|
|
В результате соответствующего нагрева
куска дерева начинается термическое разложение его с образованием смеси
различных газов, содержащих углерод: СО2, СО, С2Н4, СзНв, СНЪ и др. Весовое
соотношение указанных газов в процессе горения изменяется в сторону
постепенного уменьшения доли СО2 и увеличения количества углеводородов.
Сгораний этих газов в окружающем воздухе представляет собой первую пламенную
фазу горения древесины. Из нагреваемой древесины газы выходят с большой
силой; попытки удержать их при помощи герметических оболочек обычно кончаются
взрывом, так как давление газов поднимается до многих десятков атмосфер. Этим
объяс
няется малая эффективность огнезащитных мероприятий,
базирующихся на изоляции древесины от окружающего воздуха газонепроницаемыми,
но теплопроводными слоями, например обшивка кровельной сталью.
Другим продуктом термического разложения древесины
является уголь. Не обладая свойствами летучести при температуре обычных
пожаров (800—900°), уголь способен окисляться только в результате притока к
нему кислорода. Этот процесс — так называемое тление угля — представляет
собой вторую фазу горения древесины.
В этой фазе наличие на поверхности угля даже ничтожной по
толщине (доли микрона) пленки золы или другого вещества оказывается
достаточным для прекращения тления. В топках котлов сильным дутьем зола
сдувается с поверхности угля и он перетлевает полностью. При пожарах зола,
как правило, остается на угле, и тление его быстро прекращается. В этих
условиях остается не перетлевшим уголь в количестве до 20% от начального веса
строительной древесины хвойных пород.
Весьма интенсивно и стойко тлеют древесные опилки,
поскольку воздухопроницаемость их велика.
При температуре выше 1100° летучесть угля становится
значительной и он приобретает способность гореть также пламенем.
Горючесть представляет собой свойство материала.
Количественно горючесть характеризуют три показателя: теплотворная
способность (калорийность) материала, температура возгорания и интенсивность
выделения тепла единицей площади горящей поверхности.
Низшую теплотворную способность древесины (вычисляемую в
предположении что водяной пар при сгорании уносится с дымовыми газами, не
конденсируясь в воду) определяют по формуле Д. И. Менделеева где буквы
выражают относительные количества перечисленных элементов и веществ в весовых
процентах (С — углерода, Н — водорода, О — кислорода и W — воды).
Элементарный химический состав древесины практически одинаков для всех пород:
так, без учета золы, в абсолютно сухой древесине соаны содержится W=0%,
С=49,9%, Н=6,3% и 0=43,8%.
На основании этого Q „, 3 «4 450 ккал/кг абсолютно сухой
древесины. Уголь, остающийся при пожарах зданий, состоит почти исключительно
из элемента С. Теплотворная способность 0,2 кг угля, получающегося в результате сгорания 1 кг абсолютно сухой древесины, составляет около
1570 ккал. Вследствие этого 1 кг абсолютно сухой древесины в условиях пожара
выделяет 4 450 — — 1 570=2 880 ккал. Реально встречающаяся в зданиях
влажность древесины (примерно 10—20%) существенной роли не играет, так как на
испарение 100— 200 г воды требуется всего 60—120 ккал. Якобы противоречащее
этому общеизвестное большое снижение эффективности топки печей сырыми дровами
в основном объясняется не уменьшением калорийности единицы объема дров (которое
невелико), а резким ухудшением условий сгорания образующихся газов в
атмосфере, содержащей большое количество водяного пара.
В иелом количество теплоты, выделяемой горящей древесиной,
должно быть признано значительным. Оно гораздо больше теплотворной способности
термита (примерно 775 ккал/кг), но ниже теплотворной способности
нефтепродуктов (в среднем 10500 ккал/кг).
Температура, при которой происходит возгорание древесины,
зависит от ряда условий.
Если древесина загорается от пламени, то температура
возгорания колеблется между 260 и 290°; при нагреве древесины в отсутствии
открытого пламени происходит самовозгорание по достижении температуры
360—470°. Однако эти показатели относятся только к случаям быстрого нагрева
древесины (1—2 мин.). При длительном нагреве указанные температуры сильно
понижаются; например, наблюдалось самовозгорание древесины при температуре
166° в результате прогрева ее в течение 20 час. Это явление необходимо
учитывать при разработке конструкций разделок у печей и труб в жилых и
особенно промышленных зданиях. При длительном действии нагрева температура
деревянных элементов не должна превышать +50°.
Более плотная древесина характеризуется большей
теплоемкостью и большей теплопроводностью. Нагрев ее до температуры возгорания
требует затраты большего количества тепла и зажечь ее труднее. По той же
причине труднее возгорается строганый лесоматериал, чем нестроганый, имеющий
разрыхленную поверхность. Сырую древесину труднее нагреть до возгорания, чем
сухую, например, для возгорания древесины с влажностью 10; 20; 30 и 40%
требуется тепла соответственно в 1,36; 1,73; 2,09 и 2,45 раза больше, чем для
возгорания абсолютно сухой древесины. Кроме того, сырая древесина более
теплопроводна, чем сухая.
Труднее загораются грани элементов, чем их ребра, так как
древесина, нагреваемая в ребре с двух сторон, прогревается интенсивнее;
труднее загораются деревянные элементы крупных сечений зажечь спичкой бревно
нельзя, a iueny, приготовленную для растопки,—очень легко.
Интенсивность выделения тепла во время пожара,
характеризующая силу последнего, определяется произведением площади
одновременно горящей поверхности на количество теплоты, генерируемой единицей
горящей поверхности в единицу времени. Последнюю величину называем
показателем активности поверхности. Показатель активности поверхности
деревянных элементов может быть определен на основании вышеизложенного: за I
мин. древесина переугливается на глубину от 0,8 до 1 мм; вес
1 м2 слоя такой толщины для абсолютно сухой
древесины составляет от 0,36 до 0,45 кг. С учетом теплотворной способности древесины, сгорающей в уголь, указанные весовые количества древесины способны
выделить от 62 до 78 тыс. ккал/м2 в час, что и является показателем
активности горящей деревянной поверхности. Для сравнения следует отметить,
что показатель активности поверхности горящего авиационного бензина достигает
2 Ш0 тыс. ккал/м2час. Следовательно, активность
деревянных горящих поверхностей относительно невелика.
Продолжение и развитие самостоятельного горения зажженного
деревянного элемента возможно только при условии, если количество тепла,
отдаваемое единицей "поверхности горящей древесины в единицу времени в
окружающее пространство, не превышает выведенного выше показателя активности
деревянной поверхности. Так, например, обращенная вверх горизонтальная
поверхность плотного, без щелей, деревянного настила не может самостоятельно
гореть без дополнительного нагрева.
Иное наблюдается в случае взаимного обогрева горящих
поверхностей. Сохранение температуры, достаточной для продолжения
самостоятельного горения, обеспечивается, например, взаимным обогревом
лучистой теплотой поверхностей деревянных элементов в так называемых «надьях»
( 54), применяемых охотниками в тайге. По тем же причинам горение, возникшее
в промежутке между нижней поверхностью наката и верхней поверхностью подшивки
в деревянном междуэтажном перекрытии, оказывается очень стойким. Отсюда
следует, что нецелесообразно оставлять пустоты в деревянных конструкциях или
же надо заполнять их несгораемыми материалами и применять несгораемые
подшивки и обшивки. Уменьшение эффекта взаимного обогрева зданий во время
ложара достигается устройством противопожарных разрывов достаточной ширины.
|