Search academic texts

Registration Number

0821U100170, PhD dissertation

Title

Protection of wood with intumescent coatings

Author

Tsapko Oleksii Yuriiovych,

popup.head Pinchevska Olena Oleksiivna
popup.opponent Chumachenko Serhii Mykolaiovych
popup.opponent Likhnovskyi Ruslan Volodymyrovych
popup.review Buiskykh Nataliia Volodymyrivna
popup.review Chausov Mykola Heoriiovych

Status

Доктор філософії, 182, Технології легкої промисловості

Date

15-01-2021

Description

Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-технічної задачі, що полягає у запобіганні термічному руйнуванню деревини у будівельних конструкціях на основі розкриття механізму уповільнення процесу горіння, підвищення експлуатаційної здатності за умови захисту деревини інтумесцентними покриттями. Аналіз фізико-хімічних властивостей деревини дозволив визначити переваги і недоліки деревини, як конструкційного матеріалу. Виокремлено найбільш поширену ваду деревини, а саме здатність її структури не чинити опір вогневому потоку, що зумовлює великий ризик пожежонебезпеки. Проведено огляд способів та засобів вогнезахисту деревини. Після обробленої інформації класифіковані основні дієві засоби. Висвітлені їхні недоліки та переваги. Виявлені найбільш ефективні композиції для вогнезахисту деревини та встановлені їхні недоліки, а саме: висока токсичність, велика димоутворювальна здатність, відсутність спротиву розповсюдженню полум'я поверхнею, здатність з часом до осипання та відшаровування покриттів на основі композицій. Виявлено особливості утворення пінококсового шару покриття та роль компонентів, що входять до його складу на процес спучення. Обґрунтовано застосування в інтумесцентних покриттях спеціальних каталізаторів, вуглеводнів, газоутворювачів та в’яжучих речовин, які здатні при температурному впливі утворювати пінококсовий захисний шар. Виявлено роль мінеральної складової у структурі вогнезахисного покриття, яка здатна, при високотемпературній дії, вступати в хімічну реакцію з компонентами покриття та утворювати керамоподібні сполуки, що здатні витримувати значний температурний вплив. Проведено моделювання процесу просування фронту фазових перетворень під час спучування вогнезахисного покриття та отримані розрахункові залежності, що дозволяють спрогнозувати зміну динаміки спучування вогнезахисного покриття при впливі підвищеної температури. За отриманими залежностями розраховано час утворення пінококсу при термічному розкладі покриття, який сягає 2,2 с. Розроблено фізичну модель процесу займання деревини та її математичну інтерпретацію, особливістю якої є наявність потужності виділення (поглинання) теплоти при термічному розкладі матеріалу та показника швидкість термічного розкладу сповільнення реакцій горіння при застосуванні вогнезахисного покриття. Встановлено, що після впливу на деревину високої температури, починається його займання з виділенням значної температури. Встановлено, що для необроблених зразків показник розвитку горіння (α) становить 0,0152 с^-1 , показник припинення горіння (γ) ≈ 0. Експериментально встановлено, що введення мінеральних наповнювачів до складу органо-мінеральної композиції у кількості 10 % сприяє підвищенню коефіцієнта спучення від 30 до 36,7, що у 1,5…1,84 рази більше, від значення коефіцієнта спучення органо-мінеральної композиції оптимального складу без наповнювачів. Розроблено комплексний підхід до оцінювання вогнестійких властивостей за показниками займистості, горючості, димоутворювальної здатності. Проведено дослідження ефективності вогнезахисту деревяної тари для зберігання вибухонебезпечних виробів та встановлено, що необроблений зразок здатний до займання та поширення полум’я поверхнею, що призводить до спрацювання піропатронів та руйнування конструкції. Встановлено, що зразок, оброблений інтумесцентним захисним покриттям за рахунок створення спученого шару коксу більш ефективно запобігає впливу високої температури та швидкості обвуглювання деревини, ніж покриття на неорганічній основі, механізм дії яких направлений на теплоізолювання. Розроблено рекомендації та практичні основи отримання вогнезахищених будівельних матеріалів, а саме обробляння покриттями існуючих конструкцій, вимоги щодо застосування захисних засобів, виконання робіт та утримання захищених матеріалів, контроль якості робіт у процесі захисного оброблення та у процесі експлуатації. Проведено техніко-економічне обґрунтування доцільності застосування вогнезахисного оброблення будівельних матеріалів та виробів. Проведено розрахунок вогнезахисту складських приміщень зберігання хімічних речовин НВП “Захисні покриття” площею 8400 м^2 вогнезахисним покриттям «ФАЄРВОЛ-ВУД» та покриттям «Фенікс-ДБ», яке найбільш широко використовується для вогнезахисту деревини. Визначено, що фактичний економічний ефект від впровадження розробленого засобу становить 1 811 712,00 грн, а при застосуванні альтернативного варіанту 607 488 грн.