Faanyagvédelem Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki …szt.bme.hu/phocadownload/szakmernoki/3_felev_anyaga/... · 2019-10-10 · B2 F Nincs előírt követelmény B3 BME

Faanyagvédelem

Katasztrófák és tüzek

TARTÓSZERKEZET-REKONSTRUKCIÓS SZAKMÉRNÖKI KÉPZÉS

Műegyetem 2019

Babos Rezsőc. egyetemi docens

SOPRONI EGYETEM

SOPRONBME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék












A kép nem jeleníthető meg.

A FAANYAG TÖNKREMENETELÉNEK FOLYAMATA 6

A károsodás folyamata Befolyásolási lehetőségek

Méretváltozások

Felmelegedés, nedvesség változás

Klimatikus igénybevételek Építészeti elhelyezés, épületszerkezeti megoldás

Felületkezelés

A felület, a bevonat kémiai bomlása

Funkcionális meghibásodás

Repedezések, felületkezelő anyagok tönkremenetele

Faanyag átnedvesedése

Gomba-, rovarkárosítás

Hőbomlás, égés, szenesedés

Belső feszültségek kialakulása

Faanyagvédőszerek alkalmazása BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



A faanyag égése 7

Faanyag égési zónái

Faanyag égési jellemzői:

• A faanyag a meggyulladásáig endoterm utána exoterm a folyamat

• A fa egyletes sebességgel ég be

• Égési zónák párhuzamosan követeik egymást

• A pirolízis zóna csak 1-1,5 cm

• A faszén csak gyulladásig gátolja az égést

• A nem károsodott farész teljes értékű

• A leégett részekkel csökken a faszerkezet önsúlya

• A faanyag felmelegedésével, gyors száradásával a nem károsodott farész szilárdsága nő




A faanyag égési szakaszai 8

• Vízvesztés. A faanyag 100-110°C-ig folyamatosan elveszíti először a szabad, majd a kötött vizét. Alig észrevehető kémiai változások is végbe mennek.

• Elszíneződés. 110°C-150°C között a faanyag a kémiai változások felgyorsulnak, először barnás, majd egyre sötétebb elszíneződést tapasztalható. Távoznak az illóolajok.

• Szenesedés. 150-200°C között a hosszú cellulózmolekulák feldarabolódnak és ennek eredményeképpen a felületre kilépő éghető gázok képződése felgyorsul. Határozott faszénképződés tapasztalható.

• Lobbanáspont. 200-260°C között a felszabaduló gázok összetétele megváltozik, mennyiségük is megnő. Az éghető bomlástermékek (szénmonoxid, hidrogén, metán stb.) mennyisége rohamosan növekszik. A felszabaduló égéstermékek gyújtóláng, szikra hatására belobbannak.

• Gyulladás. 260-290°C között a gáznemű bomlástermékek keletkezése olyan intenzív ,az égés folyamatos, a folyamat önfenntartóvá válik.

• Öngyulladás. 330-370°C között , ha elegendő oxigén van a környezetben, a faanyag minden külső hatás (gyújtóláng) nélkül is belobban és folyamatosan ég.

• Égés. 400-500°C között egyre fokozódó hőmérséklet emelkedés tapasztalható, a gázképződés eléri a maximumát. Sarkok, kiálló részek azonnal lángra lobbannak. A faszénréteg kockásan, keresztirányban repedezik.

• Faszén égése. 500°C felett a gázképződés csökken, és a korábban képződött szenek begyulladnak és elégnek. A tiszta faszénre jellemző, hogy a hogy kis lánggal ég, szinte csak izzik. A hőmérséklet elérheti a 1000-1200°C-ot is.

• Utóégés. A hőmérséklet meredeken csökken és utóégés, utóizzás után megszűnik az égés.




Fafajok csoportosítása a tűzzel szembeniellenálló képességük szerint 9

Jól ellenállók: akác, tölgy, bükk, kőris

Közepesen ellenállók: erdei-és vörösfenyő, nyírfeketefenyő

Nem ellenállók: lucfenyő, dió, cseresznye

Egyáltalán nem ellenállók: jegenyefenyő, éger, hárs, nyár




Tartók a tűzben 10







Építési termékek tűzvédelmi osztályai és alosztályai 12

Új osztályok(főcsoportok)és új alcsoportokAz MSZ EN 13501-1 szerint

Alcsopotok a2/2002(I.23.) BM r.

szerint

A1 A1 A1

A2 A2s1d0 A2s1d1 A2s1d2A2s2d0 A2s2d1 A2s2d2A2s3d0 A2s3d1 A2s3d2

A2

B Bs1d0 Bs1d1 Bs1d2Bs2d0 Bs2d1 Bs2d2Bs3d0 Bs3d1 Bs3d2

B1

C Cs1d0 Cs1d1 Cs1d2Cs2d0 Cs2d1 Cs2d2Cs3d0 Cs3d1 Cs3d2

B1

D Ds1d0 Ds1d1 Ds1d2Ds2d0 Ds2d1 Ds2d2Ds3d0 Ds3d1 Ds3d2

B2

E EE-d2

B2

F Nincs előírt követelmény B3




Tűzvédelmi szabályozás 13

A 9/2008 (II.22.) ÖTM rendelet tartalmazza az Országos Tűzvédelmi Szabályzatot (OTSZ-t)

Az MSZ EN 13501-1 szabvány tartalmazza azokat a szempontokat, amelyek szerint az osztályba sorolás elvégezhető. A szabvány 7-7 osztályt különböztet meg általában az építési anyagok (kivéve a padlóburkolatok) és a padlóburkolatok vonatkozásában. Ezen osztályokat a következőképpen jelölik:

• A1; A2; B; C; D; E; F

• A1fl; A2 fl; B fl; C fl; D fl; E fl; F fl

A fő tűzvédelmi osztályok meghatározása mellett a füstfejlődés és az égve csepegés kritériumainak figyelembe vételével további alkategóriákat határoznak meg:




Régi és az új éghetőségi rendszer összehasonlítása 14




Különböző fafajok átlagos„beégési sebessége” 15

Nyárfák 1.3 mm/perc

Fenyők 1.0 mm/perc

Akác 0,6 mm/perc

Tölgy 0.5 mm/perc




A fa égését befolyásoló tényezők 16

• Extrakt anyagok (gyanta gyújtó hatású)

• Méretek, tagoltság (vékony faanyagokból készült mérnöki faszerkezetek kevésbé állnak ellen a tűznek)

• A faanyag egészségi állapota (a korhadt, rovar rágta faanyag beégési sebessége megnő)BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



Repedt, korhadt, cincér által károsított gerenda várható beégési határa 10-15 perc után 17

Egészséges,

repedésmentes

faanyag

Károsodott

repedezett

faanyag

A repedéseket tűzálló pasztával kell tömíteni




Fa-fémszerkezet kapcsolatok 18

Tűzvédő festékkel kell védeni a faszerkezetek fém kapcsoló elemeit

A fém szerelvény bevezeti a hőt szerkezetbe




A tűzből adódó kockázatokra az építési termékekről szóló 89/106 EEC irányelv a következő alapvető követelményt

fogalmazza meg: 19

„Az építményt úgy kell megtervezni és kivitelezni,hogy tűz esetén

– az építmény egy bizonyos ideig megőrizze teherbíróképességét;

– korlátozva legyen a tűz és füst keletkezése ésterjedése az építményben;

– korlátozva legyen a tűz szomszédos épületekre valóátterjedése;

– az ott tartózkodók az épületet sértetlenülelhagyhassák, vagy más intézkedések segítségével ki lehessen őket menteni

– biztosítva legyen a tűzoltók biztonsága"

E követelmények lassan fokozatosan beépültek a tűzvédelmi jogszabályokba.




A faszerkezetek tűzvédelmének lehetőségei 20

• Keresztmetszeti méretezés (teherhordó képesség növelése, kisebb beégési sebességű fafajok alkalmazása tölgy, akác stb.)

• Építészeti megoldások (nem éghető szakaszok és egyéb a tűzterjedést csökkentő építészeti megoldások alkalmazása)

• Nem éghető anyaggal történő borítás (elé falazás, tűzálló anyaggal történő borítás, favázas könnyűszerkezetek esetén tűzálló gipszkarton, gipszkötésű rostlap, CK lap stb. alkalmazása)

• Égéskésleltetővel történő felületi kezelés

• Égéskésleltetővel történő telítés

• Aktív tűz-, füstérzékelő és tűzoltó rendszerek beépítése




Égéskésleltetők 21

OTSZ definíció:

Az égéskésleltető az a védőszer, amely a vele kezelt – bevont, átitatott, telített stb. – éghető anyag kedvezőbb éghetőségi alcsoportba sorolását meghatározott időtartamig (újrakezelési időig) biztosítja.

Az égéskésleltetők arra szolgálnak, hogy az egyébként „D” (esetleg „E”) éghetőségi osztályba tartozó (korábbi nevén „közepesen éghető”) faanyagot, „B” (esetleg „C”) éghetőségi osztályúvá (korábbi nevén „nehezen éghetővé”) tegyék.




Az égéskésleltető anyagokkal szembeni követelmények 22

Ezektől az anyagoktól elvárjuk, hogy:

• biztos védelmet nyújtsanak tűz ellen;

• az égésük során ne szabaduljanak fel erősen mérgező gázok, pl. sósav, klór stb.;

• ne rontsák a faanyag szilárdságát, ne növeljék jelentősen a szerkezet tömegét;

• a felületi bevonat kemény legyen és a ne legyen toxikus;

• a védelem tartós legyen;

• a bevonat vízgőzáteresztő legyen;

• gazdaságos legyen;

• ne csökkentse a fa esztétikus megjelenését;

• különböző faanyagvédőszerekkel kombinálható ill. a faanyagvédőszerrel kezelt felületre felvihető legyen;

• gyorsan száradjanak és korszerű, termelékeny eszközökkel felhordhatók legyenek stb.




Az égéskésleltető anyagok szerepe 23

A tűzvédelmi kezelés nem teszi éghetetlenné a faanyagot, csak az éghetőségét csökkenti. Az égéskésleltetők a tűz kezdeti szakaszában passzív módon védik a faanyagot tűztől.

Szerepük a faszerkezetek tűzvédelemben:• Csökkentik a tűz terjedési sebességét (kb.10-20%-ra)• Meggátolják a felületi lángterjedést• Csökkentik a beégési sebességet• Csökken a felszabaduló hő mennyisége• Csökken a szerkezetek sugárzó hőtől történő begyulladásának veszélye• Több idő marad menekülésre, az épület kiürítésére, a vagyontárgyak kimentésére • Csak a szerkezet egy részére terjed ki a tűz, és nem terjed át az egész szerkezetre vagy a

szomszédos épületekre• Kevesebb a halálos áldozat és sérült, kisebb az anyagi kár

Legfontosabb a tűz terjedésének csökkentése.Minden perc, minden GJ, minden méter számít, amit a tűzoltók

megérkezéséig az oltás megkezdéséig meg tudunk védeni!




Az égéskésleltető anyagok hatásmechanizmusai 24

• Mechanikus hatású védőszerek (pl. vízüveg)

• Olvadékot képező védőszerek (pl. bórsav)

• Habréteget képező égésgátló szerek (műgyanták)

• Oltógázokat fejlesztő védőszerek (pl. ammónia, CO2)

• A faanyag felületét elszenesítő védőszerek (pl. foszforsav)

A legtöbb készítmény több hatásmechanizmus

alapján védBME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



Só alapú égéskésleltetők 25

• Sókeverékek

A leggyakrabban alkalmazott hatóanyagok: bórax, bórsav, mono- vagy di-ammónium-hidrogénfoszfát, ammónium-szulfát, ammónium klorid, nátrium vagy kálium-karbonát stb.

Hátrányuk :kicsi hatékonyság, rossz oldódás (a bórsav oldatósága 48 g/l 20°C-on), az előírt 8-12 rétegszám miatt hosszú kezelési idő és magas a bérköltség), elázatja szerkezetet stb.

A bórsav a tűz hatására bór-trioxiddá alakul át, amely folyamat során víz is keletkezik. Ez a folyamat jelentős (5,88 MJ/kg) hőelvonással jár.

2 H3BO3=B2O3+3 H2O.

• Folyékony só alapú égéskésleltetők

Etanol-aminban oldott bórsavNagyon higroszkópos




Hőre habosodó égéskésleltetők 26

A habosodó) égéskésleltetők általában négy alkotórészből épülnek fel: egy katalizátorból, egy széntartalmú vegyületből, egy duzzasztó szerből (gázképző) és egy gyanta kötőanyagból.

A szenes szilárd hab hőszigetelőként is hat, emellett pedig a láng tovaterjedését is gátolja, mivel elzárja azt az éghető anyagtól.

Nagyon jó hatásfokúak

Típusaik:

• Polivinil-acetát alapú festékek

Nem átlátszók

• CMC alapú égéskésleltetők

Féltranszparens rendszerek

• Átlátszó (transzparens), lakkszerű égéskésleltetők

Kiváló hatásúak, drágák, legtöbbször védőlakkot is kell alkalmazni.

Kültéri- és s párás helyiségek kezelése problematikus




Faanyag tűzvédő oldattal történő telítése 27

Leggyakrabban használt sók:

• (mono, di, tri) ammónium foszfátok

• ortho-foszforsav

• (mono, di-) ammónium szulfát

• bórax, bórsav, bóroxid

• melamin-foszfát, karbamid foszfát

• A vízállóság fokozása érdekében különböző (amin)gyantát adnak a keverékekhez.)

Tetol FB (40-60 kg só/m3), drága és több hátránya van

Ismertebb külföldi típusok:

Dricon (Arch Chemicals)

Magma Firestop SBP-1 (Firestop)

Non-Com Exterior (Arch Chemicals)

Rendkívül drágák mert, 25-38 kg só/m3

bevitele szükséges(12-22%-os oldatban),

viszont a felületi égéskésleltetőknél sokkal jobb

hatásfokúak (B-s2; d0)

Non-Com Exterior és Dricon

telített faanyagokból épült újjá

londoni Globe Színház




Égéskésleltető bevonatok vizsgálata, ellenőrzése

Egy modellezett szobasarkot kell kialakítani a vizsgálathoz, amelynek falait 1000x1500 és 500x1500 mm-es a vizsgálandó építési termék, a mi

estünkben égéskésleltető szerrel kezelt természetes fa alapú fal, vagy fa alapú forgácslap adja. (EN 13823. SBI. c. szabvány)

• Az „egy égő tárgyat” homokágyon átáramló propángáz lángja modellezi a „szoba” sarkában. 3x20 perc időtartamú lánghatással

• Mérik: a propángáz mennyiségét, a hőmérsékletet, a vizsgált tárgyból keletkezett hő mennyiségét, időbeli eloszlását, a füstgáz sűrűségét, az oldalirányú láng terjedését, a füstgáz összetételét stb.

A vizsgáló

kamra

Lignotol komplex égéskésleltetőszer SBI vizsgálata MFP lapon (a kamra égetés előtt, közben és a próbatest égetés után)







Égéskésleltető bevonatok vizsgálata, ellenőrzése

Az ellenőrzés az MSZ 9607-1:1983 számú szabvány alapján végezhető.

• A készülék egy háromlábú fémasztalkából áll, melynek a lapján egy 80 mm átmérőjű kivágás van. Alatta található az égetőtuskót és a hexametilén-tetramint tartó égetőtömb, amelyet körülvesz egy kürtő. Az égetőtömbjére 1 g tömegű hexametilén-tetramin pasztillát kell tenni, majd azt meg kell gyújtani és a kürtőt gyorsan, időveszteség nélkül a helyére kell tenni. Erre helyezzük a vizsgált felülettel lefelé fordítva a próbatestet. A próbatest vizsgálat előtti és vizsgálat utáni tömege közötti különbséget kell meghatározni.

• Az égéskésleltető kezelés akkor megfelelő (régi nevén „nehezen éghető"), ha a próbatest tömegvesztesége nem nagyobb, mint 1,5 g.

A vizsgálati módszernek sok hibája van, de egyszerűsége és gyorsasága miatt széles körben használják







SZÍVES FIGYELMÜKETKÖSZÖNÖM




Documents

Faanyagvédelem Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki …szt.bme.hu/phocadownload/szakmernoki/3_felev_anyaga/... · 2019-10-10 · B2 F Nincs előírt követelmény B3 BME