Огнезащита деревянных конструкций

Данная статья будет полезна людям, которые хотят построить собственный дом и сохранить его. Далее будет рассмотрена механика работы пиломатериалов в условиях пожара, а также определены эффективные пути по увеличению огнестойкости узлов и предметов из древесины.  Также поговорим о выборе подходящего состава для обработки.

Что происходит с брусом и доской во время пожара?

Условия воспламенения и полноценного горения

Пожар представляет собой неконтролируемую стихию, которая характеризуется выделением тепла, с наличием открытого огня, свечения или дыма. К сожалению, древесина – горючий материал, но в нормальных условиях она не воспламеняется сама по себе. Обязательным условием для этого является воздействие высоких температур, причём это может быть не только пламя или горячие искры.

Практика показывает, что уже при 130-150 градусах из пиломатериалов начинает испаряться вода, также волокна постепенно подвергаются разложению с эмиссией летучих соединений, которые, между тем, не горят. Древесина желтеет.

При длительном (около суток) нагреве цельных или клееных деревянных изделий в режиме 167-200 градусов поверхность массива может обугливаться и даже загораться при непрерывном воздействии, так как тут уже выделяются горючие вещества.

При 250 градусах на поверхности и выше, обугленный тлеющий участок может самостоятельно воспламениться от теплового воздействия в несколько минут.

В диапазоне 340-455 градусов возникает светящееся огненное горение дерева. Оно считается устойчивым, когда обугливание происходит лавинообразно, а температуры газов в этой достигают более девятисот градусов.

Но высоких температур от какого-то источника (и, как видно, определённого времени его воздействия) мало, чтобы начался пожар. Ещё потребуется кислород для начала процесса окисления. Без него тлеющий объект так и не даст пламени.

Есть и другие важные факторы, что окажут существенное влияние на ситуацию. Для доски и бруса актуальными будут:

• 1. Массивность, величина сечения. Мелкие детали быстрее загораются, чем крупные, за счёт большой площади поверхностей при меньше объёме. 
• 2. Удельный вес. Пилопродукция из плотной древесины лучше противостоит возгоранию.
• 3. Влажность. Очевидно, что влага, испаряясь из волокон, охлаждает изделие.
• 4. Форма. Скруглённые грани менее подвержены возгоранию, нежели острые грани обрезных пиломатериалов с чётким прямоугольным сечением. Фрезерованные профилированные изделия, имея большую площадь, более уязвимы, чем просто обрезные.
• 5. Особенности обработки поверхностей, наличие некоторых дефектов. Ворс и трещины, способствуют возгоранию, а гладкие строганные поверхности держатся дольше.
• 6. Расположение детали в пространстве. Имеется ввиду то, как деталь расположена в преобладающих тепловых потоках, относительно линий тяги.

Огнестойкость деревянных конструкций

Строительные материалы по пожарной безопасности тестируются и классифицируются по нескольким критериям, главными из которых являются:

• Воспламеняемость,
• Горючесть,
• Склонность к распространению пламени,
• Дымообразование,
• Степень токсичности выделяемых при горении веществ.

По данным позициям у древесины (особенно обработанной спецсредствами), не самые худшие показатели, среди конкурентов. Но для несущих конструкций важен также фактор «огнестойкости». Данное понятие обозначает, как долго конструкционный элемент здания сможет выполнять несущие функции, и решать ограждающие задачи.

Как мы выяснили, дерево под действием высоких температур обугливается. Если выразиться точнее, то волокна пиломатериалов «переугливаются» - выгорая, становятся рыхлыми и слабыми. Соответственно, мы в данном случае теряем полезное сечение обрезной доски или бруса, и, таким образом, их несущие способности. Вследствие этого через некоторое время конструкции не способны выдерживать расчётные нагрузки и разрушаются.

Отсюда можно сделать вывод, что крайне важно, как быстро обгорают детали, и есть ли у них запас по прочности. Ориентировочно обугливание пиломатериалов хвойных пород (сосны и ели - самых популярных на постсоветском пространстве), протекает примерно с одной и той же интенсивностью – в пределах 0,5-1 миллиметра за минуту. Более точные параметры определяются направлением волокон относительно тяги и их влажностью, наличием доступа кислорода и температурами в зоне пожара.

Как избежать пожара и минимизировать ущерб

Огнетушители, сигнализация, гидранты, пути отхода, теоретическая подготовка людей – это, конечно, важно и необходимо. Но пассивные методы помогают на ранних стадиях, позволяют не доводить дело до крайности. Прежде всего, проблемы противопожарной защиты решают конструктивно и в комплексе, ещё на стадии проектирования дома. Инженеры разрабатывают проект с учётом реализации противопожарных преград и безопасных развязок, устраняя по возможности пути быстрого распространения огня и дыма.

Во-вторых, в конструкциях применяют малогорючие, более огнестойкие и безопасные материалы. Например, вместо полистиролов в качестве утеплителя используют базальтовую вату или изолятор на основе стекловолокна. А для создания несущих элементов рекомендуют купить брус или доску с большим сечением, что дольше сможет выдержать нагрузку при обгорании.

В-третьих, применяют различные виды обработки пилопродукции и деревянных конструкций, которые снижают вероятность возгорания, в некоторой степени уменьшают скорость выгорания материалов.

Среди всех вариантов антипиренов выделяют несколько категорий:

• Обмазка пастами (глина+известь+соли, или суперфосфатная масса).
• Использование специальных лаков и красок (происходит вспучивание покрытия, из-за чего огонь находится вдали от древесины).
• Пропитка дерева.

Как выбрать огнезащитную пропитку для жилого дома

Принцип действия противопожарных пропиток основан на способности веществ, попадающих в древесину, препятствовать распространению огня. Большинство из них при воздействии огня образует на поверхностях плёнку, которая не даёт кислороду достигнуть зоны тления. На расплавление этой плёнки пожар тратит слишком много тепла. Другие составы могут выделять при высоких температурах негорючие газы, вытесняющие кислород.

В основном антипирены пропитки разделяют на:

• Солевые (устаревшие, менее эффективные).
• Несолевые (современные, с более высокими рабочими свойствами).
• Водорастворимые (безопасные, но с различной степенью вымываемости).
• Органорастворимые (не боятся воды, но с ними используются растворители, что ограничивает их уличным применением или в нежилых помещениях).  
• Готовые составы.
• Концентраты.

При выборе необходимо обращать внимание, насколько долго работает состав после нанесения, какой класс защиты он обеспечивает при конкретном количестве нанесённых слоёв, сколько вообще этих слоёв нужно наносить, чтобы получить соответствие I и II группе эффективности. 

Также рекомендуется обращать внимание на то, можно ли применять средство в жилых комнатах или, например, в сауне, бане (для таких целей есть специальные модели).

Критичным может стать влажность воздуха, температуры и прочие климатические особенности местности, где будут использоваться обработанные деревянные конструкции. Также разные средства могут потребовать разной степени подготовки поверхностей и условий нанесения (влажность, температурный диапазон и т.д.).

Не упускайте из виду возможность использовать поверх огнезащиты декоративных ЛКМ (всегда лучшая сочетаемость наблюдается у продуктов одной фирмы).

Обязательно следует учесть, какие ещё функции антипирен может выполнять: защищает ли он древесину от воды, гнили, грибка, ультрафиолета; как состав влияет на внешний вид изделий (бывают прозрачные, бывают тонированные в яркие краски для контроля за равномерностью нанесения).

Желательно отдать предпочтение комбинированной обработке, которая достигается составами, относящимся к категории «огнебиозащита» или «биопирены». Это – удобные и эффективные средства, что позволяют сократить количество выполняемых операций и сэкономить на материалах. К современным огнебиозащитным моделям предъявляются такого плана требования:

• Надёжная защита от тления и пламенного горения.
• Надёжная защита от биологических поражений (грибы, водоросли, насекомые).
• Максимально долгое действие после нанесения.
• Сохранение исходных свойств пиломатериалов (естественный рисунок, водопоглощение, твёрдость, воздухопроницаемость, обрабатываемость…).
• Безопасность для человека и домашних животных.
• Сохранение свойств и долговечности других материалов, с которыми огнебиозащита контактирует.
• Хорошее сочетание с защитно-декоративным финишным материалом.
• Разумная цена огнебиозащитного состава с учётом срока действия и эффективности.