Fire Retardant Treatments: Experimental Assessment. International Journal of Architectural Heritage, 9(7), 866-882. Laranjeira, J.P.D.S., Cruz, H., Pinto, A.P.F., Pina dos Santos, C., & Pereira, J.F. (2015). Reaction to Fire of Existing Timber Elements Protected With Fire Retardant Treatments: Experimental Assessment. International Journal of Architectural Heritage, 9(7), 866-882. Xu Q., Wang, Y., Chen, L., Gao, R., Li, X. (2016). Comparative experimental study of fire-resistance ratings of timber assemblies with different fire protection measures. Advances in Structural Engineering, 19(3), 500-512. Xu, Q., Wang, Y., Chen, L., Gao, R., & Li, X. (2016). Comparative experimental study of fire-resistance ratings of timber assemblies with different fire protection measures. Advances in Structural Engineering, 19(3), 500-512. Gorbett G.E., Meacham B.J., Wood C.B., Dembsey N.A. (2015). Use of damage in fire investigation: a review of fire patterns analysis, research and future direction. Fire Science Reviews, 4(1), 1-35. Gorbett, G.E., Meacham, B.J., Wood, C.B., & Dembsey, N.A. (2015). Use of damage in fire investigation: a review of fire patterns analysis, research and future direction. Fire Science Reviews, 4(1), 1-35. Bakirtzis D.S., Tsapara V.C., Kolovos K.G., Liodakis S.E. (2015). Assessment of the impact of fire retardants on the combustion of natural polymers employing DTG and LOI. Fire and Materials, 39(2), 109-118. Bakirtzis, D.S., Tsapara, V.C., Kolovos, K.G., & Liodakis, S. E. (2015). Assessment of the impact of fire retardants on the combustion of natural polymers employing DTG and LOI. Fire and Materials, 39(2), 109-118.