Повышение пожаробезопасности древесины в строительстве
Широкое применение древесины как строительного материала в деревянном домостроении обусловлено ее физико-механическими характеристиками. Вместе с тем древесине присущи такие недостатки, как анизотропия, усушка, разбухание, быстрое возгорание, изменение цвета под действием солнечной энергии, что накладывает ограничения на ее использование без предварительной обработки.
Время разрушения древесины огнем измеряется минутами, поэтому повышение огнестойкости деревянных конструкций требует особого внимания при строительстве.
Горение древесины
Согласно классификации по ГОСТ 12.1.044 ССБТ (Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения), по способности к горению древесина без защитной обработки относится к горючим материалам, которые могут самовозгораться или возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления. Разделяют две основные фазы горения: пламенное горение и горение угля, между которыми есть переходная фаза, когда одновременно происходит пламенное горение и горение угля.
Первая фаза горения сопровождается выделением большого объема нагретых до высокой температуры продуктов сгорания и интенсивным излучением (пламенем), что вызывает быстрое распространение огня и увеличение площади пожара. И поэтому при тушении пожаров в первую очередь необходимо ликвидировать очаги первой фазы горения.
При воспламенении поверхностный слой древесины быстро нагревается, происходит испарение влаги. Начинается процесс разложения, который может происходить при температуре ниже или выше 250°С. Продукты разложения, образующиеся при температуре выше 260°С, являются горючими - они содержат большую долю оксида углерода (СО) и метана и воспламеняются от источника зажигания (пламени), вызывая самовоспламенение древесины.
Температурой воспламенения называют минимальную температуру древесины, при которой продукты разложения могут воспламеняться от источника зажигания. Температура воспламенения зависит от степени измельчения древесины: например, древесина сосны - 255°С, сосновые опилки - 230°С.
Скорость воспламенения древесины зависит от ее влажности и строения. Сухая древесина загорается быстрее, чем влажная. Плотную древесину поджечь сложнее, чем древесину низкой плотности. Как правило, древесину высокой плотности сложно обрабатывать, чаще всего она используется для изготовления облицовочного материала (деревянной вагонки) или доски пола (террасной доски). Древесина твердых пород еще и дорогостоящая. В России деревянные дома строят в основном из древесины хвойных пород низкой плотности - сосны и ели ввиду их сырьевой и ценовой доступности, высокой эстетичности. Своевременная огнезащитная обработка деревянных конструкций предотвращает их воспламенение, а также позволяет исключить распространение огня на большой площади.
Важно помнить, что ошибки, допущенные при проектировании, установке и использовании электропроводки, являются одной из причин возгорания деревянного дома, и контролировать расчет и монтаж электросетей.
Антипирены для защиты древесины
Комплекс мер, направленных на снижение горючести и пожароопасности деревянных конструкций, называется огнезащитой. К противопожарной обработке относится отделка деревянных изделий огнеупорными материалами, использование конструкционных мер для повышения огнестойкости дома, а также применение защитных составов - антипиренов.
Антипирены защищают деревянное строение от огня, повышают его пожаробезопасность, а также препятствуют распространению пламени по поверхности конструкций. Механизм защиты антипиренами при воздействии огня на древесину основан либо на плавлении веществ, входящих в состав препарата (соли борной, фосфорной, кремниевой кислот - средства первой группы), либо на разложении при нагревании веществ, не поддерживающих горение, но выделяющих газы (сернистый газ, аммиак - средства второй группы).
Если древесина обработана средствами первой группы, то при возгорании выделяемое тепло расходуется на плавление и повышает температуру воспламенения и затрудняет горение.
После обработки поверхности древесины средствами второй группы перекрывается доступ кислорода к древесине, что препятствует распространению пламени по поверхности конструкций. Огнезащитные составы не всегда используют для чистовой обработки древесины. Для увеличения срока действия огнезащитных составов обработанную поверхность древесины покрывают лакокрасочными материалами (атмосферостойкой и влагостойкой краской или лаком). Помимо огнезащитных препаратов, в строительстве могут применяться лакокрасочные материалы, содержащие огнезащитные добавки.
Таблица 2. Группы воспламеняемости материалов согласно ГОСТ
30402
Таблица 3. Классы пожарной опасности строительных материалов
по ФЗ № 123 от 22 июля 2008 года*
При выборе средства огнезащиты для деревянных конструкций следует обращать внимание на его эффективность. Согласно ГОСТ Р 532922, огнезащитная эффективность характеризуется потерей массы обработанного защитным составом образца древесины при огневом испытании. Обработка деревянных поверхностей современными огнезащитными средствами позволяет обеспечить деревянным конструкциям первую или вторую группу огнезащиты.
В описаниях технических характеристик огнезащитных средств можно встретить обозначения КМ1, КМ0 и т. д. Это классы пожарной опасности строительных материалов по ФЗ № 123, в том числе классификация по горючести (см. табл. 1), воспламеняемости (см. табл. 2), а также по дымообразующей способности, токсичности продуктов горения и распространению пламени (табл. 3).
Все средства огнезащиты проходят обязательную сертификацию. С сертификатом пожарной безопасности, который выдает «Пожтест» ФГУ ВНИИПО МЧС России, средство проходит испытание на соответствие санитарно-эпидемиологическим требованиям. Испытания проводятся в органах Минздравсоцразвития Российской Федерации. У производителей, которые серьезно занимаются разработкой и усовершенствованием рецептур защитных составов, как правило, есть лаборатории для проведения испытаний, а производство защитных средств соответствует требованиям стандарта ISO 9001 «Системы менеджмента качества. Требования». Состояние и качество огнезащитной обработки деревянных конструкций проверяют специалисты МЧС или независимые эксперты.
Правила огнезащитной обработки конструкций из древесины
Водорастворимые огнезащитные продукты разделяют на солевые и несолевые. Главное достоинство солевых препаратов - невысокая стоимость. В основном максимальный срок их действия небольшой (до трех лет). Для солевых огнезащитных средств характерны повышенный расход, высокая скорость вымывания с поверхности древесины (после обработки) и несовместимость с другими составами (невозможность нанесения краски или лака).
Обработка несолевыми огнезащитными средствами не влияет на внешний вид древесины, и после пропитки поверхность легко окрашивается. Срок защиты достигает 15 лет.
огнезащиты и огнебиозащиты древесины
Для одновременной защиты и от огня, и от биопоражений компании-производители выпускают огнебиозащитные средства (табл. 4).
При работе с составами следует уделять особое внимание температуре их нанесения, а также влажности древесины. Чем суше поверхность деревянного изделия, тем глубже проникнет состав в древесину, тем надежнее будет ее защита. На готовые деревянные конструкции препарат наносят с помощью кисти, валика или методом распыления. Вымачивание, пропитка в горячехолодных ваннах или автоклавах обеспечивают глубокое проникновение защитного средства в древесину и его наилучшее поглощение материалом.
Перед нанесением огнезащитных составов поверхность древесины очищают от пыли и грязи. Есть продукты, наносить которые можно в холод и даже в морозы. Но в большинстве случаев огнебиозащитный состав необходимо наносить при плюсовой температуре воздуха, поскольку вода, замерзшая в капиллярах древесины, мешает проникновению состава. Не стоит проводить защитную обработку в дождливую погоду. Огнезащитное средство предпочтительно наносить на деревянные поверхности, прошедшие механическую обработку (строгание или шлифование). Глубже всего пропитывается поверхность древесины, влажность которой не превышает 30%.
При использовании довольно дешевых солевых составов расход препарата может быть в несколько раз больше, чем в случае использования несолевых препаратов. Первой группе огнестойкости должны соответствовать деревянные конструкции, несущие высокую нагрузку. Без обработки они могут утратить несущую способность во время пожара, а их разрушение может привести к обрушению всего строения.
В составы можно добавлять индикатор, который обеспечивает контрольное тонирование поверхности. Тонирование позволяет при обработке древесины избежать ошибок вследствие человеческого фактора за счет визуализации обработанных участков.
Вместе с учетом нормы расхода огнезащитного состава надо принимать во внимание рН - показатель концентрации ионов водорода в защитном составе. При рН 1,5 использование препарата небезопасно, требуется соблюдение дополнительных мер предосторожности во время работы с ним и нередко специальных условий хранения.
Каждый производитель огнезащитных составов обязательно указывает на своей продукции группу огнезащитной эффективности. Пользователю необходимо следовать рекомендациям производителей составов, касающихся числа слоев, наносимых на деревянное изделие. Для того чтобы огнезащита древесины соответствовала I группе, одного слоя препарата может быть недостаточно.
Немаловажным при подборе средства является отсутствие в его составе химически опасных веществ.
Огонь древесине не только враг
Основные причины пожароопасности древесины и ее поражения микроорганизмами − пористость и наличие веществ, являющихся питательной средой для микроорганизмов (целлюлозных полимеров, сахаров и смол). При соблюдении правильной технологии обработка открытым огнем способна защитить древесину от атмосферных воздействий.
Обжиг древесины известен издревле. Обжигали нижние части столбов, заглубляемых в грунт, лаги и доски пола, пиломатериалы для стропил. В старину обжиг открытым огнем называли «подкуривание».
В Японии используется обжиг по технологии «шоу-суджи-бан» (shou sugi ban − «томление кедра»). В последнее время эта технология активно используется и на российском рынке. Обжигу подвергается неокрашенная древесина влажностью не выше 12%. При этом на поверхности образуется слой, который способен защитить древесину от атмосферных воздействий. Остаточное тепло уничтожает микроорганизмы, сохраняющиеся в толще древесины, и не допускает их проникновения в древесину извне. В зависимости от числа проходов поверхности пламенем газовой горелки цвет материала меняется от светло-золотистого до черного. После обжига поверхность обрабатывают жесткой металлической щеткой, удаляющей мягкие волокна (браширование), промывают проточной водой и шлифуют. Затем покрывают натуральным маслом (тунговым или льняным) для закрепления цвета поверхности и устранения ее загрязненности. В Японии обжигают только материалы из древесины кедра. Красивую текстуру после обработки по технологии «шоу-суджи-бан» приобретает древесина ольхи, клена, тополя, лиственницы, ореха. Обожженная древесина находит применение в изготовлении материалов для наружной или внутренней отделки: деревянной вагонки, декоративных балок.
Составы для огнезащиты древесины
Компании-производители предлагают огнезащитные составы и составы комплексного действия, которые обеспечивают своевременную защиту и могут оказывать на древесину как профилактическое, так и лечебное действие при сохранении эстетических характеристик и эксплуатационных показателей. Рассмотрим нюансы работы с огнезащитными составами на примере препаратов, представленных на российском рынке.
После обработки средствами, которые выпускаются под марками WoodMaster и Pirex (производитель - ГК «Рогнеда»), поверхность древесины защищена от огня и соответствует требованиям групп горючести Г1 и Г2. Особенность обработки составами: их необходимо наносить до достижения требуемой нормы расхода продукта. Для внутренней обработки помещений деревянного дома и деревянных конструкций, находящихся снаружи, под навесом, применяют огнезащитные средства «WoodMaster Корд», «WoodMaster КСД» и «WoodMaster Фенилакс». При нанесении состава поры древесины заполняются солями-антипиренами. Под действием пламени соли нагреваются и начинают разлагаться с выделением негорючих газов, которые отводят от древесины тепло и кислород. Состав «WoodMaster Корд» обеспечивает огнезащиту II группы. Применять его можно для обработки древесины влажностью до 30%. Наличие в препарате индикаторного красителя бледно-розового цвета помогает быстро определить обработанные и необработанные участки поверхности. Состав не скрывает текстуру древесины и обеспечивает огнезащиту конструкций в течение двух лет, а биозащиту - в течение четырех лет.
У состава «WoodMaster КСД» два уровня биозащиты: первый обеспечивается низкомолекулярным антисептиком, который глубоко проникает в древесину; второй уровень - высокомолекулярным антисептиком, который блокирует вымывание био- и огнезащитных компонентов из древесины. При нанесении состава поверхность древесины не окрашивается и ее можно отделывать защитно-декоративными материалами. Срок службы огнезащиты - четыре года, биозащиты - пять лет. Срок службы состава «WoodMaster Фенилакс» такой же. Средство обеспечивает I или II группу огнезащиты и может наноситься при отрицательной температуре. Состав окрашивает древесину в зеленовато-коричневатые тона. Дальнейшая защитно-декоративная обработка запрещена.
Несолевая пропитка Pirex FireBioProf вступает в химическую реакцию с древесиной и обеспечивает длительный срок огнезащиты - до десяти лет. Проводить обработку древесины можно при минусовой температуре. Еще один плюс состава - низкий расход. После обработки древесина приобретает оттенок от золотисто-коричневого до красного. Не рекомендуется на обработанную поверхность наносить финишные покрытия.
Для защиты конструкций деревянного дома от огня и гнили используется средство «КСД-А» (производитель - компания «Ловин-огнезащита»). В его состав входят антисептики и антипирены, которые могут эффективно противостоять огню и разрушающему воздействию микроорганизмов. Средство экологически безопасно, что позволяет использовать его для обработки наружных и внутренних поверхностей деревянного дома. Компания выпускает три марки готового раствора «КСД-А» («КСД-А. Марка 1», «КСД-А. Марка 2», «КСД-А. Марка 3») и сухой концентрат. Составы «КСД-А. Марка 1» и «КСД-А. Марка 2» тонируют древесину в бежевый цвет. Препарат «КСД-А. Марка 3» рекомендуется наносить на деревянные поверхности, к которым предъявляются повышенные требования декоративности. В зависимости от способа обработки и расхода средства срок службы огнезащитного покрытия составляет от 3 до 30 лет.
Сухой концентрат «Пирол» (производитель - «Ловин-огнезащита») растворяют в холодной воде для получения 6,5%-ного раствора (0,65 кг концентрата на 10 л воды). Приготовленный водный раствор необходимо использовать в течение 24 часов, затем он подлежит утилизации. Нельзя добавлять в раствор красители и наносить его на деревянную поверхность, ранее обработанную лакокрасочными материалами.
После обработки поверхностный слой древесины становится трудногорючим ввиду химической модификации древесины, обеспечивающей огнезащиту. Срок огнезащитной обработки соизмерим со сроком эксплуатации самой древесины и не зависит от условий эксплуатации. При нанесении средства вручную с расходом 140 г/м2 обеспечивается II группа огнезащитной эффективности. При окунании выдержка древесины в растворе не должна превышать 20 минут. Условия обработки не зависят от породы древесины, ее плотности и наличия видимых пороков. После нанесения средства деревянные конструкции можно покрывать лакокрасочными материалами на любой основе.
Состав Neomid 450-1 (производитель - компания «ЭкспертЭкология») обеспечивает древесине I группу огнезащиты. При контакте с огнем защитный слой антипирена мгновенно вспучивается, образуя огнестойкий теплоизоляционный экран, перекрывающий доступ кислорода к поверхности конструкции и не позволяющий древесине достигнуть температуры воспламенения. Используют два способа обработки: вручную или погружением. Рабочий раствор огнезащитного состава наносят на поверхность изделия с помощью валика, кисти с синтетическим ворсом, краскопульта в 2-4 слоя (до достижения требуемого расхода) без промежуточной сушки. При погружении древесины в раствор время выдержки составляет 3-5 минут. Обработанную древесину следует защитить от попадания воды и атмосферных осадков и выдержать не менее 48 ч при температуре 16-20°С и относительной влажности воздуха 60%. Через 12-14 дней после обработки древесину можно покрывать алкидными лакокрасочными материалами, например, составами серии Neomid (Neomid Bio Color Ultra). Neomid 450-1 несовместим с лакокрасочными материалами на акрил-уретановой основе. Если поверхность древесины поражена деревоокрашивающими грибками, то перед применением огнезащитного состава рекомендуется воспользоваться средством Neomid 500, который дезинфицирует пораженную поверхность и вернет древесине природную окраску.
Для огнебиозащиты несущих конструкций из древесины используется препарат «Prosept Огнебио Prof 1» (производитель - компания «Просепт») I или II группы огнезащитной эффективности. Воздействие высокой температуры на обработанную древесину активизирует вещества защитного средства. На поверхности конструкции образуется огнестойкий теплоизоляционный слой пенококса толщиной 1-2 мм, который не поддерживает горение и перекрывает доступ кислорода к обработанной поверхности. Срок защиты - не менее семи лет. Если на поверхности древесины есть очаги биопоражения, перед огнебиозащитой ее обрабатывают отбеливающим составом Prosept 50.
Срок службы древесины, покрытой антипиреном Non-Com Exterior на полимерной основе (производитель - компания Arch Timber Protection), более 40 лет. Продукт предназначен для пропитки древесины в автоклаве под давлением с предварительным вакуумированием, последующей сушкой в камере. Дополнительный уход или обработка импрегнированной древесины не требуются.
Состав «ББ-11», который выпускает компания «ОгнеБиоЗащита», не окрашивает древесину. После обработки материал приобретает II группу огнезащитной эффективности, легко склеивается и окрашивается. Состав защищает конструкции из древесины (элементы внутренних конструкций), поверхность которых мало подвергается или не подвергается воздействию влаги. После защитной обработки срок службы материала возрастает до 50 лет (в зависимости от впитываемости и условий эксплуатации древесины). Для приготовления рабочего раствора концентрат, не имеющий запаха, растворяют в теплой воде (50-60°С): на 1 кг сухого состава требуется 4 л воды. Производитель рекомендует следить, чтобы состав не попадал на конструкции и материалы, которые не подлежат пропитке.
Огнебиозащитный состав «Огнебор-I» (производитель - компания «Ярославский антисептик») предназначен для усиленной защиты древесины от огня, биологического поражения грибками и насекомыми-древоточцами. Препаратом рекомендуется обрабатывать стропила, мауэрлаты, перекрытия, балки, обрешетки, стены, перегородки и другие деревянные конструкции, не предназначенные для декоративной отделки, внутри помещений и снаружи под навесом. В отличие от состава «Огнебор», состав «Огнебор-I» обеспечивает огнезащиту на год дольше - до пяти лет по I и II группам огнезащитной эффективности (в зависимости от расхода). Состав обеспечивает биозащиту на срок до 20 лет в условиях I-V классов службы. «Огнебор-I» не имеет запаха. Он наносится так же, как и «Огнебор», кистью, валиком, опрыскиванием, окунанием в два-три слоя с интервалом не менее шести часов при плюсовой температуре воздуха. Перед применением средство рекомендуется подогреть до 50-60°C. Чтобы древесина соответствовала требованиям I группы огнезащитной эффективности, на 1 м2 поверхности необходимо нанести не менее 600 г состава, а для соответствия требованиям II группы огнезащитной эффективности - не менее 400 граммов.
Огнебиозащитные составы серии «Пирилакс» (производитель - «НПО НОРТ») относятся к несолевым пропиткам. «Пирилакс» содержит вещества, которые надежно закрепляются в древесной структуре, консервируют ее, образуя устойчивый «древесный полимер», благодаря чему состав хорошо удерживается древесиной и обеспечивает длительный срок огневой защиты (до пяти лет для конструкций, эксплуатируемых снаружи, и 16 лет для конструкций, эксплуатируемых внутри помещений) и антисептической защиты (до 10 и 25 лет соответственно). Огнезащитный эффект достигается за счет того, что «Пирилакс» изменяет механизм термического разложения целлюлозы и лигнина. Термическое разложение смещается в сторону увеличения выхода кокса при одновременном уменьшении доли газообразных горючих веществ и подавлении тления древесины. За счет содержания в составах серии «Пирилакс» комплекса антипиренов при огневом воздействии протекают эндотермические реакции, характеризующиеся чрезвычайно высоким поглощением тепла. В результате температура в зоне протекания реакции не повышается или повышается медленно, выделяются негорючие газы, отводящие кислород из зоны горения. Одновременно образуется термически устойчивая негорючая пористая масса (пенококс), препятствующая доступу тепла и кислорода к поверхности древесины, тем самым исключается ее выгорание. Комплексный механизм защиты поверхности повышает огнестойкость деревянной конструкции. Обработку биопиренами «Пирилакс» можно проводить круглый год.
Обработка составом «Барьер-ОБ» (производитель - ООО «Плеяда») делает древесину трудновоспламеняемой и защищает от поражения микроорганизмами. Продукт выпускается в виде как бесцветного раствора, так и раствора с добавлением красителей «сосна» и «красный». Бесцветный состав не меняет цвет поверхности. Древесина, обработанная защитным средством с пигментом «сосна», приобретает желтый оттенок, что позволяет отличить обработанные поверхности от необработанных. Срок огнезащиты - не менее четырех лет. Для достижения I группы огнезащитной эффективности на 1 м2 поверхности требуется 500 мл (или 600 г) состава. Поверх защитного средства может наноситься декоративное покрытие - пентафталевая или нитроцеллюлозная эмаль.
Для длительной и комплексной защиты деревянных конструкций от огня и биопоражений компания «Эскаро Кемикал АС» предлагает огнезащитный состав «Aura ОгнебиоSTOP». Препарат защищает древесину от возгорания и распространения пламени на срок до семи лет и обеспечивает II группу огнезащитной эффективности. После обработки этим составом древесина относится к группе трудновоспламеняемых материалов. А при отсутствии контакта с влагой или обработке древесины специальным пленкообразующим составом огнебиозащита обеспечивает защиту от гниения, возникновения плесени и поражения насекомыми-вредителями в течение десяти лет. Обработка поверхности древесины выполняется при температуре не ниже 5°C. Также необходимо защитить обработанную древесину от попадания влаги до полного высыхания состава на поверхности.
Препарат «Сенеж Огнебио Проф» (производитель - ООО «Сенеж-препараты») предназначен для комплексной огнезащиты и биозащиты древесины. Разрешено применять состав для обработки деревянных стен внутри и снаружи дома. После огнебиозащитной обработки наружные поверхности деревянных конструкций покрывают влагостойкими лакокрасочными материалами или эксплуатируют эти конструкции под навесом. Средний срок огнезащиты - восемь лет, биозащиты («под кровлей») - 20 лет. Состав нельзя наносить на деревянные поверхности, ранее покрытые пленкообразующими или водоотталкивающими материалами.
Екатерина ЩЕРБИНИНА
