Огнестойкость древесины. Огнезащита древесины

Как известно, помимо деревопоражающих организмов, древесина может быть подвержена разрушительному воздействию огня, являющимся в определённой степени более интенсивным разрушающим фактором. В этой связи задача огнезащиты древесины не вызывает сомнений.

Для повышения огнестойкости древесины широко практикуют её обработку специальными огнезащитными составами — антипиренами. В этом случае огнезащита древесных материалов достигается путем введения в древесину необходимого количества химических веществ, способных при определенной концентрации препятствовать её горению без источника пламени.

Идея огнезащиты древесины

Огнезащитное действие антипиренов обусловлено сочетанием различных физико-химических процессов, происходящих при воздействии огня на древесину. Оно базируется как на плавлении легкоплавких веществ, входящих в их состав (солей борной кислоты, солей фосфорной или кремниевой кислот), так и на разложении веществ, которые выделяют газы, не поддерживающие горение (аммиак, сернистый газ).

В первом случае, при нагревании древесины образуется оплавленная пленка, ограничивающая доступ кислорода к поверхности. В результате — часть тепла расходуется на плавление антипиренов, что приводит к повышению температуры воспламенения древесины, и, следовательно, к ее защите.

Во втором случае при разложении солей выделяются негорючие газы, которые оттесняют кислород с поверхности древесины, разбавляют выделяющиеся с поверхности горючие газы и, таким образом, препятствуют горению.

Всё это приводит к подавлению процессов воспламенения древесины и замедлению распространения пламени по поверхности деревянной конструкции, что и является целью огнезащиты.

Основные типы средств для огнестойкости древесины

Средства, используемые для огнезащиты древесины, условно можно разделить на огнезащитные покрытия (лаки, краски, пасты, обмазки) и огнезащитные пропиточные составы (пропитки).

Огнезащитные покрытия, как правило, ухудшают декоративные свойства древесины и используются преимущественно для защиты непросматриваемых конструкций. В отличие от покрытий, пропиточные составы, как правило, сохраняют текстуру и природную красоту древесины, и поэтому находят более универсальное применение.

Огнезащитные пропитки, подобно антисептикам, делят на водорастворимые и органорастворимые.

Органорастворимые препараты требуют применения опасных и горючих растворителей. По этой причине они значительно уступают по популярности водорастворимым огнезащитным составам, лишенным этих недостатков.

Среди органорастворимых огнезащитных составов широкую известность получили соединения, имеющие в своём составе атомы фосфора и галогенов.

Из водорастворимых огнезащитных средств наиболее известны, например, пропитки в состав которых входят соли фосфорной кислоты (диаммоний фосфат, моноаммоний фосфат и т.д.). Подобные средства вот уже более 100 лет применяют в качестве антипиренов как в чистом виде, так и в смеси другими солями.

Диаммоний фосфат обычно применяют в смеси с сульфатом аммония. При нагревании такой смеси выделяется негорючий газ аммиак и образуются оксиды фосфора, покрывающие древесину защитной пленкой.

Хорошим антипиреном является также смесь фосфата натрия с сульфатом аммония. В качестве антипирена может быть использована и смесь буры с борной кислотой. Такой состав не окрашивает древесину и обладает прекрасной проникающей способностью.

Защитные средства на водной основе подразделяют по устойчивости к вымыванию компонентов из древесины на легковымываемые, вымываемые, трудновымываемые, невымываемые средства. Наиболее широко представлены среди огнезащитных пропиток легковымываемые составы.

Потребительские свойства

Главное значение для огнезащитных средств имеет их огнезащитная эффективность или способность противостоять воздействию огня.

Регламентирующим документом в этой области является НПБ 251 (ГОСТ 16363). Согласно нему, огнезащитная эффективность характеризуется потерей массы обработанного защитным составом образца древесины при огневом испытании.

К огнезащитным средствам относятся только составы I и II группы огнезащитной эффективности.

Наиболее часто на практике применяют огнезащитные средства, имеющие II группу огнезащитной эффективности. Для таких составов потеря массы при огневом испытании должна составлять не более 25%. Обработанная этими препаратами древесина классифицируется как трудновоспламеняемая.

Для защиты наиболее ответственных в пожарном отношении конструкций применяют защитные средства, имеющие I группу огнезащитной эффективности. Для них устанавливается потеря массы не более 9%, а древесина, обработанная такими составами, относится к трудносгораемой.

Важен период времени, в течение которого сохраняются защитные свойства препарата после обработки древесины, а так же периодичность повторной обработки (реставрации) с целью поддержания огнезащитных свойств.

Несмотря на то, что огнезащитные свойства обработанной древесины могут сохраняться в течение ряда лет, проверку состояния деревянных изделий следует осуществлять ежегодно. Это требование ВНИИПО не выглядит чрезмерным, поскольку во многих случаях невозможно заранее точно определить реальные условия эксплуатации древесины после обработки.

Среди других требований, выдвигаемых ГОСТ 30495 к огнезащитным составам, следует упомянуть проникаемость в древесину, коррозионную агрессивность, снижение механической прочности при скалывании и изломе, запах, окрашивание, вредное влияние на человека и ряд других. Необходимость их использования определяется для каждого конкретного применения.

Комплексная защита

Как ни странно звучит, но на отечественном рынке в основном присутствуют составы комплексного действия, объединяющие как огнезащитную функцию антипиренов, так и биозащитную функцию антисептиков (биопрены).

Такое положение дел объясняется необходимостью комплексной защиты древесины от грибов-биоразрушителей, так и придания огнезащитных свойств. В ряде случаев это объясняется тем, что некоторые соединения, используемые в качестве антипиренов, проявляют также и биозащитные свойства.

Для препаратов такого типа, а их, напомним, подавляющее большинство, следует также принимать во внимание биозащитные свойства.

Среди показателей качества биозащиты таких средств следует назвать действующие на территории России требования по эффективности в отношении 27 видов плесневых и дереворазрушающих грибов (штамм "СЕНЕЖ"), а также распространенного дереворазрушающего гриба Coniophora puteana. Методики тестирования общедоступны и могут быть использованы на практике.

В ряде случаев при оценке качества биозащитных средств для древесины используют зарубежные методики тестирования согласно, например, EN 124, EN 113 и других.

При выборе защитных средств комплексного действия стоит обратить внимание на то, что некоторые производители умышленно объединяют соединения антисептического и антипиренного действия, говоря о взаимном усилении их свойств (эффект синергизма).

Такой подход убедительно действует на неосведомлённого потребителя, в то время, как специалисты знают, что объединение даже, казалось бы, совместимых в растворе соединений не обязательно даст положительный эффект, и может привести не только к усилению, но и к снижению антисептического и антипиренного действия за счёт образования новых продуктов (эффект антагонизма).

Огнезащитные работы

Помимо огнезащитных свойств, важное место принадлежит технологии обработки древесины и проведению огнезащитных работ.

В зависимости от назначения объектов защиты (защищаемой древесины) пропитка антипиренами может быть глубокой или умеренной. При этом важно обеспечить необходимые нормы расхода пропиточных составов.

Существует множество способов пропитки древесины. Самые простые и наиболее доступные — нанесение кистью, опрыскивание или кратковременное погружение. Недостатком этих методов является неглубокое проникновение антипирена и, следовательно, невысокие нормы расхода составов.

Более сложные в технологическом плане — вымачивание, пропитка в горяче-холодных ваннах, пропитка в автоклавах. Это значительно более сложные методы, однако, их достоинство — глубокое проникновение огнезащитного состава.

Считается, что чем глубже пропитана древесина огнезащитным составом, тем более надёжно она защищена. Поэтому самым эффективным способом нанесения защитных средств является пропитка под давлением. Именно при таком способе пропиточный раствор наиболее глубоко проникает в древесину и работает лучше всего.

С другой стороны, в большинстве случаев огнезащитной обработке подвергаются уже готовые деревянные конструкции, пропитка которых под давлением невозможна. Здесь наиболее технологичен метод опрыскивания либо нанесение кистью с обязательным соблюдением норм расхода.

В подавляющем большинстве случаев обработку поверхности древесины рекомендуется производить при положительной температуре воздуха — промерзание воды в древесины препятствует введению антипирена в древесину. Не допускается производить огнезащитные работы при отрицательных температурах или воздействии атмосферных осадков.

Сертификация

Выбирая огнезащитную пропитку, не стоит забывать и о том, что такие препараты подлежат обязательной сертификации.

Сертификация огнезащитных средств проводится по показателям качества проектной документации в отношении требований безопасности, свойств продукции. Эта работа выполняется органами Минздравсоцразвития РФ в ходе санитарно-эпидемиологической оценки предприятия.

Кроме того, продукция и производство подлежат оценке по параметрам стабильности производства и управления качеством со стороны инспекторов органов по сертификации в системах сертификации ССПБ и ГОСТ Р.

Характерно, что система сертификации ССПБ предполагает обязательную сертификацию огнезащитных свойств. Отсутствие такого сертификата делает незаконным применение огнезащитного средства.

В выдаваемых сертификатах соответствия в обязательном порядке указывается норматив расхода средства, при котором обеспечивается требуемая группа огнезащитной эффективности.

В некоторых курьезных случаях один и тот же состав может иметь разные нормы расхода у разных органов по сертификации. Как правило, производитель часто умышленно идет туда, где можно договориться. Из опыта, высоким авторитетом пользуются сертификаты, выдаваемые ВНИИПО.

Практика показывает, что успешно разрабатывать эффективные и экологически безопасные огнебиозащитные препараты способны лишь компании, располагающие собственными микробиологическими лабораториями. Наиболее прогрессивные из них сертифицируют своё производство по международному стандарту качества ИСО 9001.

В настоящее время сертифицировано и разрешено к применению значительное количество огнезащитных составов. В число наиболее известных из них входят такие сертифицированные составы комплексного огнезащитного и биозащитного действия, как "СЕНЕЖ ОГНЕБИО", "СЕНЕЖ ОГНЕБИО ПРОФ" и др.

Стоит также отметить тот факт, что нанесение огнезащитных средств требует наличия лицензии на выполнение этого вида работ. Это означает, что, конечно, можно доверить выполнение этого вида работ первому встречному. Однако жить в этом доме и сдавать его придется самостоятельно.

Предложение рынка

В настоящее время отечественный рынок насыщен разнообразными огнезащитными средствами различных производителей.

Причина такого многообразия связана с трудностью задачи огнезащиты древесного материала, и с возможностью варьирования в широком диапазоне содержащимися в них веществами. Именно поэтому, при выборе наиболее оптимального огнезащитного состава следует учитывать целый ряд особенностей.

Огнезащитные пропитки не должны повышать гигроскопичных свойств древесины или ухудшать её механические свойства, должны быть безопасными для людей и животных, не должны выделять вредных веществ после нанесения.

Как правило, огнезащитные пропитки применяются для обработки деревянных конструкций, эксплуатируемых в условиях, исключающих прямое и продолжительное воздействие влаги. В этой связи на рынке представлены преимущественно вымываемые и легковымываемые средства на водной основе. Для наружных работ их применяют в комбинации с последующим лакокрасочным слоем. При этом необходимым условием является отсутствие их отрицательного влияния на адгезию лакокрасочных покрытий.

При выборе огнезащитной пропитки следует обращать внимание и на показатель концентрации водородных ионов — pH среды. Так, например, существуют огнезащитные составы с pH =1,5 , близких к рН концентрированных кислот. Использование таких средств не безопасно для потребителя и требует тщательного соблюдения особых условий хранения и применения.

Многие огнезащитные составы, обладают значительной коррозионной агрессивностью по отношению, как к цветным, так и к чёрным металлам. В ряде случаев это может ограничивать их применение. Так, например, известны случаи, когда использование огнезащитных материалов с высоким рН приводило к разрушению или порче кровли из меди или оцинкованного металла.

Некоторые огнезащитные средства обеспечивают контрольное тонирование древесины. Это позволяет визуально оценить качество и равномерность нанесения огнезащитного состава. Например, известный состав "СЕНЕЖ ОГНЕБИО ПРОФ" придаёт древесине розовый оттенок и позволяет быстро принимать и контролировать результаты огнезащитных работ. Некоторые составы можно колеровать непосредственно перед применением, причём некоторые требуют применения строго определённых красителей.

Результаты

При всей, казалось бы, сложности и запутанности огнезащиты древесины, следует прямо сказать, что конечной целью этой работы является не сохранение первозданного вида сооружения. Главная цель огнезащиты состоит в безопасности людей, чтобы они уверенно вышли из пораженного здания, и чтобы у них была уверенность в счастливом исходе. Разве это не успешный итог?