автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Влияние химических компонентов на пожароопасные свойства древесины тропических пород Вьетнама

Буй Динь Тхань

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ НА ПОЖАРООПАСНЫЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ ТРОПИЧЕСКИХ ПОРОД ВЬЕТНАМА

Специальность: 05.26.03 Пожарная и промышленная безопасность (технические науки. Химическая технология)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

-0 4

Буй Динь Тхань

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ НА ПОЖАРООПАСНЫЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ ТРОПИЧЕСКИХ ПОРОД ВЬЕТНАМА

Специальность: 05.26.03 Пожарная и промышленная безопасность (технические науки. Химическая технология)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре пожарной безопасности в строительстве Академии Государственной противопожарной службы МЧС России и Институте противопожарной безопасности МОБ Вьетнама

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Серков Борис Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Исаева Людмила Карловна

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Воробьев Владимир Николаевич

Ведущая организация: Московский Государственный

университет леса

Защита состоится "23 " мая 2006 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 205.002.02 в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, г. Москва, ул. Б. Галушкина, д.4, зал Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии Государственной противопожарной службы МЧС России. Автореферат разослан "22 " апреля 2006 года, Исх. № 6/32 Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направить в Академию ГПС МЧС России по указанному адресу.

Телефон для справок (095) 683-19-05

Учёный секретарь диссертационного сове!а

д.т.н., профессор

рос. национальна*

библиотека $

С.В. Пузач

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Древесина является одним из наиболее распространенных строительных материалов, поскольку обладает ценными свойствами. Однако, она является пожароопасным материалом.

Во Вьетнаме ежегодно по причине пожаров погибает более тысячи человек, при этом главным образом - в зданиях с наличием конструкций из древесины, т.е. в зданиях III, Шб, IV, V степеней огнестойкости. При возникновении пожара в зданиях данного типа наблюдается быстрое распространение пламени по древесным конструкциям, сильная задымленность, образование в помещениях и на путях эвакуации опасных для человека концентраций токсичных продуктов разложения и горения.

В связи с послевоенным восстановлением лесных угодий во Вьетнаме выращены новые виды быстрорастущих пород деревьев, древесина которых нашла широкое применение в качестве строительных материалов во всех отраслях народного хозяйства.

Однако, до сих пор пожарная опасность этих новых тропических пород древесины, влияние химических компонентов древесины на показатели пожарной опасности, а также физико-механические и многие другие свойства практически не изучены.

Установление влияния разновидности древесины и ее химического состава, содержания основных компонентов (целлюлозы, гемицеллюлозных полисахаридов, лигнина и экстрактивных веществ) на кинетику и механизм термо- и термоокислительного разложения древесины, а также воспламеняемость, распространение пламени по поверхности, тепловыделение, дымообразование и токсичность продуктов горения является очень важной и актуальной проблемой. Одними из наиболее значимых показателей пожарной опасности материалов являются характеристики тепловыделения. Они служат базисом для математического моделирования возникновения и развития пожара, оценки динамики нарастания в помещениях зданий опасных для людей факторов пожара.

Поэтому определение характеристик тепловыделения при горении древесных материалов особенно актуально.

Цель работы: исследовать влияние химического состава и содержания основных компонентов древесины на пожароопасные свойства древесины тропических пород Вьетнама, определить физико-механические и другие свойства лиственных и хвойных разновидностей древесины.

Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:

- экспериментально определить в химическом составе древесины содержание целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и экстрагируемых веществ; исследовать физико- механические свойства древесины;

- изучить макрокинетические закономерности, механизм пиролиза и термоокислительного разложения древесины;

- исследовать влияние разновидности древесины и плотности внешнего радиационного теплового потока на массовую скорость выгорания, дымообразующую способность и токсичность продуктов горения; характеристики тепловыделения;

- определить значения низшей теплоты полного сгорания образцов древесины и установить функциональную зависимость теплоты сгорания от химического состава и содержания основных химических компонентов древесины;

разработать методологию оценки и определить характеристики тепловыделения при горении древесины по динамике образования СО и СО2 , используя стандартную установку для экспериментального определения показателя токсичности продуктов горения полимерных материалов.

Научная новизна работы:

- впервые был проведен анализ химического состава и определено влияние основных химических компонентов древесины - целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и экстрагируемых веществ на пожароопасные свойства, а также оценены различные физико-механические свойства лиственных и хвойных пород древесины Вьетнама;

- выявлены макрокинетические закономерности и механизм пиролиза, а также термоокислительного разложения тропических пород древесины;

- установлена функциональная зависимость значения теплоты полного сгорания древесины от суммарного содержания в ней лигнина и экстрагируемых веществ. Показано, что образцы хвойных тропических пород древесины имеют наиболее высокую дымообразующую способность на пределе режима тления из- за большого содержания экстрагируемых веществ;

- разработана методология оценки эффективной теплоты сгорания и коэффициентов полноты сгорания образцов древесины в зависимости от режима процесса горения; определены различные характеристики тепловыделения при горении древесины по динамике образования СО и СОг с использованием стандартной установки для определения показателя токсичности продуктов горения полимерных материалов по ГОСТ 12.1.044-89, п.4.20.

Практическая значимость работы:

разработанная методология оценки характеристик тепловыделения при горении древесины по динамике образования СО и СО2, с использованием стандартной установки ГОСТ 12.1-044-89, п.4.20. может быть применена для определения важных характеристик тепловыделения при горении самых разных синтетических и искусственных полимерных материалов;

- установленная корреляция теплоты полного сгорания древесины с суммарным содержанием в древесине лигнина и экстрагируемых веществ позволяет оценить энтальпию полного сгорания последних для конкретного вида древесины.

Полученные результаты рекомендованы:

- для внесения изменений или дополнений к действующим вьетнамским строительным нормам ТС\ПМ 2622-95;

- для расчетов температурных режимов пожаров в помещениях зданий; расчетов прогрева деревянных конструкций; расчетов несущей способности таких конструкций с учетом их нагружения;

- результаты исследования используются при чтении лекций, проведении практических занятий, а также при выполнении лабораторных, курсовых работ и дипломных проектов по дисциплине "Здания и сооружения, их устойчивость при пожаре" на кафедре пожарной профилактики Института пожарной безопасности МОБ Вьетнама и в Институте леса.

Апробация работы:

Результаты исследований были доложены на V международной конференции "Полимерные материалы пониженной горючести", 2003 г, Волгоград; на VI симпозиуме "Fire science and technology Asia-okeania symposium", 2004 r, Daegu, Корея; IV международном симпозиуме РКСД "Строение, свойства и качества древесины", 2004 г, Санкт-Петербург; 13-ой научно-технической конференции "Системы безопасности - СБ-2004" Международного форума информатизации, 2004 г., Москва, Россия.

Публикации-. основные результаты исследований опубликованы в 8 статьях и трудах 4 научно-технических конференций.

Объём работы: диссертация объёмом 169 страницы машинописного текста состоит из введения, четвертых глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложений. Материал диссертации содержит 28 рисунков, 32 таблиц, 90 именований библиографии и 26 страниц приложений.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментального исследования химического состава и содержания основных химических компонентов древесины (целлюлозы, гемицеллюлозных полисахаридов, лигнина и экстрактивных веществ) и их влияния на показатели пожарной опасности тропических пород древесины Вьетнама;

- результаты определения влияния разновидности древесины на физико-механические свойства, а также на макрокинетические закономерности, механизм пиролиза и термоокислительного разложения древесины;

- результаты определения массовой скорости выгорания, дымообразующей способности и токсичности продуктов горения древесины в зависимости от плотности внешнего теплового потока;

методология определения эффективной теплоты и коэффициента полноты сгорания, а также наиболее важных характеристик тепловыделения при горении древесины по динамике образования СО и СОг;

- сравнение характеристик тепловыделения при горении древесины, рассчитанные по скорости потери массы и по выделению СО и СОг.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, формулируются цель, задачи исследования, показывается научная и практическая значимость полученных результатов, указываются положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Литературный обзор" рассмотрены особенности строения, физико-механические свойства древесины, ее поведение в условиях пожара, приведены сравнительные статистические данные о числе пожаров и гибели людей в период 1999-2003 г в России и Вьетнаме, сделан краткий анализ основных принципов противопожарного нормирования применения древесных материалов при строительстве во Вьетнаме и других странах, представлены объекты и методы исследования, используемые в работе.

Во второй главе диссертации "Исследование фнзнко-, механических свойств и химического состава тропических пород древесины Вьетнама" приведены объекты и методы исследования.

Объекты исследования включали древесину 2 хвойных пород деревьев: тхонгкарибэ (pinus massoniana); ваншам (picea koraiensis nakai); а также 3 лиственных пород: бачдан (eucalyptus camaldulensis); кеотайтыонь (acacia mangium); кеолай (acacia auriculiformis). В качестве методов исследования физико-механических свойств образцов тропических пород древесины были использованы вьетнамские стандарты TCVN (358-396)-70.

Для определения химического состава и содержания основных химических компонентов (целлюлозы, гемицеллюлозных полисахаридов, лигнина и экстрактивных веществ) древесины использовали метод Класона и экстракции.

Элементный состав сухих образцов древесины определяли с помощью прибора Карло Эрба 1106 ( Италия)- анализатор С, Н, N, S. Для изучения пиролиза и термоокислительного разложения древесины использовали методы термического анализа. Для этого применяли термовесы ТГА-951, калориметр ДСК-910 в комплексе " Du Pont 9900". Для определения показателей пожарной опасности- использовали ГОСТ 3040296 и ГОСТ 12.1.044-89 п. п. 4.18 и 4.20; Теплоту полного сгорания определяли методом калориметрической бомбы и рассчитывали по формуле Менделеева.

В этой главе анализируются результаты комплексного исследования физико-механических свойств древесины разных видов. Исследования механических свойств древесины дают возможность раскрыть сложные закономерности ее формирования в различных условиях произрастания деревьев и на основе этого разрабатывать эффективные мероприятия по выращиванию деревьев с высококачественной древесиной. Кроме того, подобные исследования позволяют наметить наиболее рациональные направления практического применения древесины в строительстве. В работе определяли абсолютную и относительную влажность древесины из свежесрубленных деревьев, а также водопоглощающую способность и объемную массу (плотность) тропических пород древесины в зависимости от их влажности.

Впервые определены механические свойства древесины из быстрорастущих лиственных и хвойных пород деревьев Вьетнама по широкому комплексу показателей: предел прочности на сжатие и растяжение вдоль и поперек волокон, предел прочности и модуль упругости при статическом изгибе, прочность на скалывание и раскалывание, твердость при действии силы в разных направлениях.

Результаты исследования механических свойств древесины показывают общую тенденцию: все показатели прочности у

лиственных пород древесины выше, чем у хвойных пород; увеличение влажности древесины приводит к уменьшению показателей прочности. Эти изменения прочности при обычной температуре обратимы. После высушивания образцов древесины до первоначальной влажности показатели прочности восстанавливаются. Основные результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1

Физико-механические свойства тропических пород древесины

Вьетнама

показатель Разновидность древесины

ваншам тхонгкарибэ бачдан кеотайтыонь кеолай

ПЛОТНОСТЬ рп, кг/м3. 417 449 618 543 583

$ сжатия //(ВДОЛЬ волокон), МПа. 41,29 32,71 68,61 74,51 75,01

¿сжатия 1 (пОПврвК волокон), МПа. радиальное/танг. 2,29 4,25 5,62 6,79 9,74 8,13 8,42 8,22 8,11 6,92

Ярастяж.Н'МП*- 37,16 78,01 140,68 140,06 112,02

¿стат.изгиб ' МПа. 62,17 69,35 109,45 109,66 118,22

Емодуль упр.стат.изгЛШа. 4702 7153 12296 11678 12096

Нспгта.лвердосп.-МПа (торц.направление) 43,71 37,46 78,84 74,83 65,52

¿скаяыв. Ну МПа. (рад.направление.) 8,24 10,45 16,56 9,67 9,38

Трасюлыв Н/СМ (рад.направление) 92,40 86,29 209,50 142,18 132,80

Для сравнения качества древесины тропических пород по механическим свойствам в диссертации использованы удельные характеристики, так называемые коэффициенты качества: отношение показателя прочности к объемной массе (плотности) древесного материала при нормализованном значении ее влажности W=12% (таблица 2).

Таблица 2

Удельные характеристики прочности образцов древесины тропических пород (\у=12 %)

Показатель Разновидность д ревесины

ваншам тхонгкарибэ бачдан кеотайтыонь кеолай

1 2 3 4 5 6

з, _ МПа.мг "сжатия Рп кг 0,099 0,0728 0,111 0,137 0,128

МПа.мг 5растЯж"'Рп кг 0,089 0,174 0,227 0,258 0,192

МПа.м3 Оиэгиб'Ръ' кг 0,149 0,154 0,177 0,202 0,203

По механическим свойствам наиболее высококачественным материалом из лиственных тропических пород является кеотайтыонь, а из хвойных -тхонгкарибэ.

Древесина разных ботанических видов неодинакова не только по своим механическим свойствам, но и по химическому составу (таблица 3).

Таблица 3.

Химический состав тропических разновидностей древесины

Компонент, %. Разновидность древесины

тхонгкарибэ ваншам бачдан кеотайтыонь кеолай

целлюлоза 55,00 54,67 48,86 48,95 49,02

лигнин 27,00 27,50 25,40 24,75 25,16

гемицеллюлоза 10,50 11,24 20,16 21,03 20,26

экстрактивные вещества 7,50 6,59 5,58 5,27 5,56

Как видно из таблицы 3, древесина содержит около 50 % целлюлозы, до 27 % лигнина, 10,5-21 % гемицеллюлозы и небольшое количество экстрактивных веществ. Особенно значительно различаются исследуемые образцы по содержанию гемицеллюлозы. Хвойные породы древесины характеризуются почти вдвое меньшим содержанием гемицеллюлозы, чем лиственные породы. Содержание лигнина в тропических хвойных породах превышает таковое в лиственных, но не очень

существенно по сравнению с подобными образцами древесины из разных регионов России. В последних, как было установлено нами, содержание лигнина может меняться в более значительных пределах- от 30,8 % ( в хвойных породах) до 20,6 % (в лиственных породах).

По своему молекулярному строению целлюлоза является линейным полимером, который состоит из длинных цепочек молекул. Все части молекул целлюлозы представляют собой глюкозоангидридные звенья, соединённые между собой при помощи 1—>4- Р-глюкозидных связей : <в)

СН2ОН

ч

н он

разных пород

п

древесины,

Элементный состав лигнина из получаемый гидролизом древесины в концентрированной серной кислоте по методу Класона, практически одинаков и в среднем включает 63,54 % углерода; 5,54 % водорода и 30,92 % кислорода (по разности). Лигнин представляет смесь ароматических веществ, в состав которых входят фенилпропановые структурные звенья.

Химическая структура лигнина отвечает элементному составу - (С42Нз205(0Н)5(0СНз)5. Гемицеллюлозы включают в себя трудно - и легкогидролизуемые полисахариды - пентозаны (С5Н804)„ и гексозаны (СбНю05)п.

Экстрактивные вещества представляют собой смесь смол, низкомолекулярных Сахаров, аминокислот, карбоксикислот, терпенов, а также инозитолов и других фенольных соединений. Все эти компоненты имеют различную химическую структуру и, соответственно, отличаются разным поведением при пиролизе и термоокислительном разложении.

В третьей главе "Закономерности пиролиза и термоокислительного разложения древесины тропических пород" представлены результаты исследования кинетики и механизма пиролиза и термоокислительного разложения древесины. Изучение этих процессов имеет важное значение для создания фундаментальных основ пожарной безопасности древесных материалов. На примере древесины ваншам показано влияние окружающей среды на степень и скорость ее разложения при нагревании до 500 °С со скоростью 10 град/мин (рис 1). Вне зависимости от атмосферы при нагревании до 150 °С потери массы обусловлены выделением сорбированной влаги. Собственно разложение древесины начинается при более высокой температуре. Окислительное разложение древесины ваншам протекает в две стадии. Первая - примерно до 375 °С, вторая - вьппе 375 °С,- связана с окислением образующегося кокса. К 460 °С наблюдается практически полное его выгорание.

Температура, °С

Рис. 1. ТГ (1,2) и ДТГ (3,4) кривые древесины ваншам: 1,3 - в атмосфере воздуха; 2,4 - в атмосфере азот

В инертной среде разложение идет с замедленной скоростью. К 400 °С оно завершается образованием коксового остатка. Трансформация структуры кокса протекает почти с постоянной скоростью вплоть до 600-700 °С. Напуск потока воздуха в реактор при 500 °С приводит к окислению кокса и полной потере массы образца. В целом ТГ и ДТГ кривые разных пород

древесины, полученные при комплексном анализе со сменой инертной атмосферы при 500 °С на окислительную, имеют одинаковый вид, но отличаются по значениям основных показателей. К ним относятся: % потери массы в результате испарения влаги; экстраполированная температура начала разложения, Тнр, °С;максимальная скорость потери массы, Ушах, %/мин; температура, соответствующая максимальной скорости потери массы, ТмаКс, °С; выход коксового остатка при 500 °С, КО, %; максимальная скорость окисления кокса, СКО, %/мин; зольный остаток при 600 °С, 30, % (таблица 4).

По данным дифференциальной сканирующей калориметрии разложение древесины в окислительной среде является экзотермическим процессом и сопровождается выделением тепла к 460 °С. При нагревании в инертной среде вплоть до 400 °С разложение древесины протекает с поглощением тепла.

Таблица 4

Результаты комплексного термического анализа разных

пород древесины

Показатель Образец древесины

Ваншам Тхонгкарибэ Бачдан Кеолай Кеотайтыонь

т °С 1 НО! ^ 275 277 246 257 248

Т / Т °Г1 1 макс1' 1 макс; ^ 333/375 322/369 294/362 297/371 300/359

Утах1/утах, %/мин 4,8/11,23 4,0/10,5 3,0/9,59 3,27/12,4 3,05/9,67

КО, % 22,4 21,8 27,5 20,2 22,3

СОК, %/мин 11,8 11,1 11,1 11,7 11,04

ЗО, % 1,04 0,55 2,9 0,7 0,76

Расчет кинетических параметров разложения по данным динамической термогравиметрии, ТГА, базируется на уравнении:

йа//(а) = (А/р) ехр(-Е/ЯТ) ёТ, (1)

где а - доля прореагировавшего вещества; Р - скорость нагрева; А и Е — предэкспоненциальный множитель и энергия активации; Дау~ функция, которая отражает формальный механизм разложения, т.е. индивидуальный закон скорости процесса разложения в зависимости от степени превращения вещества. Интеграл левой части уравнения обозначают как функцию

В настоящей работе при расчете кинетических параметров разложения древесины использована аппроксимация:

gO) = {ART2 / Р (Е + 2RT)} exp (-E/RT). (2)

Установлено, что кинетика разложения всех исследуемых образцов древесины осуществляется по реакции первого порядка. Кинетические параметры термического разложения древесины представлены в таблице 5.

Таблица 5

Кинетические параметры пиролиза древесины _

образец Интервал AT, °С а Механизм, Е, Дж/моль IgA, (мин ) п

тхонгкарибэ 342-384 0,350,89 R [-1п(1-а ХГ 119510 9,380 1

ваншам 339-386 0,350,89 В 1-(1-а)п 70513 4,936 1

бачдан 334-450 0,380,96 R [-1п(1-аг)]" 105170 8,272 1

кеотайтыонь 328-380 0,4-0,9 R [-1п(1-ог)Г 109570 8,662 1

кеолай 337-353 353-367 <0,47 <0,87 R [-ln(l-a)]" 70200 159300 5,058 12,774 1 1

За исключением ваншам формальный механизм термического разложения образцов древесины соответствует механизму, контролируемому нуклеацией по закону случая и ростом зародышей (Я). Механизм термического разложения древесины ваншам отнесен к механизму, контролируемому реакциями на границе раздела фаз (В). При одинаковом первом порядке реакции изменение Я типа механизма разложения у хвойных пород древесины на В тип сопровождается ожидаемым уменьшением энергии активации почти в 1,5 раза. Кинетические параметры термоокислительного разложения древесины, полученные при нагревании образцов со скоростью 5-20 град/мин при степени разложения 20 %, являются достаточно близкими для разных пород (таблица 6).

Таблица 6

Кинетические параметры термоокислительного разложения древесины при а =20 %

Образец Еэакь, кДж/ моль (мин"1) п

Тхонгкарибэ 164,0 13,97 1

Ваншам 159,6 13,60 1

Бачдан 164,7 14,48 1

Кеотайтыонь 166,8 14,73 1

Кеолай 163,7 14,24 1

Однако, с увеличением степени превращения до 0,6 значения Еэфф возрастают, особенно существенно при термоокислительном разложении древесины лиственных пород (до 220 -250 кДж/моль). Изменение ЕЭфф при больших степенях разложения древесины отражает вклад энергетики окисления коксового остатка. Коксовые остатки хвойных пород больше склонны к окислению.

В четвертой главе "Влияние вида древесины тропических пород на характеристики пожарной опасности" исследованы характеристики пожарной опасности разных видов древесины тропических пород. Важной стадией в возникновении и развитии процесса пламенного горения древесных материалов является разложение древесины и образование горючих летучих продуктов. Состав, количество и скорость выделения летучих продуктов определяют такие характеристики пожарной опасности материалов, как дымообразующая способность, токсичность продуктов разложения и горения, параметры тепловыделения.

Потеря массы за определенный период горения является важнейшей характеристикой горючести древесных материалов, входящей во многие стандарты в качестве классификационного критерия. Массовую скорость выгорания древесины в зависимости от интенсивности внешнего радиационного теплового потока определяли весовым методом на

модифицированной установке ГОСТ 30402-96 при двух режимах: с применением стандартного пламенного источника зажигания и без инициирующего источника. В качестве примера на рис 2 показана временная зависимость скорости потери массы при пламенном горении разных видов древесины при qe=40кBт/м2.

зо

Е-,

Л] Е-1

О

О

Си §

25

у 20

« (О

ю

о о

о &

15

ТО

I /

' / / / /

! '// /,// /

5

—\

ТОО

200

ЗОО

400

500 600 Время, с.

Рис 2 Массовая скорость выгорания образцов древесины в зависимости от времени при де=40кВт/м2:

1- тхонгкарибэ; 2- ваншам; 3- бачдан; 4- кеотайтыонь; 5- кеолай

Вид древесины существенно сказывается на массовой скорости выгорания. Как видно из рис.2 значение максимальной скорости выгорания является более высоким, а время достижения этого значения более низким у древесины хвойных пород по сравнению с лиственными. Отсутствие дополнительного источника зажигания сказывается на характере скорости потери массы (рис 3).

I—»—Тхонгкарибэ —И—Ваншам--Бачдан К Кеотайтыонь Ж Кеопай

Рис.3 Изменение массовой скорости выгорания в зависимости от вида древесины при действии теплового потока qe= 40 кВт/м2 в отсутствие источника зажигания.

На кривых зависимости скорости потери массы наблюдается два пика разной интенсивности. Второй пик связан с обугливанием древесины в результате ее разложения и окислением коксового слоя.

Зависимость дымообразующей способности древесины от плотности теплового потока носит экстремальный характер (рис. 4). Положение экстремума соответствует переходу от режима термического разложения к самовоспламенению и пламенному горению древесины.

О 10 13 20 23 ЗО 33 ««О

Плотность теплового потока (я.), кВт/м*

Рис.4 Зависимость коэффициента дымообразования при разложении и горении древесины от плотности теплового потока: 1- Бачдан; 2- Кеотайтыонь; 3 - Кеолай; 4 - Тхонгкарибэ ; 5 - Ваншам.

Хвойные породы древесины обнаруживают более низкие значения критической плотности теплового потока самовоспламенения (20-22 кВт/м2), чем лиственные разновидности (~ 25 кВт/м2).

Исследуемые образцы тропических пород древесины в рассматриваемом диапазоне интенсивности теплового воздействия являются в основном материалами умеренно опасными по токсичности продуктов горения -группа Т2 (табл.7).

Таблица 7

Изменение токсичности продуктов разложения и горения лиственных и хвойных тропических пород древесины в зависимости от интенсивности теплового воздействия.

Че, кВт/ м2 т, ° С НсЬ50, г/м^

ваншам тхонгкарибэ бачдан кеотайтыонь кеолай

30,2 525 42,53 38,96 64,53 59,48 52,43

32,5 550 53,68 59,12 75,68 59,41 58,21

38,0 600 58,45 59,54 80,88 69,86 74,36

С целью определения характеристик тепловыделения при горении древесины в работе была исследована функциональная зависимость значений низшей теплоты полного сгорания различных видов древесины от химического состава. Установлена линейная корреляция теплоты полного сгорания древесины с суммарным содержанием лигнина и экстрагируемых компонентов.

<}„ = 15,45 + 0,1. (Хл + Хэ), кДж/г, (3)

где Хл и Хэ -содержание в сухой древесине лигнина и экстрагируемых компонентов, %.

Полученное уравнение дает возможность оценить значения полного сгорания веществ, экстрагируемых из разных видов древесины. Например, в случае хвойной древесины ваншам низшая теплота полного сгорания экстрактивных веществ является самой высокой и равна <3„э = 33,78 кДж/г.

Скорость выделения тепла является важнейшей характеристикой процесса горения материалов. Так как, этот процесс протекает во времени, обычно используют следующие характеристики тепловыделения с учетом временного фактора: 1-время начала тепловыделения, г „ , от момента тепловой экспозиции образца (соответствует времени . задержки воспламенения); 2-максимальная (пиковая) скорость тепловыделения, СТВмаКс ; 3-время достижения максимальной скорости тепловыделения, т макс5 4 -средняя скорость, с которой происходит нарастание скорости тепловыделения до максимальной величины, с1СТВ/с1 г , 5- общее тепловыделение за определенное время , ОТВт (например, за 1,2,3,5,10 мин ); 6- средняя скорость тепловыделения за время испытания, СТВср.

Скорость выделения тепла при горении напрямую связана со скоростью потери массы с поверхности материала, подвергаемой нагреву, и теплотой его сгорания согласно фундаментальному уравнению:

0"= 77 т"дн , кВт/м2, (4)

где - скорость тепловыделения; г} - полнота сгорания

летучих горючих продуктов разложения субстрата в пламени; ш"-скорость потери массы с единицы поверхности материала, г/(м2 с); <3н - низшая теплота полного сгорания вещества или материала, кДж/г.

В таблице 8 приведены рассчитанные характеристики тепловыделения при пламенном горении древесины. Коэффициент полноты сгорания принят ориентировочно в диапазоне 0,65-0,73.

Таблица 8

Характеристики тепловыделения при пламенном горении древесины тропических пород при внешнем тепловом потоке 40 кВт/м2

Показатель Тхонгка-рибэ ваншам бачдан Кеотай -тыонь Кеолай

Он, кДж/г 18,62 18,84 18,55 18,11 18,53

V 0,65 0,68 0,7 0,72 0,73

Продолжение табл. 8

Показатель Тхонгка-рибэ ваншам бачдан Кеотай -тыонь Кеолай

Ькокса 5 ММ 8 7 4 4 4

Шмакс, Г/М С 25,0 20,22 17,71 15 12,6

Гвоспл 5 С 35 40 50 40 48

Т макс » С 100 120,9 173,9 237 221,7

СГмак,кВт/м^ 302,57 259,04 230 195,6 170,4

СГср,кВт/м2 191,4 163,8 140,3 113,.8 102,1

ОТВ,МДж/м2 57,43 49,16 42,08 34,13 30,63

С? мак-/ макс, КВт/м2с 4,65 3,.20 1,85 0,99 0,98

В этой же таблице 8 приведены экспериментальные данные о периоде задержки воспламенения (гв), и времени достижения максимальной скорости выгорания (гмакс) в зависимости от разновидности древесины. Кроме того, показана толщина формирующегося на поверхности образцов древесины коксового слоя за 600 с. пламенного горения (ЬК0Кса)- Видно, что при одинаковой плотности теплового потока значения максимальной скорости и общего тепловыделения при горении древесины хвойных пород больше, чем у лиственных. Такая же тенденция наблюдается по темпу нарастания скорости тепловыделения.

Разработана методология оценки и определены характеристики тепловыделения, в том числе эффективная теплота и коэффициент полноты сгорания при тлеющем, и пламенном горении разных видов древесины по динамике образования СО и СО2 на базе стандартной установки ГОСТ 12.1.044-89, п.4.20.

Для определения скорости тепловыделения при горении древесных материалов использовано уравнение:

СГ = (Он / ксог) тсог" + [ (Он /ксо) - Осо ] тсо" , (5)

где шсог" и meo" - массовая скорость образования СО2 и СО; ксо2 и ксо- стехиометрические коэффициенты образования продуктов; Qco =10,24 кДж/г СО- теплота сгорания СО.

Q"=[12,3x 1,89х (% С02/с)+8,26х1,2х (%СО/с)]/А , кВт/м2, (6) где А- площадь исследуемого образца, м2. Предварительные результаты определения характеристик тепловыделения при пламенном и тлеющем горении древесины (табл.9) показывают, что это принцип оценки тепловыделения по продуктам горения является оправданным и перспективным.

Таблица 9

Влияние плотности внешнего теплового потока на характеристики тепловыделения при тлеющем и пламенном горении древесины

Образец, условия испытания 1 Че, кВт/м тв> с т шах » С Q тах, кВт/м2 QV кВт/м2 ОТВзоо, МДж/м2 0" шах Л7шах ' кВт/м^с СЬФФ, кДж/г п

Цуб, Эл.поджиг 38 35 144 315 179 32,27 2,89 7,95 0,43

Цуб, Эл.поджиг 52,5 10 96 480 315 56,7 5,58 12,26 0,65

Сосна, эез поджига 38 30 77,6 420 125 11,24 8,8 6,0 0,3

Сосна, без поджига 52,5 15 73,8 580 275 24,72 9,8 13,04 0,68

Гхонгка-эибэ, без тоджига 28 10,58 0,57

Гхонгка-эибэ, без поджига 65 26 15,04 0,8

Основные выводы

1. Впервые был проведен анализ химического состава древесины и определено влияние основных химических компонентов древесины - целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и экстрагируемых веществ на пожароопасные свойства, а также оценены различные физико - механические свойства лиственных

и хвойных пород быстрорастущих деревьев Вьетнама по всему комплексу наиболее практически важных показателей; Показано, что по удельным показателям прочности на сжатие, растяжение и статический изгиб наиболее высококачественным материалом из лиственных тропических пород является кеотайтыонь, а из хвойных -тхонгкарибэ.

2. С помощью различных методов термического анализа установлены основные закономерности, кинетические параметры и механизм термо- и термоокислительного разложения исследуемых разновидностей древесины. Показано, что склонность древесины к обугливанию отражается на эффективной энергии активации термоокислительного процесса с увеличением степени разложения. Образующийся на поверхности древесины хвойных пород коксовый слой сильнее окисляется, чем коксовый слой древесины лиственных пород.

3. Впервые определены такие важные показатели пожарной опасности древесины хвойных и лиственных пород Вьетнама, как образование дыма и токсичность продуктов горения. Показано, что исследуемые образцы древесины по токсичности продуктов горения в основном являются умеренно опасными материалами (Т2). Древесина хвойных пород проявляет самую высокую дымообразующую способность на пределе режима тления из - за большого содержания экстрагируемых веществ.

4. Проведена оценка массовой скорости выгорания разных видов древесины тропических пород в зависимости от плотности внешнего теплового потока и наличия дополнительного источника зажигания. При отсутствии источника зажигания и умеренной интенсивности теплового воздействия изменяется характер скорости потери массы со временем с одностадийного на двухстадийный. Проявление второй стадии связано с процессом обугливания древесины в результате ее разложения и окислением коксового слоя.

5. Впервые установлена функциональная зависимость значений низшей теплоты полного сгорания разных видов древесины от их химического состава. Найденная линейная корреляция теплоты полного сгорания древесины с суммарным содержанием лигнина

и экстрагируемых компонентов дает возможность оценить низшую теплоту полного сгорания экстрактивных веществ, которые входят в состав древесины.

6. Определены характеристики тепловыделения при пламенном и тлеющем горении древесины тропических пород по массовой скорости выгорания в зависимости от интенсивности внешнего теплового потока. Установлено, что при одинаковой плотности теплового потока значения максимальной скорости и общего тепловыделения при горении древесины хвойных пород больше, чем у лиственных. Такая же тенденция наблюдается по темпу нарастания скорости тепловыделения.

7. Разработана методология оценки и впервые определены характеристики тепловыделения, в том числе эффективная теплота и коэффициент полноты сгорания при тлеющем и пламенном горении разных видов древесины по динамике образования СО и СОг на базе стандартной установки ГОСТ 12.1.044-89, п.4.20.

Результаты диссертации опубликованы в следующих научных работах:

1. Серков Б.Б., Буй Динь Тхань, Асеева Р.М. Факторы, определяющие тепловыделение при горении различных пород древесины // Сборник тезисов докладов V международной конференции "Полимерные материалы пониженной горючести" 2003 г, РПК "Политехник", Волгоград, с.36-37.

2. Серков Б.Б., Сивенков А.Б., Буй Динь Тхань, Асеева Р.М. Тепловыделение при горении древесины // Лесной вестник, Издательство Московского Государственного Лесного Университета, 2003 г. - № 5 (30) - с. 74-79.

3. Bui Dinh Thanh, Serkov B.B., Sivenkov A.B., Aseeva R.M. Heat and smoke release at the combustion of the différent wood varieties // Fire science and technology 6-th Asia - Okeania symposium Daegu, Korea, Korean Institute of Fine Science and Engineering, 2004, p.203-211.

4. Серков Б.Б., Сивенков А.Б., Буй Динь Тхань, Асеева Р.М. Выделение дыма при термическом разложении и горении древесины // Лесной вестник, Издательство Московского Государственного Лесного Университета, 2004 г. - № 2 (30) - с. 99-103.

5. Серков Б.Б., Сивенков А.Б., Тхань Б.Д., Асеева P.M. Характеристики тепло- и дымовыделеиия при горении древесины разных пород // Сборник трудов IV-ro международного симпозиума РКСД "Строение, свойства и качество древесины '04", том I, 2004 г, Санкт-Петербургская государственная лесотехническая Академия, с. 347-350.

6. Тхань Б.Д., Сивенков А.Б., Серков Б.Б., Асеева P.M. Закономерности пиролиза тропических пород древесины // Материалы 13-ой научно-технической конференции "Системы безопасности - СБ-2004" Международного форума информатизации, 2004 г, АГПС МЧС России, Москва, с. 171-173.

7. Серков Б.Б., Сивенков А.Б., Тхань Б.Д., Асеева P.M. Исследование токсичности продуктов горения древесины различных пород // Лесной вестник, Издательство Московского Государственного Лесного Университета, 2005 г. - № 3 (34), с. 145-150.

8. Серков Б.Б., Сивенков А.Б., Тхань Б.Д., Асеева P.M. Термическое разложение древесины тропических пород // Лесной вестник, Издательство Московского Государственного Лесного Университета, 2005 г.- № 2(38), с.70-76.

9. R.M. Aseeva, Bui Dinh Thanh and B.B. Serkov . Factors affecting heat release at the combustion of the different species of wood // Chemical Physics of Pyrolysis, Combustion and Oxidation.2005, Nova Science Publishers, Inc. New York; Chapter 5, pp 45-53.

10. Буй Динь Тхань. Исследование массовой скорости выгорания различных пород древесины из Вьетнама/ТВестник Академии ГПС МЧС, 2006г.-№ 5-С.65-71.

11. Тхань Б.Д., Сивенков А.Б., Серков Б.Б., Асеева P.M. Исследование физико-механических свойств некоторых тропических пород древесины Вьетнама//Стройматериалы, XXI века, 2006 г.№ 6-С.87-96.

12. Тхань Б. Д., Пожароопасные свойства древесины тропических пород на вьетнамском языке// пожарный вестник, 2006 г. № 2-е. 17-20.

I

I

i !

I i

Введение.

Глава 1 Литературный обзор.

1.1 Особенности строения, физико-химические свойства древесины

1.2 Поведение древесины при нагревании и в условиях пожара.

1.3 Вопросы противопожарного нормирования применения древесных материалов в строительстве.

Глава 2 Исследование физико - механических свойств и химического состава тропических пород древесины Вьетнама

2.1 Объекты и методы исследования.

2.2 Основные физические и механические свойства исследуемых тропических пород древесины.

2.3 Элементный и химический состав исследуемых тропических пород древесины.

Глава 3 Закономерности пиролиза и термоокислительного разложения древесины тропических пород.

Глава 4 Влияние вида древесины тропических пород на характеристики пожарной опасности.

4.1 Время задержки воспламенения и массовая скорость выгорания тропических пород древесины.

4.2 Дымообразующая способность лиственных и хвойных тропических пород древесины.

4.3 Токсичность продуктов разложения и горения древесины.

4.4 Характеристики тепловыделения при горении древесины.

Территория Вьетнама находится в области тропического и субэкваториального муссона, охватывающего обширные пространства Юго-Восточной Азии. Характерной особенностью климата этого региона является отчетливо выраженная сезонность.

Особенности климата Вьетнама и благоприятная погода создают хорошие условия для быстрого роста деревьев, которые способны образовывать густые леса. Но за последние десятки лет лесные массивы Вьетнама быстро сокращались и на сегодняшний день они занимают 9,3 миллионов гектаров, что в среднем составляет 0,14 га/чел. Этот показатель в среднем для Юго-Восточной Азии составляет 0,42 га/чел, а среднемировое значение - 0,97 га/чел. Целина и голые холмы занимают 9,7 миллионов га, что составляет 25,1 % всей территории страны [1]. Такое положение вещей сложилось, прежде всего, в результате длительных военных действий на территории Вьетнама, а также из-за непродуманной бесплановой политики в деле лесоразработки и лесного хозяйствования в целом.

Перед работниками лесного хозяйства страны была поставлена задача использовать целину и голые склоны холмов для создания новых лесных массивов, которые бы позволили восстановить и в дальнейшем сохранить экологическое равновесие. Этой проблеме во многих странах мира уделяется самое серьезное внимание. Вьетнамский народ принял активную программу действий в данном направлении [2]. Было решено восстановить 5 миллионов гектаров лесных угодий. К сожалению, многие местные породы деревьев относятся к числу медленнорастущих видов и, соответственно очень долго восстанавливают свою численность. Поэтому было принято решение о посадке новых быстрорастущих пород деревьев, которые предварительно прошли соответствующие испытания и дали хорошие результаты. Указанные породы деревьев были импортированы во Вьетнам в 70-80 годы прошлого столетия для частичного восстановления уничтоженных во время военных действий лесных угодий страны.

К их числу следует отнести хвойные породы деревьев: тхонгкарибэ (pinus massoniana); ваншам (picea koraiensis nakai); a также лиственные породы: бачдан (eucalyptus camaldulensis); кеотайтыонь (acacia mangium); кеолай (acacia auriculiformis). Важно отметить, что эти породы деревьев быстро растут в разных районах страны, имеющих различные климатические и погодные особенности.

Древесина является одним из наиболее распространенных строительных материалов, поскольку обладает ценными свойствами: достаточно высокой прочностью, небольшой теплопроводностью, легкостью механической обработки. Однако древесина является пожароопасным материалом.

Во Вьетнаме ежегодно по причине пожаров погибает сотни человек, при этом главным образом - в зданиях с наличием конструкций из древесины, т.е. в зданиях III, Шб, IV, V степеней огнестойкости. При возникновении пожара в зданиях данного типа наблюдается быстрое распространение пламени по древесным конструкциям, сильная задымленность, образование в помещениях и на путях эвакуации опасных для человека концентраций токсичных продуктов разложения и горения.

Оценке важнейших параметров пожарной опасности материалов, таких как воспламеняемость, скорость распространения пламени по поверхности, токсичность продуктов горения и дымообразующая способность уделяется большое внимание. К сожалению, химический состав, физические и механические свойства, а также показатели пожарной опасности указанных выше новых пород древесины Вьетнама до сих пор практически не изучены.

Установление влияния разновидности древесины, ее химического состава и свойств на показатели пожарной опасности является очень важной и актуальной проблемой.

Во многих промышленно-развитых странах, таких как США, Великобритания, Франция, Япония и др., одними из наиболее значимых показателей пожарной опасности материалов считаются характеристики тепловыделения. Именно выделение тепла является главной причиной возникновения и развития процесса горения. От соотношения скорости тепловыделения и скорости потери тепла из зоны реакции горения зависит режим и интенсивность этого процесса, динамика развития пожара.

К сожалению, во Вьетнаме, как и в России, при классификации и нормировании пожарной опасности материалов, применяемых в строительстве, характеристики тепловыделения не учитываются [3]. В значительной степени это обусловлено отсутствием стандартного отечественного оборудования и унифицированных методов определения этих характеристик. Единственным примером введения в России показателей тепловыделения в требования по сертификации и нормированию материалов являются Авиационные правила АП-25, которые гармонизированы со стандартом РАЯ-25 США и авиационными требованиями других стран [4]. Но при этом используется стандартная американская установка для определения тепловыделения при горении материалов.

В настоящее время в странах Европейского сообщества вводится новая система сертификации и классификации строительных материалов по степени пожарной опасности, в которой одними из основных показателей приняты характеристики тепловыделения при горении материалов в разных условиях.

Подобные характеристики являются базисом для математического моделирования развития пожара в помещениях различных зданий и оценки динамики нарастания опасных для людей факторов пожара.

Таким образом, определение характеристик тепловыделения при горении древесных материалов является особенно актуальным.

Настоящая диссертационная работа направлена на установление основных факторов и отличительных признаков древесины, которые влияют на выделение тепла при горении материала. Представлялось необходимым провести анализ и показать возможность использования стандартной установки (по ГОСТ 12.1.044-89) для оценки характеристик тепловыделения при горении материалов по выделению продуктов горения - СО и СО2.

Цель данной работы: исследовать влияние химического состава и содержания основных компонентов древесины на пожароопасные свойства тропических пород древесины Вьетнама, определить физико-механические и другие свойства лиственных и хвойных разновидностей древесины.

Для достижения указанной цели в работе необходимо было решить следующие основные задачи:

- экспериментально определить в химическом составе древесины содержание целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и экстрагируемых веществ; исследовать физические и механические свойства древесины;

- изучить макрокинетические закономерности, механизм пиролиза и термоокислительного разложения древесины;

- исследовать влияние разновидности древесины и плотности внешнего радиационного теплового потока на массовую скорость выгорания, дымообразующую способность и токсичность продуктов горения;

- определить значения низшей теплоты полного сгорания образцов древесины и установить функциональную зависимость теплоты сгорания от химического состава древесины;

- разработать методологию оценки и определить характеристики тепловыделения при горении древесины по динамике образования СО и СОг , используя стандартную установку для экспериментального определения показателя токсичности продуктов горения полимерных материалов.

Научная новизна диссертации состоит в том, что:

- впервые был проведен анализ химического состава и определено влияние содержания основных химических компонентов древесины-целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и экстрагируемых веществ, а также оценены различные физико-механические свойства тропических лиственных и хвойных пород древесины Вьетнама;

- исследованы закономерности пиролиза и термоокислительного разложения древесины и определены макрокинетические параметры основных стадий процесса;

- установлена функциональная зависимость значения теплоты полного сгорания древесины от суммарного содержания в ней лигнина и экстрагируемых веществ;

- разработана методология оценки и определены характеристики тепловыделения при горении древесины по динамике образования СО и СОг, с использованием стандартной установки для экспериментального определения показателя токсичности продуктов горения полимерных материалов.

Практическая значимость результатов диссертационного исследования заключается в следующем: разработанная методология оценки характеристик тепловыделения при горении древесины по динамике образования СО и СО2, с использованием стандартной установки ГОСТ 12.1-044-89 для определения токсичности продуктов горения может быть применена для оценки характеристик тепловыделения самых разных материалов;

- установленная корреляция теплоты полного сгорания древесины с суммарным содержанием лигнина и экстрагируемых веществ позволяет оценить энтальпию полного сгорания последних для конкретного вида древесины.

Полученные результаты рекомендованы:

- для внесения изменений или дополнений к действующим вьетнамским ведомственным строительным нормам ТСУК 2622-95;

- для расчетов температурных режимов пожаров в помещениях зданий; расчетов прогрева деревянных конструкций; расчетов несущей способности таких конструкций с учетом их нагружения;

- результаты исследования используются при чтении лекций, проведении практических занятий, а также при выполнении лабораторных, курсовых работ и дипломных проектов по дисциплине "Здания и сооружения, их устойчивость при пожаре" на кафедре пожарной профилактики института пожарной безопасности МОБ Вьетнама и в институте леса.

Апробация работы: Результаты исследований были доложены на V международной конференции "Полимерные материалы пониженной горючести", 2003 г, Волгоград; на VI симпозиуме "Fire science and technology Asia-okeania symposium", 2004 r, Daegu, Корея; IV международном симпозиуме РКСД "Строение, свойства и качества древесины", 2004 г, Санкт-Петербург; 13-ой научно-технической конференции "Системы безопасности - СБ-2004" Международного форума информатизации, 2004 г., Москва, Россия.

Публикации: основные результаты исследований опубликованы в 8 статьях и трудах 4 научно-технических конференций.

На защиту выносятся: результаты экспериментального исследования химического состава и содержания основных химических компонентов древесины (целлюлозы, гемицеллюлозных полисахаридов, лигнина и экстрактивных веществ) и их влияния на показатели пожарной опасности тропических пород древесины Вьетнама;

- результаты определения влияния разновидности древесины на физико-механические свойства, а также на макрокинетические закономерности, механизм пиролиза и термоокислительного разложения древесины;

- результаты определения массовой скорости выгорания, дымообразующей способности и токсичности продуктов горения древесины в зависимости от плотности внешнего теплового потока;

- методология определения эффективной теплоты и коэффициента полноты сгорания, а также наиболее важных характеристик тепловыделения при горении древесины по динамике образования СО и С02;

- сравнение характеристик тепловыделения при горении древесины, рассчитанные по скорости потери массы и по выделению СО и СОг.

Объем работы: диссертация объемом 172 страницы машинописного текста состоит из введения, четвертых глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложений. Материал диссертации содержит 28 рисунков, 33 таблиц, 90 наименований библиографии и 26 страниц приложений.

Основные выводы

Впервые был проведен анализ химического состава древесины и определено влияние основных химических компонентов древесины -целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и экстрагируемых веществ на пожароопасные свойства, а также оценены различные физико -механические свойства лиственных и хвойных пород быстрорастущих деревьев Вьетнама по всему комплексу наиболее практически важных показателей; Показано, что по удельным показателям прочности на сжатие, растяжение и статический изгиб наиболее высококачественным материалом из лиственных тропических пород является кеотайтыонь, а из хвойных -тхонгкарибэ.

2. С помощью различных методов термического анализа установлены основные закономерности, кинетические параметры и механизм термо-и термоокислительного разложения исследуемых разновидностей древесины. Показано, что склонность древесины к обугливанию отражается на эффективной энергии активации термоокислительного процесса с увеличением степени разложения. Образующийся на поверхности древесины хвойных пород коксовый слой сильнее окисляется, чем коксовый слой древесины лиственных пород.

3. Впервые определены такие важные показатели пожарной опасности древесины хвойных и лиственных пород Вьетнама, как образование дыма и токсичность продуктов горения. Показано, что исследуемые образцы древесины по токсичности продуктов горения в основном являются умеренно опасными материалами (Т2). Древесина хвойных пород проявляет самую высокую дымообразующую способность на пределе режима тления из - за большого содержания экстрагируемых веществ.

4. Проведена оценка массовой скорости выгорания разных видов древесины тропических пород в зависимости от плотности внешнего теплового потока и наличия дополнительного источника зажигания. При отсутствии источника зажигания и умеренной интенсивности теплового воздействия изменяется характер скорости потери массы со временем с одностадийного на двухстадийный. Проявление второй стадии связано с процессом обугливания древесины в результате ее разложения и окислением коксового слоя.

5. Впервые установлена функциональная зависимость значений низшей теплоты полного сгорания разных видов древесины от их химического состава. Найденная линейная корреляция теплоты полного сгорания древесины с суммарным содержанием лигнина и экстрагируемых компонентов дает возможность оценить низшую теплоту полного сгорания экстрактивных веществ, которые входят в состав древесины.

6. Определены характеристики тепловыделения при пламенном и тлеющем горении древесины тропических пород по массовой скорости выгорания в зависимости от интенсивности внешнего теплового потока. Установлено, что при одинаковой плотности теплового потока значения максимальной скорости и общего тепловыделения при горении древесины хвойных пород больше, чем у лиственных. Такая же тенденция наблюдается по темпу нарастания скорости тепловыделения.

7. Разработана методология оценки и впервые определены характеристики тепловыделения, в том числе эффективная теплота и коэффициент полноты сгорания при тлеющем и пламенном горении разных видов древесины по динамике образования СО и С02 на базе стандартной установки ГОСТ 12.1.044-89, п.4.20.

1. Science & technology journal of agriculture & rural development, ISSN 0866-7020, 2002, pp.2-5.

2. Материалы IX Съезда Коммунистической Партии Вьетнама. Государственное политическое издательство 2001г., с.218.

3. Вьетнамские строительные нормы TCVN 2622 1995., с.65.

4. Барботько C.JL, Воробьёв В.Н. Использование метода определения тепловыделения для оценки пожарной опасности полимерных материалов // IV Международная конференция по полимерным материалам пониженной горючести, Волгоград, Россия, 2000 г. -118 -122 с.

5. И.Х.Наназашвили. Строительные материалы, изделия и конструкции. Москва «Высшая школа» 1990.-496с.

6. И.Х.Наназашвили. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. Ленинград «стройиздат» Ленинградское отделение 1990-415с.

7. Ю.В.Слуцкоухов, В.Д.Буданов, М.М.Гаппоев, И.М.Гуськов, З.Б.Махутова, Б.А.Освенский, В.С.Сарычев, Э.В.Филимонов// Конструкции из дерева и пластмасс.Москва стройиздат. 1986.-543с.

8. Никитин. В.М. Химия древесины и целлюлозы // Ленинград: Гослесбумиздат, 1962 г. 495с.

9. Ройтман М.Я. Пожарная профилактика в строительном деле // ВИПТШ МВД СССР, М., 1975 г. 526 с.

10. Баратов А.Н., Андрианов Р.А., Корольченко А.Я., Михайлов Д.С., Ушков В.А., Филин Л.Г. Пожарная опасность строительных материалов // М., Стройиздат, 1988 г. 380 с.

11. И.М.Абдурагимов, А.С.Андросов, Л.К.Исаева, Е.В.Крылов. Процессы горения.//ВИПТШ МВД СССР- Москва. 1984-268с.

12. Леонович A.A., Шалун Г.Б. Огнезащита древесных плит иогнестойких пластиков // М., Лесная промышленность, 1974г.-250 с.

13. Термо-, жаростойкие и негорючие волокна. Под ред. A.A. Конкина // М.: Химия, 1978 г. 424 с.

14. Романенков И.Г., Зигерн-Корн В.Н. Огнестойкость строительных конструкций из эффективных материалов- М.: Стройиздат, 1984 г.-240 с. (25-101 с).

15. Отчетный доклад Управления пожарной охраны МОБ Вьетнама о пожарах и гибели людей при пожарах за период 1999-2003 гг.

16. Брушлинский H.H., Соколов C.B., и другие. Пожары и пожарная безопасность в 2003г/ Статистический сборник. Статистика пожаров и последствий. Москва, 2004г.с. 113.

17. De Ris J., Xiao-Fang Cheng The Role of Smoke-Point in Material Flammability Testing // Proceedings of the 4-th International Symposium on Fire Safety Science, Ottawa, Canada, 1994, pp.301-312.

18. СНиП 21.01-97 Пожарная безопасность зданий и сооружений, Минстрой РФ, М.:, 1997 г. 23 с.

19. ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

20. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.

21. ГОСТ 30244-94. Материалы строительные. Методы испытания на горючесть.

22. ГОСТ 30402-96. Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость.

23. ГОСТ 12.1.044-84, п.4.10. Метод экспериментального определения температуры самовоспламенения твердых веществ и материалов.

24. Оболенская A.B., Ельницкая З.П., Леонович A.A., Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. 1991, м., Экология, 320 с.

25. Вьетнамский стандарт TCVN 358-70.

26. Вьетнамский стандарт TCVN 360-70.

27. Вьетнамский стандарт TCVN 363-70.

28. Вьетнамский стандарт TCVN 367-70.

29. Вьетнамский стандарт TCVN 365-70.

30. Вьетнамский стандарт TCVN 370-70.

31. Вьетнамский стандарт TCVN 369-70.

32. Вьетнамский стандарт TCVN 368-70.

33. Сивенков А.Б. Снижение пожарной опасности материалов на основе целлюлозы //Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук //Академия ГПС МЧС России, М.,2002г.-171с.

34. П.С.Серговский, А. И. Рассев. Гидротермическая обработка и консервирование древесины/ Издание четвертое переработанное и дополненное. Москва «лесная промышленность». 1987.-360с.

35. Корчук Ю.А, Дзыга Н.Г, Свойства ранней и поздней древесины лиственницы. Труды IV Международного симпозиума " Строение, свойства и качество древесины-2004", Санкт Петербург, 2004, т.1, с.263-265.

36. Протокол испытаний анализа химического состава тропических разновидностей древесины Вьетнама № 16- 09/8/2002//лаборатория органического микроанализа Институт элементоорганических соединений в городе Ханой Вьетнама.

37. Серков Б.Б., Сивенков А.Б., Тхань Б.Д., Асеева P.M. Тепловыделение при горении древесины // Лесной вестник, Издательство Московского Государственного Лесного Университета, 2003 г. № 5 (30) - с. 74-79.

38. Уэндланд У. Термические методы анализа // Мир, М., 1978 г. 490 с.

39. Серков Б.Б., Сивенков А.Б., Тхань Б.Д., Асеева P.M. Динамика пиролиза и выгорания древесины // Лесной вестник, Издательство Московского Государственного Лесного Университета, 2005г.-№ 4(35),с.

40. Parker W.J.,LeVan S.L. Kinetic properties of the components of Douglasfir and the heat combustion of their volatile pyrolysis products//.Wood and Fiber Sci. 1989, v/21(3), pp 289-305.

41. Roberts A.F. A Review of Kinetics Data for the Pyrolysis of Wood and Related Substances, Combustion and Flame 1970, v. 14, p.261-272.

42. Di Blasi C., Branca C., Santoro A., Hernandez E.G. Pyrolytic Behaviour and Products of Some Wood Varieties // Combustion and Flame 2001, v.124, pp. 165-177.

43. Серков Б.Б., Сивенков А.Б., Буй Динь Тхань, Асеева P.M. Выделение дыма при термическом разложении и горении древесины // Лесной вестник, Издательство Московского Государственного Лесного Университета, 2004 г. № 2 (30) - с. 99-103.

44. Rogers F.E., Ohlemiller T.J., Pyrolysis Kinetics of a Polyurethane Foam by Thermogravimetry; A General Kinetic Method., J.Macromol.Sci.-Chem., 1981, v.A15, N1, ppl69-185.

45. Шестак Я. Теория термического анализа, М., Мир, 1987,456 с.

46. Gorbachev V.M. A Solution of the exponential integral in the non-isothermal kinetics for linear heating // Journal of Thermal Analysis, 1975, vol.8, pp 349-350.

47. Асеева P.M., Заиков Г.Е. Горение полимерных материалов // М., Наука, 1981 г.-280 с.

48. Browne, F., Theories of the Combustion of Wood and Its Control, Report 2136, USDA Forest Service, Forest Products Laboratory (1963).

49. Алексашенко A.A., Кошмаров Ю.А., Молчадский И.С. Тепломассоперенос при пожаре.-М.: Стройиздат, 1982.-175с.

50. Андронова А.В., Костина Е.М. и др. Оптические и микрофизические свойства аэрозолей, полученных при горении различных материалов// Известия АН СССР, Сер.Физика атмосферы и океана.-1988.-Т.24,№ З.-с 235-243.

51. I.M.Kennede. Models of Soot Formation and Oxidation// Progr.Energy Combust. Sci.-1997.-V.23.-p.95-132.

52. Kent J.H.,Wagner H.G. Why Do Diffusion Flames Emit Smoke// Combustion Science and Technology.-1984.-V.41-p.245-269.

53. Tran H.C. Rates of heat and smoke releas of wood in an Ohio State University calorimeter//Fire and Materials,v.l2pp.l43-151.1988.

54. Hilado, C.J., Flammability Handbook for Thermal Insulation, 1983, Technomic, Lancaster.

55. Серков Б.Б. Пожарная опасность полимерных материалов. Снижение горючести и нормирование их пожаробезопасного применения в строительстве. Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук. Академия ГПС МВД России, Москва, 2001г.

56. Драйздейл Д. Введение в динамику пожаров / Под ред. Кошмарова Ю.А.- М.: Стройиздат, 1990 г. 424 с.

57. Иличкин B.C. Токсичность продуктов горения полимерных материалов. Принципы и методы определения / С.- Петербург, Химия, 1993 г. 136 с.

58. Серков Б.Б., Сивенков А.Б., Тхань Б.Д., Асеева P.M. Исследование токсичности продуктов горения древесины различных пород // Лесной вестник, Издательство Московского Государственного Лесного Университета, 2005 г. № 3 (34).

59. Сталл Д., Вестрам Э., Зинке Г. Химическая термодинамика органических соединений, Москва, Мир, 1971, 809с.

60. Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ //М.: Химия, 1979 г.-424 с.

61. Серков Б.Б., Сивенков А.Б., Буй Динь Тхань, Асеева P.M. Тепловыделение при горении древесины // Лесной вестник, Издательство Московского Государственного Лесного Университета, 2003 г.-№5(30)-с. 74-79.

62. Baker A.J. Wood fuel properties and fuel products from woods // Proceedings of Fuel Wood Management and Utilization Seminar,

63. November, 1982, Michigan State University, East Lansing, MI, USA, pp.14-25.

64. White R.H. Effect of Lignin Content and Extractives on the Higher Heating Value of wood// Wood and Fiber Science.l 987,19(4), pp.446-452.

65. Chamberlain, D.L., Heat Release Rate Properties of Wood Based Materials (NBSIR 82-2597).U.S. Natl.Bur.Stand.(1983).

66. Tran H.C.,White R.H. Burning rate of solid wood measured in heat release calorimeter// Fire and Materials, vol. 16,pp. 197-206,1992.

67. Tran,C.H. Modifications to an Ohio State University Apparatus and Comparison with Cone Calorimeter Results, Proceedings, AIAA/ASME Thermophysics and Heat Transfer Conference, The Society of mechanical Engineers, HTD-VOl. 141,131-139(1990).

68. Huggett C., Estimation of rate of heat release by means of oxygen consumption measurements // Fire and Material, 1980, vol. 4, p.61-65.

69. Babrauskas V. Development of the Cone Calorimeter A Bench-Scale Heat Release Rate Apparatus Based on Oxygen Consumption // Fire and Materials 1984, v. 8, №2, pp. 81-95.

70. Tewarson A. " Experimental Evaluation of Flammability Parameters of Polymeric Materials"// Flame Retardant Polymeric Materials by Eds. M.Lewin, S.Atlas, E.Pearce, Plenum Press, N.Y., 1982, vol.3, ch.3, pp.97-153.

71. Lyon R.E., Abramovitz A. Effect of Instrument Response Time on Heat Release Rate Measurements // Proceedings of 5-th International Conference on Flame Retardant Polymeric Materials, Stamford, USA, 1994.

72. Mangs Johan, Mikkola Esko, Kokkala Matti ISO Room/Corner Test Round Robin Report, VTT, Fire Technology Laboratory, Finland., ISO/TC92/SC1/WG7 N86, November 1990.

73. Babrauskas V. Performance of the Ohio State University Rate of Heat Release Apparatus // Fire Safety Journal 1982, vol.5, p.9-20.

74. Svensson I.G., Ostman B.A.-L. Rate of Heat Release by Oxygen Consumption in an Open Test Arrangement // Fire and Materials 1984, v. 8, No 4, pp. 206-216.

75. RM. Aseeva, Bui Dinh Thanh and B.B. Serkov . Factors affecting heat release at the combustion of the different species of wood // Chemical Physics of Pyrolysis, Combustion and 0xidation.2005, Nova Science Publishers, Inc. New York; Chapter 5, pp 45-53.

76. Tran Hao. C.Experimental data on wood materials//Heat Release in Fires by eds Babrauskas, V.Grayson S.J.N.Y: Elsevier Applied Sciences, 1992, Chapter 11, part b., p.357-372.

77. Буй Динь Тхань. Исследование массовой скорости выгорания различных пород древесины из Вьетнама // Вестник Академии ГПС МЧС России,2006 г.№ 5-С.65-71.

78. Барботько СЛ., Вороьёв В.Н. Установка для определения тепловыделения материалов интерьера // Полимерные материалы пониженной горючести: Тезисы докладов 3-ей Международной конф.-Волгоград, 1998.-С.67-68.

79. Pettersen, R.C. The Chemical Composition of Wood, The Chemistry of Solid Wood, R.Rowell, Ed., American Chemical Society, Advances in Chemistry Series 207,57-126(1983).

80. Wood Handbook:Wood as an Engineering Material,U.S.Forest Products Laboratory, USDA Agriculture Handbook No.72(l987).

81. Sweet M. S. Fire Performance of Wood: Test Methods and Fire Retardant Treatments // Proceedings of 4-th Annual BCC Conference on Recent Advances in Flame Retardancy of Polymeric Materials, May 1993, Stamford, USA, 8 p.

82. Toal B.R., Silcock G.W., Shields T.G. An Examination of Piloted Ignition Characteristics of Cellulosic Materials Using the ISO Ignitability Test // Fire and Materials, v. 14, 1989, p. 97-106

83. Mikkola E. Charring of Wood Based Materials // Proceeding of 3 International Symposium on Fire Safety Science, Edinburgh, 1991, p. 547 -556.