Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Температура обугливания древесины: Температура воспламенения дерева без открытого огня

Содержание

Температура воспламенения дерева без открытого огня

Какая температура возгорания дерева?

Тяжело повстречать подобного человека, который не сталкивался в жизни с горением древесины. Большинство людей хотя бы раз ходили в походы, которые не обходятся без разведения костра. Некоторые имеют очень большой опыт в растопке домовых и печей для бани. Большинство хоть один раз в жизни пробовало выжигать по дереву специализированным прибором или увеличительным стеклом.

Но не все люди задавались вопросом о том, при какой температуре воспламенение дерева появляется возможность. Есть ли разница между температурой возгорания различных пород дерева? Читателю представляется уникальная возможность углубиться в данные вопросы и получить много ценной информации.

Как человек освоил огонь?

Огонь был известен еще людям, жившим в каменном веке. Люди абсолютно не всегда могли собственными силами добывать огонь. Первое знакомство человека с процессом горения, согласно мнению ученых, случилось эмпирическим путем. Огонь, добытый из лесного пожара или отвоеванный у смежного племени, оберегался как очень дорогостоящее, что было у людей.

На протяжении какого-то времени человек заметил, что определенные материалы обладают наиболее располагающими к горению качествами. К примеру, сухие травка или мох могут воспламениться только от нескольких искр.

Через долгие годы, снова же эмпирическим путем, люди научились извлекать огонь при помощи подручных средств. Первой «зажигалкой» человека историки называют трут и кремень, которые при ударе друг о дружку давали искры. Позже человечество научилось извлекать огонь с помощью прутика, помещаемого в особое углубление в древесине. Температура возгорания дерева достигалась за счёт интенсивного вращения конца прутика в углублении. Многие ортодоксальные сообщества продолжают пользоваться такими способами и сейчас.

Гораздо позднее, в 1805 году, французский химик Жан Шансель изобрел первые спички. Открытие получило грандиозное распространение, и человек уже смело мог извлекать огонь если понадобится.

Освоение процесса горения считается решающим фактором, давшим толчок к формированию цивилизации. Кроме того, в скором будущем горение таким аргументом и остается.

Что такое процесс горения?

Горение – это процесс на рубеже физики и химии, заключающийся в преобразовании вещества в последний продукт. При этом в огромном количестве выделяется тепловая энергия. Процесс горения, в основном, сопровождается излучением света, которое называют пламенем. Также в процессе горения выделяется углекислый газ – СО2, излишек которого в непроветриваемом помещении может привести к боли головы, удушью и даже смерти.

Для нормального протекания процесса нужно выполнение ряда обязательных условий.

Самое первое, горение может быть только если есть наличие воздуха. В вакууме процесс загорания нереален.

Второе, если область, в которой происходит горение, не нагрета до температуры возгорания материала, то процесс горения закончится. К примеру, пламя погаснет, если в только что растопленную печь сразу кинуть большое полено, не дав ей нагреться на очень маленьких дровах.

Третье, если субъекты горения сырые и подчеркивают пары жидкости, а скорость горения еще невысокая, процесс также закончится.

При какой температуре происходит воспламенение древесины?

Пиролиз – процесс гниения древесины при большой температуре на СО2 и останки горения – происходит в три фазы.

Начальная течет при 160-260 градусах. В дереве начинают происходить необратимые изменения, заканчивающиеся возгоранием. Температура возгорания древесины колеблется в районе 200-250 градусов.

Вторая фаза пиролиза – 270-430 градусов. Начинается разложение древесины под воздействием большой температуры.

Третья фаза свойственна для разведенного костра, растопленной печи. Температура возгорания дерева по шкале Цельсия в третьей фазе составляет 440-610 градусов. При подобных условиях загорится дерево практически в любом состоянии и оставит после себя кокс.

Разнообразные породы дерева имеют различную температуру загорания. Температура возгорания сосны – дерева не самого горючего – составляет 250 градусов. Дуб загорится при температуре 235 градусов.

Какие дрова горят лучше, а какие – хуже?

Прекраснее всего горят сухие дрова. Древесина, пропитанная влагой, тоже горит, однако для вывода и испарения влаги требуется значительная температура и какое то время. Данный процесс в большинстве случаев сопровождается отличительным шипением. Не все знают, что при возгорании «сырой» древесины выделяется кислота уксуса. Данный факт очень плохо проявляется на печном оборудовании и на общем КПД горения. Очень рекомендуется пользоваться сухими дровами, и также покупать дрова весною, чтобы они успели высохнуть до приходов холода.

От чего обуславливается результативность горения?

Результативность горения – показатель, который определяется тепловой энергетикой, которая не «улетает в трубу», а подается печи, нагревает ее. На данный показатель воздействуют несколько факторов.

В первую очередь это целость печной конструкции. Щели, трещины, излишек золы, нечистый дымотвод и другие поломки выполняют горение малоэффективным.

Второй ключевой фактор – плотность дерева. Самой большой плотностью обладают дуб, ясень, груша, лиственница и береза. Наименьшей – ель, осина, сосна, липа. Чем плотность выше, тем длительнее будет гореть кусочек древесины, а значит, длительнее выделять тепло.

Советы по розжигу древесины

Большие куски древесины сразу не загорятся. Нужно разжигать огонь, начав с маленьких веток. Они дадут угли, которые обеспечивают нужную температуру для возгорания дерева, загружаемого в печь уже больше большими дозами.

Средства для розжига, тем более в мангале, задействовать не рекомендуется, так как они при горении подчеркивают опасные для человека вещества. Излишек средства для розжига в закрытой камере сгорания может привести к взрыву.

Может ли случиться пожар в бане при большой температуре воздуха?

Это в теории возможно, но почти что исключается. Для того чтобы настало самопроизвольное воспламенение дерева в бане, температура окружающей среды должна быть около 200 градусов. На это не способна ни одна баня, и тем более ни один человек.

Рекорд по пребыванию в сауне принадлежит шведу, который при температуре 110 градусов смог удержаться 17 минут. Для многих людей температура в 90 градусов считается предельно возможной. При подобном прогреве воздуха резко увеличивается нагрузка на сердце и есть шанс упасть в обморок.

Баню или парную все же предлагают не оставлять прогретой более 100 градусов очень долго из соображений пожарной безопасности. Хотя температура возгорания дерева и начинается с 200 градусов, но предостороженность никогда не повредит.

Требования по пожарной безопасности при обращении с огнём

Нужно всегда помнить, что при обращении с огнём залогом успешных действий считается выполнение правил пожарной безопасности. Сделайте несколько условий и обезопасьте себя и остальных от пожара.

1. Запрет на разведение костров в лесной глуши летом введен не спроста. Летом шансы загорания лесной подстилки и быстрого появления пожара намного выше, чем в остальное время года.

2. При разведении костра на природе в первую очередь вырыть маленькое кострище, сняв лопатой слой находящийся сверху дерна. В последующем верхний слой почвы неплохо бы вернуть на место.

3. В целях локализации огня рекомендуется обнести костер ограждением из камней или кирпича.

4. Всегда в зоне шаговой общедоступности должно быть средство пожаротушения: огнетушитель, песок или емкость с водой.

5. При тушении костра в первую очередь убедиться в том, что все угли погасли, и костер не разгорится вновь. Чтобы это выполнить рекомендуют хорошо залить очаг водой, присыпать сверху землёй или заложить верхним слоем почвы.

6. Не нужно оставлять деток тет-а-тет с источником огня. Это приведет к плохим результатам.

7. При использовании печью или камином не необходимо сохранять очень близко от камеры сгорания огнеопасные предметы, средства для розжига. Неплохо бы сделать покрытие пола рядом с камерой сгорания из материала который не горит (лист стали).

8. Нужно поддерживать печь в рабочем состоянии: вовремя заделывать все появившиеся щели, иногда выгребать золу.

9. Фундамент для печи требуется выполнять из кирпича. Не стоит применять в таких целях древесные подмостки. Это опасно обрушением всей конструкции.

10. Печную трубу на чердаке следует изолировать материалом негорючим, не сохранять на чердаке огнеопасные материалы.

11. Нельзя полностью закрывать заслонку печи, не удостоверившись, что процесс горения в камере сгорания закончился. В другом случае возможно удушье от излишка углекислого газа.

Горение древесины

Процесс горения древесины – это изотермический процесс, который сопровождается выделением тепла. Чтобы дерево загорелось, в первую очередь его необходимо подогреть до температуры возгорания.

Подогрев древесины

Подогрев — это нагрев участка древесины от наружного теплового источника до температуры возгорания. Тепловым источником может послужить поднесенная спичка, находящийся по соседству горящий участок полена или щепки, либо что-что еще, способное согревать и подогревать до необходимой температуры. Когда температура прогреваемого участка достигнет 120-150°С — начинается очень медлительное и постепенное обугливание дерева, с образованием самовоспламеняющегося угля. При достижении температуры 250-350°С, начинается активное термическое разложение древесины на составляющие. На деревянные поверхности рождается заметный обугливающийся слой, который начинает тлеть ( гореть без пламени). При этом из обуглившегося слоя начинает выделяться белый (бурый) дым. Самого процесса горения еще нет. Если остановить нагрев, то загорания не наступит. Наличие дыма говорит лишь том, что поверхность древесины уже довольно прогрелась и настало ее термическое разложение на газообразные составляющие. Белый дым — это не что иное, как продукты термического разложения древесины, сдобреные порядочной порцией пара перегретого.

Вспышка газогенераторных газов

При будущем разогреве и повышении температуры, термическое разложение древесины на газообразные составляющие будет усиливаться. Процесс термического разложения (пиролиз) пойдёт вглубь деревянной массы. Концентрация газогенераторных газов в зоне разогрева достигнет критичной метки и случится их загорание (вспышка). Вспышка состоится на границе с кромкой белого дыма и распространится на весь его объем. Появится светло-жёлтое пламя. Температура зоны разогрева может резко увеличиться за счёт теплоты от сгорания газогенераторных газов.
Температура вспыхивания горючих газогенераторных газов находится в границах 250-300°С. Это температура, при которой становится в теории допустимым процесс возгорания и горения самой древесины.

Воспламенение древесины

Если и дальше продолжать разогревать древесину, то наступит ее воспламенение. Это первая стадия горения, на протяжении которой энергия, подводимая к системе от внешнего источника, приводит к резкому ускорению термохимической реакции. Опыт говорит, что в природных условиях воспламенение древесины встречается при температуре от 450 до 620°С.

Возгораемость древесины связана с ее объемным весом, влажностью, мощностью внешнего источника нагрева, формой сечения элемента из дерева, скоростью потока воздуха (тяги), положением элемента в тепловом потоке (горизонтальное,, вертикальное) и т, п. Важное значение для процесса горения имеет плотность материала. Нетяжелая, пористая древесина ольхи или тополя загорается быстрее, чем плотная (дуб и т. п.). Влажная древесина сложнее загорается, так как до возгорания нужно потратить добавочное кол-во теплоты на парообразование воды. Замедляющим аргументом также считается очень высокая проводимость тепла влажной древесины; загоревшийся верхний слой ее скорее охлаждается. Круглые и тяжелые детали горят хуже, чем с прямоугольным профилем и с малым сечением, с острыми ребрами н относительно развитой поверхностью сбоку. Не струганная поверхность компонентов, аналогичная рыхлой древесине, загорается быстрее, чем гладкая.

Принципиально важным и обязательным требованием для возгорания и горения любого вещества считается достаточный приток кислорода и концентрация теплоты горения, которая не рассеивается, а идет на прогрев новых соседних участков топлива до температуры возгорания.

Горение древесины

Если упомянутое выше требование выполняется, то появившееся при вспышке пламя уже не тухнет, а охватывает всю обугленную часть древесины. Это значит, что древесина воспламенилась, и процесс возгорания перешел в процесс горения. Полено (щепка), если его извлечь из очага, будет гореть на воздухе собственными силами.

Со своей стороны, горение дерева состоит из 2-ух фаз — пламенной фазы и фазы тления.

В режиме тления преобладающим процессом считается горение твёрдых продуктов пиролиза (углей). При этом, газогенераторные газы выделяются неторопливо и не могут воспламениться из-за небольшой собственной концентрации. Газообразные продукты охлаждаются, конденсируются и дают богатый белый дым. При возгорании в режиме тления происходит движение воздуха в толщу горящей древесины

В режиме пламенного горения ведущим процессом считается горение газообразных продуктов пиролиза., которое отличается движением горячих газов наружу.

Две фазы горения неразделимо связаны и будут длиться до той поры, пока в зоне горения будут соблюдаться три условия: наличие топлива, наличие кислорода и концентрация нужной температуры.

Затухание древесины

Если одно из таких условий не выполняется, то пламя тухнет и общий процесс возгорания и горения, либо заканчивается, либо, точно повторяется изначально, в зависимости от постоянности наружного теплового источника.

Температура самовоспламенения древесины

Невысокая температура, до которой необходимо подогреть древесину, чтобы она загорелась, именуется температурой самовоспламенения.

Температура самовоспламенения древесины 250—300°. Это можно объяснить тем, что при нагреве из дерева выделяются огнеопасные горючие газы (летучие продукты), и также приличное количество кислорода.

В результате окислительного процесса летучих веществ с кислородом воздуха приходит самовоспламенение древесины при температуре сравнительно невысоких, чем у остальных твёрдых веществ (уголь, древесный уголь и др.). Температура самовоспламенения древесины зависит также от степени ее размельчения. Чем больше измельчена древесина, тем ниже ее температура самовоспламенения. Так, к примеру, температура самовоспламенения стружки из дерева намного меньше, чем деревянных брусков. Это можно объяснить тем, что поверхность 1 кг стружки больше, чем 1 кг брусков. А с большей деревянной поверхности выделяется при нагреве больше летучих веществ, способных к окислению и самовоспламенению.

Галилео. Огнезащита


Навигация по записям

Горение древесины

Горение древесины

Процесс горения древесины – изотермический процесс, который сопровождается выделением тепла. Чтобы дерево загорелось, сначала его нужно нагреть до температуры воспламенения.

Разогрев древесины

Разогрев — нагрев участка древесины от наружного источника тепла до температуры воспламенения. Источником тепла может послужить поднесенная спичка, соседний горящий участок полена или щепки, либо что-что еще, способное греть и нагревать до требуемой температуры. Когда температура прогреваемого участка достигнет 120-150°С — начинается очень медленное и постепенное обугливание дерева, с образованием самовоспламеняющегося угля. При достижении температуры 250-350°С, начинается активное термическое разложение древесины на составляющие. На поверхности дерева появляется видимый обугливающийся слой, который начинает тлеть ( гореть без пламени). При этом из обуглившегося слоя начинает выделяться белый (бурый) дым. Самого процесса горения еще нет. Если прекратить нагрев, то возгорания не наступит. Наличие дыма говорит лишь том, что поверхность древесины уже достаточно прогрелась и началось ее термическое разложение на газообразные составляющие. Белый  дым — это не что иное, как продукты термического разложения древесины, сдобреные приличной порцией водяного пара.

Вспышка пиролизных газов

При дальнейшем разогреве и повышении температуры, термическое разложение древесины на газообразные составляющие будет усиливаться. Процесс термического разложения (пиролиз) пойдет вглубь древесной массы. Концентрация пиролизных газов в зоне разогрева достигнет критической отметки и произойдет их возгорание (вспышка). Вспышка состоится на границе с кромкой белого дыма и распространится на весь его объем. Возникнет светло-жёлтое пламя. Температура зоны разогрева может резко увеличиться за счет теплоты от сгорания пиролизных газов. Температура вспышки горючих пиролизных газов находится в пределах 250-300°С. Это температура, при которой становится теоретически возможным процесс воспламенения и горения самой древесины.

Воспламенение древесины

Если и дальше продолжать разогревать древесину, то наступит ее воспламенение. Это начальная стадия горения, в течение которой энергия, подводимая к системе от внешнего источника, приводит к резкому ускорению термохимической реакции. Практика показывает, что в естественных условиях воспламенение древесины наблюдается при температуре от 450 до 620°С.

Воспламеняемость древесины связана с ее объемным весом, влажностью, мощностью внешнего источника нагрева, формой сечения деревянного элемента, скоростью воздушного потока (тяги), положением элемента в тепловом потоке (горизонтальное,, вертикальное) и т, п.

Решающее значение для процесса горения имеет плотность материала. Легкая, пористая древесина ольхи или тополя воспламеняется быстрее, чем плотная (дуб и т. п.). Мокрая древесина труднее воспламеняется, так как до воспламенения необходимо израсходовать дополнительное количество теплоты на испарение воды. Замедляющим фактором также является повышенная теплопроводность мокрой древесины; загоревшийся поверхностный слой ее скорее охлаждается. Круглые и массивные элементы горят хуже, чем с прямоугольным профилем и с малым сечением, с острыми ребрами н относительно развитой боковой поверхностью. Не струганная поверхность элементов, подобная рыхлой древесине, воспламеняется быстрее, чем гладкая.

Принципиально важным и непременным условием для воспламенения и горения любого вещества является достаточный приток кислорода и концентрация теплоты горения, которая не рассеивается, а идет на прогрев новых смежных участков топлива до температуры воспламенения.

Горение древесины

Если упомянутое выше условие соблюдается, то возникшее при вспышке пламя уже не затухает, а охватывает всю обугленную часть древесины.

Это означает, что древесина воспламенилась, и процесс воспламенения перешел в процесс горения. Полено (щепка), если его извлечь из очага, будет гореть на воздухе самостоятельно. В свою очередь, горение дерева состоит из двух фаз — пламенной фазы и фазы тления. В режиме тления доминирующим процессом является горение твёрдых продуктов пиролиза (углей). При этом,  пиролизные газы выделяются медленно и не могут воспламениться из-за малой своей концентрации. Газообразные продукты охлаждаются, конденсируются и дают обильный белый дым. При горении в режиме тления происходит движение воздуха в толщу горящей древесины

В режиме пламенного горения ведущим процессом является горение газообразных продуктов пиролиза., которое характеризуется движением горячих газов наружу.

Обе фазы горения неразрывно взаимосвязаны и будут продолжаться до тех пор, пока в зоне горения будут соблюдаться три условия: наличие топлива, наличие кислорода и концентрация необходимой температуры.

Затухание древесины

Если одно из этих условий не соблюдается, то пламя затухает и весь процесс воспламенения и горения, либо прекращается, либо, в точности повторяется с самого начала, в зависимости от стабильности наружного источника тепла.

Самовозгорание древесины. О температуре горения и теплотворности дров

Древесина сегодня по-прежнему остается одним из востребованных строительных материалов. Но при легкости обработки, прочности, относительно небольшой массе материала, прекрасных влагозащитных, теплозащитных и экологических качествах древесина, являясь материалом органического происхождения, нуждается в дополнительной защите от огня и биологической среды, что обеспечивают огнезащитные материалы. Сегодня защита древесины обеспечивается многочисленными средствами, которые позволяют не только продлить срок службы конструкций из дерева, сохранить их внешний вид, но и во многом повышают безопасности их использования.

Свойства древесины с точки зрения воздействия огня.

Древесина в воздушно-сухом состоянии относится к сгораемым материалам — она воспламеняется и распространяет огонь. Однако из-за того, что при горении на поверхности древесины образуется уголь, горящий медленнее и с теплопроводностью в 4 раза ниже, чем у самой древесины, скорость потери рабочего сечения деревянной конструкции (ДК) не превышает 0,8 мм в минуту. Поэтому ДК противостоят обрушению при пожаре в течение более продолжительного времени, чем стальные, которые могут не выдержать нагрузок из-за снижения прочности при нагревании. Наряду с этим огнестойкость стальных конструкций падает и из-за того, что при нагревании они сильно удлиняются. Так, если нагреть стальную балку длиной 15 м до 500°С, то она удлиняется на 90 мм, что приводит к возникновению разрушающих напряжений в конструкциях здания. Древесина при нагревании деформируется в 3-4 раза меньше.

Воспламенение древесины от открытого огня может происходить при температуре около 210°С и сопровождается повышением температуры.

При отсутствии открытого источника теплоты (пламени, искр) воспламенение может произойти при быстром (1-2 минуты) нагревании древесины до температуры свыше 330°С. При длительном воздействии теплоты температура воспламенения древесины снижается до 150-170°С. Это обстоятельство необходимо учитывать при размещении деревянных конструкций вблизи нагревающихся предметов (отопительных приборов, дымоходов). В этих случаях требуется обеспечить такие условия контакта древесины с ними, чтобы установившаяся температура ее не превышала 150°С.

Основным условием для продолжения и развития самостоятельного горения зажженного деревянного изделия является превышение количества теплоты, аккумулированной поверхностными слоями его, над количеством теплоты, отдаваемой в пространство. Другими словами, для поддержания и распространения горения необходимо, чтобы температура соседних участков конструкций поддерживалась выше точки воспламенения древесины.

Процесс горения древесины – это изотермический процесс, который сопровождается выделением тепла. Чтобы дерево загорелось, сначала его нужно нагреть до температуры воспламенения.

Разогрев
— это нагрев участка древесины от наружного источника тепла до температуры воспламенения. Источником тепла может послужить поднесенная спичка, соседний горящий участок полена или щепки, либо что-что еще, способное греть и нагревать до требуемой температуры.

Когда температура прогреваемого участка достигнет 120-150°С — начинается очень медленное и постепенное обугливание дерева, с образованием самовоспламеняющегося угля. При достижении температуры 250-350°С, начинается активное термическое разложение древесины на составляющие. На поверхности дерева появляется видимый обугливающийся слой, который начинает тлеть (гореть без пламени).

При этом из обуглившегося слоя начинает выделяться белый (бурый) дым. Самого процесса горения еще нет. Если прекратить нагрев, то возгорания не наступит. Наличие дыма говорит лишь том, что поверхность древесины уже достаточно прогрелась и началось ее термическое разложение на газообразные составляющие. Белый дым — это не что иное, как продукты термического разложения древесины, сдобреные приличной порцией водяного пара.


Вспышка пиролизных газов.

При дальнейшем разогреве и повышении температуры, термическое разложение древесины на газообразные составляющие будет усиливаться.

Процесс термического разложения (пиролиз) пойдет вглубь древесной массы. Концентрация пиролизных газов в зоне разогрева достигнет критической отметки и произойдет их возгорание (вспышка). Вспышка состоится на границе с кромкой белого дыма и распространится на весь его объем. Возникнет светло-жёлтое пламя. Температура зоны разогрева может резко увеличиться за счет теплоты от сгорания пиролизных газов.
Температура вспышки горючих пиролизных газов находится в пределах 250-300°С. Это температура, при которой становится теоретически возможным процесс воспламенения и горения самой древесины.

Воспламенение.

Если и дальше продолжать разогревать древесину, то наступит ее воспламенение. Это начальная стадия горения, в течение которой энергия, подводимая к системе от внешнего источника, приводит к резкому ускорению термохимической реакции. Практика показывает, что в естественных условиях воспламенение древесины наблюдается при температуре от 450 до 620°С.

Воспламеняемость древесины связана с ее объемным весом, влажностью, мощностью внешнего источника нагрева, формой сечения деревянного элемента, скоростью воздушного потока (тяги), положением элемента в тепловом потоке (горизонтальное, вертикальное) и т, п.

Решающее значение для процесса горения имеет плотность материала. Легкая, пористая древесина ольхи или тополя воспламеняется быстрее, чем плотная (дуб и т. п.). Мокрая древесина труднее воспламеняется, так как до воспламенения необходимо израсходовать дополнительное количество теплоты на испарение воды. Замедляющим фактором также является повышенная теплопроводность мокрой древесины; загоревшийся поверхностный слой ее скорее охлаждается. Круглые и массивные элементы горят хуже, чем с прямоугольным профилем и с малым сечением, с острыми ребрами относительно развитой боковой поверхностью. Не струганная поверхность элементов, подобная рыхлой древесине, воспламеняется быстрее, чем гладкая.

Принципиально важным и непременным условием для воспламенения и горения любого вещества является достаточный приток кислорода и концентрация теплоты горения, которая не рассеивается, а идет на прогрев новых смежных участков топлива до температуры воспламенения.

Горение древесины.

Если упомянутое выше условие соблюдается, то возникшее при вспышке пламя уже не затухает, а охватывает всю обугленную часть древесины. Это означает, что древесина воспламенилась, и процесс воспламенения перешел в процесс горения. Полено (щепка), если его извлечь из очага, будет гореть на воздухе самостоятельно.

В свою очередь, горение дерева состоит из двух фаз — пламенной фазы и фазы тления.

В режиме тления доминирующим процессом является горение твёрдых продуктов пиролиза (углей). При этом, пиролизные газы выделяются медленно и не могут воспламениться из-за малой своей концентрации. Газообразные продукты охлаждаются, конденсируются и дают обильный белый дым. При горении в режиме тления происходит движение воздуха в толщу горящей древесины

В режиме пламенного горения ведущим процессом является горение газообразных продуктов пиролиза., которое характеризуется движением горячих газов наружу.

Обе фазы горения неразрывно взаимосвязаны и будут продолжаться до тех пор, пока в зоне горения будут соблюдаться три условия: наличие топлива, наличие кислорода и концентрация необходимой температуры.

Затухание древесины.

Если одно из этих условий не соблюдается, то пламя затухает и весь процесс воспламенения и горения, либо прекращается, либо, в точности повторяется с самого начала, в зависимости от стабильности наружного источника тепла.

ТЕМПЕРАТУРА САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ

Низшая температура, до которой нужно нагреть древесину, чтобы она загорелась, называется температурой самовоспламенения. Температура самовоспламенения древесины 250-300°. Это объясняется тем, что при нагревании из древесины выделяются легковоспламеняющиеся горючие газы (летучие продукты), а также большое количество кислорода.
В результате окислительного процесса летучих веществ с кислородом воздуха наступает самовоспламенение древесины при температурах сравнительно низких, чем у других твердых веществ (уГОЛЬ, KOKC И Др.). Температуря ГЯМПВПгппямрнрния древесины зависит также от степени ее измельчения. Чем больше измельчена древесина, тем ниже ее температура самовоспламенения. Так, например, температура самовоспламенения древесной стружки значительно ниже, чем древесных брусков. Объясняется что тем, что поверхность 1 кг стружки больше, чем I кг брусков. А с большей древесной поверхности, выделяется при нагревании больше летучих веществ, способных к окислению и самовоспламенению.

САМОВОЗГОРАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

При нагревании до 130-150° древесина начинает самонагреваться Если создать условия, необходимые для накопления тепла, то древесина самовозгорается. При температурах производственных помещений древесина не представляет опасности самовозгорания. Эта опасность появляется только при нагревании ее до температуры выше 130°. Самовозгорание древесины в открытых деревянных конструкциях или штабелях не происходит из-за отсутствия соответствующих условий для накопления тепла. Обычно самовозгорание древесины происходит в скрытых деревянных конструкциях или в скопившихся древесных отходах, долгое время подвергавшихся нагреву.
Нагрев древесины до 110° безопасен и вполне допустим в процессе сушки или обработки ее. При этой температуре происходит высушивание древесины и частичное выделение летучих веществ. Разложение древесины не происходит, и химический состав ее остается без изменения. При температуре 150° наблюдается разложение нестойких соединений древесины. Цвет ее становится желтым. При температуре 230° разложение ее усиливается, и начинают протекать процессы с выделением газообразных продуктов. Причем большой процент занимают Н20 и С02. Древесина приобретает коричневый цвет с поверхностным обугливанием. В результате этого процесса химический состав древесины изменяется, т. е. происходит увеличение процента углерода и уменьшение водорода и кислорода. Уменьшается объемный вес древесины, но ее объем остается постоянным. Пористость древесины увеличивается, следовательно, увеличивается и ее поверхность соприкосновения с воздухом. При температуре 230-270° в древесине происходит образование пирофорного угля, который способен энергично поглощать (адсорбировать) кислород. Последний, окисляя уголь, поднимает температуру настолько, что уголь воспламеняется, и дерево начинает гореть. Самовозгорание древесины может происходить при более низких температурах и по другой причине.
Процесс разложения древесины является экзотермическим и при определенных условиях может служить причиной ее самовозгорания. Но для этого необходимо, чтобы количество тепла, выделяющегося за счет реакции разложения древесины, превысило бы теплоотдачу в окружающую среду. Такие условия могут создаться, когда древесные отходы в сушилке скапливаются на калорифере или балка уложена в кладку кирпичной стены рядом с источником тепла. Иной процесс протекает в опилках или других древесных отходах, сложенных в кучу. В практике имели место случаи разогревания древесных опилок и их самовозгорание. Некоторые авторы (проф. Б. Г. Тидеман и инж. П. Г. Демидов) считают, что основной причиной самовозгорания опилок являются биологические процессы. Во влажных опилках зарождаются микроорганизмы, которые при концентрации теплоты быстро размножаются. Микроорганизмы разлагают клетчатку. Происходит брожение образовавшихся продуктов. Весь этот процесс сопровождается выделением тепла, которое нагревает опилки до 60-70°. При этом образуется уголь, способный поглощать пары и газы. Поглощение паров и газов углем вызывает окислительный процесс, который ведет к дальнейшему нагреву массы. За счет тепла адсорбции температура повышается и достигает 100-130°. Затем образуется пористый уголь, который также поглощает пары и газы и повышает температуру опилок. При достижении температуры 200° начинается разлагаться клетчатка. входящая в состав опилок. Разлагаясь, клетчатка образует уголь, способный интенсивно окисляться. За счет окисления угля температура поднимается до 250-300°, и опилки самовозгораются.

ГОРЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

В процессе горения древесины наблюдаются следующие явления. При поднесении пламени древесина воспринимает теплоту и нагревается, а при температуре 110° происходит высушивание ее и незначительное выделение летучих веществ. Около 130° начинается разложение древесины. Интенсивное разложение ее с изменением цвета происходит при температуре более 150°. При 200° и более начинает разлагаться главная составная часть древесины- клетчатка. Образующиеся при этом газы являются горючими, так как они содержат большое количество окиси углерода, углеводороды, водород и пары органических веществ. Если нагрев производится пламенем, то получающиеся газообразные продукты разложения воспламеняются при соприкосновении с ним, и с этого момента начинается процесс горения древесины. Таким образом, при нагревании древесины пламенем горение начинается с воспламенения газообразных продуктов разложения.
Температуры воспламенения наиболее распространенных пород древесины даны в табл. 2


Горение древесины состоит из двух стадий: пламенное горение газообразных продуктов разложения и беспламенное горение угля. Решающей в развитии пожара является стадия пламенного горения древесины. Она занимает более короткий промежуток времени и связана с выделением большого количества тепла. Температура продуктов горения при ней более высокая, чем в стадии горения угля. Уголь, образующийся на поверхности древесины в период.пламенного горения, не горит, хотя и находится в накаленном состоянии, так как его горению в этот период препятствует горение газообразных продуктов разложения, в результате чего кислород не имеет доступа к поверхности угля. Последний горит тогда, когда завершается пламенное горение при значительном выделении газообразных продуктов.
Небольшой период времени оба вида горения древесины протекают одновременно. Затем выделение газообразных продуктов прекращается, и горит только уголь. Скорость выгорания древесины зависит от объемного веса, влажности, температуры среды, количества кислорода и отношения поверхности древесины к ее объему. Более плотная древесина (дуб) горит медленнее, чем менее плотная (осина). Объясняется это тем, что более плотная древесина имеет большую теплопроводность и, следовательно, больше теплопотерь от нагреваемого слоя древесины. При горении влажной древесины значительное количество тепла расходуется на испарение влаги, поэтому на разложение древесины идет меньше тепла. Таким образом, скорость выгорания влажной древесины меньше, чем сухой.
Скорость горения древесины значительно изменяется от величины отношения поверхности к объему. Чем больше это отношение, тем больше скорость горения. Например, древесный брус сечением 10 см2, длиной 5 м имеет поверхность (без учета торцовых поверхностей) 0,1X5X4 = 2 м2, а объем 0,1X0,1X5 = 0,05 мг. На 1 м3 древесины приходится поверхность горения, равная 2:0,05 = 40 м2. Если этот брус распилить на 4 части сечением
5×5 см, то их общий объем останется прежним, а поверхность будет 0,05x5x4 = 4 м2. Теперь поверхность горения 1 м3 древесины будет 4: 0,05 = 80 м2, т. е. она возросла в 2 раза, следовательно, и скорость сгорания четырех брусков сечением 5×5 см будет больше, чем одного бруска сечением 10X10 см.
По данным ЦНИИПО*, скорость выгорания древесины равна 45-50 кг на 1 м2 в час. Такая скорость в сушильной камере может наблюдаться при полном горении, т. е. при открытых дверных проемах и открытых каналах вентиляционной системы.
При относительной герметичности камеры (плотно закрытые ворота, перекрытые каналы вентиляционной сети) горение будет затухать, а скорость выгорания древесины резко снижаться. Температура, получаемая при проведении процесса горения в адиабатических условиях, т. е. при полном отсутствии потерь тепла, называется теоретической температурой горения, до которой нагреваются продукты горения, когда все тепло, выделившееся при горении, идет на их нагревание. Действительно же достигаемые при горении древесины температуры всегда ниже теоретических, так как часть выделяемого тепла теряется в окружающую среду. Разница между действительной и теоретической температурами горения зависит от скорости сгорания и условий теплоотдачи.
В табл. 3 приведены теоретическая и практическая температуры горения различных пород древесины.



Температура горения не зависит от количества древесины, так как количество тепла, приходящееся на единицу объема продуктов горения, остается постоянным. Температура горения древесины в сушилках зависит от полноты сгорания (полное, неполное горение), величины избытка воздуха, от скорости горения, температуры древесины и воздуха. Величина температуры горения сильно влияет на развитие пожара в сушилках. Чем она выше, тем больше тепла излучается в окружающую среду и, следовательно, быстрее идет подготовка древесины к горению.

Процесс горения древесины — это изотермический процесс, который сопровождается выделением тепла. Чтобы дерево загорелось, сначала его нужно нагреть до температуры воспламенения.

Разогрев древесины

Разогрев — это нагрев участка древесины от наружного источника тепла до температуры воспламенения. Источником тепла может послужить поднесенная спичка, соседний горящий участок полена или щепки, либо что-что еще, способное греть и нагревать до требуемой температуры. Когда температура прогреваемого участка достигнет 120-150°С — начинается очень медленное и постепенное обугливание дерева, с образованием самовоспламеняющегося угля. При достижении температуры 250-350°С, начинается активное термическое разложение древесины на составляющие. На поверхности дерева появляется видимый обугливающийся слой, который начинает тлеть (гореть без пламени). При этом из обуглившегося слоя начинает выделяться белый (бурый) дым. Самого процесса горения еще нет. Если прекратить нагрев, то возгорания не наступит. Наличие дыма говорит лишь том, что поверхность древесины уже достаточно прогрелась и началось ее термическое разложение на газообразные составляющие. Белый дым — это не что иное, как продукты термического разложения древесины, сдобреные приличной порцией водяного пара.

Вспышка пиролизных газов

При дальнейшем разогреве и повышении температуры, термическое разложение древесины на газообразные составляющие будет усиливаться. Процесс термического разложения (пиролиз) пойдет вглубь древесной массы. Концентрация пиролизных газов в зоне разогрева достигнет критической отметки и произойдет их возгорание (вспышка). Вспышка состоится на границе с кромкой белого дыма и распространится на весь его объем. Возникнет светло-жёлтое пламя. Температура зоны разогрева может резко увеличиться за счет теплоты от сгорания пиролизных газов.
Температура вспышки горючих пиролизных газов находится в пределах 250-300°С. Это температура, при которой становится теоретически возможным процесс воспламенения и горения самой древесины.

Воспламенение древесины

Если и дальше продолжать разогревать древесину, то наступит ее воспламенение. Это начальная стадия горения, в течение которой энергия, подводимая к системе от внешнего источника, приводит к резкому ускорению термохимической реакции. Практика показывает, что в естественных условиях воспламенение древесины наблюдается при температуре от 450 до 620°С.

Воспламеняемость древесины связана с ее объемным весом, влажностью, мощностью внешнего источника нагрева, формой сечения деревянного элемента, скоростью воздушного потока (тяги), положением элемента в тепловом потоке (горизонтальное, вертикальное) и т, п. Решающее значение для процесса горения имеет плотность материала. Легкая, пористая древесина ольхи или тополя воспламеняется быстрее, чем плотная (дуб и т. п.). Мокрая древесина труднее воспламеняется, так как до воспламенения необходимо израсходовать дополнительное количество теплоты на испарение воды. Замедляющим фактором также является повышенная теплопроводность мокрой древесины; загоревшийся поверхностный слой ее скорее охлаждается. Круглые и массивные элементы горят хуже, чем с прямоугольным профилем и с малым сечением, с острыми ребрами н относительно развитой боковой поверхностью. Не струганная поверхность элементов, подобная рыхлой древесине, воспламеняется быстрее, чем гладкая.

Принципиально важным и непременным условием для воспламенения и горения любого вещества является достаточный приток кислорода и концентрация теплоты горения, которая не рассеивается, а идет на прогрев новых смежных участков топлива до температуры воспламенения.

Горение древесины

Если упомянутое выше условие соблюдается, то возникшее при вспышке пламя уже не затухает, а охватывает всю обугленную часть древесины. Это означает, что древесина воспламенилась, и процесс воспламенения перешел в процесс горения. Полено (щепка), если его извлечь из очага, будет гореть на воздухе самостоятельно.

В свою очередь, горение дерева состоит из двух фаз — пламенной фазы и фазы тления.

В режиме тления доминирующим процессом является горение твёрдых продуктов пиролиза (углей). При этом, пиролизные газы выделяются медленно и не могут воспламениться из-за малой своей концентрации. Газообразные продукты охлаждаются, конденсируются и дают обильный белый дым. При горении в режиме тления происходит движение воздуха в толщу горящей древесины

В режиме пламенного горения ведущим процессом является горение газообразных продуктов пиролиза., которое характеризуется движением горячих газов наружу.

Обе фазы горения неразрывно взаимосвязаны и будут продолжаться до тех пор, пока в зоне горения будут соблюдаться три условия: наличие топлива, наличие кислорода и концентрация необходимой температуры.

Древесина является самым распространенным горючим материалом в условиях пожара. По структуре она представляет собой пористый материал с множеством ячеек, заполненных воздухом. Стенки ячеек состоят из целлюлозы и лигнита. Объем пустот в древесине превышает объем твердого вещества, что можно видеть из данных, приведенных в табл. 7.6.

Таблица 7.6

Объем твердого вещества и пустот древесины

Показатели

Масса 1 м 3 плотной древесины, кг/м 3

Объем твердого вещества, %

Объем пустот, %

Характер строения древесины определяет весьма низкую ее теплопроводность и связанные с нею быструю воспламеняемость и медленный прогрев внутренних слоев. При соприкосновении древесины с источником воспламенения, например пламенем, происходит быстрое нагревание тонкого поверхностного слоя ее, испарение влаги и затем разложение. Продукты разложения древесины, полученные при температуре ниже 250 0 С, содержат в основном водяной пар, диоксид углерода СО 2 и немного горючих газов, поэтому гореть не способны.


Продукты разложения, полученные при 250 – 260 0 С, содержат большое количество оксида углерода СО и метана и становятся горючими. Они воспламеняются от источника зажигания (пламени) и с этого момента древесина начинает самостоятельно гореть.

Как и у жидкостей, наименьшая температура древесины, при которой продукты разложения способны воспламеняться от источника зажигания, называется температурой воспламенения древесины.

температура воспламенения древесины зависит от степени ее измельчения. Так, температура воспламенения сосновой древесины 255 0 С, а сосновых опилок 230 0 С.

После воспламенения температура верхнего слоя древесины повышается за счет тепла, излучаемого пламенем, и достигает 290 – 300 0 С. При этой температуре выход газообразных продуктов максимальный (см. рис. 7.1) и высота факела пламени наи

большая. В результате разложения верхний слой древесины превращается в древесный уголь, который в данных условиях гореть не может, так как кислород, поступающий из воздуха, весь вступает в реакцию в зоне горения пламени. Температура угля на поверхности к этому времени достигает 500 – 700 0 С. По мере выгорания верхнего слоя древесины и превращения его в уголь, нижележащий слой древесины прогревается до 300 0 С и разлагается. Таким образом, пламенное горение древесины при образовании на ее поверхности небольшого слоя угля еще не прекращается, однако скорость выхода продуктов разложения начинает уменьшаться. В дальнейшем рост слоя угля и уменьшение выхода продуктов разложения приводят к тому, что пламя остается только у трещин угля, и кислород может достигать поверхности угля. С этого момента начинается горение угля и одновременно продолжается горение продуктов разложения. Толщина слоя угля, которая к этому моменту достигает 2 – 2,5 см, остается постоянной, так как наступает равновесие между линейной скоростью выгорания угля и скоростью прогрева и разложения древесины. Одновременное горение угля и продуктов разложения древесины продолжается до тех пор, пока не превратится в уголь вся древесина. После этого выход газообразных продуктов разложения древесины прекращается, а продолжается только горение угля.

Таким образом, процесс горения древесины состоит из двух фаз: пламенного горения и горения угля. Между ними имеется переходная фаза, характеризуемая одновременным протеканием двух фаз.

В условиях пожара основную роль играет первая фаза, так как она сопровождается выделением большого объема нагретых до высокой температуры продуктов сгорания и интенсивным излучением (пламя). Все это способствует быстрому распространению горения и увеличению площади пожара. Поэтому при тушении пожаров в первую очередь стараются ликвидировать очаги, где протекает первая фаза горения.

Самовоспламенение и горение древесины — Пожежна безпека — — Реферати

 ТЕМПЕРАТУРА  САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ  ДРЕВЕСИНЫНизшая температура, до которой нужно нагреть древесину, чтобы она загорелась, называется температурой самовоспламенения. Температура самовоспламенения древесины 250—300°. Это объясняется тем, что при нагревании из древесины выделяются легковоспламеняющиеся   горючие газы   (летучие продукты), а также большое количество кислорода.
В результате окислительного процесса летучих веществ с кислородом воздуха наступает самовоспламенение древесины при температурах сравнительно низких, чем у других твердых веществ (уГОЛЬ, KOKC И Др.). Температуря ГЯМПВПгппямрнрния древесины зависит также от степени ее измельчения. Чем больше измельчена древесина, тем ниже ее температура самовоспламенения. Так, например, температура самовоспламенения древесной стружки значительно ниже, чем древесных брусков. Объясняется что тем, что поверхность 1 кг стружки больше, чем I кг брусков. А с большей древесной поверхности, выделяется при нагревании больше летучих веществ, способных к окислению и самовоспламенению.

САМОВОЗГОРАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

При нагревании до 130—150° древесина начинает самонагреваться Если создать условия, необходимые для накопления тепла, то древесина самовозгорается. При температурах производственных помещений древесина не представляет опасности самовозгорания. Эта опасность появляется только при нагревании ее до температуры выше 130°. Самовозгорание древесины в открытых деревянных конструкциях или штабелях не происходит из-за отсутствия соответствующих условий для накопления тепла. Обычно самовозгорание древесины происходит в скрытых деревянных конструкциях или в скопившихся древесных отходах, долгое время подвергавшихся нагреву.
Нагрев древесины до 110° безопасен и вполне допустим в процессе сушки или обработки ее. При этой температуре происходит высушивание древесины и частичное выделение летучих веществ. Разложение древесины не происходит, и химический состав ее остается без изменения. При температуре 150° наблюдается разложение нестойких соединений древесины. Цвет ее становится желтым. При температуре 230° разложение ее усиливается, и начинают протекать процессы с выделением газообразных продуктов. Причем большой процент занимают Н20 и С02. Древесина приобретает коричневый цвет с поверхностным обугливанием. В результате этого процесса химический состав древесины изменяется, т. е. происходит увеличение процента углерода и уменьшение водорода и кислорода. Уменьшается объемный вес древесины, но ее объем остается постоянным. Пористость древесины увеличивается, следовательно, увеличивается и ее поверхность соприкосновения с воздухом. При температуре 230—270° в древесине происходит образование пирофорного угля, который способен энергично поглощать (адсорбировать) кислород. Последний, окисляя уголь, поднимает температуру настолько, что уголь воспламеняется, и дерево начинает гореть. Самовозгорание древесины может происходить при более низких температурах и по другой причине.
Процесс разложения древесины является экзотермическим и при определенных условиях может служить причиной ее самовозгорания. Но для этого необходимо, чтобы количество тепла, выделяющегося за счет реакции разложения древесины, превысило бы теплоотдачу в окружающую среду. Такие условия могут создаться, когда древесные отходы в сушилке скапливаются на калорифере или балка уложена в кладку кирпичной стены рядом с источником тепла. Иной процесс протекает в опилках или других древесных отходах, сложенных в кучу. В практике имели место случаи разогревания древесных опилок и их самовозгорание. Некоторые авторы (проф. Б. Г. Тидеман и инж. П. Г. Демидов) считают, что основной причиной самовозгорания опилок являются биологические процессы. Во влажных опилках зарождаются микроорганизмы, которые при концентрации теплоты быстро размножаются. Микроорганизмы разлагают клетчатку. Происходит брожение образовавшихся продуктов. Весь этот процесс сопровождается выделением тепла, которое нагревает опилки до 60—70°. При этом образуется уголь, способный поглощать пары и газы. Поглощение паров и газов углем вызывает окислительный процесс, который ведет к дальнейшему нагреву массы. За счет тепла адсорбции температура повышается и достигает 100—130°. Затем образуется пористый уголь, который также поглощает пары и газы и повышает температуру опилок. При достижении температуры 200° начинается разлагаться клетчатка. входящая в состав опилок. Разлагаясь, клетчатка образует уголь, способный интенсивно окисляться. За счет окисления угля температура поднимается до 250—300°, и опилки самовозгораются. ГОРЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫВ процессе горения древесины наблюдаются следующие явления. При поднесении пламени древесина воспринимает теплоту и нагревается, а при температуре 110° происходит высушивание ее и незначительное выделение летучих веществ. Около 130° начинается разложение древесины. Интенсивное разложение ее с изменением цвета происходит при температуре более 150°. При 200° и более начинает разлагаться главная составная часть древесины— клетчатка. Образующиеся при этом газы являются горючими, так как они содержат большое количество окиси углерода, углеводороды, водород и пары органических веществ. Если нагрев производится пламенем, то получающиеся газообразные продукты разложения воспламеняются при соприкосновении с ним, и с этого момента начинается процесс горения древесины. Таким образом, при нагревании древесины пламенем горение начинается с воспламенения газообразных продуктов разложения.
Температуры  воспламенения   наиболее   распространенных   пород древесины даны в табл. 2

Горение древесины состоит из двух стадий: пламенное горение газообразных продуктов разложения и беспламенное горение угля. Решающей в развитии пожара является стадия пламенного горения древесины. Она занимает более короткий промежуток времени и связана с выделением большого количества тепла. Температура продуктов горения при ней более высокая, чем в стадии горения угля. Уголь, образующийся на поверхности древесины в период.пламенного горения, не горит, хотя и находится в накаленном состоянии, так как его горению в этот период препятствует горение газообразных продуктов разложения, в результате чего кислород не имеет доступа к поверхности угля. Последний горит тогда, когда завершается пламенное горение при значительном выделении газообразных продуктов.
Небольшой период времени оба вида горения древесины протекают одновременно. Затем выделение газообразных продуктов прекращается, и горит только уголь. Скорость выгорания древесины зависит от объемного веса, влажности, температуры среды, количества кислорода и отношения поверхности древесины к ее объему. Более плотная древесина (дуб) горит медленнее, чем менее плотная (осина). Объясняется это тем, что более плотная древесина имеет большую теплопроводность и, следовательно, больше теплопотерь от нагреваемого слоя древесины. При горении влажной древесины значительное количество тепла расходуется на испарение влаги, поэтому на разложение древесины идет меньше тепла. Таким образом, скорость выгорания влажной древесины меньше, чем сухой.
Скорость горения древесины значительно изменяется от величины отношения поверхности к объему. Чем больше это отношение, тем больше скорость горения. Например, древесный брус сечением 10 см2, длиной 5 м имеет поверхность (без учета торцовых поверхностей) 0,1X5X4 = 2 м2, а объем 0,1X0,1X5 = 0,05 мг. На 1 м3 древесины приходится поверхность горения, равная 2:0,05 = 40 м2.   Если этот брус распилить   на 4 части   сечением
5×5 см, то их общий объем останется прежним, а поверхность будет 0,05x5x4 = 4 м2. Теперь поверхность горения 1 м3 древесины будет 4 : 0,05 = 80 м2, т. е. она возросла в 2 раза, следовательно, и скорость сгорания четырех брусков сечением 5×5 см будет больше, чем одного бруска сечением 10X10 см.
По данным ЦНИИПО*, скорость выгорания древесины равна 45—50 кг на 1 м2 в час. Такая скорость в сушильной камере может наблюдаться при полном горении, т. е. при открытых дверных проемах и открытых каналах вентиляционной системы.
При относительной герметичности камеры (плотно закрытые ворота, перекрытые каналы вентиляционной сети) горение будет затухать, а скорость выгорания древесины резко снижаться. Температура, получаемая при проведении процесса горения в адиабатических условиях, т. е. при полном отсутствии потерь тепла, называется теоретической температурой горения, до которой нагреваются продукты горения, когда все тепло, выделившееся при горении, идет на их нагревание. Действительно же достигаемые при горении древесины температуры всегда ниже теоретических, так как часть выделяемого тепла теряется в окружающую среду. Разница между действительной и теоретической температурами горения зависит от скорости сгорания и условий теплоотдачи.
В табл. 3 приведены теоретическая и практическая температуры горения различных пород древесины.

Температура горения не зависит от количества древесины, так как количество тепла, приходящееся на единицу объема продуктов горения, остается постоянным. Температура горения древесины в сушилках зависит от полноты сгорания (полное, неполное горение), величины избытка воздуха, от скорости горения, температуры древесины и воздуха. Величина температуры горения сильно влияет на развитие пожара в сушилках. Чем она выше, тем больше тепла излучается в окружающую среду и, следовательно, быстрее идет подготовка древесины к горению.


Пыль — Температура самовоспламенения — Энциклопедия по машиностроению XXL

Наименование Зольность на сухую d массу А, % Выход летучих ве-ществ v». Минимальная взрывоопасная концентрация пыли кг/м Минимальное взрывоопасное содержание кислорода, % Температура самовоспламенения пылевоздушной смеси. С  [c.33]

Основными параметрами, характеризующими взрывоопасность пылевидных горючих материалов, являются нижний концентрационный предел воспламенения, г/м и температура самовоспламенения. Классификация взрывоопасных смесей горючей пыли с воздухом приведена в табл. 7.10.  [c.507]


При хранении измельченной древесины (опилок) в кучах возможно их самовоспламенение. Температура самовоспламенения опилок близка к 275°С. Взрывоопасность может возникнуть всюду, где имеется мелкая и сухая сыпучая древесина. Поэтому особо опасными в отношении пожара и взрыва являются сухие опилки и древесная пыль. Условиями для образования взрыва являются определенная концентрация пыли в воздухе наличие источников тепла, способных воспламенить взвешенную в воздухе пыль, а также скопление электростатических зарядов, присутствие в воздухе достаточного количества кислорода, расходуемого на полное сгорание аэросмеси. Древесная пыль имеет температуру вспышки 430°С и температуру самовоспламенения 775°С.  [c.279]

Следует иметь в виду, что горючие газы, пары и пыль (бензин, ацетилен, скипидар и др.) с кислородом воздуха способны образовать взрывчатые смеси. Для возникновения взрыва достаточны определенная концентрация пара или газовоздушной смеси и импульс, способный нагреть вещество до температуры самовоспламенения (пламя, удар, сжатие и др.).  [c.170]

Текстолит горючий материал, не склонный к тепловому самовозгоранию. Аэровзвесь пыли текстолита взрывоопасна. Температура самовоспламенения — не менее 464 С.  [c.158]

Кроме того, температуру теплоносителя в системах отопления с местными отопительными приборами в помещениях категорий А, Бж В п для калориферов рециркуляционных воздушных завес, размещаемых в этих помещениях, следует принимать не менее чем на 20% ниже температуры самовоспламенения газов, паров, пыли и аэрозолей, выделяющихся в помещениях  [c.30]

Температуру теплоносителя для систем с местными отопительными приборами, размещаемыми в помещениях категорий А, Б и В, следует принимать не менее чем на 20% ниже температуры самовоспламенения газов, паров, аэрозолей и пыли, выделяющихся в помещении, но не выше при отсутствии выделений пыли-при теплоносителе воде 150° С и паре 130° С при выделении горючей пыли — 110° С в помещениях категории А и Б и 1ЗО»» С — категории В.[c.165]

Температуру воздуха при выходе из воздухораспределителей систем воздушного отопления следует принимать не более 60° С и не менее чем на 20% ниже температуры самовоспламенения газов, паров, аэрозолей и пыли, выделяющихся в помещении, но не выше 50° С у наружных дверей и 70° С у наружных ворог и технологических проемов при выпуске воздуха из воздушных завес.  [c.166]


Реакции окисления органических веществ в кислороде протекают с выделением большого количества теплоты. Повышение давления и температуры кислорода способствует значительному ускорению реакции окисления. В сжатом или нагретом кислороде процесс окисления может протекать при известных условиях с нарастающей скоростью за счет увеличения количества теплоты, выделяющейся по мере окисления все большего и большего количества вещества и повышения температуры процесса. При соприкосновении сжатого газообразного кислорода с минеральными маслами, жирами или мелкодисперсными горючими веществами (угольной пылью, ворсинками органических веществ и т. п.) может происходить их самовоспламенение, иногда являющееся причиной пожара или взрыва. В качестве первоначального импульса воспламенения в этих случаях могут быть теплота, выделяющаяся при внезапном сжатии кислорода, теплота трения и удара твердых частиц о металл, электростатический искровой разряд в струе протекающего с большой скоростью гава и т. п.  [c.9]

Для помещений с взрывоопасными производствами должны применяться вентиляторы в искрозащищенном исполнении, а температура теплоносителя для калориферов, через которые проходит рециркуляционный воздух, не должна превышать 80% значения температуры самовоспламенения газов, паров или пыли. Если в качестве теплоносителя применяется горячая вода, ее температура для категорий производств А, Б и Е при наличии горючей и взрывоопасной пыли в помещениях должна быть не выше 110°С, а при ее отсутствии — не выше 150 °С. При отсутствии соответствующего йск-розащищенного оборудования на завесу в помещениях с категориями А, Б и Е допускается  [c. 161]


Огнезащита древесины | project-house

    На протяжении истории человечества древесина играла важную роль в развитии промышленности, архитектуры, создании новых конструкций и оборудования. В настоящее время, несмотря на появление новых синтетических материалов, способных заменить древесину, ее значение для строительства и промышленности не уменьшается. Более того, выявились новые формы промышленного применения древесины, позволяющие более рационально использовать лесные ресурсы.

    Серьезным недостатком древесины, ограничивающим ее конструкционное использование, является повышенная горючесть, обусловленная органической природой материала. Несмотря на достижения науки и техники в области консервирования древесины, пока не разработан эффективный метод снижения ее горючести, доступный для массового внедрения в строительство. Недостатки существующих методов заключаются либо в сложности технологии защитной обработки, либо в дефицитности материалов, либо в ухудшении физико-механических и декоративных свойств обработанной древесины.

     В пожарном отношении древесина и материалы на ее основе практически одинаковы. При полном сгорании 1 кг абсолютно сухого материала они выделяют сравнительно близкие количества теплоты, кДж/кг: древесина (сосна) 18465…20887; ДВП полутвердая 18560; опилки (сосновые) 19420; фанера (березовая) 20283. Различие заключается лишь в скорости выделения этого тепла, которая в значительной степени зависит от влажности материала. Практически одинаковы и температурные показатели воспламеняемости этих материалов: воспламенение 238…255°С; самовозгорание тлением 258…305°С и самовозгорание пламенным горением (самовоспламенение) 360…427°С. Массовая скорость выгорания древесины зависит от температуры, причем доски и бревна при одинаковой влажности имеют одну и ту же массовую скорость [8,33×10 ‾³ кг/(м²×с)] при стандартной температуре пожара 1073°С. Однако при равной горючей загрузке досок и бревен доски сгорают быстрее, так как имеют большую, чем бревна, поверхность горения. При этом скорость обугливания составляет 0,7 мм/мин, а линейная скорость распространения огня достигает 4,4 мм/мин.

     Для полного сгорания 1 кг воздушно-сухой древесины требуется в среднем 4,6 м³ воздуха. Конечным результатом горения является СО2 и незначительное (около 0,5 % по массе) количество минеральных остатков золы.

   Воспламенение древесины может произойти как от открытого источника огня (пламени или искры), так и от нагретых предметов или горячих газов. При повышении температуры до 125 °С из древесины быстро испаряется влага; после этого она разлагается с выделением горючих летучих веществ. При температуре выше 210 °С и наличии источника открытого огня воспламеняются летучие вещества, температура повышается и процесс переходит в экзотермическую стадию горения с выделением тепла. При температуре 260 °С начинается длительное и устойчивое горение летучих продуктов пиролиза древесины с образованием пламени и дальнейшим повышением температуры. При температуре 450 °С и более пламенное горение древесины переходит в беспламенное горение угля с температурой до 900 °С.

   Древесина самовоспламеняется при температуре свыше 330 °С. При длительном нагревании температура самонагревания значительно снижается. Например, самовозгорание древесины наблюдалось при 166 °С через 20 ч. Это явление необходимо учитывать при размещении деревянных конструкций вблизи нагреваемых предметов (отопительных приборов, труб, дымоходов и т, п.). Должны быть обеспечены такие условия изоляции от нагревания, чтобы установившаяся, длительно действующая температура не превышала 50 °С.

   Продолжение и развитие самостоятельного горения зажженного деревянного элемента возможно только при условии, если количество тепла, отдаваемого горящей поверхностью в единицу времени в окружающее пространство, не превышает количество тепла, генерируемого этой поверхностью. Как показывают расчеты, 1 м² горящей древесины способен выделять 260…327 тыс. кДж/ч. Эта величина является показателем активности горящей поверхности древесины.

    Скорость нагрева определяется теплофизическими свойствами и физическим состоянием древесины, условиями теплообмена с окружающей средой, размерами и формой изделия из древесных материалов. Под действием потока теплоты от пламени на горящую поверхность происходит пиролиз древесных материалов. При температуре несколько выше 100 °С благодаря наличию воды в древесине протекает в основном гидролиз полисахаридов. При температуре свыше 150 °С процесс разложения ускоряется, При температуре от 275…285 до 350 °С выделяется большое количество СО2, СО (в соотношении 2:1) и жидкого дистиллята, содержащего уксусную кислоту, ее гомологи и метанол. При температуре свыше 280 °С количество С02 и СО снижается, образуются водород и углеводороды. При температуре 350…500 °С разложение лигнина и экстрактивных веществ сопровождается образованием незначительного количества жидких продуктов, главным образом тяжелой смолы, СО2, СО и углеводородов. Концентрация углеводородов достигает максимума при 380…500 °С. Неконденсирующиеся при 400…500 °С газы состоят в основном из: СО2 (43…46%), СО (29…33%), Н (1,9…2,3%), непредельных (2,2…3,7%) и предельных (17…22%) углеводородов.

    Выход продуктов разложения древесины зависит от температуры и продолжительности пиролиза. В среднем для обычных пород древесины образуется до 30-35% угля, 45-50% жидкого дистиллята и 15-20% газообразных веществ. При этом выход уксусной кислоты составляет для хвойных пород — 2,5…3,5%, для лиственных пород — 7%, а выход метана — соответственно 0,7…0,8 и 1,2 % массы абсолютно сухой древесины.

    Жидкий дистиллят пиролиза древесины содержит водорастворимые продукты: кислоты жирного ряда (муравьиная, уксусная, припионовая, масляная, валериановая и др.), спирты (главным образом метиловый), сложные эфиры (метилацетат, этилацетат и др.), кетоны (ацетон, метилкетон) и альдегиды (муравьиный, уксусный), фурфурол и другие соединения. В углеводородных продуктах найден так же ангидрид глюкозы — левоглюкозан.

   Отстойная смола состоит из летучих продуктов термического разложения древесины, нерастворимых в водном дистилляте. Выход смолы составляет для лиственных пород около 4-6 % водного дистиллята, для хвойных пород — около 10…12 %. Наиболее важной составной частью древесной смолы является фенол (10. ..20 %). Кроме того, найдены пирокатехин, их гомологи и метиловые эфиры, а в смолах лиственных пород — производные пирогаллола.

Таким образом, процесс термического разложения древесины протекает в две стадии: первая стадия (при нагревании до 280 °С) — разложение идет с поглощением тепла; вторая стадия, в свою очередь, подразделяется на два периода: сгорание газов, образующихся при термическом разложении древесины (пламенное горение), и сгорание образовавшегося древесного угля (тление).

  В результате анализа состава продуктов сухой перегонки сосновой древесины выясняются причины воспламенения древесины при достижении ею температуры, близкой к 280 °С. При температуре до 280 °С в составе выделяющихся газообразных продуктов преобладает СО2 (причем теплотворная способность газа не превышает 5,07 кДж/м³). Преобладающим продуктом при 280 °С становятся горючие газы — смесь углеводородов и Н2, а теплотворная способность резко возрастает, достигая 20,03 кДж/м³. Изменение характера образующихся продуктов связано с выделением при 280 °С тепла, составляющего до 6 % теплоты горения.

    Из рассмотрения закономерностей процессов пиролиза и горения древесины и материалов на ее основе следует, что для снижения их горючести  необходимо:

  • снизить скорость нагрева поверхности материалов с целью образования слоя угля, обладающего плохой теплопроводностью;

  • направить пиролиз материала в сторону образования негорючих газов или снижения количества выделяющихся горючих газов;

  • создать условия для  предотвращения  тления  угля.

Практически снижение горючести древесины достигается следующими методами:

  • нанесеняем на поверхность материалов огнезащитного покрытия, обеспечивающего образование коксового слоя и предотвращение его тления и горения;

  • пропиткой древесины и материалов на ее основе или введением в их состав веществ, способствующих протеканию дегидратации древесины с минимальным выделением горючих газов и максимальным выходом угля.

Снижение горючести древесных материалов с помощью покрытий

    Наиболее перспективным и эффективным методом огнезащиты древесных материалов в условиях строительной площадки является нанесение огнезащитных покрытий. Передача тепла через покрытие к защищаемому материалу происходит за счет теплопроводности самого покрытия и его твердых продуктов разложения. Поэтому решающим фактором, определяющим эффективность огнезащитных покрытий, является их теплоизолирующая способность, которая зависит от толщины покрытия. Однако чрезмерное увеличение толщины покрытия, полезное с точки зрения пожарной безопасности, отрицательно влияет на их эксплуатационные свойства. Кроме того, толстые покрытия и покрытия с непрозрачными наполнителями лишают древесные материалы их высоких декоративных качеств. Поэтому в настоящее время наметилась тенденция использовать полимерные огнезащитные покрытия, позволяющие сохранять цвет и текстуру древесных материалов.

   Огнезащитные покрытия по механизму действия, толщине и функциональному назначению подразделяются на следующие типы:

  • огнезащитные обмазки толщиной 10…70 мм, для декоративных целей не используются;

  • огнезащитные краски толщиной 1. ..10 мм; они могут выполнять декоративные цели, скрывая при этом цвет и текстуру древесины;

  • декоративные покрытия, образующие защитную пленку толщиной до 1 мм, сохраняют цвет и текстуру древесины;

  • вспучивающиеся покрытия;

  • комбинированные покрытия.

В зависимости от области применения огнезащитные покрытия подразделяются на неатмосфероустойчивые, которые эксплуатируются только в закрытых отапливаемых помещениях с относительной влажностью воздуха не более 70%, и атмосфероустойчивые.

   Огнезащитные обмазки представляют собой штукатурные растворы, в которых песок заменен легким наполнителем (асбест, гранулированные шлаки, перлит, вермикулит и т.д.). Количество и природу вяжущего вещества (цементы различных марок, гипс, известь, глины, жидкое стекло и т.д.) выбирают в зависимости от условий эксплуатации, влажности, требуемой прочности слоя и т. п.

Обмазки нашли широкое применение из-за их дешевизны и доступности сырья.

Гипсовые обмазки

    Во время пожара дегидрат сульфата кальция CaSО4×2h3O в процессе превращения в CaSО4 выделяет пары воды (около 20 % своей массы) и поглощает большое количество тепла (696 кДж/кг гипса). За время дегидратации температура на необогреваемой стороне гипсового элемента не превышает 100 °С. Нагревание этой стороны элемента толщиной 3 см до указанной температуры наступает через 1 ч, а элемента толщиной 5 см — через 2 ч.

  Гипсовый раствор ручного приготовления рекомендуется применять только при выполнении мелких работ, например при заделке небольших отверстий, неплотностей и т.д. Гипсовый раствор, наносимый на поверхности путем торкретирования, приготовляется механически и содержит около 55 % воды. Торкретированный гипсовый слой имеет большую плотность (1200 кг/м3) и повышенную механическую прочность при сжатии. Специальный огнезащитный гипс содержит добавки вермикулита, перлита, минеральных волокон. В отличие от гипса без этих добавок специальный гипс в процессе огневого воздействия незначительно подвергается трещинообразованию.

     При огневых испытаниях деревянных стоек с поперечным сечением 15×15 см, высотой 230 см с нагрузкой 10000 кг получены следующие показатели предела огнестойкости:

Неоштукатуренная стойка — 52 мин;

Оштукатуренная по металлической сетке при толщине штукатурки 10 мм — 1 ч 21 мин;

Оштукатуренная по металлической сетке при толщине штукатурки 20 мм — 1 ч 58 мин.

   В качестве специальных добавок к гипсу применяют также суперфосфат Ca(h3PO4)×h3О в соотношении 3:7 (суперфосфат:гипс). Суперфосфат можно использовать в качестве самостоятельной неатмосфероустойчивой белой обмазки.

   Широко используют также известковые обмазки, состоящие из гашеной извести и наполнителя; известково-глиняные; известково-глино-солевые (с добавлением поваренной соли) и др.

    В последние годы начали применять обмазки на основе поливинилацетата, фурановых олигомеров, полиуретанов, мономера ФА, фенолофурилацетанового олигомера. На основе этих олигомеров приготовляют обмазки, содержащие в качестве наполнителей вермикулит, андезит, графит, асбест, диаммонийфосфат. Обработанные этими обмазками древесноволокнистые плиты становятся трудновоспламеняемыми (потери массы менее 3 %). Интересен вариант обмазки в виде покрытия из пенополиизоцианурата, выдерживающего значительные тепловые нагрузки (до 900 °С). Применяют также отверждающийся в присутствии влаги полиуретановый фторполимер, наполненный фенольными микросферами, обмазки на основе серы, в которую введен пластификатор (сульфиды металлов), антипирен (декабромдифенилоксид) и неорганические наполнители.

Огнезащитные краски

   Краски представляют собой смесь связующего, пигмента и наполнителя, способную к самопроизвольному твердению, причем образующаяся пленка может служить как для огнезащитных, так и для декоративных целей. В качестве связующих для огнезащитных красок применяют минеральные и органические (битумы, олифы, пеки, дегти) вяжущие, синтетические и модифицированные природные полимеры. Для улучшения физико-механических свойств пленки на органических связующих и для придания ей пластичности в состав краски вводят пластификаторы (глицерин, пентахлордифенил, трикрезилфосфат и др. ). Для окрашивания плёнки используют в основном минеральные (окись цинка, сурик железный, мумия, охра, окись хрома, сажа, графит и др.) пигменты. Огнезащитные краски при нанесении на древесину закрывают ее текстуру и относятся к кроющим покрытиям.

    Огнезащитные краски можно классифицировать по виду применяемого связующего. На основе минеральных вяжущих нашли применение силикатные и магнезиальные (хлоридныё) краски. Силикатные краски изготовляют на основе калиевого или натриевого жидкого стекла. Силикатные краски имеют высокие огнезащитные свойства, но в связи с растворимостью жидкого стекла в воде имеют существенные недостатки: слабую устойчивость к атмосферным воздействиям; хрупкость, обусловливающую недолговечность покрытий на материалах и конструкциях, способных изменять размеры или вибрировать; меление.

Для повышения атмосферостойкости силикатных красок:

— применяют калиевое жидкое стекло;

— увеличивают модуль жидкого стекла, что приводит к уменьшению растворимости и увеличению устойчивости к действию СО2;

— вводят в состав краски вещества, образующие с жидким стеклом водонерастворимые соединения (мел, кремнефтористый натрий и др. ), а также обладающие гидрофобными свойствами (совол, хлорпарафины и др.) и повышающие стойкость к действию СО2;

— обрабатывают поверхность краски после подсыхания растворами солей, взаимодействующих с жидким стеклом с образованием нерастворимых соединений;

— уменьшают толщину слоя силикатной краски, что приводит к лучшему сцеплению с поверхностью древесины и меньшей подверженности краски растрескиванию.

   Лучшими огнезащитными свойствами обладают краски, в которых жидкое стекло присутствует в избыточном количестве. Без этого избытка неплавкая пленка покрытия при сильном нагреве дает трещины и обнажает защищаемую поверхность; избыточное жидкое стекло, плавясь и выпучиваясь при нагревании, мешает образованию трещин.

   Недостатком метода обработки поверхности краски растворами солей является  разделение краски на два слоя с различными коэффициентами линейного расширения и эластичности. Верхний слой оказывается плотным, а нижний содержит избыток жидкого стекла. В результате этого покрытие получается неустойчивым к колебаниям температуры; при нагревании легко образуются трещины. Трещины возникают и в процессе твердения верхнего слоя вследствие его сжатия за счет происходящих химических реакций.

   Магнезиальные (хлоридные) краски получают на основе оксида магния MgO путем затворения его растворами хлористого магния или кальция. MgO плохо растворяется в воде и лучше в растворе MgCl2. При гидратации MgO образуется твердый раствор Mg(OH)2 в MgCl2, отличающийся высокой прочностью и огнезащитными свойствами.           Масляные краски на основе олифы обладают более высокой атмосферо- и водостойкостью, чем рассмотренные выше. Для снижения горючести олифы (как натуральной, так и искусственной — оксол) вводят большое количество минеральных наполнителей (в том числе и асбеста) и пигментов; антипирены (бура, смеси хлорпарафина и триоксида сурьмы и т.д.) или модифицируют ее хлорсодержащими полимерами.

    Примером масляной огнезащитной краски может служить краска МХС, разработанная во ВНИИПО. В зарубежной практике применяют масляные огнезащитные краски на основе льняного масла модифицированного алкидными полимерами с добавлением хлорпарафина, полиамида №93, масла «Изано». Добавление хлорпарафина, содержащего 40% хлора, позволяет экономить примерно 25% алкидного связующего. Минеральными компонентами краски являются диоксид титана, борат цинка, сульфат и карбонат свинца, оксид цинка. Объемное содержание пигментов в данной краске составляет 24%.

  Для окраски внутри помещений применяют краски на основе алкидных полимеров, модифицированных хлоркаучуком и силиконовой смолой; Минеральные компоненты краски: диоксид титана, фосфат аммония; объемное содержание пигмента в данной краске составляет 67%. Силиконы значительно повышают стойкость покрытий к мытью.

    Расход льняного масла может быть значительно (до 50%) сокращен при использовании в красках хлорпарафина, содержащего 70% хлора. Такие краски сохраняют свои декоративные и защитные свойства в течение нескольких лет в условиях субтропического климата. Для окраски деревянных конструкций льняное масло из составов может быть полностью исключено и заменено, смесью хлорпарафинов.

Покрытия, образующие защитную пленку

Создание огнезащитных прозрачных покрытий, сохраняющих цвет и текстуру древесины, является довольно сложной задачей. В МИСИ им. В. В. Куйбышева разработаны огнезащитные декоративные покрытия марок ПНФА, ЭДАМ и АЖМ.

1. Марка ПНФА. Его состав, мас. ч.: полиэфира ПН-1 — 50, фосфакрилата — 50; гипериза — 3; ускорителя «В» — 5…8.

2. Марка ЭДАМ. Его состав, мас. ч.: эпоксидный олигомер ЭД-20— 100; трикрезилфосфат — 40…50; полиэтиленполиамин — 10.

3. Марка АЖМ. Изготовляют на основе мочевино-формальдегидного олигомера с содержанием сухого остатка не менее 60 % (например, можно использовать олигомер марки МФ-17 и др.)—20 мас. ч.; в качестве пластификатора используют совол; в качестве отвердителя — сернокислый алюминий 3 мас. ч.; контакт Петрова — 0,375 мас. ч.; вода — 6 мас. ч. Составы наносят на поверхность кистью или распылением. Жизнеспособность составов 20—30 мин. Расход 0,4… 0,6 кг/м2. После отверждения составов (8…12 ч) получают прозрачные, водостойкие и долговечные покрытия. Они имеют хорошую адгезию к дереву — 20…25 МПа, прочность при ударе 0,2…0,4 кг-м, водопоглощение 0,5…1 % по массе и потерю массы по методу КТ 7…8,5 %.

Для получения огнезащитных декоративных покрытий можно применять бромсодержащий эпоксидный олигомер марки П-631 или эпоксидный олигомер марки УП-614, содержащий до 20 % хлора. Покрытия на основе УП-614 наряду с огнезащитными свойствами отличаются эластичностью и высокой коррозионной стойкостью. В качестве основы защитных покрытий представляют интерес фосфорсодержащие аллиловые полимеры.

  За рубежом прозрачные огнезащитные покрытия изготовляют на основе высокохлорированного (до 64%) сополимера Haloflex-202, полиэфирных, эпоксидных, алкидных или акриловых полимеров, поливинилацетата или хлоркаучуков. Используют также покрытия на основе полиуретанов, ацетобутиратцеллюлозы, хлорпарафина и модифицированного гексаметилендиизоцианата. Оптимальная толщина покрытия 127—152 мкм.

Вспучивающиеся покрытия (ВП)

   ВП являются наиболее перспективными покрытиями для огнезащиты строительных конструкций. Они наносятся тонким слоем и в процессе эксплуатации выполняют функции лакокрасочного декоративного материала. При действии высоких температур покрытие вспучивается, значительно увеличиваясь в объеме с образованием коксового пористого слоя. Проблема разработки ВП с высокими огнезащитными свойствами связана как с обеспечением вспучиваемости и стабильности угольного слоя при действии высоких температур, так и адгезии к древесине, сохранения декоративных и огнезащитных свойств при длительной эксплуатации, простоте их устройства.

    Вспучивающиеся покрытия являются многокомпонентными системами, состоящими из связующего, антипирена и пенообразователей — вспучивающих добавок. В качестве связующих в основном используют полимеры, проявляющие склонность к реакциям циклизации, конденсации, сшивания и образования нелетучих карбонизированных продуктов: аминоальдегидные полимеры, латексы на основе сополимеров винилиденхлорида с винилхлоридом, галоидированные синтетические и натуральные каучуки, эпоксидные полимеры, полиуретаны и др. Компоненты, обусловливающие вспучивающие и огнезащитные свойства покрытий, подразделяются на следующие группы:

1. Вещества, разлагающиеся в интервале 100…250 °С с образованием кислот. К ним относятся неорганические соли фосфорной и борной кислот (ортофосфаты аммония, полифосфаты аммония, бура и др.) и фосфорорганические вещества (фосфаты мочевины или меламина, фосфакрилат, полифосфориламид и др.).

2. Вещества, разлагающиеся с выделением паров воды или негорючих газов (полисахариды): крахмал, декстрин, пентаэритрит и его гомологи, стереоизомерные гекситы — манит, сорбит и др.

3. Синергиты. К ним относятся мочевина, меламин, дициандиамид, гуанидин, мелем. Также известно применение сульфогуанидина ароматических сульфамидов, 5-амино-2-нитробензойной кислоты, сульфатов аминобензойной кислоты, производных триазина и других соединений.

4. Галогенсодержащие вещества типа хлорпарафина, совола, трихлорэтилфосфата; галогенсодержащие полимеры и сополимеры оказывают пластифицирующее действие и являются источниками галоидоводородов, которые способствуют как вспениванию покрытий, так и огнезащите.

   При создании вспучивающегося покрытия, в состав которого входят перечисленные выше компоненты, а также наполнители, красители и другие вещества, возникает сложность в обеспечении их совместимости, которая в основном и определяет свойства покрытия. Поэтому при разработке вспучивающихся покрытий пользуются математической моделью. Модель позволяет по физическим свойствам покрытия предсказать температурный режим защищаемой поверхности и может быть использована для оценки эффективности ВП и выбора направлений для их создания. При действии высоких температур ВП разлагаются, выделяя пары или газы, которые блокируют конвективный перенос тепла к защищаемой поверхности, подавляют пламя вблизи слоя покрытия и уменьшают радиационный поток тепла. Образующийся пористый слой обуглившегося ВП является теплозащитным слоем между источником тепла и защищаемой поверхностью. Объем образовавшегося обугленного слоя в зависимости от состава может составлять от 5 до 200 первоначальных объемов покрытия.

   Первые вспучивающиеся покрытия, кроме мочевины, формальдегида и фосфатов, содержали также крахмал, декстрин, сахар, пептаэритрит и являлись двухкомпонентными системами. Затем начали появляться однокомпонентные составы на основе фенолоформальдегидного олигомера « льняного масла с использованием буры и борной кислоты, водорастворимого мочевиноформальдегидного олигомера, их смесей с фенолоформальдегидными и акриловыми полимерами; эпоксидных олигомеров, модифицированных полибутилметакрилатом; галогенсодержащих полимеров, сополимеров винилхлорида и винилиденхлорида; винидацетата и его сополимера с акрилонитрилом; полиэфирных олигомеров; полиуретанов и т.д.

   Наиболее эффективными и доступными оказались составы ВП на основе аминоформальдегидных олигомеров с применением фосфатов и полифосфатов в качестве антипиренов и газообразователей. В ряде стран они выпускаются в промышленном масштабе, например в ГДР состав марки ДS-324, в Финляндии состав «Вивтер», в СФРЮ и ФРГ — состав «Пироморс» и т. д.

   В РФ применяется огнезащитное покрытие ВПД (ГОСТ 25130—82), представляющее собой смесь термостойких, газообразующих и волокнистых наполнителей в водном растворе меламиноформальдегиднои смолы ММФ-50 и карбоксиметилцеллюлозы. Состав «Экран» (ТУ 400-1/407-3-78) выпускается в виде двух отдельных частей А и В, которые смачивают перед применением в соотношении 65:35. Часть А представляет собой раствор жидкого натриевого стекла, часть Б — смесь мочевиноформальдегидного олигомера, наполнителей и газообразователей. Общая толщина покрытия 3…3,5 мм. Древесина, окрашенная составом «Экран», относится к группе трудносгораемых материалов.

   На основе фосфатного связующего разработана краска ОФП-9 (ГОСТ 23790—79) для огнезащиты деревянных конструкций, эксплуатирующихся внутри помещения с относительной влажностью воздуха не более 75 %. Краска состоит из связующего (полиметафосфата натрия) антипирена (гидрооксид алюминия) и пигмента (железный сурик или оксид цинка). При тепловом воздействии метафосфат натрия оплавляется и, вступая в химическое взаимодействие с наполнителем, образует на защищаемой поверхности тонкую керамическую пленку. Одновременно происходит разложение антипирена с выделением большого количества Н2О, в результате чего покрытие вспучивается, образуя теплоизоляционный слой. Применение краски ОФП-9 позволяет перевести древесину и материалы на ее основе в группу трудносгораемых материалов.

Комбинированные покрытия

  Они представляют собой комбинацию нескольких слоев (с различными физико-механическими показателями), нанесенных на поверхность защищаемого материала:

1. Комбинация неатмосферостойкого покрытия, как вспучивающегося, так и невспучивающегося, с нанесенным сверху атмосферостойким покрытием с пониженной горючестью (например, эмали XB-5169).

2. Двухслойные покрытия на основе одного связующего с различными содержанием и видом наполнителя и антипирена. В нижний слой обычно вводят большое количество наполнителя, например 65…70 % тригидрата оксида алюминия. Верхний слой представляет собой вспучивающееся покрытие. Кроме того, в нижний слой вводят теплоизоляционные и волокнистые наполнители (в том числе металлические) и другие добавки. Известны также покрытия, состоящие из двух или более слоев вспенивающихся покрытий на основе фенолоформальдегидных полимеров, разделенных промежуточным слоем из эпоксидного полимера.

   Для повышения устойчивости минеральных и особенно силикатных красок и покрытий к действию влаги и углекислоты сверху наносят защитный слой на основе реакционно способных олигомеров (например, эпоксидного олигомера марки ЭД 20…100 мм, фурилового спирта, полиэтиленполиамина) или растворов полимеров с добавками антипиренов или даже без них. Защитный слой полимера обладает хорошей адгезией к силикатному покрытию, практически не снижает огнезащитные свойства покрытия в целом, в то же время превращает это покрытие в атмосферостойкое. Такие покрытия можно отнести ко второму виду. К ним также относятся минеральные покрытия с адгезионным слоем и трехслойные покрытия: адгезионный слой — минеральное покрытие — атмосферостойкое покрытие. На защищенную поверхность полимерного покрытия, содержащего теплоизоляционный неорганический наполнитель, можно наклеить алюминиевую фольгу. Для этого поверхность древесных материалов обрабатывают струей сжатого воздуха под давлением 0,36 МПа со взвешенными в нем порошкообразными частицами галогенсодержащих соединений, оксидов металлов, фосфата аммония и моноэтаноламина, карбамида, а затем облицовывают алюминиевой фольгой толщиной слоя 2 мм.

    Для защиты деревянных конструкций известны также покрытия, представляющие собой многослойные системы, приклеиваемые к защищаемой поверхности. Они состоят из листового материала (асбестовая и целлюлозная бумага или ткань), пропитанного вспучивающейся композицией. Второй слой — защитный, состоящий из полимера с пониженной горючестью или алюминиевой фольгой. Эти покрытия крепятся на защищаемую поверхность с помощью клеев.

   Распространенным способом отделки древесных плитных материалов является облицовка их декоративными трудновоспламеняемыми полимерными (поливинилхлоридными) пленками. Процесс облицовки плит менее трудоемок, чем нанесение лакокрасочных покрытий. Для наклейки пленок применяется огнезащитный перхлорвиниловый клей. Кроме того, пленка может иметь невысыхающий клеевой слой, в связи с чем замена облицовки в случае ее повреждения значительно облегчается.

Огнезащитная пропитка древесины

  Пропитка древесины растворами антипиренов или полимеров в зависимости от их количества и глубины проникания позволяет ей приобрести свойства невозгораемости при местном или продолжительном воздействии высокотемпературного источника огня. Отличие такого материала от защищенного методом обмазки или окраски заключается в том, что он оказывает повышенное сопротивление действию огня не только на стадии возгорания или самовозгорания, но и в условиях развивающегося пожара.

     Для получения огнезащищенных древесных материалов существуют следующие способы пропитки: пропитка под давлением, автоклавно-диффузионная пропита, пропитка в ванне, поверхностная пропитка и пропитка с помощью суперобмазок.

   Пропитка под давлением производится в горизонтальных пропиточных цилиндрах объемом 2…70 м3 при давлении до 1. ..1,6 МПа в течение 1 ч. Температура во время пропитки равна 55…60 °С;

   На процесс пропитки большое влияние оказывает порода древесины. Например, для березы длительность процесса составляет 2…6 ч при давлении 0,8…1 МПа, для сосны — 8…12 ч и 10…12 МПа, для дуба — 15…20 ч и 1,5…1,6 МПа соответственно.

     Несмотря на эффективность этого способа, пропитку ДСП применяют ограниченно. Она пригодна лишь для плит, изготовленных с применением водостойких феноло-формальдегидиых связующих. В процессе пропитки древесина набухает, необратимо деформируется, в результате чего снижается класс шероховатости поверхности. Последующая сушка плит делает процесс пропитки нерентабельным.

 При автоклавно-диффузионной пропитке древесину подвергают пропитке антипиренами в условиях последовательного изменения давления в автоклаве. Разработано несколько режимов диффузионной пропитки древесины (ГОСТ 20022.10—83).

   Пропитку в ванне (вымачивание) ведут в емкостях методом горяче-холодных ванн. Для введения пропиточной жидкости используют вакуум, который создается благодаря уменьшению объема воздуха после перенесения ее из горячей ванны (80…90 °С) в холодную. Недостатками этого метода являются весьма слабая пропитываемость ядровой части древесины, ограниченная возможность регулирования количества вводимого пропиточного состава и значительная продолжительность процесса.

    Метод поверхностной пропитки заключается в нанесении (в несколько раз с промежуточной сушкой не менее 12 ч) горячего (≈60 °С) пропиточного раствора на готовые деревянные конструкции.

  Диффузионный метод пропитки состоит в нанесении на сырую древесину смеси антипирена с небольшим количеством хорошо набухающего клейкого вещества. Поскольку соль во влажной пасте сильно концентрирована, а сок в древесине представляет собой раствор солей слабой концентрации, то возникает так называемое осмотическое давление, обусловливающее проникание антипиренов в поры древесины. Недостаток этого метода — очень большая по сравнению с предыдущими методами длительность процесса пропитки (≈140 сут).

  Для пропитки в основном применяют неорганические водорастворимые антипирены. Попытка применения жидкого стекла в качестве огнезащитного пропитывающего состава для древесины не дала положительных результатов. Это можно объяснить тем, что жидкое стекло является коллоидным раствором, проникание которого в поры древесины представляет значительно большие трудности, чем истинного раствора.

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
А.Н. БАРАТОВ, Р.А. АНДРИАНОВ, А.Я. КОРОЛЬЧЕНКО, Д.С. МИХАЙЛОВ, В.А. УШКОВ, Л. Г. ФИЛИН
Стройиздат, 1988

 

Статья взята отсюда: ОГНЕЗАЩИТА МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНЫ. В источнике ещё более подробное описание, в том числе массовые пропорции и рекомендации по приготовлению и использованию практически всех вышеописанных составов. 

Деревянные конструкции. Пределы огнестойкости. Методики расчета

Деревянные конструкции. Пределы огнестойкости. Методики расчета

В строительстве применяются ограждающие и несущие конструкции, выполненные с примением древесины и древесных материалов.

Соединение деревянных конструкций выполняется с помощью гвоздей, шурупов, саморезов, гвоздевых пластин, хомутов, врубку без помощи специальных приспособлений. Наиболее надежным является нагельное соединение с помощью болтов (нагелей), врубку.

Широкое применение получили деревянные клееные конструкции: балки, фермы, панели и т.д.

Клееные балки (ЛВЛ) выполняются из слоев лущеного шпона толщиной 33 и 42 мм после фрезерования с отношением высоты к ширине поперечного сечения h/b=6-8. В последнее время в практике строительства применяются армированные клееные балки. В сжатую и растяную зоны таких балок, в заранее профрезерованные отверстия вклеивается стальная арматура периодического профиля класса A-II, A-III. Армирование балок позволяет увеличивать их несущую способность и жесткость во время эксплуатации.

Клеефанерные балки, по сравнению с дощатокленными, имеют более рациональное распределение материала по сечению. Пояса в таких балках выполняются из досок, а стенки из ОСП (ориентированно-стружечная плита) толщиной не менее 20 мм. Поперечное сечение клеефанерных балок может быть коробчатым или двутавровым. Чтобы предотвратить потерю устойчивости плаской фанерной стенки из её плоскости, стенку укрепляют ребрами жесткости из досок.

Причиной обрушения деревянных элементов конструкции во время пожара является обугливание части сечения. Действующая на деревянный элемент или конструкцию нагрузка воспринимается необугленной частью сечения, уменьшение размеров которого во время пожара способствует снижению несущей способности элемента. Огневые испытания показали, что изгибамемые деревянные элементы или конструкции, к которым относятся балки, могут разрушиться не только в сечении, где действует максимальные нормальные напряжения от изгиба, но и в их опорных зонах, где наблюдатся действие максимальных касательных напряжений.

Это объясняется том, что прочность древесины на действие касательных напряжений, способствующих её скалыванию вдоль волокон, а также прочность клеевого шва в условиях температурного воздействия при пожаре снижается быстрее, чем изгибная прочность древесины.

Результаты огневых испытаний, проведенных в ЦНИИСК им. Кучеренко, показали что предел огнестойкости клееных балок с размерами сечения 200х200 мм, 130х200 мм, 130х400 мм, при действии сосредоточенных гагрузок, расположенных в 1/3 пролета конструкции, составляли 27-28 мин. При соотношении размеров поперечного сечения h/b>6 в условиях пожара может наблюдаться потеря плоской формы устойчивости балки.

Несущая способность армированных балок при пожаре меньше чем у неармированных. Это объясняется низкой термостойкостью эпоксидных клеев при прогреве их до температуры 80-100С. С учетом защитного слоя древесины толщиной 20-40 мм прогрев клеевого шва в армированных балках до критической температуры происходит  через 20-25 мин после начала  действия «стандартного пожара».  Из рассмотренных конструктивных решений балок наиболее пожароопасными являются клеефанерные балки, что объясняется небольшими размерами поперечных сечений их элементов. Обрушение клеефанерных балок в условиях  пожара может произойти за счет исчерпания несущей способности растянутого нижнего пояса, разрышения клеевого шва, крепящего деревянный пояс к фанерной стенке, а также выхода из строя сомай фанерной стенки. Наличие пустот в балках коробчатого сечения способствуют распространению огня по конструкции.

При определении предела огнестойкости балок из условия прочности по нормальным напряжениям необходимо учитывать, что балка с переменной по длине высотой, в отличие от балки с непостоянной высотой, сечение где действуют максимальные нормальные напряжения от изгиба не совпадают с сечением , в котором рассматривается действие максимального момента. Так для двускатной шарнирно-опертой балки, воспринимающей равномерно распределенную нагрузку, сечения с максимальными нормальными напряжениями распологаются от опор на расстоянии x=lhо/2h.

 

К балочным плоскостным сквозным конструкциям относятся различные типы ферм. Достоинством ферм, по сравнению с балками, является наиболее рациональное распределени материала в виде поясов и элементов решетки, что способствует снижнию материалоемкости этих конструкций. Однако большое количество узлов и, в связи с этим, наличие жестких требований к точности изготовления ферм увеличивает трудоемкость их производства. Стропильные деревянные фермы применяются для перекрытия пролетов от 9 до 40 м. В большинстве случаев применяются металлодеревянные фермы, в которых сжатые элементы решетки и верхний пояс изготавливают из клееной или цельной древесины, а растянутые элементы решетки и нижний пояс выполнены из профильной или круглой стали. 

 

Дощатоклееными рамами в зданиях различного назначения перекрываются пролеты от 12 до 30 м. В строительстве применяются двухшарнирные и трехшарнирные рамы. Среди различных типов двухшарнирных рам наибольшее распространение получили рамы с жестко закрепленными в основание стойками. Высота стоек таких рам может превышать 4 м.

 

Гнутоклееные рамы изготавливают из досок толщиной 16-25 мм после фрезерования с радиусом гнутья 2-4 м и высотой стоек до 3,5 , что обеспечивает условия перевозки транспортом. Гнутоклееные рамы пролетом 58 м были использованы при строительстве крытого дворца спорта на 4000 мест в г. Твери. Предел огнестойкости арок и рам выше чем у ферм, что объясняется более мощными сечениями их элементов. Исчерпание несущей способности этих конструкций при огневом воздействии может наступить из-за потери прочности клееных элементов в сечениях, где действует максимальный изгибающий момент, а также за счет потери устойчивости плоской формы сечения в результате обрушения связей или элементов ограждения, выполняющего роль связей. Кроме этого, как показал пожар в здании легкоатлетического манежа «Трудовые резервы» в г. Минске, отказз арок и рам может произойти из-за потери несущей способности узлов. В условиях пожара более опасными являются арки, в которых распор воспринимается стальной затяжкой, обладающей низким пределом огнестойкости. 

При оценке пределов огнестойкости арок и рам необходимо учитывать, что деревянные этих конструкций работают в условиях сложного сопротивления от совместного действия нормальной силы сжатия и изгибющего момента. В арках максимальный момент возникает в 1/4 пролета конструкции, от совместного действия на всем пролете постоянной нагрузки (собственный вес арки и вес ограждающих конструкций) и снеговой нагрузки, расположенной на половине или части пролета. Максимальный момент в рамах наблюдается в зоне их карнизов при совместном действии постоянной и снеговой нагрузок на всем пролете конструкции.

Факторы, определяющие огнестойкость деревянных конструкций. Модели.

В условиях пожара снижение несущей способности деревянных конструкций определяется снижение несущей способности их деревянных элементов и узловых соединений этих элементов. Снижени несущей способности деревянных элементов конструкций происходит из-за обугливания древесины, что приводит к уменьшению размеров рабочего сечения их элементов, способного воспринимать действующие нагрузки, а также из-за изменения прочности древесины в необуглившейся части сечения. На изменение несущей способности узловых соединений при пожаре оказывает влияние как обугливание древесины, так и снижение прочности стальных элементов, используемых в конструкциях этих содинений (нагели, стальные накладки, башмаки).

По результатам исследований, проведённых ВНИИПО МВД РФ, предложена следующая физическая модель обугливания древесины деревянных конструкций при воздействии на них «стандартного» пожара, включающая два этапа. В ссответствие с рисунком 4.18,а первый этап процесса характеризуется интенсивным прогревом поверхностных слоев древесины, вызывающим выпаривание влаги, находящейся в древесине, в окружающую среду и перемещением её в глубь сечения элемента. При этом образуется три характерные зоны, в первой из которых наблюдается частичная деструкция древесины, а значения температур на границах этой зоны соответственно равны: t1<300С и t2>175С. Во второй зоне при t2>100С проиходит фазовое превращение влаги в пар. В третьей зоне темпратура в древесине колеблется в пределах 20 < t < 100 С. Через 3 — 5 минут после начала теплового воздействия по режиму «стандартного» пожара на поврехности дрвесины с относительной влажностью не более 9% температура достигает 280-300С. При этом начинается карбонизация поверхностных слоев древесины, которая теряет свои первоначальные механические свойства. Согласно рассматриваемой модели начинается второй этап процесса (рис. 4.18,б), где помимо зон 1, 2 ,3 рассматривается зона 0, в которой при t >300 С образуется слой угля с неоднородной пористой стуктурой с усадочными трещинами. Этот переугленный слой древесины обладает более низкими, по сравнению с небугленной древесиной, теплофизическими характеристиками: коэффициентом теплопроводности , удельной теплоемкостью . Процесс обугливания происходит последовательно, распространяясь от поверхностных слоев вглубь сечения элемента, что приводит к уменьшению его размеров. 

Скорость обугливания различных пород древесины колеблется в пределах от 0,6 до 1,0 мм/мин и зависит от: изменения и продолжительности температурного режима; плотности и влажности древесины; количества сторон обогрева деревянного элемента, а также размеров его сечения и шерховатости поверхности. С увеличением плотности, влажности древесины и размеров сечения деревянного элемента скорость обугливания снижается, а с увеличением темпратуры нагревающей среды при пожаре, притока воздуха, количества сторон обогрева сечения и шерховатости поверхности их плоскостей скорость обугливания древесины возрастает. По сравнению с клееной древесиной, скорость обугливания цельной древесины выше. С увеличением продолжительности температурного воздействия скорость обугливания снижается.

Для элементов прямоугольного сечения скорость обугливания древесины зависит от отношения высоты сечения h к его ширине b. Так при обогреве элемента стрех сторон при h/b=1 (квадратное сечение) скорость обугливания V боковых гранений равна скорости обугливания нижней грани (Vбок=V), а для отношения h/b=3,4 — Vниз = 1,3Vбок.

Наименьший размер сечения, мм

Скорость обугливания древесины V, мм/мин

клееной

цельной

120 мм и более

0,6

0,8

Менее 120 мм

0,7

1,0

Обработка поверхности элементов деревянных конструкций огнезащитными составми задерживает начало обугливания древесины и не влияет на скорость её обугливания. В элементах прямоугольного сечения более интенсивно обугливаются углы сечений, скругление которых наблюдается через 10-15 мин после начала карбонизации древесины. При тепловом воздействии на элементы деревянных конструкций кроме уменьшения размеров рабочего сечения в результате обугливания древесины наблюдается снижение её прочности и упругих характеристик. Неравномерное распределение температуры по сечению приводит к тому, что величины механических и теплофизических характеристик в различных точках данного сечения изменяются неодинаково. Зависимость изменения прочности и модуля упругости необуглившейся древесины от температуры, по результатам проведенных исследований, показаны на рис. 4.19.

Методика расчета СП 64.13330.2011

В приложении К «Пожарно-технические требования к конструкциям из древесины» Свода правил СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» (Актуализированная редакция СП II-25-80) приведены основные закономерности расчета пределов огнестойкости деревянных конструкций:

— температура начала обугливания древесины составляет 270 С;

— эта температура достигается на поверхности древесины через 4 мин поле начала стандартного теплового воздействия пожара;

— условная скорость обугливания (скорость перемещения фронта обугливания), включающая влияние угловых закруглений, для древесины хвойных пород ледует принимать постоянной, равной 0,7 мм/мин;

— за фронтом обугливания температура древесины снижается по гиперболическому закону;

 Расчетное сопротивление древесины в условиях пожара определяется по формуле

где mдл = 0,8 — учитывает время пожара 15-120 мин.

Методика расчета (И.Л. Мосалков, Г.Ф. Плюснина, А.Ю. Фролов)

В таблицах 12 и 14 Пособия к СНиП II-2-80 даны значения пределов огнестойкости и пределов распространения огня, полученных экспериментальным путем, для различных типов несущих и ограждающих конструкций, выполненных из древесины и материалов на её основе. Однако необходимо учесть, что в этих таблицах не указаны причины и места разрушений рассматриваемых конструкций при огневом воздействии. К таким причинам относят уровень нагрузки, действующей на конструкци, и вид напряженного состояния. Отсутствие этих данных затрудняет более точную оценку возможности применения рассматриваемых типов деревянных конструкций при строительстве объектов с точки зрения требований противопожарных норм, а также разработку мероприятий по их огнезащите. Кроме того, в указанных таблицах представлена далеко не вся номенклатура конструкций, изготовленных из клееной или цельной древесины, которые применяются в практике строительства. В связи с этим, в ряде случаев, возникает необходимость оценить несущую способность и предел огнестойкости деревянных конструкций расчетным путем.

Расчет предела огнестойкости элементов деревянных конструкций

Изменение в условиях пожара прочностных, а для древесины и геометрических характеристик сечений, способствует снижению несущей способности элементов и узлов деревянных конструкций. Нормальные и касательные напряжения в сечениях при этом увеличиваются. Предельное состояние элемента деревянных конструкций при пожаре наступает в случае достижения нормальными (касательными) напряжениями от нормативной нагрузки значения величины нормируемой прочности (расчетного сопротивления) или снижения несущей способности элемнта до величины внутреннего силового фактора. На рисунке 4.21 показаны графики изменения напряжений в сечении элемента от глубины обугливания древесины и снижения их несущей способности от времени действия пожара.

границ | Температуры обугливания зависят от типов топлива, сжигаемых в лесных пожарах на торфяниках

.

Введение

Торфяники покрывают ~3% (4 × 10 6 км 2 ) земной поверхности, однако их долгосрочная способность улавливать углерод означает, что они играют значительную роль в снижении содержания CO в атмосфере 2 (Joosten and Clark , 2002; Коннолли и Холден, 2013). Однако человеческая эксплуатация торфяников, особенно осушение, вырубка торфа и пожары, угрожают этой экосистеме (Connolly and Holden, 2013).В частности, по оценкам, осушенные торфяники покрывают 5 × 10 5 км 2 в мире (12% от общей площади торфяников в мире) и ежегодно выбрасывают в атмосферу до 2 Гт CO 2 (включая пожары) (Joosten, 2010). Осушенные торфяники также более уязвимы для пожаров (Fernandez et al., 2005), поскольку дренаж изменяет гидрофизические свойства торфа, создавая более плотный поверхностный торф, ограничивая содержание поверхностной влаги, необходимой для роста Sphagnum (Sherwood et al., 2013). Более низкое содержание влаги в топливе также снижает количество энергии, необходимой для воспламенения торфа (Benscoter et al. , 2011), что в конечном итоге приводит к более сильным пожарам, чем в естественных нетронутых торфяниках (Turetsky et al., 2011). Уже было показано, что осушение торфяников увеличивает как частоту пожаров, так и площадь пожаров в Индонезии (Hoscilo et al., 2011), а также считается, что осушенные торфяники внесли основной вклад в лесные пожары 2010 года в России (Турецкий и др., 2011). ; Зайдельман, 2011).Считается, что последующий экологический ущерб от пожаров на торфяниках зависит от интенсивности, серьезности и частоты пожаров (Malone and O’Connell, 2009), и было высказано предположение, что участки с более низким уровнем грунтовых вод горят с большей интенсивностью, чем нетронутые торфяники ( Ронкайнен и др., 2013). Тем не менее взаимосвязь между типами сжигаемого топлива, гидрологией и результирующими характеристиками пожара (интенсивностью и серьезностью) для торфяников остается плохо изученной.

После пожара визуальная оценка потерь органических веществ на поверхности (степень ожога) может быть измерена в полевых условиях. Тем не менее, в настоящее время не существует наземной, послепожарной, количественной меры интенсивности. Интенсивность пожара традиционно рассматривается как выход энергии на единицу длины фронта пожара (Александер, 1982 г.), но температура также считается одним из аспектов интенсивности пожара (например, Кили, 2009 г.), и было показано, что она связана с смертность растительности в других экосистемах (например, Elliott et al., 2009). В отсутствие прямых измерений интенсивности можно восстановить минимальные температуры обугливания, до которых растительный материал был нагрет во время лесного пожара, используя измерения отражательной способности древесного угля.Древесный уголь представляет собой относительно неподатливое, медленно циркулирующее органическое соединение (Ascough et al., 2010), которое может сохраняться в торфах, почвах, отложениях и горных породах на протяжении тысячелетий. Молекулярная структура древесного угля становится более ароматной с повышением температуры образования (Престон и Шмидт, 2006). Таким образом, при исследовании в масле с помощью отражательной микроскопии это увеличение упорядоченности структуры древесного угля приводит к предсказуемому увеличению поддающегося измерению света, отраженного от образца (Скотт, 2010; рис. 1).Это хорошо зарекомендовавшее себя соотношение использовалось для оценки температуры образования древесного угля в геологических, вулканогенных и археологических условиях (например, Jones et al., 1991; Scott and Jones, 1991; Scott and Glasspool, 2005; McParland et al. ., 2007, 2009), однако этот метод мало используется для современного древесного угля, полученного в результате лесных пожаров (например, McParland et al., 2009). Древесный уголь является продуктом термического разложения органических веществ в отсутствие кислорода (пиролиза) в процессе горения.Если горение продолжается, за пиролизом следует in situ окисление полукокса, как это видно при тлеющем горении, что приводит к потреблению древесного угля и образованию золы (Hadden et al. , 2013; Rein, 2013). Пожары на торфяниках могут характеризоваться тлеющим и/или пламенным горением. Тлеющее горение представляет собой медленно распространяющуюся низкотемпературную форму горения, которая поглощает органические почвы на торфяниках. Напротив, более короткая продолжительность и более высокая температура пламенных пожаров часто приводят к пиролизу только надземной биомассы и подстилки (Rein et al., 2008, 2009; Хадден и др., 2013). Поэтому мы считаем, что отражательная способность древесного угля представляет собой минимальную температуру, до которой нагревается растительный материал на стадии пиролиза горения, и здесь называется интенсивностью пиролиза.

Рис. 1. Комбинированная калибровочная кривая отражательной способности древесного угля для пяти экспериментально обожженных бореальных пород ( Betula nana, Picea mariana, Picea glauca, Betula papyrifera, Populus tremuloides ) . Средняя случайная отражательная способность под нефтью (Ro означает ) и стандартные отклонения представляют все виды.

Пожар в июле 2013 г. на болоте Всех Святых, низинном верховом болоте в графстве Оффали, дал возможность изучить взаимосвязь между типами сжигаемого топлива, гидрологией и результирующими характеристиками пожара (интенсивностью пиролиза и степенью горения). на частично осушенном торфянике. Болото All Saints занимает площадь 400 га, около 30 % которой затронуто добычей торфа (Cole and Mitchell, 2003). Поэтому было высказано предположение, что в будущем Болото Всех Святых может быть более уязвимым для более серьезных ожогов.Несмотря на прекращение основной промышленной вырубки торфа, распространение отрицательных видов-индикаторов на болоте Всех Святых свидетельствует о том, что болото продолжает высыхать (Fernandez et al., 2005). Более влажные экотопы внутри болота более устойчивы к горению, чем деградированные, более сухие экотопы (Cross, 1987). Регулярные сжигания могут также ухудшить микрорельеф болота и привести к тому, что центральные экотопы станут неактивными, не образующими торф (Fernandez et al. , 2005), что еще больше повысит вероятность возникновения пожаров на этом болоте.Пожары на торфяниках также напрямую зависят от характеристик топлива, таких как наличие топлива, загрузка, состав (тип топлива) и состояние (объемная плотность и влажность) (Benscoter et al., 2011). Таким образом, распространение более сухих типов растительности на осушенных экотопах болота, вероятно, также изменит поведение пожаров в будущем, однако наше понимание поведения пожаров в этих экосистемах все еще ограничено. В этой статье мы даем оценку после пожара 2013 года на болоте Всех Святых.Здесь мы исследуем два фактора, которые, как известно, влияют на поведение пожаров на осушенных торфяниках: гидрология (экотопы) и типы сжигаемого топлива. Мы оцениваем, как эти факторы соотносятся с последующей тяжестью ожогов и нашей мерой отражательной способности древесного угля для интенсивности пиролиза, в качестве предварительного шага в понимании пожаров на осушенных торфяниках.

Материалы и методы

Географические условия, растительность и история пожаров

Болото Всех Святых — низинное верховое болото с участком березового редколесья. Болото расположено ~8 км к северо-западу от г. Бирр, графство Оффали (53°09′10″ с.ш., 7°58′30” з.д.) на высоте 40–45 м над уровнем моря (Cole, Mitchell, 2003). Количество осадков, зарегистрированное на метеорологической станции Бирр (1979–2008 гг.), составляет в среднем 845,7 мм в год. Среднесуточная температура колеблется от 6,1°C до 13,5°C. Болото All Saints занимает площадь 400 га, и около 30% этой площади занято добычей торфа (дерна) (Cole and Mitchell, 2003). В соответствии с Директивой Совета Европейского сообщества 92/43/EEC (Директива о местообитаниях) о сохранении естественной среды обитания болота Всех Святых и Эскер определены как территория ЕС Natura 2000, Особая заповедная зона (SAC) и Особая охраняемая зона (SPA). , в первую очередь из-за редкого участка березового болота на участке (Fernandez et al., 2005). Болотные леса Betula pubescens и Pinus sylvestris являются крупнейшими в Ирландии (14,34 га) и единственным обширным насаждением на приподнятом болоте (Cross, 1987; Kelly et al. , 1995; Cross and Lynn, 2013). . Тем не менее, есть свидетельства распространения видов-индикаторов на Болоте Всех Святых, включая Pinus sylvestris и Pteridium . Все это говорит о том, что болото продолжает высыхать (Cross and Lynn, 2013), несмотря на прекращение основной промышленной деятельности по вырубке дерна, поэтому было высказано предположение, что болото All Saints может быть более уязвимым для более сильных ожогов в будущем.

В июле 2013 г. исключительно теплые и сухие условия [средняя температура июля на метеостанции Бирр 22,6°C (макс. 28°C) и осадки (0–25 мм)] создали условия, благоприятные для возгорания, и 14 июля возник пожар около 42 га (~10%) болота. Высокий приоритет сохранения болота и болотного леса означал, что пожар был потушен в течение 4 дней. Мы отобрали 17 квадратов на участке болота Всех Святых. Шестнадцать из них были на осушенном, но не вырубленном участке болота и один на заболоченном поле (участок 14) (рис. 2А).Бывшая интенсивная стрижка дерна и дренаж, вероятно, являются причиной увеличения частоты пожаров на болоте Всех Святых (Fernandez et al. , 2005). В 2003 г. было сожжено 42% действующего верхового болота (Fernandez et al., 2005). Болото также горело в 1991–1992 гг. вдоль северной и западной сторон (Kelly et al., 1995). В результате этой высокой частоты пожаров в этих районах наблюдались послепожарные изменения в растительности с уменьшением покрова Cladonia portentosa , а также увеличением осок (например, Trichophorum и Carex panacea ). и кустарники (т.g., Calluna vulgaris ) (Kelly et al., 1995).

Рис. 2. (A) Карта экотопа болота Всех Святых и расположение мест отбора проб и степени пожаров (по Fernandez et al., 2012). Экотопы определены в Таблице S1. (B) Интерполированная карта тяжести ожогов с точками отбора проб, иллюстрирующая вариации тяжести ожогов на всей выгоревшей площади в 2013 г. Визуальная степень тяжести ожогов была классифицирована на основе схемы Keeley (2009) как модифицированной для экосистем верхового болота (таблица 1) и соответствующих полевых фотографий из LR, ( Bi ) Участок 6. Степень ожога 3, легкие ожоги, ( Bii ) Зона 10. Степень ожога 4, средние ожоги и ( Biii ) Зона 11. Степень ожога 5, глубокие ожоги.

Таблица 1. Классификация полей тяжести ожогов по Keeley (2009), баллы тяжести и модификации для All Saints Bog .

Экотопы болота Всех Святых

Экотопы классифицируются на основе микротопографии, гидрологических условий и растительного сообщества данного участка болота (Van der Schaaf and Streefkerk, 2002).Болото Всех Святых было разделено на восемь экотопов (Fernandez et al., 2012; рис. 2A; таблица S1), но образцы древесного угля были получены только из пяти из них: заболоченный лесной массив (участок 14), субмаргинальный (участок 9), краевой (участки 6–8), пристеночный (участки 1–5, 10, 11, 17) и неактивный смыв (участки 12, 13, 15, 16) (рис. 2А). Большая часть болота Всех Святых классифицируется как деградированное верховое болото, которое в этом исследовании охватывает субмаргинальные, маргинальные, береговые и неактивные промывные экотопы (таблица S1; Fernandez et al. , 2012; Regan et al., 2013), или 16 исследованных участков (рис. 2А).

Полевые определения степени ожога и отбор проб древесного угля

Картирование тяжести ожогов, проведенное JMY в августе 2013 г. (рис. 2B), выявило диапазон степени тяжести ожогов от несгоревшего до глубоко выгоревшего с использованием схемы классификации Keeley (2009), модифицированной для экосистемы верхового болота (таблица 1). Пробы поверхностного древесного угля были отобраны методами VH, CMB и JMY с квадратов площадью 1 м 2 на 17 участках осушенного, но не вырубленного участка торфяника ( n = 16) и участка болотного редколесья ( n = 1; участок 14; рис. 2А), специально нацеленный на участок болота, наиболее пострадавший от пожара (рис. 2Б).Участки были выбраны так, чтобы охватить три степени тяжести ожогов (обозначены цифрами 3–5 на рисунке 2B; проиллюстрированы на рисунках 2Bi–iii; таблица S2) и представить наилучшее приближение к данному классу степени тяжести ожогов на этом участке болота (рисунок 2B). . Из них шесть участков были легко обожжены (степень ожога 3; участки 6, 8, 9, 13, 14, 16; рис. 10, 15; рис. 2B,Bii), и пять получили глубокие ожоги (степень ожога 5; участки 2, 3, 11, 12, 17; рис. 2B, 2Biii; таблица S2).Четыре емкости с древесным углем емкостью 200 мл были отобраны вручную на поверхности каждого квадрата площадью 1 м 2 (следя за тем, чтобы взять пробы всех фракций древесного угля), и каждый квадрат был сфотографирован в поле перед отбором проб. Полевые фотографии каждого квадрата позже были загружены в пакет для рисования (Inkscape v. 0.48) и наложены на сетку. Каждое пересечение было подсчитано, всего 100 точек на квадрат, чтобы дать оценку макроскопического угольного покрова на квадрат (таблица S2).

Подготовка полированных блоков и отражательная микроскопия

Образцы древесного угля были взвешены, затем высушены при 30°C в течение >90 часов и повторно взвешены.Подобразец древесного угля из каждого квадратного участка был отобран вручную, а более крупные древесные угли были разрезаны бритвенным лезвием, чтобы гарантировать, что максимальное количество отдельных частиц может быть собрано в одном блоке. Древесные угли (четыре блока на участок) были залиты полиэфирной смолой и отполированы В. Х. и С. Пендрей из Университета Эксетера, Пенрин.

Затем полированные блоки исследовали в масле с RI 1.514 при 23°C с использованием отражательного микроскопа Leica DM2500P с операционной системой TIDAS MSP в Университете Южного Иллинойса в Карбондейле, США.В отраженном свете (увеличение × 200) древесные угли в каждом образце можно условно разделить на четыре группы: покрытосеменная древесина (рис. 3А), мохообразные (рис. 3В), торф (рис. 3С, D), голосеменная древесина (рис. 3Е) и конусы (рис. 3F). Изображения были получены с помощью цифровой камеры Leica DFC 400. Измерения коэффициента отражения проводились при увеличении в 500 раз и выполнялись вручную с использованием программного обеспечения MSP200 v 3.20. Отражательная способность — это фотометрическое измерение количества падающего света, которое отражается от полированной поверхности образца древесного угля при исследовании под маслом (Ascough et al. , 2010). Используемый источник света имеет длину волны 546 нм, поскольку фотометр более чувствителен вблизи центра спектра видимого света (Craig and Vaughan, 1994). Анизотропный органический материал и минералы могут иметь диапазон значений коэффициента отражения в зависимости от изучаемой кристаллографической ориентации (Craig and Vaughan, 1994). Таким образом, приведенные здесь значения коэффициента отражения представляют собой случайные значения коэффициента отражения (%Ro), поскольку измерение проводится для частицы в той ориентации, в которой она встречается (Suárez-Ruiz, 2012).Затем это измерение сравнивается с количеством света, отраженного синтетическим стандартом с известным коэффициентом отражения (Suárez-Ruiz, 2012). Система была откалибрована с использованием следующих синтетических стандартов: титанита стронция (5,460% Ro), кубического циркония (3,170% Ro), GGG (1,717% Ro) и стекла (0,940% Ro). Было сделано десять измерений на частицу и, где возможно, было измерено 30 частиц на блок, всего было проведено 8391 измерение.

Рисунок 3. Микрофотографии древесных углей в отраженном свете, иллюстрирующие различные наблюдаемые типы топлива (A) покрытосеменная древесина, (B) мохообразный, (C) торфяной обломок, (D) торфяной обломок с хорошо отражающими каймами окисления, (E) голосеменная древесина , и (F) конусы .Обратите внимание на диапазон качественного коэффициента отражения от низкого (серый) до высокого (белый). Масштабная линейка в (B) одинакова для всех изображений.

Использование коэффициента отражения древесного угля в качестве показателя температуры

Изучение древесных углей (под нефтью) с помощью отражательной микроскопии позволяет оценить температуру пласта, поскольку молекулярная структура древесного угля становится более ароматической с повышением температуры пласта (Престон и Шмидт, 2006), и это увеличение упорядоченности структура древесного угля приводит к предсказуемому увеличению поддающегося измерению света, отраженного от образца (Скотт, 2010). Эта хорошо зарекомендовавшая себя взаимосвязь вытекает из экспериментального производства древесного угля при известных температурах и в течение известной продолжительности с целью получения калибровочных кривых (т. е. рис. 1). Значения коэффициента отражения древесного угля, добытого при неизвестных температурах (т. е. угля, полученного при лесных пожарах), затем можно экстраполировать из этих кривых, что дает оценку исходной температуры пласта (Джонс и др., 1991 г.; Скотт и Джонс, 1991 г.; Скотт и Гласспул, 2005 г.; Макпарланд). и др., 2007, 2009).

Калибровочная кривая отражения древесного угля

В настоящее время отсутствует калибровочная кривая коэффициента отражения древесного угля для торфообразующей растительности или для четырех изученных здесь видов топлива.Однако экспериментальное угольное сжигание ряда растительных материалов, включая папоротники (McParland et al., 2007), грибы (Scott and Glasspool, 2007) и древесину (Scott and Glasspool, 2005; McParland et al. , 2009; Ascough et al. , 2010) показали положительную связь между средней отражательной способностью древесного угля и температурой пласта.

Образцы свежей древесины Populus tremuloides (осина дрожащая), Betula nana (карликовая береза), Betula papyrifera (береза ​​бумажная), Picea mariana (ель черная) и Picea glauca (ель белая ) были разрезаны на кусочки размером 15 мм (кора не повреждена), завернуты в фольгу и прогреты в стальных емкостях (напр.г., Скотт и Гласспул, 2005 г.; McParland et al., 2009) в карболитовой печи Эксетерского университета. Образцы древесины нагревали при температуре 100°C с шагом от 300°C до 800°C, каждый в течение 1 часа, чтобы воспроизвести вероятный диапазон температур, характерных для лесных пожаров (Hudspith et al., представлено). Полученные угли заливали эпоксидной смолой и полировали. Для каждой температуры анализировали три повтора и проводили 100 случайных измерений отражательной способности клеток поздней древесины в каждом образце. Затем данные по пяти видам деревьев были объединены для построения калибровочной кривой на рисунке 1. Эта кривая демонстрирует, что коэффициент отражения древесного угля сильно коррелирует с температурой производства ( R 2 = 0,99; Hudspith et al., представлено) после полиномиальная функция:

у=-6,0×10-8×3+1,0×10-4×2-4,4×10-2x+5,9(1)

Где y — температура пласта (°C), а x — значение отражательной способности древесного угля (%Ro). Таким образом, оценки минимальной температуры обугливания (интенсивности пиролиза) для типов топлива All Saints Bog основаны на калибровочной кривой на рисунке 1.Однако на отражательную способность древесного угля может влиять продолжительность обугливания. Было показано, что древесный уголь, полученный при температуре <450°C, достигает максимальной отражательной способности через 1 час, тогда как древесный уголь с более высокой температурой демонстрирует медленное увеличение отражательной способности со временем, стабилизируясь через 24 часа (Scott and Glasspool, 2005; McParland et al. , 2009). Мы считаем, что древесный уголь, полученный в результате лесных пожаров в этом исследовании, был получен на стадии пиролиза пламенного горения во время пожара на болоте Всех Святых. Продолжительность обугливания на данной площади во время пламенного горения в лесном пожаре, вероятно, будет меньше продолжительности по сравнению с тлеющим горением (Davies et al., 2013). Таким образом, 1-часовая калибровочная кривая действительна для интерпретации температуры обугливания древесных углей All Saints Bog. Тем не менее, поскольку продолжительность обугливания (после пожара) представляет собой неизвестную величину, а длина пламени и, следовательно, нагрев могут изменяться во время пламенного горения (Александер и Круз, 2012 г.), интерпретируемые температуры обугливания будут называться минимальными температурами обугливания.

Идентификация типов топлива с помощью микроскопии в отраженном свете

Древесный уголь покрытосеменных растений (55% всех измерений коэффициента отражения) и древесный уголь мохообразных (31% всех измерений) были обнаружены во всех образцах на всех участках. Обугленный торф был обнаружен в пробах с тринадцати участков (12 % всех измерений), а обугленная голосеменная древесина и шишки – с трех участков (1 % всех измерений) (рис. 3).

Уголь покрытосеменный древесный
Древесный уголь покрытосеменных растений

был идентифицирован по наличию сосудов (рис. 3А). Семейная идентификация покрытосеменных лесов сложна, и разрезы изученного древесного угля не позволили идентифицировать. Тем не менее, Calluna vulgaris был доминирующим кустарниковым видом на всех участках.Таким образом, вполне вероятно, что большинство древесных углей покрытосеменных растений представляют собой обугленные фрагменты Calluna .

Мохообразный древесный уголь

Мохообразные древесные угли были классифицированы на основе их характерной морфологии и наличия дифференцированного эпидермального слоя, коры и центральной нити, состоящей из гидроидов (рис. 3В). Мохообразные встречались как изолированные образования, не связанные с другими растительными тканями или матриксом, и поэтому не являются обугленным торфом. Различие между мохообразными spp.было невозможно, учитывая, что большинство измеренных углей мохообразных представляли собой изолированные поперечные срезы стеблей, а не связанные с листьями.

Обугленный торф

Обугленные торфяные обломки (это исследование) состоят из различных растительных тканей (в основном Sphagnum spp.), которые претерпели различные стадии деградации до обугливания. Эти более структурированные компоненты растительной ткани поддерживаются матрицей недифференцированной, гумифицированной растительной ткани с сопоставимой или более низкой отражательной способностью (рис. 3С).Эти характерные особенности также наблюдались на предметных стеклах современного торфа на микротомах Cohen (1973), Cohen и Spackman (1980), Cohen et al. (1999), а также VH перс. наблюдения опытно-обожженного торфа.

Обугленная древесина и шишки голосеменных растений
Древесный уголь голосеменных растений

(рис. 3Е) встречался редко на всех участках. Голосеменная древесина идентифицируется по наличию повторяющихся рядов прямоугольных клеток одинакового размера одного размерного класса с толстыми клеточными стенками (трахеидами) и тонкостенными клетками между ними (клетки лучевой паренхимы). Конусы измерялись только на участке 2 (часть масштаба конуса показана на рисунке 3F).

Статистический анализ

Распределение ранее опубликованных значений коэффициента отражения древесного угля, полученных в результате лесных пожаров, как правило, не является нормальным, с в целом небольшим разбросом значений (например, Scott and Jones, 1994; Scott et al., 2000; McParland et al., 2009). Медиана является более надежной мерой центральной тенденции для ненормально распределенных данных. Данные об отражательной способности древесного угля для различных типов топлива, измеренные на болоте Всех Святых, имеют неравное распределение; поэтому сообщается медиана ± среднее абсолютное отклонение (MAD) (таблицы 2, 3; таблица S2), поскольку MAD является надежной статистикой, более устойчивой к выбросам, чем стандартное отклонение.

Таблица 2. Сводка данных об отражательной способности для каждого типа топлива и класса степени горения .

Таблица 3. Сводка данных по каждому виду топлива и обозначению экотопа .

Статистический анализ был проведен JMY с использованием программного обеспечения R (версия 3.1.1) (R Core Team, 2013 г.). Распределение значений отражательной способности для каждого типа топлива было визуализировано с использованием оценки плотности ядра с окном Гаусса с использованием алгоритма полосы пропускания по умолчанию (nrd0).

Мы подогнали следующую линейную смешанную модель к данным коэффициента отражения древесного угля:

Rijkx~βFFi+βSSj+βEEk+βFxSFixSj+βFxEFixEk+βExSEkxSj              +bs(x)+εijkx

С:

bs(x)~N(0,τ2) и εijkx~N(0,σi2)

Типы топлива, F и , были сгруппированы в наземное топливо (торф и мохообразные) и надземное топливо (покрытосеменные и голосеменные деревья). В модели F i – i-й вид топлива (наземный, надземный), S j – j-й класс тяжести горения (легкий, средний, глубокий), E k – k-й экотоп (маргинальный, неактивный топочный , забой), R ijkx – значение отражательной способности x-й точки данных (соответствует типу топлива F i , степени горения S j и экотопу E k ), β F , β S и β E являются основными эффектами типа топлива, степени горения и экотопа соответственно. β FxS — взаимодействие типа топлива и интенсивности горения (другие условия взаимодействия — β FxE и β ExS ), b s(x) — случайное влияние места (s(x) — место из которого была собрана x-я точка данных), с нормальным распределением и дисперсией между участками τ 2 , а ε ijkx является остатком x-й точки данных. Остатки имели нормальное распределение с дисперсией, которую допускали в зависимости от класса топлива (дисперсия остатков для i-го класса топлива составляет σ 2 i ), так как предварительный анализ показал, что значения коэффициента отражения надземных топлив имеют более высокая дисперсия, чем значения коэффициента отражения наземного топлива.Значения коэффициента отражения были получены только для одного участка в пределах болотного редколесья и субмаргинальных экотопов, поэтому ни один из этих экотопов не был включен в модель. Окончательная модель была подобрана по методу максимального правдоподобия с использованием пакета nlme в R (Pinheiro et al. , 2014) и предельных эффектов каждого члена (β F = 0, β S = 0, β E = 0). , β FxS = 0, β FxE = 0, β ExS = 0) тестировали с помощью F ​​ -тестов. Для визуализации результатов использовали предельные коэффициенты отражения.Предельная отражательная способность для экотопов и типа топлива была рассчитана путем переоснащения модели с удалением всех терминов, включающих экотоп или тип топлива, с использованием этой подгонки модели для создания наилучших линейных несмещенных прогнозов (BLUP) для отражательной способности и вычитания их из наблюдаемых коэффициентов отражения.

Результаты

Изобилие древесного угля и степень ожогов в полевых условиях

В полевых условиях были выявлены ожоги трех степеней тяжести: легкие (3), средние (4) и глубокие (5) ожоги (рис. 2В).Все умеренно и сильно выгоревшие участки ( n = 11; участки 1–5, 7, 10–12, 15, 17; рис. 2Б) располагались в деградированных экотопах (краевом, неактивном смыве и забое; рис. 2А). , вероятно, самые сухие участки болота (таблица S1). На этих участках также обычно был густой подлесок из кустарников ( Calluna vulgaris ) и/или деревьев (рис. 2Biii). Участки деревьев, которые были отобраны в этом исследовании ( n = 8; участки 1–3, 11, 12, 14, 16, 17), либо встречались как изолированные насаждения Betula spp.или смешанные насаждения Betula spp. и Pinus sp. на дренированном участке болота. В лесистой части болота огонь не взорвался, а конусы, наблюдаемые на площадке 2, обуглились на уровне земли. Кора обгорела, но осталась прикрепленной к деревьям. Кустарниковый и моховой ярусы больше всего пострадали от пожара на участках средней и глубокой гари. Подлесковый папоротник был убит излучаемым жаром от огня, но остался не обугленным. Несмотря на недостаточную представленность папоротника и древесной коры в результирующем комплексе древесного угля, квадраты участков с умеренным или сильным пожаром ( n = 11) содержали самый высокий процент древесного угля (степень ожога 4, среднее значение = 56%; степень ожога 5, среднее значение = 61). %; Таблица S2).

Слабовыгоревшие участки ( n = 6; рис. 2Би) относятся к краевым, субмаргинальным и неактивным промывным (участки 6, 8, 9, 13, 16), а также заболоченным редколесьям (участок 14) экотопов. (Рисунок 2А). Наиболее слабо выгоревшие участки находились на открытых бугристо-мочажинных и газонных участках болота. Растительность в лощинах и кустарниковый ярус в целом были изъедены, однако кочки Sphagnum , лишайники и осоки (рис. 2Bi) обычно оставались нетронутыми. Отмирание тканей растений происходит при низких температурах (>40–70°C) (Ryan, 2002), и большая часть растительности на кочках, по-видимому, погибла от лучистого тепла пожара, но не обуглилась (рис. 2Bi).Большее покрытие необожженным материалом привело к снижению процентного содержания древесного угля в квадратах из слегка обожженных участков (среднее значение = 37%; таблица S2).

Отражение древесного угля между типами топлива и жесткостью

Распределение оценки плотности ядра для всех измерений отражательной способности древесного угля из болота Всех Святых является несимметричным и бимодальным с широким разбросом данных (0,04–5,99% Ro) (рис. 4B). Когда эти данные разделены по соответствующим типам топлива, древесные угли, идентифицированные как мохообразные ( n = 2266; рис. 3B), варьировались от 0.04 до 2,22%Ro (медиана %Ro 1,11 ± 0,48) (рис. 4; таблица 2). Используя полиномиальную интерполяцию из калибровочной кривой на рисунке 1, это соответствует расчетному диапазону минимальных температур обугливания от <300°C (без обугливания) до 540°C (медиана 447°C ± 47°C). Другой тип измельченного топлива, обожженный торф ( n = 1150; рис. 3C, D), показывает аналогичный диапазон значений коэффициента отражения от 0,11 до 2,2% Ro (% Ro медиана 1,04 ± 0,48) (рис. 4; таблица 2). ), что соответствует сопоставимому диапазону минимальных температур обугливания от <300°C (без обугливания) до 540°C (медиана 440°C ± 49°C).

Рис. 4. Значения коэффициента отражения древесного угля для различных типов топлива на всех объектах и ​​степени тяжести возгорания. (A) Коробка и график с усами. Для каждого типа топлива пределы прямоугольников представляют собой квартили 25 и 75%, центральная линия внутри каждого прямоугольника представляет собой медиану, а усы в 1,58 раза превышают межквартильный диапазон. (B) без суммирования Оценка плотности ядра для всех данных.

Напротив, у надземных видов топлива, таких как древесный уголь покрытосеменных растений ( n = 4895; рис. 3A), коэффициент отражения варьируется от 0.от 13 до 5,99%Ro (%Ro , медиана 3,58 ± 1,12) (рис. 4; таблица 2), с диапазоном расчетной минимальной температуры обугливания от <300°C (без обугливания) до >800°C (медиана 646°C ± 104°С). Древесный уголь голосеменных растений ( n = 50; рис. 3E) и обугленные шишки ( n = 30; рис. 3F) встречались крайне редко, учитывая количество исследованных участков деревьев ( n = 8; участки 1–3, 11, 12, 14, 16, 17) и наблюдались только в образцах из сильно выгоревших участков (2, 3, 11) (таблица S2; рисунок 5C). Значения коэффициента отражения древесного угля находились в диапазоне от 1,25 до 5,83% Ro (% Ro , медиана 2,68 ± 1,63) (рис. 4) с расчетными минимальными температурами обугливания в диапазоне от 460 °C (без обугливания) до >800 °C (медиана 575 °C ± 136 °C). С). Обугленные конусы дают самый высокий коэффициент отражения среди всех видов топлива, %Ro медиана 5,28 ± 0,2 (>800°C).

Рис. 5. Значения коэффициента отражения древесного угля, сгруппированные по степени тяжести ожога (i) Диаграмма с прямоугольниками и усами . Для каждого типа топлива пределы прямоугольников — это квартили 25 и 75 %, центральная линия внутри каждого прямоугольника — это медиана, а усы равны 1.58-кратный межквартильный диапазон. (ii) оценка плотности ядра без суммирования для всех данных об отражательной способности древесного угля. (A) Легкий ожог, степень тяжести 3. (B) Ожог средней тяжести, степень тяжести 4. (C) Глубокий ожог, степень тяжести 5.

Медиана отражательной способности древесного угля для групп мохообразных и торфа (горючее топливо) колеблется в пределах %Ro медиана 0,96–1,29 между классами степени горения (рис. 5Ai–Ci; таблица 2), что соответствует узкому диапазону предполагаемых минимальных температур обугливания от 433°С. С до 464°С.Напротив, медианная отражательная способность для наземных видов топлива (покрытосеменные и голосеменные деревья) колеблется от %Ro медиана 2,68 до 4,03 между классами степени горения (рис. 5; таблица 2) или 575°C–686°C.

Угольная отражательная способность типов топлива между экотопами

Среднее значение коэффициента отражения древесного угля для групп мохообразных и торфа (земляное топливо) колеблется от 0,86 до 1,32 между экотопами (Таблица 3), что соответствует диапазону предполагаемых минимальных температур обугливания от 422°C до 466°C.Медианный коэффициент отражения для надземных топлив (покрытосеменные и голосеменные деревья) колеблется от 2,68 до 3,98 между экотопами (табл. 3), или 575–681°С.

Связь между коэффициентом отражения, типом топлива, интенсивностью горения и экотопами

В среднем тип сжигаемого топлива оказывает сильное основное влияние на отражательную способность древесного угля [ F ​​ (1, 8862) = 1983,62, p ≤ 0,0001]. По оценкам, для слабо сжигаемых маргинальных экотопов надземное топливо имеет коэффициент отражения 2.74 ± 0,06 выше, чем у наземных топлив (табл. 4). Тем не менее, размер эффекта типа топлива не полностью соответствует степени ожога [ F ​​ (2, 8862) = 278,92, p ≤ 0,0001] или категориям экотопов [ F ​​ (2, 8862) = 5,76, p = 0,004], хотя эти взаимодействия относительно малы. Это несоответствие в размерах эффекта можно увидеть по разнице в оценках предельной отражательной способности надземного топлива между экотопами (рис. 6B) и более низкой предельной отражательной способности надземного топлива для самых глубоких выгоревших участков (степень ожога 5) (рис. 6A; таблица 4). .Даже с учетом этих несоответствий размер этих эффектов взаимодействия на отражательную способность древесного угля меньше, чем основной эффект типа топлива (таблица 4; рисунок 6).

Рисунок 6. Сравнительные диаграммы в виде прямоугольников и «усов», иллюстрирующие предельное влияние (A) типа топлива и интенсивности горения и (B) типа топлива и класса экотопа на отражательную способность древесного угля . Пределы ячеек — это квартили 25 и 75%, центральная линия внутри каждой ячейки — это медиана, а усы — это 1,58-кратный межквартильный диапазон.

Таблица 4. Предполагаемые величины эффекта и стандартные ошибки (SE) для фиксированных эффектов модели .

Чтобы визуализировать расчетное влияние каждой переменной (тип топлива, жесткость, экотоп) в отдельности на отражательную способность древесного угля, на основе модели были получены предельные эффекты (и проиллюстрированы на рисунке 6). Различие в отражательной способности между наземным и надземным топливом можно наблюдать как между степенью горения (рис. 6А), так и между классами экотопов (рис. 6В).Несмотря на слабо значимые эффекты взаимодействия между переменными, оказывается, что значения коэффициента отражения древесного угля, измеренные в этом исследовании, в основном определяются типами сжигаемого топлива (рис. 6).

Обсуждение

Наша оценка после пожара 2013 г. на болоте Всех Святых показала, что интенсивность пиролиза зависит от типов топлива, сожженного на каждом участке (таблица 4), с небольшой связью между коэффициентом отражения древесного угля и степенью горения (таблица 4; Рисунок 6A) или классы экотопов (Таблица 4; Рисунок 6B).Все значения отражательной способности древесного угля, идентифицированного как наземное топливо в этом исследовании 1,09 ± 0,32% Ro , медиана , ниже, чем у надземного топлива 3,58 ± 0,77% Ro , медиана (рис. 4A), что соответствует более низким расчетным минимальным температурам обугливания для земли (медиана 447). °С ± 49°С), чем у надземных топлив 646°С ± 73°С (медиана древесины покрытосеменных растений 646°С ± 104°С; медиана древесины голосеменных растений 575°С ± 136°С). Таким образом, топливо в верховых болотах может обугливаться при разных температурах в пределах одного и того же пожара, в зависимости от типа топлива.Несмотря на отсутствие калибровочных кривых для соответствующей торфообразующей растительности (что привело к использованию калибровочной кривой для бореальных лесов на рис. 1), наши оценки минимальной температуры обугливания согласуются с другими исследованиями экспериментально обожженной древесины B. pubescens (780°С). C) и мох ( Hylocomium splendens ) (450°C) (Van Altena et al., 2012) и согласуются по величине с полевыми измерениями температуры горения Calluna vulgaris пустоши (680°C–740°C) ( Нильсен и др., 2005). Таким образом, подтверждается наше использование бореальной калибровочной кривой, а также использование коэффициента отражения древесного угля в качестве оценки интенсивности пиролиза после сжигания. Различия в интенсивности пиролиза между наземными и надземными видами топлива на болоте Всех Святых можно объяснить различиями в характеристиках воспламеняемости, таких как содержание влаги в топливе (Benscoter et al. , 2011; Davies and Legg, 2011; Santana and Marrs, 2014), объемная плотность (Benscoter et al., 2011), а также структура и загрузка топлива (Benscoter et al., 2011). Например, исследования пожаров на вересковых пустошах показали, что требуется низкая влажность топлива как в нижней части кустарника ( Calluna ), так и в слое мха/подстилки, чтобы обеспечить успешное распространение огня, а живое топливо в пологе кустарника может даже гореть независимо от наземное топливо (Davies and Legg, 2011). Это связано с тем, что мелкозернистое топливо в кустарниковом ярусе имеет большую склонность к возгоранию при быстро распространяющихся пожарах высокой интенсивности, поэтому ожидается, что Calluna будет достигать более высоких температур обугливания во время пожара, чем наземное топливо (мох/торф).Это подтверждается нашими результатами, которые предполагают, что различия в интенсивности пиролиза связаны с отдельными типами сжигаемого топлива (таблица 5).

Таблица 5. Результаты дисперсионного анализа смешанной модели с интенсивностью горения, экотопом и типом топлива в качестве фиксированных факторов, влияющих на отражательную способность древесного угля .

Значительное взаимодействие между степенью ожога и типом топлива (Таблица 5), а также экотопом и типом топлива (Таблица 5) означает, что степень ожога и классы экотопа оказывают некоторое влияние на температуру обугливания; однако этот эффект неодинаков для разных типов топлива.Например, сильно выгоревшие участки демонстрируют меньшую разницу в оценках отражательной способности между наземным и надземным топливом, чем слабо или умеренно выгоревшие участки (рис. 6А). Эта разница соответствует диапазону предполагаемых минимальных температур обугливания от медианных 617°C ± 103°C (сильно обожженные) до медианных 686°C ± 99°C (умеренно обожженные). Более низкие медианные температуры обугливания для глубоко выгоревших участков могут быть связаны с различиями в ботаническом родстве древесных углей в пределах категории наземного топлива. Средняя температура обугливания древесины голосеменных, как правило, низкая (575°C ± 136°C), однако образцы древесины голосеменных растений получают только из сильно выгоревших участков (2, 3, 11), а сильно выгоревшие участки обычно располагались на лесных участках болото (участки 2, 3, 11, 12, 17; рис. 2Бiii). Кроме того, большинство прибрежных (5 из 8 участков) и неактивных смывных (2 из 4 участков) экотопов также располагались на заросших участках болота и также характеризовались более низким коэффициентом отражения надземного топлива, чем краевые экотопы (0 участков на заросших участках). (Рисунок 6B), что означает, что интенсивность даже на самых засушливых участках болота, по-видимому, определяется различиями в типе топлива.Деревья, наблюдаемые в полевых условиях, имели низкую высоту ожога, никаких признаков кронирования или гибели деревьев, с все еще прикрепленной обугленной корой. Это можно объяснить разницей в размерах топливных частиц между топливом кустарника и дерева. Топливо тонкого помола (например, Calluna ) имеет большее отношение площади поверхности к объему, поэтому легче воспламеняется и сгорает быстрее, чем более крупные виды топлива (ветви Betula ) во время пламенного и тлеющего горения (Davies et al. , 2008). . Таким образом, более низкая отражающая способность и, следовательно, более низкая температура обугливания, частицы древесины покрытосеменных растений на глубоко выгоревших участках могут происходить от Betula spp.деревья, с более высокими отражающими частицами, полученными из Calluna vulgaris кустарникового яруса. Эти связанные с топливом изменения коэффициента отражения древесного угля подчеркивают важность определения ботанического сходства древесного угля при интерпретации температур обугливания древесного угля, полученного в результате лесных пожаров. Отражательная способность древесного угля является хорошо зарекомендовавшим себя, но в настоящее время недостаточно используемым методом оценки температуры образования древесного угля. В предыдущих работах обычно сообщалось об одном значении коэффициента отражения древесного угля, представляющем общую температуру обугливания всего комплекса древесного угля, полученного в результате лесных пожаров (например,г. , Скотт и др., 2000; Макпарланд и др., 2009 г.; Скотт, 2010). Мы продемонстрировали, что отражательная способность древесного угля, по-видимому, зависит от типов сжигаемого топлива; следовательно, указание единого значения для всей сборки древесного угля вряд ли будет точным представлением температур обугливания, которым подвергаются различные типы топлива.

В полевых условиях наблюдались визуальные различия между легко обожженными (степень ожога 3) и сильно выгоревшими (степень ожога 5) участками (рис. 2Bi–iii).Это также, по-видимому, было напрямую связано с локальными изменениями в составе топлива на болоте Всех Святых, поскольку на слабовыгоревших участках были обнаружены необугленные кочки мха и лишайника (рис. 2Bi). Моховой покров, вероятно, уменьшил потребление органического вещества во время пожара (Shetler et al., 2008), так как образующие кочки Sphagnum spp. обладают высокой водоудерживающей способностью (Benscoter and Wieder, 2003; Fernandez et al., 2005; Shetler et al. , 2008) даже при низком уровне грунтовых вод (Price and Whittington, 2010).О чем свидетельствует меньший процент древесного угля торфа на слабогорящих участках по сравнению с сильногоревшими (табл. 2). В противоположность этому, на самых глубоких участках пожара были обнаружены признаки потребления горючих материалов во время пожара, так как они содержали наиболее обугленный торф (17%, таблица 2) и наименьшее процентное содержание бриофитного древесного угля (13%, таблица 2). Однако присутствие обугленного торфа в этих образцах (показано на рисунках 3C,D) свидетельствует о том, что происходил только пиролиз поверхности торфа, так как окислительная фаза тлеющего сгорания топлива оставляет мало остатков в виде древесного угля (Rein et al., 2008, 2009; Клэй и Уорролл, 2011 г.; Хадден и др., 2013). Есть еще одно свидетельство кратковременного обугливания торфа, о чем свидетельствует появление более высоких отражающих периметров вокруг некоторых обломков обугленного торфа (рис. 3D). Такое неполное обугливание может быть связано с локальными изменениями влажности топлива в торфе, снижением доступности кислорода на глубине (Мияниши и Джонсон, 2002 г. ) или тушением пожара, нарушением обугливания и предотвращением тления торфа во время тушения пожара.

Пожар 2013 года на Всесвятском болоте был быстро потушен до того, как могло произойти длительное тление торфа, поэтому максимально возможную степень возгорания на болоте оценить не удалось. Этот фактор следует учитывать при оценке пожаров на других верховых болотах, так как сухой торф на осушенных болотах обычно подвержен сильному, глубокому горению (Турецкий и др., 2011) из-за тления торфа (Пейдж и др., 2002, 2009; Турецкий и др., 2011). Большинство участков, изученных на болоте Всех Святых, относились к деградировавшим экотопам (рис. 2А), вероятно, к самым засушливым участкам болота и, следовательно, способствовали возникновению глубоких тлеющих пожаров.Поскольку пожар был потушен, это, вероятно, ограничило максимальный потенциальный экологический ущерб болоту, который был бы нанесен в случае продолжения тления, тем самым подчеркнув необходимость активного управления пожарами в этих экосистемах, особенно в связи с тем, что деградированные верховые болота более уязвимы для огня, чем нетронутые. торфяники.

Наша мера отражательной способности древесного угля для измерения интенсивности пиролиза в первую очередь документирует пламенное горение поверхностного и верхнего горючего, и потенциальная полезность метода отражательной способности древесного угля все еще разрабатывается.Тем не менее, наши результаты показывают, что температура обугливания может варьироваться в одном случае пожара в зависимости от типа сжигаемого топлива, и это то, что ранее не учитывалось при анализе отражательной способности древесного угля, полученного в результате лесных пожаров, в других экосистемах (например, Скотт и др., 2000; Макпарланд и др., 2009). Кроме того, это первое использование метода отражательной способности древесного угля в оценке после сжигания верхового болота, и поэтому эти данные предоставляют дополнительную информацию о температурах обугливания, которая ранее была неизвестна для экосистем верхового болота.

Заключение

Частота и интенсивность пожаров выше для осушенных торфяников, чем для нетронутых торфяников, однако взаимосвязь между гидрологией болот, типами сжигаемого топлива, интенсивностью пиролиза и степенью горения для осушенных торфяников плохо изучена. Подробная оценка после сжигания 17 участков на частично осушенном низинном верховом болоте в графстве Оффали, Ирландия (All Saints Bog), показала, что минимальные температуры обугливания в основном определяются типами сжигаемого топлива и лишь слабо связаны с степени тяжести ожогов или классов экотопов.Хотя значения коэффициента отражения постоянно выше для наземного топлива, чем для наземного, была отмечена связь между интенсивностью горения и коэффициентом отражения, а также классом экотопа и коэффициентом отражения; однако размеры эффекта не соответствовали степени тяжести ожога или классам экотопов. Это связано с наличием деревьев на наиболее глубоко выгоревших участках. Они были меньше повреждены огнем, чем слой кустарника или мха, в результате чего древесный уголь имел широкое распределение значений коэффициента отражения для глубоко выгоревших участков.Кроме того, Всесвятское болото является заповедным участком, и пожар был быстро потушен, поэтому обширного тления торфа не произошло, и, как следствие, оценить потенциальную максимальную тяжесть ожога 2013 года не представлялось возможным. Это первое использование метода отражения древесного угля для измерения интенсивности пиролиза при оценке после сжигания верхового болота и подчеркивает важность определения типа топлива до того, как делать выводы о температуре обугливания, поскольку различные типы топлива в экосистемах верхового болота способны обугливаться при разных температурах в течение одного и того же пожара.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Подтверждение

Мы благодарим К. Флинна, Н. Баглера и Дж. Райана из Службы национальных парков и дикой природы Департамента искусств, наследия и Гаелтахта (DAHG), Ирландия, за предоставление разрешений на отбор проб болота Всех Святых и Ф. Фернандес за использование карты экотопа для болота.Мы благодарим С. М. Риммера за использование отражательного микроскопа в Университете Южного Иллинойса в Карбондейле, США, и С. Пендрая из Университета Эксетера, Великобритания, за помощь в подготовке полированных блоков. Это исследование было поддержано стартовым грантом Европейского исследовательского совета ERC-2013-StG-335891-ECOFLAM для Клэр М. Белчер. Мы также признательны трем рецензентам за полезные комментарии.

Дополнительный материал

Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: http://www.frontiersin.org/journal/10.3389/fpls.2014.00714/abstract

Ссылки

Александр, ME (1982). Расчет и интерпретация интенсивности лесных пожаров. Кан. Дж. Бот . 60, 349–357. дои: 10.1139/b82-048

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Александр, М.Е., и Круз, М.Г. (2012). Взаимозависимости между длиной пламени и интенсивностью линии пожара при прогнозировании возникновения верхового пожара и высоты ожога. Междунар. J. Wildland Fire 21, 95–113.дои: 10.1071/WF11001

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ascough, P. L., Bird, M.I., Scott, A.C., Collinson, M.E., Cohen-Ofri, I., Snape, C.E., et al. (2010). Измерения отражательной способности древесного угля: последствия для структурной характеристики и оценки диагенетических изменений. Дж. Археол. Наука . 37, 1590–1599. doi: 10.1016/j.jas.2010.01.020

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Бенскотер, Б.В., Томпсон, Д.К., Уоддингтон, Дж.M., Flannigan, M.D., Wotton, B.M., de Groot, W.J., et al. (2011). Интерактивное влияние растительности, влажности почвы и объемного веса на глубину прогорания мощных органических грунтов. Междунар. J. Wildland Fire 20, 418–429. дои: 10.1071/WF08183

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Бенскотер, Б.В., и Видер, Р.К. (2003). Изменчивость органического вещества, теряемого при горении в бореальном болоте во время Чисхолмского пожара 2001 г. Кан. Дж. Для. Рез . 33, 2509–2513.дои: 10.1139/x03-162

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Коэн, AD (1973). Петрология некоторых голоценовых торфяных отложений болотно-болотного комплекса Окефеноки на юге Грузии. Геол. соц. Являюсь. Бык . 84, 3867–3878.

Академия Google

Коэн А.Д., Гейдж С.П. и Мур В.С. (1999). Сочетание органической петрографии и палинологии для оценки антропогенного воздействия на торфяники. Часть 1. Пример из северной части Эверглейдс во Флориде. Междунар. Дж. Уголь Геол . 39, 3–45. doi: 10.1016/S0166-5162(98)00039-1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Коэн, А.Д., и Спэкман, В. (1980). Фитогенные органические отложения и осадочные среды в мангровом комплексе Эверглейдс во Флориде, часть 3: изменение растительного материала в торфах и происхождение угольных мацералов. Палеонтографика 172, 125–149.

Академия Google

Коул, Э. Э., и Митчелл, Ф. Дж. Г. (2003).Воздействие человека на ирландский ландшафт в позднем голоцене установлено на основе палинологических исследований на трех участках торфяников. Голоцен 13, 507–515. дои: 10.1191/0959683603hl616rp

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Крейг, Дж. Р., и Воган, Д. Дж. (1994). «Глава 5 количественных методов — измерение отражательной способности», в «Микроскопия руды и петрография руды», 2-е изд. ., изд. Дж. Р. Крейг (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Wiley), 78–105.

Кросс, Дж., и Линн, Д.(2013). Результаты мониторинга болотного леса . Ирландские руководства по дикой природе, № 69. Дублин: Служба национальных парков и дикой природы, Департамент искусств, наследия и Gaeltacht.

Академия Google

Кросс, JR (1987). Необычные березняки на болотах. Ирландский физ. Дж . 22, 305–310.

Академия Google

Дэвис, Г. М., Грей, А., Рейн, Г., и Легг, К. Дж. (2013). Потребление торфа и потеря углерода из-за тлеющих лесных пожаров в торфяниках умеренного пояса. Лесной экол. Управление . 308, 169–177. doi: 10.1016/j.foreco.2013.07.051

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Дэвис, Г. М., Гамильтон, А., Смит, А., и Легг, С. Дж. (2008). Использование визуальных препятствий для оценки топливной нагрузки и структуры пустоши. Междунар. J. Wildland Fire 17, 380–389. дои: 10.1071/WF07021

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Эллиотт, К. Дж., Восе, Дж. М., и Хендрик, Р. Л. (2009). Долговременное воздействие предписанного пожара высокой интенсивности на динамику растительности в водоразделе Уайн-Спринг-Крик, западная часть Северной Каролины, США. Огонь Экол . 5, 66–85. doi: 10.4996/fireecology.0502066

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Фернандес Ф., Кроули В. и Уилсон С. (2012). Проект мониторинга верховых болот 2011— Том. 1 : Основной отчет . Ирландские руководства по дикой природе, № 62. Дублин: Служба национальных парков и дикой природы, Департамент искусств, наследия и Gaeltacht.

Академия Google

Фернандес Ф., Фаннинг М., Маккорри М. и Кроули В. (2005). Проект мониторинга верховых болот 2004-2005 гг. — Документ 1: Сводный отчет . Дублин: Служба национальных парков и дикой природы, Департамент искусств, наследия и Gaeltacht.

Хадден, Р. М., Рейн, Г., и Белчер, К. М. (2013). Изучение конкурирующих химических реакций при возникновении и распространении тлеющего горения в торфе. П. Горючий. Инст . 34, 2547–2553. doi: 10.1016/j.proci.2012.05.060

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хосило, А., Пейдж, С.Э., Тэнси, К.Дж., и Рили, Дж.О. (2011). Влияние повторяющихся пожаров на изменение растительного покрова торфяников на юге Центрального Калимантана, Индонезия, с 1973 по 2005 год. Междунар. J. Wildland Fire 20, 579–588. дои: 10.1071/WF10029

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Джонс, Т.П., Скотт, А.С., и Коуп, М. (1991). Измерения отражательной способности и температуры образования современных древесных углей и значение для изучения фюзена. Б. Соц. геол. Пт .162, 193–200.

Академия Google

Йостен, Х. (2010). Глобальный торфяник CO 2 Рисунок: Состояние торфяников и выбросы, связанные с осушением, во всех странах мира . Вегнинген: отчет для Wetlands International, 35.

Академия Google

Джустен, Х., и Кларк, Д. (2002). Разумное использование болот и торфяников. Исходная информация и принципы, включая основу для принятия решений . Саариярви: Международная группа по сохранению болот и Международное торфяное общество.

Академия Google

Кили, Дж. Э. (2009). Интенсивность пожара, тяжесть пожара и тяжесть ожога: краткий обзор и рекомендуемое использование. Междунар. J. Wildland Fire 18, 116–126. дои: 10.1071/WF07049

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Келли Л., Доак М. и Дромей М. (1995). Проект восстановления верховых болот: исследование сохранения и восстановления отдельных участков верховых болот в Ирландии . Дублин: Служба национальных парков и дикой природы, Департамент окружающей среды, наследия и местного самоуправления.

Мэлоун, С., и О’Коннелл, К. (2009). Ирландский план действий по сохранению торфяников до 2020 г. – остановить утрату биоразнообразия торфяников . Килдэр: Ирландский совет по сохранению торфяников.

McParland, L.C., Collinson, ME, Scott, A.C., and Campbell, G. (2009). Использование значений отражательной способности для интерпретации природных и антропогенных комплексов древесного угля. Археол. Атропол. Наука . 1, 249–261. doi: 10.1007/s12520-009-0018-z

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Макпарланд, Л., Коллинсон, М.Е., Скотт, А.С., и Стеарт, Д. (2007). Папоротники и пожары: экспериментальное обугление папоротников по сравнению с древесиной и значение для палеобиологии, петрологии угля и геохимии изотопов. ПАЛАИОС 22, 528–538. doi: 10.2110/palo.2005.p05-138r

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Мияниши, К. , и Джонсон, Э.А. (2002). Процесс и закономерности потребления даффа в смешанной тайге. Кан. Дж. Для. Рез . 32, 1285–1295. дои: 10.1139/x02-051

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Нильсен Л.С., Йохансен Л. и Велле Л.Г. (2005). Ранние стадии регенерации Calluna vulgaris после сжигания прибрежной пустоши в центральной Норвегии. Заяв. Вег. Наука . 8, 57–64. doi: doi: 10.1111/j.1654-109X.2005.tb00629.x ​​

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Пейдж, С.Э., Зигерт, Ф., Рили, Дж.О., Бём, Х-Д. В., Джая А. и Лимин С. (2002). Количество углерода, выброшенного в результате торфяных и лесных пожаров в Индонезии в 1997 г. Природа 420, 61–65. doi: 10.1038/nature01131

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Page, S., Hoscilo, A., Wösten, H., Jauhiainen, J., Silvius, M., Rieley, J., et al. (2009). Экология восстановления низинных тропических торфяников Юго-Восточной Азии: современные знания и направления будущих исследований. Экосистемы 12, 888–905. doi: 10.1007/s10021-008-9216-2

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Пинейро, Дж., Бейтс Д., Деброй С., Саркар Д. и R Core Team. (2014). nlme: линейные и нелинейные модели со смешанными эффектами . Пакет R версии 3.1-117. Доступно в Интернете по адресу: http://CRAN.R-project.org/package=nlme

.

Престон, К.М., и Шмидт, М.В.И. (2006). Черный (пирогенный) углерод: синтез современных знаний и неопределенностей с особым учетом бореальных регионов. Биогеонауки 3, 397–420. doi: 10.5194/bg-3-397-2006

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Прайс, Дж.С. и Уиттингтон, П. Н. (2010). Течение воды в торосах Sphagnum : мезокосмические эксперименты и моделирование. Дж. Гидрол . 381, 333–340. doi: 10.1016/j.jhydrol.2009.12.006

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

R Основная команда. (2013). R: Язык и среда для статистических вычислений . Вена: Фонд статистических вычислений R. ISBN 3-1-07-0. Доступно в Интернете по адресу: http://www.R-project.org

.

Риган, С., Джонстон, П., Макин Ф., Нотон О. и Флинн Р. (2013). 08-Научные основы сохранения верховых болот: применение гидрологического инструмента управления. Нац. Гидрологияконф . 2013, 90–103. Доступно в Интернете по адресу: http://www.opw.ie/hydrology/data/speeches/08%20-%20Regan%20-%20Hydrological%20management%20tool.pdf

Рейн, Г. (2013). «Тлеющие огни и природное топливо», в Огненные явления и система Земли: междисциплинарное руководство по науке о пожаре , изд. К.М. Белчер (Чичестер, Великобритания: Wiley-Blackwell), 15–34.

Академия Google

Рейн, Г., Кливер, Н., Эштон, К., Пирони, П., и Тореро, Дж. Л. (2008). Тяжесть тлеющих торфяных пожаров и ущерб лесной почве. Катена 74, 304–309. doi: 10.1016/j.catena.2008.05.008

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Рейн, Г., Коэн, С. , и Симеони, А. (2009). Выбросы углерода от тлеющего торфа на мелководных и сильных фронтах. Проц. Сгорел. Инст . 32, 2489–2496. doi: 10.1016/j.proci.2008.07.008

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ронкайнен Т., Валиранта М. и Туиттила Э.-С. (2013). Картина пожара на осушенном бореальном болоте. Бореальная среда. Рез . 18, 309–316.

Академия Google

Райан, KC (2002). Динамические взаимодействия между структурой леса и поведением пожаров в бореальных экосистемах. Сильва Фенн . 36, 13–39. doi: 10.14214/sf.548

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Скотт, А.С. (2010). Распознавание древесного угля, тафономия и использование в палеоэкологическом анализе. Палеогеогр. Палеоклимат. Палеоэколь . 291, 11–39. doi: 10.1016/j.palaeo.2009.12.012

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Скотт, А.С., Криппс, Дж.А., Коллинсон, М.Е., и Николс, Г. Дж. (2000). Тафономия древесного угля после недавнего пожара в пустоши и последствия для интерпретации ископаемого древесного угля. Палеогеогр. Палеоклимат. Палеоэколь .164, 1–31. doi: 10.1016/S0031-0182(00)00168-1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Скотт, А.С., и Гласспул, И.Дж. (2005). Отражательная способность древесного угля как показатель температуры заложения отложений пирокластических потоков. Геология 33, 589–592. дои: 10.1130/G21474.1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Скотт, А.С., и Гласспул, И.Дж. (2007). Наблюдения и эксперименты по происхождению и образованию мацералов группы инертинита. Междунар. Дж. Уголь Геол . 70, 53–66. doi: 10.1016/j.coal.2006.02.009

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Скотт, А.С., и Джонс, Т.П. (1991). Микроскопические наблюдения современного и ископаемого древесного угля. Микроск. Микроанал . 25, 13–15.

Академия Google

Скотт, А.С., и Джонс, Т.П. (1994). Природа и влияние пожаров в каменноугольных экосистемах. Палеогеогр. Палеоклимат. Палеоэколь . 106, 91–112. дои: 10.1016/0031-0182(94)-1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Шервуд, Дж. Х., Кеттеридж, Н., Томпсон, Д. К., Моррис, П. Дж., Силинс, У., и Уоддингтон, Дж. М. (2013). Влияние осушения и лесных пожаров на гидрофизические свойства торфа. Гидрол. Процесс . 27, 1866–1874 гг. дои: 10.1002/hyp.9820

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Шетлер Г., Турецкий М. Р., Кейн Э. и Касишке Э. (2008). Сфагновые мхи ограничивают общее потребление углерода во время пожаров в черных еловых лесах Аляски. Кан. Дж. Для. Рез . 38, 2328–2336. дои: 10.1139/X08-057

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Суарес-Руис, И. (2012). «Органическая петрология: обзор», в Petrology — New Perspectives and Applications , ed A. Al-Juboury (InTech). дои: 10.5772/920

Ван дер Шааф, С., и Стрифкерк, Дж. Г. (2002). «Взаимосвязь между биотическим и абиотическим», в Сохранение и восстановление верховых болот: геологические, гидрологические и экологические исследования , под ред. М.GC Schouten (Дублин, Ирландия/Staatabosbeheer: Департамент окружающей среды и местного самоуправления), 186–209.

Академия Google

Зайдельман, Ф. Р. (2011). Проблема пожаротушения на осушенных торфяниках и ее решение. Евразийский почвовед . 44, 919–926. дои: 10.1134/S1064229311080175

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Влияние химического состава на обугливание древесины в разных масштабах

https://doi.org/10.1016/j.proci.2018.06.080Получить права и содержание

Abstract

Конструкционная хвойная древесина (древесина) недавно привлекла внимание архитекторов и инженеров как строительный материал для высотных зданий. Правила ограничивают высоту этих зданий из соображений безопасности, поскольку их поведение при пожаре плохо изучено. Поведение древесины при пожаре и потеря несущей способности контролируются обугливанием, химическая кинетика которого редко изучалась. Текущие модели обугливания предполагают, без каких-либо доказательств, что одна и та же схема реакции и кинетические параметры применимы ко всем породам древесины, что потенциально вносит большую неопределенность.Здесь проверяется гипотеза о том, что кинетика различных пород древесины незначительно влияет на их обугливание. Кинетика моделируется микромасштабной кинетической моделью, включая реакции пиролиза и окисления угля, которая предполагает, что три основных компонента (целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин) древесины разлагаются независимо. Различия в кинетике между различными породами древесины фиксируются их различным химическим составом в пределах группы древесины (хвойная или лиственная древесина). Лиственные породы включены для сравнения.База данных более 600 композиций была составлена ​​из литературы и изучена в разных масштабах с использованием микромасштабной (мг-образцы) и мезомасштабной (кг-образцы) модели. Все реакции, кинетические параметры и физические свойства были выбраны из литературы. Обе модели были проверены с использованием слепых предсказаний высокоточных экспериментов из литературы. Было обнаружено, что изменение кинетики оказывает небольшое влияние на прогнозируемую скорость потери массы в обоих масштабах (±1 г/м 2 -с) и незначительное влияние на прогнозируемые температуры (±16 К) на разных глубинах, тепловые потоки. и концентрации кислорода в мезомасштабе.Эти результаты впервые доказывают, что изменение кинетики незначительно для прогнозирования обугливания в разных масштабах. Кинетическая модель обугливания, полученная для одной породы древесины, должна быть действительна для всех пород древесины в пределах мягкой или лиственной древесины. Поэтому разработчики моделей должны сосредоточиться на различии физических свойств, а не на кинетике между породами древесины.

Ключевые слова

Древесина

Пожар

Пиролиз

Кинетика

Окисление

Рекомендованные статьиЦитирование статей (0)

© 2018 The Author(s). Опубликовано Elsevier Inc. от имени Института горения.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Сжигание древесины

Сжигание древесины

Снижение воспламеняемости и горючести изделий из древесины основано на химико-физических средствах, воздействующих на разные стадии воспламенения и горения, например:

  • тепловые изменения внутренней структуры древесины на молекулярном уровне;
  • физико-химические процессы соединений, образующихся при этих изменениях, как внутри древесины, так и в образующихся над ней газах;
  • перенос тепла в изделиях из дерева;
  • перенос кислорода в реакционные зоны.

В этом разделе рассматриваются следующие темы:

Многие материалы в нашей среде, в том числе изделия из дерева, горят опосредованно в том смысле, что материалы на самом деле не горят, а горение происходит как реакция между кислородом и выделяющимися из материала газами (исключением из этого правила является тлеющее горение обугленная древесина, где кислород непосредственно реагирует с углеродом). Под воздействием тепла древесина легко выделяет вещества, бурно реагирующие с кислородом, что приводит к высокой склонности древесины к воспламенению и горению.

Возгорание и горение древесины в основном основано на пиролизе (т.е. термическом разложении) целлюлозы и реакциях продуктов пиролиза друг с другом и с газами в воздухе, главным образом кислородом. При повышении температуры целлюлоза начинает пиролиз. Продукты разложения либо остаются внутри материала, либо выделяются в виде газов. Газообразные вещества реагируют друг с другом и кислородом, выделяя большое количество тепла, что в дальнейшем вызывает реакции пиролиза и горения.Процессы пиролиза и горения показаны на рисунке 1.

Рис. 1. Схематическое изображение процессов пиролиза и горения древесины: а) Внешний нагрев повышает температуру древесины. б) Начинается пиролиз и разрушается химическая структура древесины. Легкие продукты пиролиза улетучиваются с поверхности. в) начинается горение. Продукты пиролиза реагируют с кислородом и выделяют больше тепла, вызывая сильно нарастающую цепную реакцию.

В зависимости от условий окружающей среды (таких как температура, концентрация кислорода, влажность, антипирены, pH и т.), пиролиз древесины может протекать в основном по двум путям, представленным на рис. 2а. Путь смолообразования, протекающий при температуре около 300 °C, связан с нормальным горением древесины. В этом случае при пиролизе образуется много смолы, включающей левоглюкозан, который под действием тепла легко разлагается на горючие газы (см. рис. 2б). Термическое разложение может происходить также путем обугливания. В этом процессе целлюлоза сначала превращается в нестабильную, активную целлюлозу, которая далее разлагается, так что продуктами реакции являются в основном углекислый газ и вода, а остов целлюлозы содержит много углерода (см. рис. 2с).

Рисунок 2. а) Два основных пути реакции термического разложения древесины. б) Расщепление молекул целлюлозы в реакции смолообразования (нормальное горение). в) Расщепление молекул целлюлозы в реакции коксования.

Пиролиз древесины зависит от внешних факторов, таких как способ нагрева, скорость прогрева материала и т. д. Поэтому изделия из дерева не имеют явно выраженной температуры воспламенения, а воспламенение происходит в определенном интервале температур, при котором вероятность воспламенения становится достаточно большой.Температура пилотного воспламенения древесины обычно составляет около 350 °C, тогда как для самовоспламенения требуется температура около 600 °C.

Свойства реакции на огонь, такие как воспламеняемость, тепловыделение и распространение пламени, наиболее важны для огнестойких изделий из древесины. На обугливание как характеристическое свойство огнестойкости также могут влиять, в частности, поверхностные защитные слои.

2.1 Воспламеняемость

Для того чтобы древесина могла воспламениться, ее температура должна подняться настолько высоко, чтобы пиролиз прошел достаточно сильно и начались химические реакции горения.Следовательно, воспламенение деревянного изделия зависит от способа нагревания, то есть от термических свойств материала и способа теплового воздействия на материал.

Факторы, влияющие на воспламенение древесины, в целом хорошо известны: влажная древесина воспламеняется с трудом, тонкие куски древесины воспламеняются легче, чем толстые бревна, легкие породы древесины воспламеняются быстрее, чем тяжелые. Внешними факторами, влияющими на воспламенение, являются интенсивность теплового воздействия и форма его воздействия (т.грамм. расстояние пламени от поверхности).

Влажность древесины влияет на воспламенение главным образом как поглотитель тепла. Нагрев воды и особенно ее испарение потребляют тепловую энергию. Кроме того, влага увеличивает тепловую инерцию материала.

Воспламенение деревянных изделий различной толщины зависит от их термической толщины. Термически тонкий слой воспламеняется быстрее, чем термически толстый материал.Когда термически тонкое изделие подвергается нагреву с одной стороны, его противоположная сторона к моменту воспламенения нагревается очень близко к температуре облучаемой стороны. В случае термически толстого изделия противоположная сторона не нагревается, а остается при температуре окружающей среды при воспламенении образца. Тепловая толщина практических продуктов находится между термически тонкими и толстыми. Как правило, деревянное изделие является термически тонким, если его толщина не превышает нескольких миллиметров, и термически толстым, если его толщина составляет порядка 10 мм и более.

Зависимость времени до воспламенения tig от внутренних свойств материала при радиационном тепловом воздействии можно описать следующим образом [18,19]:

где ρ , с и к — плотность, удельная теплоемкость и теплопроводность материала соответственно, L 0 — толщина образца, Т ig ; – температура воспламенения, T 0 – температура окружающей среды, – чистый тепловой поток к поверхности образца.

Когда термическая толщина продукта находится между термически тонким и толстым, показатель степени, описывающий влияние чистого теплового потока q » чистого и разности температур T ig T 0 , находится в пределах 1 и 2.

2.2 Тепловыделение и распространение огня

Тепло, выделяющееся при сгорании, является движущей силой пожара: чем больше тепла, выделяемого горящим предметом, тем быстрее распространяется огонь и тем горячее становятся газы и ограничивающие поверхности пожарного ограждения.Таким образом, одной из наиболее существенных величин, характеризующих горение материалов, является скорость тепловыделения, обозначаемая и выражаемая в кВт или МВт.

Помимо внутренней структуры и свойств материала скорость тепловыделения сильно зависит от внешних факторов. Поэтому точные значения для разных материалов дать невозможно. Наиболее важными внешними факторами, оказывающими влияние, являются суммарный тепловой поток к поверхности и концентрация кислорода в окружающей среде, описываемая коэффициентом f (O2).На внутренние свойства материала влияют теплота сгорания ∆H c , теплота газификации L v и удельная теплоемкость C . Следующее уравнение показывает скорость выделения тепла на единицу площади горящего материала:

где T ig — температура воспламенения, а T 0 — температура окружающей среды. Отмечено, что, помимо поступающего на поверхность теплового потока, также зависят от тепловых потерь с поверхности.

Скорость тепловыделения на единицу площади можно измерить, например, с помощью конусного калориметра [20], описывающего горение в хорошо проветриваемом помещении (ранняя стадия пожара). Полученные результаты описывают свойства тепловыделения материалов, хотя они в некоторой степени зависят от уровня теплового воздействия, используемого в тесте, свойств поверхности, подвергаемой воздействию (в случае древесины, например, волокон, сучков и склонности к растрескиванию). и толщину образца.

При горении дерева пламя распространяется по его поверхности. Распространение пламени можно рассматривать как последовательность воспламенений. Следовательно, распространение пламени определяется теми же факторами, что и возгорание. Тепло, выделяемое зоной горения, влияет на скорость распространения пламени непосредственно от пламени и за счет прогрева пожарного помещения. Таким образом, факторы, определяющие скорость тепловыделения, существенны и для распространения пламени.

2.3 Обугливание

При горении изделия из древесины с постоянной скоростью тепловыделения на единицу площади граница между пиролизованным материалом и неповрежденной древесиной, т.е.е. фронт пиролиза переходит в древесину вглубь. Поскольку всю пиролизную древесину можно считать обугленной, скорость обугливания β соответствует скорости распространения фронта пиролиза. Скорость обугливания является существенной величиной для огнестойкости деревянных конструкций, так как древесина под слоем обугливания сохраняет свои первоначальные свойства.

Важными факторами скорости обугливания древесины являются плотность ρ , внешний тепловой поток и влажность w [21].Скорость обугливания уменьшается с увеличением плотности в соответствии со степенным законом, где υ находится между 0,5 и 1 ( υ = 0,5 является результатом изучения только теплопередачи, а υ = 1 соответствует модели, учитывающей только сохранение массы). Скорость обугливания линейно возрастает с внешним тепловым потоком, . Приблизительная зависимость между скоростью обугливания и содержанием влаги такова.

Типичное значение скорости обугливания древесины составляет примерно 0.5 — 1 мм/мин. В таблице 3 показаны расчетные значения скорости обугливания для различных изделий из древесины, представленные в европейских стандартах проектирования EN 1995-1-2 [22,23].

Огнезащитные составы обычно не сильно влияют на скорость обугливания [24]. Тем не менее, выход угля обычно значительно увеличивается, что может способствовать защите древесного ядра. Защитные покрытия обычно могут эффективно предотвращать воспламенение и обугливание древесины.

Таблица 3.Расчетные нормы обугливания изделий из древесины [22]. Обозначения: ρ k = характеристическая плотность, d = толщина, β 0 = расчетная скорость обугливания для одномерного обугливания при стандартном воздействии огня, β n = расчетная расчетная скорость обугливания при стандартном пожаре контакт.

2.4 Дымообразование и токсичность

Дым, образующийся при пожаре, состоит из мелких, в основном углеродосодержащих частиц, снижающих видимость.Высокое задымление на ранних стадиях пожара очень вредно с точки зрения пожарной безопасности зданий, поскольку оно создает опасность для аварийного выхода из-за снижения видимости и раздражающего и выводящего из строя воздействия дымовых газов. Производство дыма зависит от горящего материала, но также важны внешние факторы, такие как тип пожара (пламя / тление) и подача кислорода.

По сравнению с пластиком дымообразование изделий из дерева незначительно.В хорошо проветриваемых условиях дымообразование древесины обычно составляет около 25100 м 2 /кг, в то время как пластиковые изделия выделяют сотни или тысячи м 2 /кг дыма.

Распространено мнение, что антипирены увеличивают дымовыделение древесины. Это может иметь место, поскольку антипирены могут вызывать неполное сгорание, но также могут уменьшить дымообразование. Справедлива поговорка «Нет дыма без огня»: если огнезащитная обработка препятствует горению достаточно хорошо, дымообразование также снижается.

Основными продуктами горения являются углекислый газ и вода, но могут выделяться и другие химические соединения. Если эти соединения токсичны, они препятствуют выходу жильцов из горящего здания. Основной причиной интоксикации при пожарах является угарный газ (СО). Это доминирующий токсичный продукт горения древесины. Образование CO сильно зависит от вентиляции: при сжигании с хорошей вентиляцией образуется значительно меньше CO (менее 10 г/кг горящего материала), чем при сжигании с контролируемым кислородом, при котором образование CO составляет порядка 100 г/кг горящего материала.Также существенным фактором является температура, так как она оказывает сильное влияние на протекание химических реакций при горении.

Производство токсичных газов изделиями из дерева с улучшенными огнезащитными характеристиками зависит от веществ, используемых в качестве антипиренов. Поэтому необходимо следить за возможными токсичными продуктами горения и удерживать их выделение в допустимых пределах.



Скорость обугливания древесины при постоянном тепловом потоке

Скорость обугливания древесины при постоянном тепловом потоке | Поиск по дереву Перейти к основному содержанию

.gov означает, что это официально.
Веб-сайты федерального правительства часто заканчиваются на .gov или .mil. Прежде чем делиться конфиденциальной информацией, убедитесь, что вы находитесь на сайте федерального правительства.

Сайт защищен.
https:// гарантирует, что вы подключаетесь к официальному веб-сайту и что любая предоставленная вами информация зашифрована и безопасно передана.

Тип публикации:

Разное Публикация

Первичная(ые) станция(и):

Лаборатория лесных товаров

Источник:

Древесина и пожарная безопасность: 3-я Международная научная конференция: материалы, 6-9 мая 1996 г., Высокие Татры, Словацкая Республика.[Зволен, Словацкая Республика]: Зволенский технический университет, факультет деревообработки, 1996.: с. 175-183.

Описание

Важнейшим фактором огнестойкости деревянного элемента является скорость его обугливания. Большинство доступных данных о скорости обугливания были получены с использованием кривых время-температура стандартных испытаний на огнестойкость (ASTM E 119 и ISO 834) для определения воздействия огня.Более широкое использование калориметров тепловыделения, использующих воздействие постоянных уровней теплового потока, расширило доступную базу данных по обугливанию древесины. В этой статье представлены такие данные по скорости обугливания, полученные с помощью калориметра Университета штата Огайо (OSU). Результаты включают модели зависимости глубины обугливания от времени, скорость обугливания в зависимости от других параметров и температурные профили в оставшейся необожженной древесине. Несколько исследователей измерили скорость обугливания для фиксированных тепловых потоков. Батлер (1971) рассмотрел такие данные и обнаружил, что скорость обугливания прямо пропорциональна падающему потоку в диапазоне от 20 до 3000 кВт/м2.Nussbaum (1988) использовал конусный калориметр для определения скорости обугливания древесины, пропитанной низкими концентрациями антипиренов. Также с помощью конусного калориметра Миккола (1990, 1991) получил скорость обугливания различных изделий из древесины при 50 кВт/м2 и ели при потоках от 25 до 75 кВт/м2. Другие данные по обугливанию для удельных постоянных тепловых потоков были представлены Фредлундом (1988) и Крамером и Уайтом (1993).

Цитата

Уайт, Р.ЧАС.; Tran, HC 1996. Скорость обугливания древесины, подвергаемой постоянному тепловому потоку. Древесина и пожарная безопасность: 3-я Международная научная конференция: материалы, 6-9 мая 1996 г., Высокие Татры, Словацкая Республика. [Зволен, Словацкая Республика]: Зволенский технический университет, факультет деревообработки, 1996.: с. 175-183.

Примечания к публикации

  • Мы рекомендуем вам также распечатать эту страницу и прикрепить ее к распечатке статьи, чтобы сохранить полную информацию о цитировании.
  • Эта статья была написана и подготовлена ​​служащими правительства США в официальное время и поэтому находится в открытом доступе.

https://www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/5978

Свойства обугливания и температурные профили ламинированного бамбука при одностороннем воздействии огня ISO 834 :: Биоресурсы

Сюй М., Ту Л., Цуй З. и Чен З. (2020). « Свойства обугливания и температурные профили многослойного бамбука при воздействии огня с одной стороны ISO 834 », BioRes .15(1), 1445-1462.
Abstract

Свойства обугливания и температурные профили были изучены для ламинированного бамбука, подвергнутого с одной стороны воздействию огня ISO 834. Линейная модель была принята для представления зависимости глубины обугливания от времени. Средняя скорость обугливания ламинированного бамбука составляла около 1 мм/мин, а скорость обугливания снижалась по мере увеличения общего времени. Температура фронта обугливания составляла примерно 270 °С, что было определено путем анализа кривой время-температура.Была разработана дополнительная математическая модель для прогнозирования распределения температуры в необугленной зоне в таких условиях, и было зафиксировано резкое изменение температуры вблизи фронта обугливания. По сравнению с несколькими различными породами древесины, описанными в предыдущей литературе и стандартами огнестойкости, скорость обугливания ламинированного бамбука была относительно высокой; поэтому будущие исследования должны быть сосредоточены на способах повышения огнестойкости ламинированного бамбука.


Загрузить PDF
Полный текст статьи

Свойства обугливания и температурные профили ламинированного бамбука при воздействии огня с одной стороны согласно ISO 834

Мин Сюй, a,c, * Люхуэй Ту, a,b,c Чжаоянь Цуй, a,b,c и Чжунфан Чен a,c

Свойства обугливания и температурные профили были изучены для ламинированного бамбука, подвергнутого с одной стороны воздействию огня ISO 834. Линейная модель была принята для представления зависимости глубины обугливания от времени. Средняя скорость обугливания ламинированного бамбука составляла около 1 мм/мин, а скорость обугливания снижалась по мере увеличения общего времени. Температура фронта обугливания составляла приблизительно 270 °C, что было определено посредством анализа кривой время-температура. Была разработана дополнительная математическая модель для прогнозирования распределения температуры в необугленной зоне в таких условиях, и было зафиксировано резкое изменение температуры вблизи фронта обугливания.По сравнению с несколькими различными породами древесины, описанными в предыдущей литературе и стандартами огнестойкости, скорость обугливания ламинированного бамбука была относительно высокой; поэтому будущие исследования должны быть сосредоточены на способах повышения огнестойкости ламинированного бамбука.

Ключевые слова:   Ламинированный бамбук; Обугливающие свойства; Температурные профили; Стандартное огневое испытание

Контактная информация: а: Ключевая лаборатория бетонных и предварительно напряженных железобетонных конструкций Министерства образования, Юго-восточный университет, 02, Southeast University Road, Нанкин, 211189, с. Р. Китай; b: Департамент науки о древесине, Университет Британской Колумбии, 2424 Main Mall, Британская Колумбия, Ванкувер, V6T1Z4, Канада; c: Школа гражданского строительства Юго-восточного университета, 02, Southeast University Road, Нанкин, 211189, КНР; * Автор, ответственный за переписку: [email protected]

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы ламинированный бамбук привлекает все больше внимания благодаря своим превосходным характеристикам обработки и механическим свойствам (Xiao et al.  2012). Предыдущие исследования показали, что, как и другие биологические конструкционные материалы, ламинированный бамбук является возобновляемым, устойчивым, а также может производиться и распространяться по всему миру (Yang et al.  2009). Однако у этих видов материалов есть и недостатки, такие как повышенная горючесть, что означает, что они более огнеопасны, чем другие строительные материалы при тех же обстоятельствах. Исследования огнестойкости ламинированного бамбука были ограничены; поэтому неизвестные барьеры и препятствия могут помешать дальнейшим приложениям.

Бамбук и древесина имеют схожий химический состав, и их микроструктура также идентична: оба материала являются анизотропными и пористыми полимерными материалами с волокнистой структурой.Следовательно, могут быть применены аналогичные исследовательские приемы и методы. Несколько ученых и экспертов уже провели исследования скорости обугливания сортов древесины. Кроме того, определенную информацию можно также получить из национальных стандартов. Противопожарный раздел EN 1995-1-2 (2004) основан на предположении, что скорость обугливания цельной или клееной древесины лиственных пород уменьшается с увеличением плотности, и как только плотность достигает 450 кг/м 3 , скорость обугливания скорость достигает своего предела 0.5 мм/мин. Исследования показали, что скорость обугливания пихты Дугласа зависит от времени нелинейно со средней скоростью 0,635 мм/мин в соответствии со стандартным тестом ISO 834 (Lawson et al. 1952). Также были представлены расчетные формулы для мгновенной и средней скоростей обугливания. Нормы обугливания различных пород древесины также приведены во многих нормах проектирования и многими другими исследователями, причем их точность гарантируется при определенных условиях. По результатам нескольких исследований (Babrauskas 2005; Xu et al.  2015), скорость обугливания некоторых древесных материалов была постоянной в соответствии с обоими стандартами, ISO 834 (1999 г.) и ASTM E119-16a (2016 г.), со скоростью обугливания в диапазоне от 0,4 мм/мин до 0,8 мм/мин. Например, необработанная или клееная древесина сосны   имела скорость обугливания от 0,5 мм/мин до 0,7 мм/мин.

Будучи горючим материалом, обугливающие свойства древесины изучались многими исследователями. На скорость обугливания древесины влияют многие факторы, такие как плотность, влажность, внешний тепловой поток и концентрация кислорода в окружающей среде (Миккола, 1999).Небольшая вертикальная печь использовалась для изучения регрессионных выражений пяти видов древесины для испытаний ASTM E119, , т. е. , скорости обугливания, содержания влаги, плотности и коэффициентов сжатия обугливания (White and Nordheim 1992). На основании испытаний 20 тропических лиственных пород, подвергнутых испытаниям на огнестойкость по стандарту ISO 834 с одной стороны, с плотностью от 421 кг/м 3 до 1080 кг/м 3 , Ньянкоуо и др. . (2004) для выражения глубины обугливания с течением времени, демонстрируя тесную взаимосвязь между плотностью и скоростью обугливания.Корреляция между скоростью обугливания и кислородопроницаемостью была изучена на 12 различных породах древесины, и сводка значений плотности, скорости обугливания и индекса кислородопроницаемости была собрана из экспериментов и представлена ​​(Hugi et al . 2007). . Исследования показали, что искусственный бамбук имеет сходные характеристики с древесиной, но между этими материалами все же есть множество различий. При исследовании скорости обугливания и глубины бамбукового скримбера Xu et al.  (2017) на основе экспериментальных результатов определили, что скорость обугливания бамбукового скримбера постепенно снижается по мере увеличения содержания влаги с 6% до 18%. Огнестойкость и огнестойкость бамбука Guadua angustifolia Kunth были определены с помощью экспериментов Mena et al . (2012), и результаты распространения пламени показали, что для распространения огня Guadua требуется больше энергии по сравнению с фанерой; поэтому это был бы более безопасный материал для использования в строительстве.Ма и др.  (2016) описал элементарный механизм обугливания и анализа теплопроводности ламинированного бамбука GluBam и древесины китайской пихты и обнаружил схожую картину обугливания между двумя материалами. Эта картина показала высокую скорость обугливания, когда образцы впервые подверглись воздействию высокой температуры, и она постепенно уменьшалась по мере появления слоев обугливания.

Многие ученые годами обсуждали и разрабатывали модели сжигания древесины. Были изучены пиролиз, воспламенение и распространение огня по горизонтальной поверхности древесины (Атрея, 1983).Разработана модель тепломассопереноса в деревянных конструкциях во время пожара (Fredlund 1993). Эти модели требовали численных расчетов и часто были слишком сложны для практического структурного проектирования, поэтому Миккола (1991) предложил упрощенную аналитическую модель для описания энергетического баланса в обугленном фронте древесины во время термического разложения. Экспериментальные результаты хорошо согласуются с этой моделью и показывают, что на скорость обугливания древесины большое влияние оказывают температурный профиль и теплопроводность материала.После образования поверхностного слоя обугливания низкая теплопроводность привела к уменьшению теплового потока во фронте обугливания. Следовательно, общая скорость потери массы уменьшится, что будет характерно для более низкой скорости обугливания. Кроме того, при более резком изменении распределения температуры ожидалась более высокая скорость обугливания. Теплопроводность древесины была тщательно изучена, и средняя теплопроводность, перпендикулярная волокнам, для различных пород древесины при комнатной температуре была представлена ​​TenWolde et al . (1988). Для определения профилей температуры использовалась модель, разработанная Frangi et al . (2009) использовалась для расчета температуры деревянных элементов, подвергающихся стандартному огню ISO, и при сравнении с результатами испытаний было обнаружено, что они хорошо согласуются с результатами. Для EN 1995-1-2 (2004) уравнения температура-глубина были связаны с температурой фронта обугливания, начальной температурой и глубиной проникновения тепла в древесину. Однако были также сообщения о том, что усадка и трещины на поверхности древесины влияют на ее обугливающие свойства и процесс пиролиза.Трещины в обугленном слое обеспечивали большее проникновение тепла и ослабляли их защиту как теплоизоляцию внутренних слоев. Выражения растрескивания могут быть включены в модели пиролиза, включая факторы образования трещин при тепло- и массопереносе при пиролизе древесины (Shen and Gu 2009). Развитие усадки и трещин ускорялось при увеличении теплового потока.

Однако для ламинированных материалов развитие трещин имеет другую причину. Конкретным фактором, который может играть более важную роль в свойствах обугливания ламинированного бамбука по сравнению с другими биологическими материалами, является использование строительных клеев.В ламинированном бамбуке используются клеи, такие как фенольная смола, для соединения кусочков бамбука вместе, чтобы обеспечить элементы с большим поперечным сечением и улучшенными механическими свойствами (Tejado et al . 2007). Однако его разложение при высоких температурах может привести к отслаиванию слоев и относительно более высокой скорости обугливания материала. Frangi и др. . (2009) обнаружили, что огнестойкость кросс-клееных деревянных панелей тесно связана с поведением клея, используемого для склеивания панелей, и с появлением трещин в обугленных слоях наблюдается повышенная скорость обугливания.Также были изучены тепловые характеристики и термическое разложение смол, используемых в качестве конструкционного клея для сырья. Чжан и др. . (2018) исследовали механизмы обжига оксидно-углеродистых огнеупоров со связующим из фенольной смолы, поглощение и выделение тепла, а также потерю массы связующего. Результаты показали, что температура от 400 °C до 600 °C представляет собой критическую стадию, на которой может произойти значительная потеря веса и снижение прочности.Влияние такого термического разложения на огнестойкость ламинированного бамбука было сложным; поэтому для его описания требовался относительно прямой и прямой метод.

Основная цель этой работы заключалась в изучении различных факторов, которые могут влиять на скорость обугливания ламинированного бамбука, таких как толщина, расположение, направление волокон, время обугливания и разложение клея. Также включены температурные профили и тепловое проникновение ламинированного бамбука во время пожара.С 4 группами из 20 испытательных образцов, подвергнутых стандартному испытанию на огнестойкость по стандарту ISO 834 (1999) с одной стороны с помощью контролируемых кривых нагрева, результаты направлены на то, чтобы предоставить справочные материалы для дальнейших исследований и применения ламинированного бамбука в строительстве.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ

Образцы для испытаний

В качестве сырья для этого исследования был выбран бамбук Мосо

возрастом от 4 до 5 лет, который был получен из провинции Фуцзянь, Китай.Ламинированный бамбук состоял из продольно расположенных тонких бамбуковых полосок, соединенных клеем. Сначала весь бамбуковый стебель разрезали на куски. Каждая часть была разделена, выстругана, обработана, ламинирована и подвергнута горячему прессованию для получения ламинированной бамбуковой плиты. Температура горячего прессования составляла 120 ± 5 °С. Каждая полоса имела одинаковый размер с поперечным сечением 7 мм × 21 мм. Клей, использованный для ламинированного бамбука, представлял собой пропитанную водорастворимой фенольной смолой (Dynea Co. Ltd, Гуандун, Китай) с температурой стеклования приблизительно 150 °C и имел бежевый цвет.Содержание клея в ламинированном бамбуке составляло менее 2% от его общей массы. Поперечное сечение образцов, использованных для анализа обугливаемости, составляло 300 мм в ширину и 120 мм в толщину при длине 1500 мм.

Как показано на рис. 1, образцы подвергались воздействию огня перпендикулярно направлению их волокон, и использовались два типа расположения полос: плоско или ребро. Время обугливания было переменным для этих 3 контрольных групп, подвергавшихся воздействию огня в течение 20, 40 или 60 минут.Три группы были созданы для измерения свойств обугливания и температурных профилей ламинированного бамбука. Детали испытательных образцов показаны в таблице 1.

Рис. 1.  Полосы образцов для испытаний

Таблица 1. Условия испытаний образца

Таблица 2. Термические свойства многослойного бамбука

Термические свойства ламинированного бамбука определяли в соответствии со стандартом ASTM E 1269-11 (2011 г.), как показано в таблице 2.Физические свойства в таблице 3 были определены с помощью тех же методов испытаний.

Таблица 3.  Физические свойства образцов для испытаний

Методология испытаний

Испытание односторонним огнем проводили в небольшой горизонтальной печи с температурно-временными воздействиями по методике ISO 834 (1999). Размеры печи составляли 1800 мм в длину, 1200 мм в ширину и 500 мм в глубину. Детали малой горизонтальной печи показаны на рис.2.

Рис. 2.  Детали малой горизонтальной печи

Поскольку в ходе испытания образец подвергался воздействию огня только с одной стороны, верхнюю поверхность ламинированного бамбука необходимо было выставить за пределы печи. Для каждого огневого испытания одновременно обжигали два образца. Поверхность печи была закрыта крышкой печи, за исключением места, где располагалась бамбуковая плита. Минеральная вата была использована для заполнения зазора между крышкой печи и бамбуковой пластиной, чтобы гарантировать, что во время испытания дым не выйдет наружу.Веревку, соединяющую стальные проволоки на обоих концах бамбуковой пластины, использовали для немедленного подъема образца в конце испытания, а огонь тушили водой. Образец помещали на улицу для просушки до тех пор, пока можно будет провести дальнейший анализ. Схема испытаний и размещение испытуемых образцов показаны на рис. 3. Температура точки измерения измерялась с помощью термопары с частотой сбора данных 50 Гц. В качестве источника топлива использовался природный газ, а температура печи измерялась с помощью термопар типа К.

Рис. 3. Детали малой горизонтальной печи

Как показано на рис. 4, 10 термопар были размещены на разных расстояниях от открытых поверхностей каждого из ламинированных образцов бамбука при 60-минутном обжиге. Всего было установлено 2 образца с термопарами: Ф60-1 — на плоскость и Е60-1 — на ребро. Расстояние от самого дальнего до ближнего составляло 50 мм, 40 мм, 30 мм, 20 мм и 10 мм. Тестовые отверстия были добавлены в соответствии с расчетной глубиной перед экспериментом и полностью заполнены бамбуковой пылью после размещения термопар в отверстиях.Две типичные термопары были настроены для измерения температуры окружающей среды, и кривые зависимости температуры от времени, записанные компьютером, были идентичны кривым зависимости температуры от времени, показанным в ISO 834 (1999).

Рис. 4.  Расположение контрольных точек

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Температура печи во время испытаний регистрировалась с помощью термопар , а кривая температура-время показана на рис. 5.

Свойства обугливания

Как показано на рис.6, после испытаний на поверхности испытуемых образцов появились два типа трещин: растрескивание вместе с зазорами склейки и трещины бамбуковых полосок. Образцы, которые мы расположили на ребро, показали больше трещин после испытаний, потому что там больше клеевых швов подверглось воздействию огня, чем при другом расположении полос.

Рис. 5.  Температурно-временная кривая испытательной печи

Рис. 6. Обугленный слой образцов для испытаний

По окончании испытания на воздействие огня образцы для испытаний были извлечены из горизонтальной печи, а возгорание на образцах было немедленно потушено водой.После охлаждения образцов часть образца брали и разрезали пополам по вертикали. Слои обугливания, прикрепленные к образцам, соскребали, а остаточные поперечные сечения верхних образцов измеряли с помощью штангенциркуля с 3 положениями измерения, например, . 50 мм, 75 мм и 100 мм с одной стороны образца. Измерив оставшуюся толщину испытуемых элементов в 3 разных местах, глубина обугливания равнялась потере толщины, а подробные данные представлены в таблице 4.

Таблица 4. Результаты испытаний свойств обугливания

Как показано в Таблице 4, глубина обугливания постепенно увеличивалась по мере увеличения времени обугливания и увеличения скорости обугливания за последние 20 минут.

Для анализа регулирования изменения глубины обугливания во времени на основе реальной экспериментальной ситуации, определенной Уайтом и Нордхеймом (1992), была принята линейная модель для представления зависимости скорости обугливания от времени, как показано в уравнении 1.,

x c = 0,98 t  (1)

, где x c — глубина обугливания под одной стороной воздействия огня, а t — время обугливания. Сравнение расчетов, основанных на уравнении, и экспериментальных результатов представлено в таблице 5. Относительная разница не превышала 15%, что означает, что эта модель хорошо подходит.

Таблица 5. Сравнение глубины обжига многослойного бамбука

Сравнение скорости обугливания слоистого бамбука и аналогичного изделия из дерева (Njankouo et al. 2004) и бамбукового скримбера (Xu  и др.  2018) показаны в таблице 6. При содержании влаги 5,90% и плотности приблизительно 600 кг/м 3 скорость обугливания ламинированного бамбука составила выше, чем у других видов. Это могло быть вызвано относительно более низким содержанием влаги в ламинированном бамбуке и трещинами, появившимися на поверхности во время испытания. Кроме того, данные в таблице 6 показали, что плотность оказывает большое влияние на скорость обугливания.

Таблица 6.  Сравнение скоростей обугливания различных пород

Кривые зависимости температуры от времени

На рис. 5 показана кривая температуры печи при каждом испытательном режиме. По сравнению с кривой нагрева ISO 834 (1999) кривая повышения средней температуры печи в каждом испытании соответствовала стандарту.

Как показано на рис. 7, во время огневого испытания температура в точках измерения со временем увеличивалась.На начальном этапе прогрева температура повышалась от нормальной температуры до 100 °С, а зависимость температуры от времени была линейной. Скорость роста температуры на этом этапе уменьшалась по мере удаления от поверхности пожара. Затем температура стабилизировалась примерно на уровне 100°С. Из-за испарения влаги из испытуемого образца на температурной кривой точки измерения образовался отчетливый участок платформы. Однако после полного испарения влаги температура продолжала повышаться.

Из предыдущего исследования Frangi et al . (2009) сообщил, что температура фронта обугливания составляет 253 °C, в то время как Schaffer  et al.  (1992) дал температуру 288 °C и 360 °C соответственно. На основании этого можно сделать вывод, что температура фронта обугливания составляла от 250 до 300 °С, где располагалась зона пиролиза. Начальная точка этой стадии представляла собой полную карбонизацию материала, но обугленный слой в соответствующем месте не растрескался, а конечная точка представляла собой не полностью карбонизированный материал.Ся и др.  (2017) указано, что температура обугленной поверхности слоистого бамбука составляет 270 °C, и в этом исследовании дальнейший анализ основывался на этой температуре.

После того, как температура контрольных точек превысит 270 °C, трещины на поверхности начнут углубляться в испытуемые образцы. Тепло способно проникать в образцы вместе с трещинами. Термопары постепенно подвергались воздействию внешней стороны материала. Тестовые точки зафиксировали быстрое повышение температуры.После этого температурная кривая была аналогична температурной кривой печи.

Рис. 7. Температурно-временные кривые точек измерения

Поскольку это ближе к поверхности пожара, испарение воды показало большее влияние на явление сегмента платформы. Кроме того, это явление более отчетливо наблюдается на контрольных точках, расположенных ближе к поверхности пожара. Это связано с тем, что вода во внутреннем слое также испарялась в процессе нагревания.Процесс испарения воды занимал много времени, поэтому явление было менее очевидным при удалении контрольных точек.

Температурные профили

Как видно из ранее упомянутых моделей пиролиза, изменение температуры в древесине сильно влияет на скорость обугливания древесины.

Как описано в EN 1995-1-2 (2004), уравнения температуры и глубины древесины показаны в уравнении. 2,

 (2)

, где T  представляет температуру древесины (°C) как функцию глубины, а x  является глубиной (мм), измеренной от обугленной поверхности.Глубина теплового проникновения определяется как расстояние от линии обугливания до части древесины при комнатной температуре. Для стандарта EN 1995-1-2 (2004) глубина теплового проникновения определена как 40 мм. Mikkola (1991) определил диапазон от 40 мм до 50 мм, а Lache (1992) сообщил, что он составляет 25 мм.

Кордина  и др. . (1994) использовали следующие уравнения для прогнозирования температурного профиля древесины, подвергнутой испытаниям на огнестойкость ISO с одной стороны, как показано в уравнениях. 3 и 4,

 (3)

 (4)

, где β — скорость обугливания (мм/мин).Frangi и Fontana (2003) упомянули, что при сравнении расчетных результатов уравнений с их экспериментальными значениями стандартная модель в EN 1995-1-2 (2004) не давала хорошего прогноза температурного профиля для длительных пожаров. Основной причиной было предположение, что глубина теплового проникновения (25 мм) не меняется со временем и окружающей средой. В частности, для длительных пожаров эти расчетные модели часто бывают неточными, поскольку их прогнозируемые профили температуры имеют тенденцию быть ниже измеренных.Frangi и Fontana (2003) представили новую модель расчета, изменив выражение α, как показано в уравнениях. 5 и 6,

 (5)

 (6)

, где переменные были такими же, как и в предыдущих уравнениях.

Рис. 8.  Метод анализа распределения температуры

Для анализа температурного профиля ламинированного бамбука результаты испытаний сравнивались с прогнозами расчетов для всех трех моделей.Все испытательные образцы для температурного профиля были расположены перпендикулярно зерну, с двумя группами в плоской ориентации и двумя группами в поперечной ориентации. Для кривой зависимости температуры от времени, полученной в результате 60-минутного испытания на воздействие огня, наблюдались различия в распределении температуры между каждой испытательной точкой. В первой группе плоских образцов при достижении температуры 270 °С в контрольной точке на расстоянии 10 мм от поверхности воздействия огня температура контрольных точек на расстоянии 20 мм, 30 мм, 40 мм и 50 мм от поверхности были 123 °С, 77 °С, 26 °С и 24 °С соответственно, как показано на рис.8.

Тот же метод был применен к каждой группе в контрольных точках на расстоянии 20 мм, 30 мм, 40 мм и 50 мм от поверхности, когда они достигли 270 °C. Дополнительное предположение здесь использовало глубину контрольной точки от поверхности для замены βt , когда измеренная температура достигала 270 °C. Средние результаты 1#~5# и 6#~10# в каждой группе были взяты для дальнейшего анализа профиля температуры. Результаты испытаний представлены в таблице 7.

Таблица 7.  Результаты экспериментов с ламинированным бамбуком

При сравнении результатов испытаний с теоретическим предсказанием каждой модели отклонения каждой модели показаны в таблице 8.

Таблица 8.  Отклонение каждой расчетной модели

Анализируя рис. 7 и результаты расчетов, можно сделать два основных вывода, а именно: (1) Расчетная модель, предложенная Frangi and Fontana (2003), оказалась точной, когда дело дошло до прогнозирования температурных профилей многослойный бамбук подвергался длительному обжигу и имел глубину линии обугливания относительно больше 30 мм. Это произошло из-за того, что упрощенная модель расчета в EN 1995-1-2 (2004) не позволяла точно прогнозировать температурные профили для образцов, подвергавшихся длительному воздействию огня, и из-за упрощенного предположения о заданной глубине теплового проникновения 25 мм.Кроме того, теоретические профили длительной продолжительности пожара из справочника Holz Brandschutz Handbuch (Kordina и др. , 1994) были ниже, чем профили тестовых температур, что означало, что эта модель не была точной в данных обстоятельствах. Корректировка модели, сделанная Frangi and Fontana (2003), была сосредоточена на большей продолжительности пожара через сочетание общего времени воздействия огня с α , что позволило получить новую модель с большей точностью. (2) Температурные профили ламинированного бамбука показали большую дискретность.Все предсказания не могли точно предсказать температурные профили позиций, близких к фронту обугливания. Все прогнозы были ниже измеренных температур; поэтому для этого особого биоматериала требовалась новая модель.

Новая модель расчета ламинированного бамбука была основана на модели, созданной Frangi and Fontana (2003). Учитывая его точность в прогнозировании температурных профилей, подверженных длительному общему пожару и удалению от фронта обугливания, корректировка заключалась в усилении теоретической температуры для обеспечения точности.При использовании новой модели для проб с замером глубины вдали от линии обугливания необходимо учитывать отсутствие экспериментальных данных.

Следующие уравнения были разработаны для расчета температурного профиля в деревянном элементе, подвергнутом испытаниям на огнестойкость ISO с одной стороны, как показано в уравнении. 7. В уравнении. 8. считается, что тепло проникло только на глубину 40 мм за фронт обугливания. Следовательно:

 (7)

 (8)

Соотношение между и может быть описано с помощью линейной аппроксимации (таблица 9),

Таблица 9.  Линейная связь между и

, где   значение a и b составляет 0,0434 и 1,8856 для плоских образцов. Что касается реберных образцов, a составляет 0,0518, а b составляет 3,0285. В таблице 10 показано сравнение между результатами испытаний и новой расчетной моделью, и почти все результаты прогнозирования показали отклонение менее 10%.

Таблица 10.  Отклонение от новой расчетной модели

Когда результаты расчетов сравнивались с измеренной температурой, было показано, что новая модель расчета дает более точный прогноз.Учитывая высокий уровень дискретности, который показали температурные профили ламинированного бамбука, новая модель гарантировала точность; поэтому разработка этого метода расчета основана на стандарте EN 1995-1-2 (2004 г.) и исследованиях Frangi et al . (2003) был уместным.

ВЫВОДЫ

  1. Средняя скорость обугливания ламинированного бамбука составляла примерно 1 мм/мин.
  2. С учетом влияния испарения воды и других факторов температура точки измерения со временем увеличивалась, и ход кривой можно разделить на несколько этапов.
  3. Были испытаны оба образца с направлением зерен, перпендикулярным направлению волокна, и не было обнаружено существенной разницы. На основании экспериментальных результатов и математического анализа предложены предложения по применению этого биологического строительного материала.
  4. Результаты экспериментов показали, что в необугленной зоне наблюдалось резкое изменение температуры, так как наблюдалось падение примерно на 150 °C в 10 мм от фронта обугливания.
  5. Представлена ​​математическая модель для анализа температурных профилей слоистого бамбука.По сравнению с профилями температуры других древесных материалов были рассчитаны аналогичные распределения температуры. Математические модели древесных материалов, разработанные другими исследователями, хорошо согласовывались с образцами ламинированного бамбука с расстоянием от 10 мм до 40 мм от передней части обуглившегося материала.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Исследование проводится при поддержке Национальной ключевой программы НИОКР Китая (№ 2017YFC0703503) и Национальной ключевой программы НИОКР Китая (№ 2018YFD1100402).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

ССЫЛКИ

ASTM E119-16a (2016). «Стандартные методы испытаний строительных конструкций и материалов на огнестойкость», ASTM International, West Conshohocken, PA.

ASTM E1269-11 (2011 г.). «Стандартный метод испытаний для определения удельной теплоемкости с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии», ASTM International, West Conshohocken, PA.

Атрея, А. (1983). Пиролиз, воспламенение и распространение огня по горизонтальным поверхностям древесины , докторская диссертация, Гарвардский университет, Кембридж, Массачусетс.

Бабраускас, В. (2005). «Скорость обугливания древесины как инструмент для расследования пожаров», Журнал пожарной безопасности 40(6), 528-554. DOI: 10.1016/j.firesaf.2005.05.006

EN 1995-1-2 (2004). «Еврокод 5: Проектирование деревянных конструкций. Часть 1-2. Общие положения. Расчет противопожарных конструкций», Европейский комитет по стандартизации, Брюссель, Бельгия.

Франги, А., и Фонтана, М. (2003). «Скорость обугливания и температурные профили деревянных секций», Fire and Materials 27(2), 91-102. DOI: 10.1002/fam.819

Frangi, A., Fontana, M., Hugi, E., and Jübstl, R. (2009). «Экспериментальный анализ поперечно-клееных деревянных панелей при пожаре», Журнал пожарной безопасности 44(8), 1078-1087. DOI: 10.1016/j.firesaf.2009.07.007

Фредлунд, Б. (1993). «Моделирование тепломассообмена в деревянных конструкциях при пожаре», Журнал пожарной безопасности 20(1), 39-69.DOI: 10.1016/0379-7112(93)-E

Hugi, E., Wuersch, M., Risi, W., and Wakili, K.G. (2007). «Корреляция между скоростью обугливания и кислородопроницаемостью для 12 различных пород древесины», Journal of Wood Science  53(1), 71–75. DOI: 10.1007/s10086-006-0816-1

ИСО 834 (2012). «Испытания элементов строительных конструкций на огнестойкость», Международная организация по стандартизации, Женева, Швейцария.

Кордина К., Мейер-Оттенс К. и Шеер К. (1994).«Holz Brandschutz Handbuch, Deutsche Gesellschaft für Holzforschung eV», München, 2.

Лаче, М. (1992). «Untersuchungen zur Abbrandgeschwindigkeit von Vollholz und zur Feuerwiderstandsdauer biegebeanspruchter», BSH-Träger . Institut für Holzforschung der Universität München.

Лоусон, Д. И., Вебстер, К., Т., и Эштон, Л. А. (1952). «Огнестойкость деревянных балок и перекрытий», Инженер-строитель 30(2), 27-34.

Ма, Дж.-Ф., Хо, Дж.-S., и Xiao, Y. (2016) «Экспериментальное исследование скорости обугливания и температурного поля Глубама, подвергнутого воздействию одностороннего пламени», Journal of Safety and Environment 5, 168-172.

Мена Дж., Вера С., Корреаль Дж. Ф. и Лопес М. (2012). «Оценка реакции на огонь и огнестойкости бамбука Guadua angustifolia kunth», Construction and Building Materials 27(1), 60-65. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2011.08.028

Миккола, Э. (1991).«Обугливание древесных материалов», Наука о пожарной безопасности 3, 547-556. DOI: 10.3801/IAFSS.FSS.3-547

Ньянкоуо, Дж. М., Дотреппе, Дж.-К., и Франссен, Дж.-М. (2004). «Экспериментальное исследование скорости обугливания тропических лиственных пород», Fire and Materials 28(1), 15-24. DOI: 10.1002/fam.831

Шен, Д.К., и Гу, С. (2009). «Механизм термического разложения целлюлозы и ее основных продуктов», Bioresource Technology 100(24), 6496-6504.DOI: 10.1016/j.biortech.2009.06.095

Техадо, А., Пенья, К., Лабиди, Дж., Эчеверрия, Дж. М., и Мондрагон, И. (2007). «Физико-химическая характеристика лигнинов из различных источников для использования в синтезе фенолформальдегидных смол», Bioresource Technology 98(8), 1655-1663. DOI: 10.1016/j.biortech.2006.05.042

TenWolde, A., McNatt, J.D., and Krahn, L. (1988). Тепловые свойства древесины и изделий из деревянных панелей для использования в зданиях  (отчет №DOE/USDA-21697/1; ORNL/Sub-87-21697/1), Лаборатория лесных товаров Министерства сельского хозяйства США, Мэдисон, Висконсин.

Уайт Р. и Нордхейм Э. (1992). «Скорость обугливания древесины при воздействии ASTM E119», Fire Technology 28(1), 5-30. DOI: 10.1007/BF01858049

Ся, QX (2017). Экспериментальное исследование основных свойств ламинированного бамбука при высокой температуре , магистерская работа, Юго-восточный университет, Нанкин, Китай.

Сяо Ю. и Ма Дж. (2012).«Испытания на моделирование пожара и анализ многослойного бамбукового каркасного здания», Construction and Building Materials 34, 257-266. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2012.02.077

Сюй М., Цуй З., Чен З. и Сян Дж. (2017). «Экспериментальное исследование свойств бамбукового скримбера на сжатие и растяжение при повышенных температурах», Construction and Building Materials 151, 732-741. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.06.128

Сюй М., Цуй З., Чен З. и Сян Дж.(2018). «Скорость обугливания и глубина обугливания бамбукового скримбера при воздействии стандартного огня», Fire and Materials 42(7), 750-759. DOI: 10.1002/fam.2629

Сюй К., Чен Л., Харрис К. А., Чжан Ф., Лю К. и Фэн Дж. (2015). «Свойства горения и обугливания пяти распространенных пород конструкционной древесины по результатам испытаний конусным калориметром», Construction and Building Materials  96, 416-427. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.062

Ян, Т.-Х., Ван, С.-Y., Цай, M.-J., и Лин, C.-Y. (2009). «Глубина и скорость обугливания клееного бруса после стандартного испытания на воздействие огня», Building and Environment 44(2), 231-236. DOI: 10.1016/j.buildenv.2008.02.010

Чжан Дж., Мэй Г., Се З. и Чжао С. (2018). «Механизм воспламенения оксидоуглеродистых огнеупоров со связующим из фенольной смолы», Ceramics International 44(5), 5594-5600. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.12.206

Статья отправлена: 15 августа 2019 г.; Экспертная оценка завершена: 3 ноября 2019 г.; Получена исправленная версия: 2 декабря 2019 г.; Принято: 6 января 2020 г.; Опубликовано: 10 января 2020 г.

DOI: 10.15376/biores.15.1.1445-1462

Shou Sugi Ban: красота, риски и элегантное решение

Шоу Суги Бан TerraMai

Линия панелей TerraMai Faux Sugi Ban ® представляет собой элегантное, доступное решение для создания стиля shou sugi ban в коммерческих помещениях. В отличие от настоящего бана шоу суги, для создания фальшивого бана суги не используется огонь; вместо этого мы используем процесс отделки вместе с естественной патиной и текстурой регенерированного дерева, чтобы создать вид обожженного дерева.Конечным эстетическим результатом является внешний вид shou sugi ban Gendai или один раз обожженный и расчесанный.

Посмотреть нашу коллекцию Faux Sugi Ban®

Восстание Шоу Суги Бан

Shou sugi ban в последнее время набирает популярность. Эта древняя японская техника была заново открыта и заново изобретена для получения прекрасных результатов, даже несмотря на то, что современные интерпретации отходят от практических преимуществ первоначального замысла техники. Хотя это, безусловно, создает прекрасную эстетику, у shou sugi ban могут быть некоторые проблемы.Мы собираемся изучить некоторые из этих осложнений и то, как их можно устранить, чтобы вы могли получить великолепный вид метода shou sugi ban без каких-либо побочных эффектов.

Что такое Шу Суги Бан?

Возникший в Японии 18-го века, шоу суги бан представляет собой особенно поразительный метод сохранения древесины путем ее обжига в огне. Традиционно эта практика используется с японским кедром, чтобы защитить его от непогоды. Древесина обжигается до тех пор, пока поверхность не обуглится, а затем покрывается натуральным маслом.В результате получается выжженная отделка великолепного угольно-черного цвета. Поверхность древесины может приобретать вид потрескавшейся кожи или кожи аллигатора в зависимости от породы дерева и интенсивности обжига. Традиционалисты используют только Cryptomeria japonica или японский кедр, потому что они могут выдерживать тепло для глубокого ожога, что приводит к устойчивости к вредителям, гниению и огню, а также становится естественным водоотталкивающим и солнцезащитным средством.


Из New York Times: The Yakisugi House использует shou sugi ban и штукатурку для создания потрясающего эффекта полос зебры

Интерес к shou sugi ban, особенно на Западе, заставил многих опробовать этот метод на различных породах дерева.Однако часто на этих других типах древесины невозможно добиться глубокого прожига, и обугленный верхний слой будет разрушаться, оставляя менее желательный вид, а также приобретая свойства защиты от вредителей, огня и атмосферных воздействий. Shou sugi ban известен тем, что дает угольно-черный цвет, но менее экстремальный метод часто используется для эстетического эффекта в таких местах, как Америка, где эта техника недавно распространилась. Эта более умеренная форма shou sugi ban создает выжженную древесину, не превращая ее полностью в черный цвет.В сочетании с пятном эта умеренная форма может придать красочный вид.


От Designing Against the Grain: первое в штате Нью-Йорк здание из клееного бруса, в котором эффективно используется shou sugi ban для создания единственного в своем роде деревянного экстерьера

Shou sugi ban одновременно и ремесленный, и настоящий, как переработанная древесина. Для бизнесмена или дизайнера, стремящегося к этим качествам, shou sugi ban особенно привлекателен, поскольку он может помочь передать подлинность. Обугливание производит грубость и реалистичность характера.Процесс шоу суги бан включает в себя обжиг древесины, ее охлаждение, чистку щеткой и мытье, а затем обработку дерева маслом. Некоторые обжигают каждую деревянную доску паяльной лампой, но традиционный метод требует объединения трех досок в треугольные трубы и освещения внутренней части. При традиционном методе различный внешний вид достигается не за счет изменения процесса прожига, а за счет различных методов чистки. В настоящее время печи используются для крупномасштабного производства. Если традиционные методы и породы дерева не используются, могут возникнуть проблемы с долговечностью отделки и стабильностью древесины.

Осложнения подлинного Шоу Суги Бан

Внешний вид древесины, обработанной shou sugi ban, прекрасен, но есть несколько рисков и осложнений, связанных с процессом и конечным продуктом. Во-первых, есть практические сложности. Деревянная поверхность может отслаиваться и попадать на полы, поверхности и одежду, и это может создать беспорядок, если его не остановить как во время установки, так и после того, как пространство будет занято. Эти обугленные частицы могут быть отслежены по всему зданию или даже вдохнуты людьми в помещении с запретом шоу суги.

Также стоит еще раз упомянуть, что традиционалисты говорят, что метод шоу суги бан не может быть применен к любому типу дерева. Японский кедр, выбранная древесина для шоу суги бан, реагирует на тепло уникальным образом, которого нет у других пород дерева. Таким образом, если вы стремитесь к защитным свойствам shou sugi ban, есть несколько видов, кроме японского кедра, которые могут вам помочь. Хотя сё суги бан технически можно использовать на любой древесине, эффект будет разным, что затрудняет достижение потрясающего долговечного вида.

Модернизированный shou sugi ban также теряет свою яркость с течением времени, создавая патину, которая может быть или не быть желательной в зависимости от потребностей конкретного помещения. Это непостоянство означает, что здание, в котором используется shou sugi ban, должно будет время от времени обновлять или заменять часть дерева, чтобы сохранить свою первоначальную живость. В этом и заключается проблема: архитекторы и дизайнеры хотят красоты shou sugi ban без рисков и непрактичности, которые она приносит.

Решение: Faux Sugi Ban®

Линия Faux Sugi Ban® от TerraMai — это простое и доступное решение для достижения стиля шоу-суги-бан в коммерческих помещениях.В отличие от настоящего бана шоу суги, для создания фальшивого бана суги не используется огонь; вместо этого мы используем процесс отделки вместе с естественной патиной и текстурой регенерированного дерева, чтобы создать вид обожженного дерева. Конечным эстетическим результатом является внешний вид Gendai или один раз обожженный и очищенный щеткой.

Faux Sugi Ban имеет преимущества перед своим традиционным аналогом. Искусственная обугленная поверхность не отслаивается, поэтому не падает на пол и не стирается с одежды. Он также не потребует обслуживания и возможной замены, которые потребуются дереву шоу суги бан после того, как его поверхность отслоится или потеряет свою живость.Используемая отделка сохраняет естественный блеск дерева и повышает его долговечность. Кроме того, для внутренних и наружных работ используются соответствующие отделки, чтобы обеспечить максимальную производительность в любых ситуациях.

Благодаря тщательному рассмотрению деталей при изготовлении Faux Sugi Ban даже самые проницательные A&D могут не понять, что это не настоящая вещь. Многие отраслевые эксперты на самом деле сначала думают, что это настоящий бан шоу суги, и это именно то, к чему мы стремились; великолепный продукт, который чтит подлинный запрет шоу суги, предотвращая любые проблемы со здоровьем или практичностью.

На самом деле, с этим продуктом мы специально сосредоточились на благополучии человека. Благополучие человека является ключевым компонентом застроенной среды, поэтому используемые строительные материалы должны приносить пользу обитателям пространства. Мы считаем, что каждый должен иметь доступ к красоте shou sugi ban без недостатков, и именно это видение подтолкнуло к созданию Faux Sugi Ban.

Заключение

Shou sugi ban, несомненно, является одним из самых красивых методов кустарной обработки древесины, но его последствия могут сделать его нежелательным.К счастью, наш Faux Sugi Ban точно воссоздает привлекательный внешний вид shou sugi ban, используя материалы с низким содержанием летучих органических соединений, чтобы обеспечить продукт, ориентированный на здоровье. Это наша дань уважения вечной японской технике, которая заслуживает такого большого внимания со стороны индустрии A&D.

Посмотрите нашу полную линейку панелей и сайдинга Faux Sugi Ban.

%PDF-1.7 % 451 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 451 93 0000000016 00000 н 0000003003 00000 н 0000003303 00000 н 0000003432 00000 н 0000003509 00000 н 0000003531 00000 н 0000003605 00000 н 0000003637 00000 н 0000003723 00000 н 0000004352 00000 н 0000004521 00000 н 0000004673 00000 н 0000004829 00000 н 0000004944 00000 н 0000005060 00000 н 0000005176 00000 н 0000005293 00000 н 0000005408 00000 н 0000005523 00000 н 0000005639 00000 н 0000005794 00000 н 0000005928 00000 н 0000006063 00000 н 0000006196 00000 н 0000006938 00000 н 0000007288 00000 н 0000007474 00000 н 0000007532 00000 н 0000007610 00000 н 0000008126 00000 н 0000008211 00000 н 0000008780 00000 н 0000008999 00000 н 0000009303 00000 н 0000010076 00000 н 0000010248 00000 н 0000010650 00000 н 0000010980 00000 н 0000011761 00000 н 0000012523 00000 н 0000013213 00000 н 0000013613 00000 н 0000013789 00000 н 0000014001 00000 н 0000014335 00000 н 0000015080 00000 н 0000015932 00000 н 0000016066 00000 н 0000016128 00000 н 0000016155 00000 н 0000016627 00000 н 0000017449 00000 н 0000018135 00000 н 0000018848 00000 н 0000018918 00000 н 0000019014 00000 н 0000022793 00000 н 0000023063 00000 н 0000023365 00000 н 0000028658 00000 н 0000028939 00000 н 0000032112 00000 н 0000035597 00000 н 0000037175 00000 н 0000037424 00000 н 0000037483 00000 н 0000038117 00000 н 0000038319 00000 н 0000038604 00000 н 0000039015 00000 н 0000039083 00000 н 0000039412 00000 н 0000039462 00000 н 0000039576 00000 н 0000040232 00000 н 0000046454 00000 н 0000093377 00000 н 0000113118 00000 н 0000247781 00000 н 0000247857 00000 н 0000247970 00000 н 0000248028 00000 н 0000248254 00000 н 0000248361 00000 н 0000248466 00000 н 0000248590 00000 н 0000248752 00000 н 0000248928 00000 н 0000249046 00000 н 0000249221 00000 н 0000249374 00000 н 0000249531 00000 н 0000002156 00000 н трейлер ]/предыдущая 1817729>> startxref 0 %%EOF 543 0 объект >поток ht{HSQǿw5ULRR)YR$jZ>֔ki=PF=L#S|8dpӌT*J-,+?;İ~ =sν) [email protected]!qNjJ+2dU1vho,O*|tkf858a=jwV]- ;i;O-M9/gy-Lx»yB

{jPe*;lGF’=o4ڍ;]q~KSGo&T|.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.