CC BY
17ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ И КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ. СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ
БЕЗОПАСНОСТЬ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ УДК 614.8:691(048)
Б. Б. СЕРКОВ,
доктор технических наук, профессор, начальник учебно-научного комплекса
проблем пожарной безопасности в строительстве Академии ГПС МЧС России
А. Б. СИВЕНКОВ,
кандидат технических наук, доцент, заместитель начальника учебно-научного комплекса проблем пожарной безопасности в строительстве Академии ГПС МЧС России
Е. В. СУЛЕЙКИН,
научный сотрудник научно-исследовательского отдела пожарной профилактики в строительстве и сертификации учебно-научного комплекса проблем пожарной безопасности в строительстве Академии ГПС МЧС России
Р. В. ДЕГТЯРЕВ, адъюнкт Академии ГПС МЧС России
Н. И. ТАРАСОВ, адъюнкт Академии ГПС МЧС России
B. SERKOV, A. SIVENKOV, E. SULEYKIN,
R. DEGTYAREV, N. TARASOV
ОСОБЕННОСТИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ АРХЕОЛОГИЧЕСКОЙ ДРЕВЕСИНЫ
В статье рассмотрены основные физико-химические превращения, происходящие при старении полимерных материалов. Отмечается, что старение древесины является более сложным и многогранным процессом, по сравнению с полимерными материалами, сопровождающимся значительным изменением ее химического состава и плотности. Наибольшие изменения во времени претерпевает поверхностный слой древесины до 2-4 мм, во многом определяющий не только особенности термического и термоокислительного разложения древесного материала, но и пожарную опасность древесины в целом. Отмечается, что физико-химические изменения, происходящие в древесине во времени, необходимо учитывать при разработке и применении высокоэффективных антипиренов.
Ключевые слова: полимерные материалы, древесина, термическое разложение, антипирены.
FEATURES OF FIRE DANGER OF ARCHAEOLOGICAL WOOD
In article the basic physical and chemical transformations occurring at ageing of polymeric materials are considered. It is noticed, that wood ageing is more difficult and manysided process in comparison with the polymeric materials, accompanied considerable change of its chemical compound and density. The greatest changes in time has surface layer of wood
to 2-4 mm, in many respects defining not only undergoes features of thermal and thermooxi-dizing decomposition of a wood material, but also fire danger of wood as a whole. It is noticed, that the physical and chemical changes occurring in wood in time, it is necessary to consider by working out and application highly effective fire retardants.
Введение
Изучение сущности физико-химических превращений, протекающих в древесном комплексе во времени и приводящих к значительному изменению его свойств, является традиционным предметом исследований в области древесиноведения.
В последнее время подобные исследования приобретают все большую актуальность и практическую значимость для обеспечения долговечности конструкций из древесины при проведении работ по реконструкции памятников деревянного зодчества [1, 2, 3]. Результаты данных исследований позволяют определить оптимальные консервационные условия для повышения долговечности конструкций из древесины.
Исследования процесса старения древесины говорят о том, что в ней происходят существенные физико-химические изменения, оказывающие влияние на ее эксплуатационные характеристики. Установлено [3], что влияние возраста древесины на эти характеристики является цикличным и состоит из двух симметричных ветвей: восходящей и нисходящей. Для хвойных разновидностей древесины временной цикл составляет 200 лет, для лиственных пород - 260 лет.
В мировой и отечественной практике неоднократно проводились исследования в целях установления зависимости кинетических параметров терморазложения древесины от времени ее эксплуатации. Так в работе [4] было установлено, что процессы старения, происходящие в древесине, во многом определяют ее термическую стабильность. Полученные данные свидетельствуют о том, что наименьшая термоустойчивость древесины наблюдается в первые 100 лет и через 300 лет ее эксплуатации. В данной работе автором высказано предположение, что в указанные временные периоды древесина является наиболее пожароопасной. Установлено, что в периоды времени 150-200 лет значительно возрастают энергия активации и энтропия активации, т. е. любые химические процессы, в том числе и термодеструкция, затрудняются (рис. 1) [4].
В данной работе впервые представлены данные по терморазложению древесины в зависимости от времени эксплуатации на протяжении 500 лет. Многие памятники деревянного зодчества в России и в странах ближнего зарубежья имеют подобный возраст. Несмотря на это, исследования влияния физико-химических превращений, происходящих в древесине с течением времени, на ее пожарную опасность носят ограниченный характер.
Анализ имеющихся теоретических и экспериментальных работ в области исследования археологической древесины позволяет сделать вывод, что наибольшее влияние на ее пожароопасность будут оказывать химический состав и объемная масса.
Рис. 1. Зависимость кинетических параметров терморазложения древесины от времени эксплуатации: 1 - энергия активации Е, кДж/моль; 2 - Log Z
Важнейшим направлением использования результатов исследования археологической (исторической) древесины является снижение ее горючести с помощью огнезащитных составов. Изменение во времени химического состава и объемной массы древесины во многом будет определять эффективность огнезащиты, особенно реакционно-способных антипиренов. В связи с этим, при разработке и применении химически активных антипиренов должны учитываться особенности морфологических превращений, приводящих к старению древесины во время ее эксплуатации.
Сущность процесса старения древесины
Старение полимерных материалов можно рассматривать как совокупность физико-химических процессов, протекающих в материале при хранении, переработке, эксплуатации и приводящих к изменению его свойств. При этом имеет место уменьшение степени полимеризации или молекулярной массы полимера. По своей сущности процесс старения полимерных материалов представляет собой деструктивное явление, которое при воздействии различных факторов приводит к структурным и химическим изменениям полимера. В зависимости от того, какой из факторов преобладает, различают термическое, фотохимическое, радиационное, механохими-ческое, гидролитическое, биологическое старения. В зависимости от места разрыва химических связей различают деструкцию в основных и боковых цепях макромолекулы полимера [5].
Известны химические и физические факторы старения полимерных материалов. Химические превращения обычно протекают по механизму цепных реакций с образованием активных центров - свободных радикалов, ионов, электронно-возбужденных частиц по трем основным стадиям: инициирование, развитие процесса и гибель активных центров. Наиболее распространенные типы химических превращений при старении полимеров -это процессы, приводящие к разрыву химических связей, сшиванию и т. д. К физическим превращениям можно отнести физическую обработку материала, длительное воздействие нагрузки, удаление отдельных компонентов материала, приводящие к изменению его механических свойств, плотности, объема, возникновению механических напряжений [6].
Механизм процессов, протекающих при старении полимеров, определяет изменение во времени показателя У макроскопического свойства материала в зависимости от условия X [6]:
У = ЯХ, ^ (1)
где ЯХ, 0 называется функцией старения.
Изменение физико-химических свойств полимерного материала при воздействии различных факторов во времени имеет сложный характер,
связанный с изменением реакционной способности, ориентации, скорости
реакции молекулярных групп и комплексов [6].
Известно [1], что разрушение полимеров происходит в результате больших тепловых флуктуаций, приводящих к разрыву химических связей полимерной цепи. Изменения химических связей полимерной цепи снижают энергию активации разрушения полимера. Долговечность полимера может быть описана следующей формулой [1]:
т = т0ехр(и0/&/), (2)
где и0 - энергия разрыва связи.
Старение древесины, как правило, является более сложным процессом по сравнению с полимерами, поскольку древесина является многокомпонентным полимерным композитом, состоящим, преимущественно, из гидроксилсодержащих полимеров. Наименее реакционно-способной составляющей древесного комплекса является высокомолекулярный полисахарид целлюлоза [7]:
сн,он
но
н
он
к.
Н/н
н
он
сн2он
сн2он
п Н
Реакционная способность целлюлозы определяется ее функциональными группами, которые участвуют во всех реакциях. К ним относятся три
спиртовые гидроксильные группы звеньев ангидроглюкопиранозы и кислородные мостики, находящиеся между звеньями цепи. Протекание реакции зависит от доступности реагента функциональным группам. Многие реакции модификации целлюлозы протекают гетерогенно, ввиду того, что она нерастворима или частично растворима в реакционной среде. Немаловажную роль в степени протекания реакции играют растворители целлюлозы (эфир диме-тилформамид, водные растворы и гидрофильные растворители, водяной пар). Проведение химической модификации целлюлозы по гидроксильным группам позволяет получать продукты с разносторонними свойствами и широкой областью их применения (метилцеллюлоза, бутилцеллюлоза, нитратцеллю-лоза, триацетат целлюлоза, карбоксиметилцеллюлоза и многие др.) [7].
Некоторые виды деструкции целлюлозы и древесины сопровождаются процессом гидролиза. Так, например, при гидролитической деструкции или воздействии микроорганизмов на древесину происходит гидролиз целлюлозы и древесины, а также окисления продуктов гидролиза с образованием более простых полисахаридов [8]:
(СбНюОз)х + хН2О ^ хСбН12Об
Конечным продуктом гидролиза целлюлозы является глюкоза. Разложение целлюлозы под действием микроорганизмов в присутствии кислорода воздуха приводит к окислению ее до диоксида углерода и воды.
Менее устойчивыми к действию окислительных процессов являются гемицеллюлозы. В понятие гемицеллюлоз входят полимерные углеводы с пятью и шестью углеродными атомами в основном звене. Общие формулы их следующие: пентозаны - (С5Н8О4)п и гексозаны - (СбН10О5)п. При этом в хвойных породах древесины гемицеллюлозы состоят в равных соотношениях из гексозанов и пентозанов, а лиственные породы древесины на 90 % из пентозанов [7]. При гидролизе пентозаны расщепляются на пентозы [8]:
(С5Н8О4)х + хН2О ^ хС5НюО5
Продуктами гидролиза гексозанов являются глюкоза и другие гексозы (галактоза, фруктоза). Гемицеллюлозы гидролизуются легче, чем целлюлоза и в отличие от целлюлозы они растворяются в щелочах [8].
При нагревании с кислотами пентоза переходит в циклический альдегид - фурфурол. При этом от каждой молекулы пентозы отщепляются три молекулы воды [8]:
Н Н
н—с-------с—н
► II II
н——сно + зн2о
о
фурфурол
ил
пи и
п / н
\ / \
;ОН НО сно
пентоза
По всей видимости, в древесине при ее старении происходят не только деструктивные и восстановительные процессы на молекулярном уровне, но и образование новых химических комплексов при взаимодействии гидроксильных, ацетильных, альдегидных, карбоксильных и других групп.
Наибольшие изменения в результате окислительных процессов наблюдается в лигно-углеводном комплексе. Процесс старения, происходящий с древесиной, наблюдается в результате воздействия на нее совокупности климатических, механических и биологических факторов, сопровождающихся различными видами деструкции (фотохимической, ферментативной, прямого фотолиза, фотосенсибилизированной и др.).
При воздействии на поверхность древесины солнечного света наиболее разрушительное действие оказывает ультрафиолетовая составляющая с длиной волны спектра менее 380 нм. Наблюдается быстрое потемнение древесины и отслаивание волокон. При этом происходит разрушение древесины на молекулярном уровне с активной деструкцией лигнина.
Лигнин менее устойчив к химическим воздействиям, чем целлюлоза. Наличие значительного количества метоксильных групп в молекуле лигнина объясняет, почему при сухой перегонке дерева образуется метиловый спирт. При сухой перегонке чистой целлюлозы метиловый спирт не образуется. При сплавлении лигнина со щелочью и при окислении озоном образуются соединения ароматического ряда [8].
При мягком избирательном окислении лигнина нитробензолом в щелочной среде наблюдается расщепление связи между а- и в-углеродными атомами в звеньях макромолекулы, содержащих бензилспиртовую группу или связь С=С, с получением смеси гидроксиароматических альдегидов и
кислот: а в
СН = СН - СН2ОН
Важное значение имеет окисление лигнина действием О2 в щелочной среде Н2О2, С1О2, гипохлоритов в целях удаления его остатков при отбеливании целлюлозы. Лигнин в древесине связан с полисахаридами, главным образом с гемицеллюлозами, как предполагают, сложноэфирными, глико-зидными и простыми бензилэфирными связями [7].
Содержание основных компонентов в древесине также изменяется в зависимости от вида напряженного состояния конструкции (сжатие, растяжение и др.). Методом микроскопии в ультрафиолетовом свете установлено, что в «сжатой» древесине наблюдается большее содержание лигнина во вторичной стенке по сравнению с «растянутой» [7].
При гидролитическом длительном воздействии кислот и щелочей происходит разрушение древесины, и чем выше концентрация реагентов, тем сильнее их разрушающее действие. Слабощелочные растворы не разрушают древесину. В кислой среде древесина начинает разрушаться при рН<2, тогда как разрушение бетона и стали начинается при рН<4. Хвойные породы оказываются более стойкими к действию серной, азотной, соляной и уксусной кислот и едкого натра, чем лиственные, а из хвойных пород наибольшей стойкостью обладает лиственница. В морской воде древесина менее устойчива к воздействию, чем в речной. В воде большой бактериологической агрессивности стойкость древесины низка, поэтому ее не применяют в сетях канализации [9]. Единственным случаем высокой стойкости древесины к действию морской воды является применение хвойной породы лиственницы. Поистине феноменальным является возрастание со временем прочностных показателей древесины лиственницы при длительном ее нахождении в морской воде. Примером долговечности и прочности лиственницы является применение ее в качестве опорных свай, на которых стоит Венеция. Наиболее характерным отличием лиственницы от древесины других пород является содержание в ее составе до 15 % арабиногалактана - водорастворимой лиственничной камеди или гумми лиственницы [10].
С изменением химического состава древесины в результате влияния окружающих факторов изменяется также и элементный состав. Так, при гниении древесины наблюдаются значительные изменения в ее элементном составе. При деструктивном типе, в зависимости от стадии гниения, содержание углерода в древесине увеличивается с 49-50 % до б1 %, а при коррозионном - уменьшается до 41 %. Таким образом, вместе с этим меняется теплотворная способность древесины [7].
Особенности химического состава древесины
Древесина является воспроизводимым материалом растительного происхождения. Древесные клеточные стенки примерно на 99 % состоят из органических соединений. Минеральные вещества составляют обычно не более 1 %. При сжигании древесины они образуют золу [7].
Органические вещества древесины разделяются на три части: углеводная, ароматическая и экстрактивные вещества.
Экстрактивные вещества не являются составной частью клеточной стенки, а могут лишь ее пропитывать. В основном они содержатся в полостях клеток. Эти вещества можно экстрагировать из древесины - извлекать нейтральными растворителями (водой, органическими растворителями). Состав экстрактивных веществ очень сложен. К ним относятся самые разнообразные органические соединения: смоляные и жирные кислоты и их эфиры, летучие углеводороды - терпены, дубильные вещества и др.
Экстрактивные вещества относятся к низкомолекулярным соединениям, представляющим собой сложную смесь низкомолекулярных сахаров, терпенов, инозитолов, фенолов, смол, эфирных масел, восков и других веществ [7]. Их содержание в древесине небольшое (обычно для древесных пород умеренной климатической зоны оно составляет несколько процентов).
Наиболее высокое содержание экстрагируемых веществ установлено в древесине хвойных пород средней полосы России (7,8-10 %). В работе [11] был изучен количественный и качественный состав экстрактивных веществ древесины лиственницы в зависимости от видового состава (Ьапх БЛшса и Ьапх ^еНпи) с учетом эколого-географических условий роста дерева и некоторых лесоводческо-биологических показателей. Результаты исследования показывают, что содержание смолистых веществ в древесине лиственницы сибирской значительно выше, чем в лиственнице даурской. В состав смолистых веществ входят эфирорастворимые и водорастворимые экстрактивы. Для лиственницы сибирской содержание эфирорастворимых веществ составляет 3,47 %, а для лиственницы даурской - 1,87 %. Установлено, что древесина лиственницы сибирской содержит значительно больше водорастворимых веществ по сравнению с лиственницей даурской, что объясняется различными климатическими условиями произрастания этих видов древесины.
Вещества, входящие в углеводную и ароматическую части древесины, представляют собой высокомолекулярные соединения.
В углеводную часть, которая в хвойной древесине составляет около 70 %, а в лиственной около 80 %, входят различные полисахариды. Углеводную часть подразделяют на целлюлозу и гемицеллюлозы. В древесине содержится в среднем около 40-50 % целлюлозы. К гемицеллюлозам относят неглюкозные полисахариды древесины (гексозаны и пентозаны) [7].
Главнейшими представителями гексозанов являются маннан, дающий при гидролизе маннозу и галактан. Менее изучен левулан (фруктан) и глю-кан. Гексозаны являются ангидридами гексоз, молекулы которых химически связаны между собой в виде цепей, иногда такие цепи имеют разветвленную структуру.
К группе пентозанов относятся полисахариды, построенные из ангидридов пентоз, химически связанных друг с другом. Общая эмпирическая формула - (С5Н8О4)п. Молекулы пентозанов в основном имеют цепевидную структуру, хотя, как показывают новейшие исследования, в этой цепи находятся ответвления. Длина молекул пентозанов значительно меньше, чем у целлюлозы.
Всю углеводную часть (целлюлозу вместе с гемицеллюлозами) называют холоцеллюлозой. Холоцеллюлозу можно выделить из древесины, удалив ароматическую часть обработкой окислителями. Предварительно из древесины удаляют экстрактивные вещества. Холоцеллюлоза получается в виде волокнистого остатка [б].
Углеводная часть - это гидролизуемая часть древесины. При гидролизе полисахаридов образуются моносахариды. Гидролизуемую часть древесины по способности к гидролизу подразделяют на легкогидролизуемые полисахариды (гемицеллюлозы) и трудногидролизуемые полисахариды (целлюлоза). Легкогидролизуемые полисахариды гидролизуются разбавленными минеральными кислотами (2-5%-ной соляной или серной) при кипячении. Трудногидролизуемые полисахариды гидролизуются концентрированной серной кислотой при комнатной температуре [7].
Выборочные данные химического анализа некоторых видов древесных растений приведены в табл. 1 [12].
Таблица 1
Химический состав современной древесины отечественных пород, %
Порода Целлюлоза Лигнин Гексозаны Пентозаны Вещества, растворимые в горячей воде Вещества, растворимые в эфире
Ель 45,2 28,1 12,3 10,3 1,9 2,5
Сосна 50,6 27,5 11,8 10,4 2,3 3,4
Пихта 52,1 29,9 11,0 6,3 3,0 2,1
Лист- венница 36,2 28,6 13,5 11,6 20 1,4
Осина 43,6 20,1 2,0 26,0 2,3 1,6
Береза 41,0 21,0 3,0 28,0 2,2 1,8
Дуб 37,1 22,0 2,7 22,6 7,0 0,8
При эксплуатации древесина подвергается, прежде всего, гидролитическому разрушению под действием влаги, ускоряющемуся в присутствии веществ кислого характера [9]. При гидролизе целлюлозы происходит частичное разрушение ее макромолекул с образованием водорастворимых веществ, что снижает прочность древесины. Содержание целлюлозы в старой древесине, по сравнению с древесиной современной, уменьшается незначительно. Лигнин в свою очередь выполняет функцию соединителя микрофибрилл целлюлозы, обеспечивая тем самым, совместно с ней, прочность древесины. Содержание лигнина за время эксплуатации древесины несколько повышается за счет уменьшения экстрактивных веществ и углеводных компонентов. Легкорастворимые вещества находятся в толще клеточных стенок древесины. При повышенной влажности и в присутствии веществ кислого характера происходит их интенсивное вымывание. Скорость вымывания полисахаридов из поверхностной зоны длительно эксплуатируемой древесины во многом зависит от условий эксплуатации [9].
При старении древесины больше всего изменяются гидролизуемые гемицеллюлозы. Под действием воздуха и влаги они переходят в олигосахара, растворимые в горячей воде. Если при экстракции свежей древесины горячей водой в экстракте обнаруживаются только следы редуцирующих
веществ, то из старой древесины в экстракт переходит до 9 % углеводов по отношению к абсолютно сухой древесине [9].
Известно [13], что длительное воздействие на древесину кислорода, света (фотохимической деструкции) и ферментов приводит к разрыву полимерных цепей, в первую очередь гемицеллюлоз, имеющих невысокую (по сравнению с целлюлозой) степень полимеризации и, поэтому, являющихся самым уязвимым компонентом. В момент разрыва цепей включается механизм окисления. Скорость этого процесса зависит от условий эксплуатации. По ним материал был разделен на две группы: древесина интерьеров и памятников архитектуры; древесина археологических находок. Кроме этого известно, что с увеличением возраста древесины растет содержание целлюлозы, лигнина, веществ экстрагируемых органическими растворителями и золы, а содержание пентозанов уменьшается [13].
В табл. 2 представлены данные по химическому составу древесины находок Х-ХТТТ вв., найденных при раскопках в городах Новгород и Брест [14].
Таблица 2
Химический состав древесины Х-ХІІІ вв., %
Компоненты, % от сухого исходного сырья Порода древесины
Ясень Береза Сосна
Зольные вещества 6,29 2,71/0,14 7,88/0,17
Вещества, экстрагируемые холодной водой 6,20 4,94 3,93
Вещества, экстрагируемые водой при 90 °С 7,60 5,42/1,41 5,14/3,19
Вещества, экстрагируемы спирто-бензольной смесью 2,88 3,82 4,88
Лигнин 51,69 46,71/19,74 44,97/24,68
Целлюлоза 14,53 16,49/35,38 31,53/44,10
Пентозаны 17,93 15,13/24,57 6,36/7,60
Легкогидролизуемые полисахариды 18,52 16,95/26,54 11,62/17,84
Трудногидролизуемые полисахариды 15,48 18,16/39,40 33,21/47,66
Примечание. В знаменателе указано количество компонентов современной древесины.
По результатам исследования было установлено, что количество полисахаридов в археологической древесине сохранилось значительно меньше. В древесине сосны сохранилось значительно больше пентозанов, чем в древесине лиственных пород, что объясняется большей их стойкостью к деградации [15].
В целях получения дополнительной информации об особенностях строения выдержанной древесины были исследованы ее ИК-спектры, также для сравнения были взяты спектры тех же пород современной древесины (рис. 2) [15]. Результаты исследования показали (рис. 2) [15], что спектры образцов современной и археологической древесины различны.
В спектрах археологической древесины всех пород отсутствует полоса в интервале 1740-1765 см-1 и полоса 1380 см-1, которые имеются в спектрах современной древесины.
Кроме того, происходит изменение интенсивности полос в области 1220-1270 см-1. Как известно, полосы около 1750, 1380 и 1240 см-1 характерны для ацетильных групп [15], наличие которых предполагается в гемицеллюлозах. Отсутствие их свидетельствует о том, что с течением времени в археологической древесине происходит деструкция гемицеллюлоз, приводящая к потере ацетильных групп. В спектрах образцов археологической древесины наблюдается увеличение интенсивности полос 1610, 1520, 1470, 1430, 1270, 1140 и 840 см-1 (относительно полосы в интервале 10001100 см-1) характерных для лигнина, что указывает на более высокое относительное содержание лигнина в археологической древесине [15].
¥-10~2, см-1
Рис. 2. ИК-спектры образцов древесины: а - современной; б - археологической;
1 - береза; 2 - ясень; 3 - сосна
В 70-х гг. ХХ в. группой ученых были проведены исследования старой и свежей древесины 2 пород: ели и клена [16]. Ель свежая была получена с Нейского лесозавода Музлесдерева; ель 50-70-летней выдержки взята из снесенных зданий в Черкизове (Москва); 200-летней давности - из разобранного памятника старины в Текстильщиках (Москва); ель 150-200-летней, 300-400-летней и 400-700-летней выдержки предоставлена скрипичным мастером А. К. Звиедрисом из Риги, она была взята при реставрации церквей. Клен свежий доставлен с Апшеронского лесозавода Музлесдрева; клен 60-70-летней выдержки получен из Швеции маршалом М. Н. Тухачевским для Московской фабрики смычковых инструментов. Клен 100-летней давности подарен Московской экспериментальной фабрике музинструментов скрипичным мастером А. М. Подольским [16]. Результаты химического анализа образцов представлены в табл. 3.
Таблица 3
Химический состав выдержанной древесины
Древесина Содержание в древесине, %
Зола Экстрактивные вещества Целлюлоза Лигнин Легкогидроли- зуемые вещества
Ель свежая 0,26 3,96 54,47 26,29 17,76
Ель 3-летней выдержки 0,28 7,5 54,40 25,40 18,50
Ель 50-70-летней выдержки 0,25 7,28 53,97 25,01 17,80
Ель 100-200-летней выдержки 0,48 10,63 50,78 24,64 14,16
Ель 200-летней выдержки 0,24 10,57 51,72 26,12 13,34
Ель 200-300-летней выдержки 0,48 11,3 52,34 24,90 13,16
Ель 300-400-летней выдержки 0,47 15,22 50,77 24,26 12,11
Ель 400-летней выдержки 0,39 13,18 52,78 25,03 12,36
Ель 500-700-летней выдержки 0,42 21,36 49,45 23,97 10,35
Клен свежий 0,56 8,19 46,53 24,18 22,51
Клен 3-летней выдержки 0,39 7,59 45,99 24,60 22,79
Клен 70-летней выдержки 0,51 8,83 46,53 23,97 19,80
Клен 100-летней выдержки 0,52 7,3 47,71 21,91 18,98
Примечание. Легкогидролизуемые гемицеллюлозы определяли после обработки образцов горячей водой в течение трех часов на кипящей водяной бане.
По данным химического состава выдержанной древесины можно сделать вывод, что наиболее поддаются изменению в течение времени легкогидролизуемые гемицеллюлозы (потери за 700 лет достигают 8 %). Это обусловлено тем, что под действием воды и воздуха они переходят в олигосахара, которые, в свою очередь, растворяются в горячей воде. Целлюлоза и лигнин менее изменчивы в отношении времени. Их потери составляют примерно 5 % за 700 лет [16].
На рис. 3 представлен сравнительный анализ изменения соотношения химических компонентов древесины в памятниках деревянного зодчества различного возраста [1].
Данные, представленные на рис. 3, свидетельствуют о сложном характере изменения целлюлозы и лигнина во времени. При анализе полученных данных просматривается зависимость изменения содержания целлюлозы и лигнина синусоидального характера. Для пентозанов наблюдается устойчивое снижение их содержания в древесине при увеличении ее возраста.
Представляют интерес результаты исследований химического состава древесины, используемой в строительных конструкциях разной продолжительности эксплуатации. Так, в работе [13] были отобраны образцы древесины строительных конструкций с различными условиями эксплуатации.
Рис. 3. Соотношение компонентов древесины в различных памятниках:
1 - 1493 г.; 2 - 1600 г.; 3 - 1699 г.; 4 - 1700 г.; 5 - 1750 г.; 6 - 1790 г.;
7 - 1870 г.; 8 - 2000 г.
Анализу подвергался наружный слой древесины до 2-4 мм. Результаты анализа химического состава древесины приведены в табл. 4.
Из данных, представленных в табл. 4, видно, что наиболее сильные изменения происходят в древесине, находящейся под непосредственным воздействием эксплуатационных факторов (изменение температуры и влажности, атмосферные осадки, биопоражение). Наибольшие изменения в химическом составе произошли в стойке креста церкви, находящегося в непосредственном месте воздействия вышеперечисленных факторов старения древесины.
Таблица 4
Химический анализ древесины строительных конструкций разной продолжительности эксплуатации
Продолжительность эксплуатации, лет Конструктивный элемент и условия эксплуатации Лиг- нин Целлю- лоза Легкогидроли- зуемые полисахариды Экстраги- руемые вещества Золь- ность
0 - 26,5 54,3 17,8 10,7 -
85 Лага пола в помещении 25,3 55,7 16,4 4,9 0,34
113 Консоль карниза -наружная конструкция 28,2 48,9 14,8 2,2 0,34
Продолжение табл. 4
Продолжительность эксплуатации, лет Конструктивный элемент и условия эксплуатации Лиг- нин Целлю- лоза Легкогидроли- зуемые полисахариды Экстраги- руемые вещества Золь- ность
124 Верхний венец стены под дощатой обшивкой 28,7 49,9 16,7 2,1 0,25
124 То же 26,2 51,6 17,2 3.0 0,74
191 Лестница из жердей под кровлей 28,8 50,0 13,7 2,0 1,97
199 Элемент внутренней конструкции 27,9 48,9 16,8 4.6 0,67
223 Верхний венец стены под дощатой обшивкой 27,3 50,5 14,4 4,9 0,29
262 Элемент стропил 26,8 50,9 14,7 3,6 0,18
262 Стойка креста церкви 29,6 48,5 9,8 0,8 0,89
351 Лага пола в помещении 26,4 51,9 16,7 3,6 0,37
В настоящее время при оценке пожарной опасности древесных материалов и эффективности огнезащитных материалов для древесины используется преимущественно современная или свежесрубленная древесина. При длительной эксплуатации деревянных конструкций происходят изменения в химическом составе древесины, которые будут оказывать значительное влияние не только на термическую и термоокислительную способность древесины, но и на ее пожарную опасность в целом.
Термические превращения компонентов древесины чрезвычайно многообразны. Процессы термического и термоокислительного разложения древесины имеют более сложный характер по сравнению с ее компонентами в отдельности. Изменение содержания и соотношения компонентов древесины во время ее эксплуатации во многом определяет ее пожарнотехнические характеристики.
Результаты исследования показали, что содержание основных компонентов в древесине определяет ее теплотворную способность. Так, в работе [17] было установлено, что значения низшей теплоты полного сгорания древесины зависят в большей степени не от породы (мягкая или твердая), а от ее химического состава. Значения низшей теплоты полного сгорания той или иной разновидности древесины увеличиваются с ростом содержания высокоэнергетических компонентов в ее составе, а именно - лигнина и экстрагируемых веществ. Определенные изменения, происходящие
с химическим составом в древесине во времени, будут оказывать влияние не только на значения теплот сгорания, но и, в конечном итоге, на характеристики тепловыделения древесины в целом.
Объемная масса современной и археологической древесины
Особенности тепло- и массопереноса при горении древесины обусловлены ее строением как пористого материала (гетерокапиллярной системы). Физическим показателем, характеризующим массу материала, образующего клеточные стенки древесины является объемная масса.
Величина объемной массы древесины колеблется в очень широких пределах. Среди отечественных пород наибольшую объемную массу имеет
3 3
древесина самшита (960 кг/м ), березы железной (970 кг/м ); наименьшую
33
плотность имеет пихта сибирская (375 кг/м ), ива белая (425 кг/м ).
Результаты исследований, проведенных в 70-х гг. ХХ в., изложены в табл. 5-6.
В табл. 5 представлены данные по объемной массе современной древесины в зависимости от ее влажности [18].
Таблица 5
Значения объемной массы современной древесины
№ п/п Порода древесины Объемная масса в абсолютно сухом состоянии, р0, кг/м3 Объемная масса, р12, кг/м3
1 Лиственница 630 660
2 Сосна обыкновенная 470 500
3 Ель 420 445
4 Кедр 410 435
5 Пихта сибирская 350 375
6 Граб 760 800
7 Дуб 650 690
8 Клен 650 690
9 Ясень обыкновенный 640 680
10 и рр 640 670
11 Береза 600 650
12 Орех грецкий 550 590
13 Ольха 490 520
14 Осина 470 495
15 Липа 470 495
Кроме этого, объемная масса древесины зависит также от места ее произрастания. В табл. 6 приведены данные по объемной массе древесины одного вида в зависимости от района ее произрастания [19].
Таблица 6
Плотность древесины в зависимости от района ее произрастания
№ Название древесной Район произрастания р, кг/м3
п/п породы р12 Р0
1 Сосна кедровая Урал 426 402
сибирская (кедр Красноярский край 436 411
сибирский) Западная Сибирь 436 411
Алтай 455 429
Восточная Сибирь 455 420
2 Сосна обыкновенная Кольский полуостров 505 476
Ленинградская область 510 481
Север Европейской части России 544 513
Центральные районы европейской
части СССР 525 495
Латвийская ССР 535 506
Литовская ССР 505 476
Белорусская ССР 568 536
Украинская ССР 534 504
Урал 525 495
Западная Сибирь 475 448
Восточная Сибирь 465 439
Хабаровский край 475 448
Данные, представленные в табл. 6, показывают, что при увеличении влажности древесины значения ее объемной массы повышаются. Для древесины сосны обыкновенной, произрастающей в различных регионах, наибольший разброс по объемной массе наблюдается для древесины из Бело-
33
руссии (568 кг/м ), Севера Европейской части России (544 кг/м ) и Восточной Сибири (465 кг/м ). Для сосны кедровой сибирской наибольшие отличия по объемной массе имеет древесина с Уральского региона (426 кг/м ) и Восточной Сибири (455 кг/м ).
Как показывают результаты исследований, во время эксплуатации древесины происходит значительное изменение ее объемной массы. Интересные данные по объемной массе некоторых пород древесины представлены в работе [13] (табл. 7). Полученные средние значения объемной массы древесины, датированной соответствующим возрастом, отражают их существенный разброс для различных памятников деревянного зодчества. Анализ данных позволил получить зависимости, отражающие сложный характер изменения объемной массы различных пород древесины во времени (рис. 4). Наиболее равномерное снижение объемной массы во времени наблюдается для древесины дуба и сосны. Более сложное изменение объемной массы, связанное с изменением их химического состава, обнаружено у древесины ели и липы [13].
Таблица 7
Значения объемной массы выдержанной древесины при разных
условиях эксплуатации
Сосна
т, годы эксплуатации Po, г/см3 т, годы эксплуатации г/см3 т, годы эксплуатации г/см3 т, годы эксплуатации г/см3
1890-94 0,499 1800 0,548 1717 0,555 1631 0,612
1882 0,362 1790 0,379 1717 0,482 1581 0,515
1869 0,423 1787 0,421 1717 0,411 1581 0,474
1857 0,564 1770 0,536 1714 0,500 1575 0,483
1850 0,474 1757 0,523 1702 0,441 1572 0,397
1850 0,477 1750 0,472 1699 0,454 1553 0,489
1850 0,519 1745 0,610 1689 0,568 1534 0,628
1846 0,493 1744 0,595 1687 0,403 1534 0,398
1845 0,509 1743 0,438 1672 0,518 1521 0,625
1844 0,502 1734 0,484 1670 0,569 1497 0,551
1844 0,458 1725 0,439 1668 0,505 1497 0,600
1830 0,490 1722 0,420 1656 0,533 1493 0,466
1820 0,452 1718 0,484 1649 0,433 1460 0,571
1801 0,475 1718 0,534 1646 0,486 1450 0,602
1801 0,566 1718 0,638 1645 0,426 1450 0,583
1801 0,451 1717 0,540 1645 0,618 1450 0,510
1800 0,420 1717 0,472 1645 0,638 1440 0,666
1387 0,315 1384 0,470 1384 0,455 - -
ДУб
т, годы эксплуатации р0, г/см3 т, годы эксплуатации р0, г/см3 т, годы эксплуатации Po, г/см3 т, годы эксплуатации р0, г/см3
1930 0,579 1760 0,614 XVIII в. 0,769 1647 0,504
1920 0,717 1760 0,636 -//- 0,725 1632 0,709
1870 0,553 1710 0,648 -//- 0,600 1564 0,585
1870 0,744 1710-40 0,639 -//- 0,558 1527 0,569
1801 0,678 XVIII в. 0,646 -//- 0,643 Кон. XVII в. 0,663
1773 0,662 XVIII в. 0,774 -//- 0,577 1228 0,449
1770 0,526 XVIII в. 0,678 1651 0,616 - -
Исследования изменения объемной массы древесины за менее продолжительный промежуток времени (до 100 лет) показывают [19], что объемная масса древесины, отобранной на уровне груди человека, у всех исследуемых пород практически за весь период времени возрастает (рис. 5). Средний возраст хвойных пород, при котором наблюдаются максимальные значения объемной массы древесины, составляет около 100 лет. Для образцов сосны из районов южной тайги этот возраст в среднем составляет 80 лет. У древесины ели кульминация объемной массы наступает по времени позже [19].
В работе [1] были получены уточненные данные по изменению объемной массы древесины в зависимости от времени ее эксплуатации (рис. 6). Результаты исследований свидетельствуют о том, что устойчивое повышение объемной массы древесины наблюдается во временные промежутки до 100 лет и от 200 до 300 лет. Экстремальные периоды времени 200 и 350 лет характеризуются максимальным снижением объемной массы древесины.
и
И
О
о
сЗ
5
К
2
е
б
О
Возраст, лет
Рис. 4. Связь объемной массы с возрастом древесины, полученная на малом количестве образцов: 1 - дуб; 2 - сосна; 3 - ель; 4 - липа
и
и
ев"
О
с
ей
ей
К
2
и
б
О
Возраст, лет
Рис. 5. Изменение объемной массы древесины с возрастом (срез по образцам, взятым на уровне груди): 1 - береза; 2 - сосна; 3 - осина; 4 - ель
Возраст, лет
Рис. 6. Изменение объемной массы древесины в зависимости от времени эксплуатации
Термодинамические параметры процесса терморазложения древесины (энергия активации и энтропия активации) косвенно отражают физикохимические изменения, происходящие с ней во времени (рис. 7).
-г
200
1---------1---------1
400 600 800
а
Возраст, лет
б
Возраст, лет
Рис. 7. Изменение термодинамических параметров процесса терморазложения образцов древесины в зависимости от времени эксплуатации: а - Е - энергия активации; б - 1^ - энтропия активации
Таким образом, становится очевидным, что в определенные временные периоды снижается термическая стабильность древесины и ее пожароопасность должна увеличиваться. Данный факт необходимо учитывать не только при оценке пожарной опасности подобной древесины, но и при разработке мероприятий по ее огнезащите. К сожалению, в настоящее время особенности влияния возраста древесины на ее пожароопасные свойства практически не изучены и требуют систематических исследований в этом направлении.
В большей степени исследования пожарной опасности древесных материалов затрагивают современную древесину. Так, в результате серии экспериментальных работ [20-24], было показано, что пожарная опасность древесины зависит от ее разновидности, химического состава и объемной массы.
В работе [24] были получены экспериментальные данные по значениям критической плотности теплового потока дсг древесины различных пород с влажностью 12 %. Установлено, что при увеличении объемной массы древесины, независимо от ее породы, наблюдается возрастание значений критической поверхностной плотности теплового потока воспламенения. Данный факт реализуется, по всей видимости, за счет того, что прогрев по толщине материала и достижение критической температуры происходит интенсивнее у древесины с меньшей объемной массой. Соответственно, период от начала огневого воздействия до воспламенения древесины, как показали результаты испытаний (рис. 8), значительно ниже для пород древесины с меньшей объемной массой.
и
и
ев"
О
О
ей
ей
К
2
и
ьО
ю
О
дсг, кВт/м
Рис. 8. Зависимость критической поверхностной плотности теплового потока воспламенения древесины дсг от ее объемной массы р12
С использованием большого объема экспериментальных данных по методу наименьших квадратов было получено линейное уравнений регрессии, позволяющее определить величину критической поверхностной плотности теплового потока в зависимости от объемной массы древесины любой породы с установленной влажностью 12 %. После преобразования относительно критической плотности теплового потока процесса воспламенения уравнение выглядит следующим образом:
Чсг = (Р12 + 62,8)/43,3,
где цсг - критическая поверхностная плотность теплового потока, кВт/м ;
р12 - объемная масса древесины с влажностью 12 %.
Значительное влияние на период индукции до воспламенения древесины будет оказывать ее химический состав. Так, при увеличении содержания экстрагируемых веществ в древесине вероятнее всего будет наблюдаться уменьшение времени до воспламенения древесины. Несомненно, содержание легколетучих веществ играет определяющую роль на начальной стадии высокотемпературного воздействия на формирование легковоспламеняющейся газовой смеси и последующее ее воспламенение. В целом, процесс воспламенения древесины различных пород зависит от многочисленных факторов, таких как объемная масса, влажность, химический состав древесины и других.
Достаточно непросто проводить сравнительный анализ пожарной опасности и особенностей термического и термоокислительного разложения древесины хвойных и лиственных разновидностей древесины в связи с существенными отличиями в содержании и соотношении основных составляющих древесины. Известно, что в древесине лиственных пород из гемицеллюлоз преобладают в основном пентозаны, а у хвойных пород пентозаны и гексозаны находятся примерно в равном соотношении.
Определяющую роль в формировании генетических признаков отдельной популяции древесного вида играет биологический возраст древесины, т. е. временной период от зарождения древесных клеток на генетическом молекулярном уровне и до момента срубки древесного растения. После этого заканчивается активная жизнедеятельность древесины, связанная, прежде всего, с процессом сокодвижения и роста древесинного вещества, и начинаются процессы естественных преобразований, приводящих к существенным изменениям физических и химических свойств древесного материала.
В этот временной период закладывается генетическая основа отдельной видовой популяции. Для древесины речь идет о географической популяции древесных растений, произрастающих на отдельной территории и испытывающих различные воздействия окружающей среды, т. е. абиотический и биотический факторы среды.
Одним из наиболее распространенных и применяемых в строительстве родов хвойных вечнозеленых растений является семейство сосновых. В роде сосновых более 100 видов, главные образования в лесной зоне Северной Америки и Евразии, реже - в горах субтропиков и тропиков Северного полушария; единственный вид, заходящий в Южное полушарие, - сосна Меркуза (P. merkusii).
В России - более 12 дикорастущих видов (по площади и запасам древесины занимают 2-е место после лиственницы) и около 70 интродуциро-ванных видов сосновых [25]. Из двухвойных сосен с ценной древесиной наиболее распространена в России сосна обыкновенная (лесная) (P. sylvestris) - дерево высотой до 40-45 м, диаметром до 1 м, с высокоподнятой сквозистой кроной и сомкнутых древостоях и красновато-оранжевой в верхней части ствола корой. Это одна из основных лесообразующих пород с огромным ареалом в Европе и Сибири. Среди сосен этот вид занимает наибольшую площадь и накапливает наибольшее количество биомассы. Сосна обыкновенная - одна из основных древесных пород, используемых для лесоразведения (рис. 9) [25].
Рис. 9. Ареал двух видов сосны в СССР: сосны обыкновенной и сосны крымской
Из рис. 9 видно, что ареал сосны обыкновенной расположен на большей части территории бывшего СССР. Огромная территория, которую охватывает ареал данного вида сосны, характеризуется климатическими условиями существенно отличающимися друг от друга.
Кроме этого, известны такие виды сосны, как сосна крючковатая (Со-сновского) (P. hamata), сосна Палласа (крымская) (P. pallasiana), сосна горная (P. мontana). Эндемичные подвиды - сосна калабрийская (P. brutia), сосна эльдарская (P. eldarica), сосна Станкевича (P. stankewiczii) и др.
Интродуцированные сосны в основном завезены из Северной Америки, Средиземноморья, Мексики (наиболее теплолюбивые). Перспективны и широко распространены по Черноморскому побережью средиземноморские
виды: сосна итальянская (P. pinea), весьма декоративное (с оригинальной зонтиковидной кроной и хвоей, сохраняющей ярко-зеленый цвет круглый год) и ценное орехоплодное растение, сосна алеппская (P. halepensis), сосна приморская (P. pinaster). В парках на Южном берегу Крыма и Черноморского побережья Кавказа распространена также сосна Монтесумы (P. montezumae), образующая в горных районах Центральной Америки (Мексика) превосходные леса с большими запасами древесины. [25].
Существенные изменения физико-химических свойств многочисленных древесных популяций внутри одного вида во времени сопровождаются длительными эволюционными генетическими преобразованиями. Преобразования, которые претерпевает отдельная видовая древесная система, составляют генетическую основу, в которую закладываются особенности механизма старения древесины.
Образование, формирование и развитие видовых популяций с характерными физико-химическими и биологическими признаками имеет многомиллионную историю от момента зарождения клеточных организмов до появления современных древесных растений. Особенности эволюционных генетических преобразований рассматриваются в рамках понятия «геном древесины». Современные системные подходы во многом решают вопросы генного эволюционирования в области древесиноведения. Несмотря на это, многообразие и сложность форм и видов древесной материи не позволяют детально изучить сущность происходящих физико-химических процессов, протекающих во время старения древесины. Таким образом, учитывая огромное видовое многообразие физико-химических превращений, происходящих во времени, вопросы оценки пожарной опасности и огнезащиты древесины приобретают все более актуальный характер с необходимостью проведения фундаментальных исследований.
Основные выводы
Результаты работ в области исследования пожароопасности древесины свидетельствуют о том, что ее пожарно-технические характеристики во многом определяются морфологической изменяемостью древесного комплекса во времени. Наибольшие изменения древесина претерпевает вследствие сложных физико-химических превращений, приводящих к трансформации ее внутренней структуры, а также изменению содержания и соотношения основных химических составляющих древесного комплекса.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований свидетельствуют о существенном влиянии возрастного и дендрологического факторов на пожароопасные свойства древесины. Рассмотрение вопросов, связанных с изучением влияния вышеуказанных факторов на пожароопасность древесины является актуальным не только в рамках всестороннего изучения свойств этого природного материала в области
древесиноведения, но и при разработке, применении, оценке эффективности антипиренов, а также качества огнезащитных работ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Покровская Е. Н. Химико-физические основы увеличения долговечности древесины. Сохранение памятников деревянного зодчества с помощью элементоорганических соединений. Монография. - М.: АСВ, 2003. - 104 с.
2. Тычино Н. А., Федосенко И. Г., Баранов А. В. Особенности строения и огне-биозащиты археологической древесины // Пожаровзрывобезопасность. - 2007. - № 1. -С. 19-25.
3. Пищик И. И. Неразрушающая оценка внутренних напряжений в деревянных конструкциях нетрадиционными методами // Строение, свойства и качество древесины. Материалы 3-го международного симпозиума. - Петрозаводск, 2000.
4. Покровская Е. Н. Прогнозирование долговечности древесины методом термического анализа // Пожаровзрывобезопасность. - 2001. - № 6. - С. 31-32.
5. Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1990. - Т. 2. -С. 23-24.
6. Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1995. - Т. 4. - С. 822.
7. Никитин Н. И. Химия древесины и целлюлозы // Академия наук СССР, институт высокомолекулярных соединений. - М.-Л.: 1962. - 794 с.
8. Павлов Б. А., Терентьев А. П. Курс органической химии. - М.: Химия, 1972. -647 с.
9. Артеменко А. И. Органическая химия: Учебник для строительных спец. вузов. -М.: Высшая школа. - 560 с.
10. Медведева Е. Н., Бабкин В. А., Остроухова Л. А. Арабиногалактан лиственницы -свойства и перспективы использования (обзор) // Химия растительного сырья. - 2003. -№ 1. - С. 27.
11. Максис О. А., Харук Е. В. Особенности состава экстрактивных веществ древесины лиственницы различных эколого-географических условий // Химия растительного сырья. - 2002. - № 4. - С. 39-41.
12. Оболенская А. В., Щеголев В. П. Химия древесины и полимеров. - М.: Лесная промышленность, 1980. - 168 с.
13. Пищик И. И. Датирование древесины длительной выдержки неразрушающими методами // Дис. ... д-ра техн. наук. - М.: МГСУ, 2004.
14. Варфоломеев Ю. А., Потуткин Г. Ф., Шаповалова Л. Г. Изменение свойств древесины при длительной эксплуатации (на примере памятников деревянного зодчества Архангельской обл.) // Деревообрабатывающая промышленность, - 1990. -№ 10, - С. 28-30.
15. Казанская С. Ю., Вихров Ю. В., Гольман Л. П. О некоторых особенностях химического состава археологической древесины // Химия древесины. - 1975. - № 2. -С. 41-44.
16. Пищик И. И., Фефилов В. В., Бурковская Ю. И. О химическом составе и физических свойствах свежей и выдержанной древесины // Лесной журнал. - 1971. - № 6, -С. 89-93.
17. Серков Б. Б., Сивенков А. Б., Тхань Б. Д., Асеева Р. М. Характеристики тепло- и дымовыделения при горении древесины разных пород // Сборник трудов 1У-го международного симпозиума РКСД «Строение, свойства и качество древесины '04», Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С. М. Кирова, 13-16 октября, 2004. - Т. 1. - С. 347-350.
18. Никитин В. М., Оболенская А. В., Щеголев В. П. Химия древесины и целлюлозы. - М.: Лесная промышленность, 1978. - 368 с.
19. Полубояринов О. И. Плотность древесины. - М.: Лесная промышленность, 1976. - 159 с.
20. Серков Б. Б., Сивенков А. Б., Тхань Д. Б., Асеева Р. М. Тепловыделение при горении древесины // Лесной вестник, Изд-во Московского государственного университета леса, 2003. - № 5 (30). - С. 74-79.
21. Серков Б. Б., Сивенков А. Б., Тхань Д. Б., Асеева Р. М. Выделение дыма при термическом разложении и горении древесины // Лесной вестник, Изд-во Московского государственного университета леса, 2004. - № 2 (30). - С. 99-103.
22. Серков Б. Б., Сивенков А. Б., Тхань Б. Д., Асеева Р. М. Исследование токсичности продуктов горения древесины различных пород // Лесной вестник, Изд-во Московского государственного университета леса, 2004. - № 5 (36). - С. 145-150.
23. Серков Б. Б., Сивенков А. Б., Тхань Б. Д., Асеева Р. М. Термическое разложение древесины тропических пород // Лесной вестник, Изд-во Московского государственного университета леса, 2005. - № 2 (38). - С. 70-76.
24. Сивенков А. Б., Серков Б. Б., Асеева Р. М., Тхань Д. Б., Ильин А. В. Исследование массовой скорости выгорания различных пород древесины // Сборник научных трудов аспирантов и докторантов Московского государственного университета леса. -М.: МГУЛ, 2004. - Вып. 12. - С. 122-132.
25. Лесная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1986. - Т. 2.
УДК 536.25:614.841
С. В. ПУЗАЧ,
заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор, начальник кафедры инженерной теплофизики и гидравлики Академии ГПС МЧС России
А. В. СМАГИН, преподаватель кафедры инженерной теплофизики и гидравлики Академии ГПС МЧС России
ДОАН ВЬЕТ МАНЬ, адъюнкт Академии ГПС МЧС России
Б. РШАСН, А. БМАОШ
ОЦЕНКА ЗАЩИЩЁННОСТИ ЧЕЛОВЕКА НА ПОЖАРЕ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТОКСИЧНЫХ ГАЗОВ
Проведён анализ нормативных документов, обеспечивающих токсикологическую безопасность людей при пожарах. Показано определяющее влияние опасных факторов пожара, не учтенных в нормативных документах. Отмечено, что существующая база данных по горючей нагрузке должна быть уточнена и расширена по выходу других высокотоксичных газов, а ряд нормативных документов, обеспечивающих токсикологическую безопасность человека на пожаре, требует доработки.
Ключевые слова: опасные факторы пожара, математическое моделирование, монооксид углерода, угарный газ, токсичность, отравление продуктами горения.
