Search

The conducted studies of the impact of thermal action of a high-temperature magnesium flame on construction materials for timber protection from atmospheric factors revealed a pattern of temperature transfer to timber. It was proved that depending on the thermophysical properties of the material, this can lead to its ignition or slowing down the thermal conductivity process. That is why there arises the need to study the conditions for thermal conductivity and establish the mechanism for inhibition of heat transfer to timber. In this regard, a mathematical model of the process of transferring heat flow on the surface of timber when protected by coatings was developed. According to the experimental data and obtained dependences, it was established that the density of heat flow through a steel plate increases to a value of more than 200 kW/m2, which is sufficient for ignition of timber. Instead, the density of heat flow through a vermiculite plate did not exceed 5.2 kW/m2, which is not enough for its ignition. It was established that the main regulator of the heat transfer process is the heat-insulating properties of a construction product, its resistance to high temperature, because certain construction products, such as an asbestos-cement product, are destroyed under the influence of magnesium flame. That is why a significant impact on the process of protection of natural combustible material when applying the protective coating is made in the direction of heat insulation of the timber surface. This makes it possible to argue about the relevance of the detected mechanism of the formation of heat-insulating properties when it comes to the protection of storage sites of explosive products and the practical attractiveness of the proposed technological solutions. Thus, the features of inhibiting the process of transferring heat to timber during the action of the magnesium flame include heat insulation of timber surfaces by thermally resistant material. Thus, the temperature of a magnesium flame was created on the vermiculate surface, and it did not exceed 100 °C on the surface of the timber, Проведеними дослідженнями впливу термічної дії високотемпературного полум’я магнію на будівельні матеріали для захисту деревини від атмосферних чинників встановлено закономірним процес передавання температури до деревини. Доведено, що залежно від теплофізичних властивостей матеріалу, це може призвести до її займання, або уповільнення процесу теплопровідності. Тому постає необхідність дослідження умов для теплопровідності та встановлення механізму гальмування передачі тепла до деревини. У зв’язку з цим розроблена математична модель процесу передавання теплового потоку на поверхні деревин при захисті покриттями. За експериментальними даними і отриманими залежностями встановлено, що густина теплового потоку через стальну пластину збільшується до значення понад 200 кВт/м2, що достатнє для займання деревини. Натомість, густина теплового потоку через пластину з вермикуліту не перевищила 5,2 кВт/м2, що недостатньо для її займання. Встановлено, що основним регулятором процесу передавання тепла є тепло ізолювальні властивості будівельного виробу, його стійкість дії високої температури, оскільки окремі будівельні вироби руйнуються під впливом дії полум’я магнію, наприклад, азбоцементовий виріб. Тому суттєвий вплив на процес захисту природного горючого матеріалу при застосуванні захисного покриття здійснюється у напрямку тепло ізолювання поверхні деревини. Це дозволяє стверджувати про відповідність виявленого механізму формування тепло ізолювальних властивостей щодо захисту об’єктів зберігання вибухонебезпечних виробів та практичну привабливість запропонованих технологічних рішень. Таким чином, особливості гальмування процесу передавання тепла до деревини при дії полум’я магнію, полягають в тепло ізолюванні поверхні деревини термічно стійким матеріалом. Так, на поверхні вермикуліту була створена температура полум’я магнію, а на поверхні деревини не перевищила 100 °С, Проведенными исследованиями влияния термического воздействия высокотемпературного пламени магния на строительные материалы для защиты древесины от атмосферных факторов является закономерным процесс передачи температуры до древесины. Доказано, что в зависимости от теплофизических свойств материала, это может привести к возгоранию или замедление процесса теплопроводности. Поэтому возникает необходимость исследования условий для теплопроводности и установление механизма торможения передачи тепла к древесине. В связи с этим разработана математическая модель процесса передачи теплового потока на поверхности древесины при защите покрытием. По экспериментальным данным и полученным зависимостями установлено, что плотность теплового потока через стальную пластину увеличивается до значения более 200 кВт/м2, что достаточно для воспламенения древесины. Зато плотность теплового потока через пластину из вермикулита не превысила 5,2 кВт/м2, что недостаточно для ее возгорания. Установлено, что основным регулятором процесса передачи тепла является тепло изолирующие свойства строительного изделия, его устойчивость воздействию высокой температуры, поскольку отдельные строительные изделия разрушаются под воздействием пламени магния. Поэтому существенное влияние на процесс защиты природного горючего материала при применении покрытия осуществляется в направлении тепло изолирования поверхности древесины. Это позволяет утверждать о соответствии обнаруженного механизма формирования тепло изолирующих свойств и практическую привлекательность предложенных технологических решений. Таким образом, особенности торможения процесса передачи тепла к древесине при воздействии пламени магния, заключаются в тепло изолировании поверхности древесины термически стойким материалом. Так, на поверхности вермикулита была создана температура пламени магния, а на поверхности древесины не превысила 100 °С

Designing environmentally friendly protective materials for flammable liquids makes it possible to influence the processes of heat resistance and the physical-chemical properties of a protective coating over a certain time until the emergency is eliminated. Therefore, there is a need to study the conditions that form a barrier for thermal conductivity and to define a mechanism for decelerating the transfer of heat to a flammable liquid by using a foaming agent. Given this, a mathematical model has been built for the process of changing the concentration of a foaming agent when used as a coating. Based on the experimental data, it was established that the foaming layer destruction process took place over 618 s until the achieved critical thickness of the foaming layer made the conductivity cease. According to the derived dependences, the concentration value was calculated at which the critical value of the foaming layer thickness is achieved, which leads to the ignition of a flammable liquid, and is about 25 %. It has been proven that the process of decelerating the temperature involves the decomposition of a foaming agent under the influence of the temperature, with heat absorption and foam release, the insulation of heat at the surface of the flammable liquid. Given this, it has become possible to define the conditions for protecting flammable liquids using foaming agents by forming a barrier to thermal conductivity. Experimental studies have confirmed that under the influence of water evaporation and foaming agent diffusion into a layer of the flammable liquid, the critical amount of the foaming agent reached a minimum in 606 s and only then the flammable liquid ignited. Thus, there is reason to argue about the possibility of using foaming agents to protect the leaks of flammable liquids, capable of forming a protective layer at the surface of the material. It also becomes possible to establish methods for assessing the insulating capacity of a foaming agent that could inhibit the rate of temperature penetration and the release of flammable liquids' vapors, Создание экологически безопасных защитных материалов для горючих жидкостей позволит влиять на процессы термостойкости и физико-химические свойства защитного покрытия в течение определенного времени до устранения чрезвычайной ситуации. Поэтому возникает необходимость исследования условий образования барьера для теплопроводности и установление механизма торможения передачи тепла к горючей жидкости пенообразователем. В связи с этим разработана математическая модель процесса изменения концентрации пенообразователя при применении в качестве покрытия. По экспериментальным данным установлено, что процесс разрушения слоя пенообразователя проходил в течение 618 с, когда наступила критическая толщина слоя пенообразователя и электропроводность отсутствовала. За выведенными зависимостями рассчитано значение концентрации, при которой наступает критическое значение толщины слоя пенообразователя, что приводит к воспламенению горючей жидкости, и составляет около 25 %. Доказано, что процесс торможения температуры заключается в разложении пенообразователя под действием температуры с поглощением тепла и выделением пены, изоляцией на поверхности горючей жидкости тепла. Благодаря этому стало возможным определение условий защиты горючих жидкостей, путем образования барьера для теплопроводности с пенообразователя. Экспериментальными исследованиями подтверждено, что под действием диффузии пенообразователя в слой горючей жидкости критический размер пенообразователя пришел к минимуму в течение 606 с, и только тогда горючая жидкость вспыхнула. Таким образом, есть основания утверждать о возможности применения пенообразователей для защиты проливов горючих жидкостей, способных образовывать на поверхности материала защитный слой. А также установить методы оценки изолирующей способности пенообразователя, который тормозит скорость проникновения температуры и выхода паров горючих жидкостей, Створення екологічно безпечних захисних матеріалів для горючих рідин дозволить впливати на процеси термостійкості і фізико-хімічні властивості захисного покриття протягом певного часу до усунення надзвичайної ситуації. Тому виникає необхідність дослідження умов утворення бар'єру для теплопровідності і встановлення механізму гальмування передачі тепла до горючої рідини піноутворювачем. У зв’язку з цим розроблена математична модель процесу зміни концентрації піноутворювача при застосуванні в якості покриття. За експериментальними даними встановлено, що процес руйнування шару піноутворювача проходив протягом 618 с, коли наступила критична товщина шару піноутворювача і електропровідність стала відсутня. За виведеними залежностями розраховано значення концентрації за якої настає критичне значення товщини шару піноутворювача, що приводить до займання горючої рідини, та становить близько 25 %. Доведено, що процес гальмування температури полягає в розкладанні піноутворювача під дією температури з поглинанням тепла і виділенням піни, ізолюванням на поверхні горючої рідини тепла. Завдяки цьому стало можливим визначення умов захисту горючих рідин, піноутворювачами шляхом утворення бар'єру для теплопровідності. Експериментальними дослідженнями підтверджено, що під дією випаровування води і дифузії піноутворювача у шар горючої рідини, критичний розмір піноутворювача дійшов до мінімуму протягом 606 с і тільки тоді горюча рідина спалахнула. Таким чином, є підстави стверджувати про можливість застосування піноутворювачів для захисту проливів горючих рідин, здатних утворювати на поверхні матеріалу захисний шар. А також встановити методи оцінки ізолювальної здатності піноутворювача який гальмує швидкість проникнення температури та виходу парів горючих рідин

The object of research is intumescent coatings for wood, which, under the influence of high temperatures, are capable of forming a coked cellular material layer on the wood surface, which prevents the passage of temperature to the material. One of the most problematic areas in the application of these coatings is the unknown efficiency of the application and their performance characteristics. The effectiveness of wood fire protection in building structures and wood products is determined by the level of their ability to withstand thermal effects and is determined by the schedule of components under the influence of temperature with the absorption of heat and the formation of non-combustible gases. Thermal destruction of protected wood was carried out and volatile destruction products were identified, and a change in the components was obtained, namely, during thermal decomposition of fire-protected wood, the amount of combustible gases decreases and the amount of inert gases increases in the reverse order. To establish the effectiveness of wood protection with the given coating, it is necessary to conduct research on the wood flammability. In the course of the study, standardized equipment in accordance with DSTU 2289 was used. It was experimentally established that the treated wood is characterized by a low weight loss (2.2 %) and a flue gas temperature of less than 200 °C, and also belongs to hardly combustible materials. This is due to the fact that the coating, when exposed to high temperatures, forms a significant swelling coefficient and contributes to the formation of a heat-insulated coke layer, which prevents the wood from burning out, and the passage of high temperature to the material. Thanks to this, it is possible to obtain wood with indicators that do not spread a flame on the surface, and with a moderate smoke-forming ability. Compared with similar known inorganic-based coatings, characterized by low adhesion to wood with fluctuations in temperature and humidity, it provides such advantages as lower coating consumption and its weather resistance., Объектом исследования является интумесцентные покрытия для древесины, способные под воздействием высокой температуры образовывать на поверхности древесины слой пенококса, который препятствует прохождению температуры к материалу. Одним из самых проблемных мест по применению данных покрытий является неизвестная эффективность применения и их эксплуатационные характеристики. Эффективность огнезащиты древесины в строительных конструкциях и изделиях из древесины определяется уровнем их способности противостоять термическому воздействию и обуславливается расписанию компонентов под действием температуры с поглощением тепла и образованием негорючих газов. Проведено термодеструкцию защищенной древесины и выявлены летучие продукты деструкции, а также установлено изменение компонентов, а именно, при термическом разложении огнезащищенной древесины снижается количество горючих газов и повышается количество инертных газов в обратном порядке. Для установления эффективности защиты древесины приведенным покрытием необходимо провести исследования по горючести древесины. В ходе исследования использовалось стандартизированное оборудование согласно ДСТУ 2289. Экспериментально установлено, что обработанная древесина характеризуется низкой потерей массы (2,2 %) и температурой дымовых газов менее 200 °C, а также относится к трудногорючим материалам. Это связано с тем, что покрытие при воздействии высокой температуры образует значительный коэффициент вспучивания и способствует образованию теплоизолирующего слоя кокса, который предотвращает выгорание древесины, и прохождению высокой температуры к материалу. Благодаря этому обеспечивается возможность получения древесины с показателями, которые не распространяют пламени по поверхности, и с умеренной дымообразующей способностью. По сравнению с аналогичными известными покрытиями на неорганической основе, характеризующиеся низкой адгезией к древесине при колебаниях температуры и влажности, это обеспечивает такие преимущества, как меньший расход покрытия и его атмосфероустойчивость., Об’єктом дослідження є інтумесцентні покриття для деревини, що здатні під впливом високої температури утворювати на поверхні деревини шар пінококсу, який перешкоджає проходженню температури до матеріалу. Одним з найбільш проблемних місць щодо застосування даних покриттів є невідома ефективність застосування та їх експлуатаційні параметри. Ефективність вогнезахисту деревини в будівельних конструкціях і виробах з деревини визначається рівнем їх здатності протистояти термічному впливу та обумовлюється розкладом компонентів під дією температури з поглинанням тепла та утворенням негорючих газів. Проведено термодеструкцію захищеної деревини та виявлено леткі продукти деструкції, а також отримано зміну компонентів, а саме, при термічному розкладі вогнезахищеної деревини знижується кількість горючих газів та підвищується кількість інертних газів в оберненому порядку. Для встановлення ефективності захисту деревини наведеними покриттям необхідно було провести дослідження по горючості деревини. В ході дослідження використовувалося стандартизоване обладнання згідно ДСТУ 2289. Експериментально встановлено, що оброблена деревина характеризується низькою втратою маси (2,2 %) та температурою димових газів менше 200 °C, а також відноситься до важкогорючих матеріалів. Це пов'язано з тим, що покриття при дії високої температури утворює значний коефіцієнт спучення та сприяє утворенню теплоізольованого шару коксу, який запобігає вигоранню деревини, та проходженню високої температури до матеріалу. Завдяки цьому забезпечується можливість отримання деревини з показниками, що не поширюють полум’я поверхнею, та з помірною димоутворювальною здатністю. У порівнянні з аналогічними відомими покриттями на неорганічній основі, що характеризуються низькою адгезією до деревини при коливаннях температури та вологи, це забезпечує такі переваги, як менша витрата покриття та його атмосферостійкість.

The creation of environmentally safe fire-retardant materials for wooden building structures will allow influencing the processes of heat resistance and physicochemical properties of the protective coating during its service life. Therefore, there is a need to study the conditions for forming a barrier to thermal conductivity and determine a mechanism of inhibiting heat transfer to the material. In this regard, a mathematical model of the thermal conductivity process when using fire-retardant fabric as a coating is developed, the solution of which allows obtaining changes in the thermal conductivity of the material. According to experimental data, it is calculated that the thermal conductivity coefficient during fire protection in the temperature range from 0 to 110 °C increases due to water evaporation and then gradually decreases to 0.25 W/(m∙°С), which corresponds to the value of coked foam. It is proved that the process of temperature inhibition consists in the formation of soot-like products that insulate the wooden structure. This made it possible to determine the conditions of fire protection of wood, formation of a barrier to thermal conductivity using fire-retardant fabric. Experimental studies confirmed that the wood sample with fire-retardant fabric withstood the temperature effect, namely, under the influence of the heat flux, the coating swelled, heat insulation continued for 900 s. Estimation of the maximum possible temperature penetration through the coating is carried out. It is found that when creating the sample surface temperature, which significantly exceeded the ignition temperature of wood, the temperature under the fabric did not reach the ignition temperature, and on the unheated surface it did not exceed 100 °C.Thus, there are reasons to argue about the possibility of directed control of the processes of wood fire protection using fire-retardant coatings capable of forming a protective layer on the material surface, which reduces the burnout rate of wood, Создание экологически безопасных огнезащитных материалов для деревянных строительных конструкций позволит влиять на процессы термостойкости и физико-химические свойства защитного покрытия в течение его срока эксплуатации. Поэтому возникает необходимость исследования условий образования барьера для теплопроводности и установление механизма торможения передачи тепла к материалу. В связи с этим разработана математическая модель процесса теплопроводности при применении огнезащитной ткани в качестве покрытия, решение которой позволяет получить изменение теплопроводности материала. По экспериментальным данным рассчитано, что коэффициент теплопроводности при огнезащите, в пределах температуры от 0 до 110 °С, повышается за счет испарения воды, а затем постепенно снижается до значения 0,25 Вт/(м∙°С), что соответствует величине пенококса. Доказано, что процесс торможения температуры заключается в образовании сажоподобных продуктов, которые изолируют деревянную конструкцию. Благодаря этому стало возможным определение условий огнезащиты древесины, образования барьера для теплопроводности с применением огнезащищенной ткани. Экспериментальными исследованиями подтверждено, что образец древесины, огнезащищенный тканью, выдержал температурное воздействие, а именно – при воздействии теплового потока происходило вспучивание покрытия, теплоизолирование продолжалось в течение 900 с. Проведена оценка максимально возможного проникновения температуры через толщу покрытия. Установлено следующее: при создании температуры поверхности образца, что значительно превысило температуру воспламенения древесины, под тканью температура не достигла температуры воспламенения, а на необогреваемой поверхности не превысила 100 °С.Таким образом, есть основания утверждать о возможности направленного регулирования процессов огнезащиты древесины путем применения огнезащитных покрытий, способных образовывать на поверхности материала защитный слой, который тормозит скорость выгорания древесины, Створення екологічно безпечних вогнезахисних матеріалів для дерев’яних будівельних конструкцій дозволить впливати на процеси термостійкості і фізико-хімічні властивості захисного покриття протягом його терміну експлуатації. Тому виникає необхідність дослідження умов утворення бар'єру для теплопровідності і встановлення механізму гальмування передачі тепла до матеріалу. У зв’язку з цим розроблена математична модель процесу теплопровідності при застосуванні вогнезахисної тканини в якості покриття, рішення якої дозволяє отримати зміну теплопровідності матеріалу. За експериментальними даними розраховано, що коефіцієнт теплопровідності при вогнезахисті, в межах температури від 0 до 110 °С, підвищується за рахунок випаровування води, а потім поступово знижується до згодом 0,25 Вт/(м·°С), що відповідає значенню пінококсу. Доведено, що процес гальмування температури полягає в утворенні сажоподібних продуктів які ізолюють дерев’яну конструкцію. Завдяки цьому стало можливим визначення умов вогнезахисту деревини, шляхом утворення бар'єру для теплопровідності з вогнезахищеної тканини. Експериментальними дослідженнями підтверджено, що зразок деревини вогнезахищеної тканиною витримав температурний вплив, а саме – при впливі теплового потоку відбувалося спучування покриття, теплоізолювання тривало протягом 900 с. Проведено оцінку максимально можливого проникнення температури через товщу покриття. Встановлено наступне: при створені температури поверхні зразка, що значно перевищила температуру займання деревини, під тканиною температура не досягла температури займання, а на необігрівній поверхні не перевищила 100 °С.Таким чином, є підстави стверджувати про можливість спрямованого регулювання процесів вогнезахисту деревини шляхом застосування вогнезахисних покриттів, здатних утворювати на поверхні матеріалу захисний шар, який гальмує швидкість вигорання деревини

Description of performance of fire-protective coatings during operation of a wooden construction structure is a separate and complex task that covers both stages of the protection process: both moisture protection and further heat transfer that occurs when the coating swells. It has been proven that they imply creating a layer at the surface of the material, which prevents the penetration of moisture to wood when the swelling of a wooden structure and the destruction of the coating begins. Due to this, it becomes possible to determine the effect of flame retardants and the properties of protective formulations on the process of decelerating the rate of moisture absorption of wood. When using fire-retardant coatings for wood, as it is indicated by the research results, typical processes imply the formation of a protective layer under the impact of temperature and a decrease in humidity, which slow down the moisture diffusion processes. It seems likely that such a mechanism of a fire-retardant coating is a factor in regulating the degree of formation of a weather-resistant protective layer and the effectiveness of heat and moisture insulation of the material. We have modeled the process of moisture transfer by a fire-retardant coating; the diffusion coefficient was determined and the estimation dependences were derived, which made it possible to obtain a change in the dynamics of moisture when drying a fire-retardant coating. Based on the derived dependences, the moisture diffusion coefficient of a fire-retardant coating was calculated, which amounts to 0.163·10-9 m2/s. The results from determining the mass loss of the coating sample during drying indicate the ambiguous effect of the nature of a protective agent on the change in humidity. In particular, this implies the availability of data sufficient for the qualitative implementation of the process of inhibition of moisture diffusion and the identification, on its basis, of the point in time that gives rise to a drop in the coating efficiency. The features of inhibiting the process of moisture transfer to wood, which was treated with a fire-retardant coating, include several aspects. Specifically, the use of water-insoluble flame retardants and other components, as well as a polymer binder, characterized by the formation of a heat-insulated layer at the wood surface, Описание поведения огнезащитных покрытий в момент эксплуатации деревянной строительной конструкции является отдельной и сложной задачей, которая охватывает обе стадии процесса защиты: как защита от влаги, так и дальнейший теплоперенос, который образуется при вспучивании покрытия. Доказано, что они состоят в создании на поверхности материала слоя, который предотвращает проникновение влаги к древесине, когда начинается разбухание деревянной конструкции и разрушения покрытия. Благодаря этому становится возможным определение влияния антипиренов и свойств защитных композиций на процесс торможения скорости влагопоглощения древесиной. При использовании огнезащитных покрытий для древесины, на что указывают результаты исследований, закономерны процессы образования защитного слоя под действием температуры и снижение влажности, которые замедляют процессы диффузии влаги. Очевидно такой механизм огнезащитного покрытия является фактором регулирования степени образования атмосферостойкого защитного слоя и эффективности тепло- и влагоизолирования материала. Проведено моделирование процесса передачи влаги огнезащитным покрытием, определен коэффициент диффузии и полученные расчетные зависимости, позволяющие получать изменение динамики влаги при высушивании огнезащитного покрытия. По полученным зависимостями рассчитан коэффициент диффузии влаги огнезащитного покрытия, который достигает 0,163 · 10-9 м2/с соответственно. Результаты определения потери массы образца покрытия во время сушки указывают на неоднозначное влияние природы средства защиты на изменение влажности. В частности, это предполагает наличие данных, достаточных для качественного проведения процесса торможения диффузии влаги и выявления на его основе момента времени, с которого начинается падение эффективности покрытия. Особенности торможения процесса продвижения влаги к древесине, которая обработана огнезащитным покрытием, заключаются в нескольких аспектах. В частности, применением водонерастворимых антипиренов и других компонентов, а также полимерного вяжущего, характеризующиеся образованием на поверхности древесины тепловлагоизолированного слоя, Опис поведінки вогнезахисних покриттів в момент експлуатації дерев’яної будівельної конструкції є окремим і складним завданням, охоплює обидві стадії процесу захисту: як захист від вологи, так і подальший тепло перенос, який утворюється при спученні покриття. Доведено, що вони полягають у створенні на поверхні матеріалу шару, який запобігає проникненню вологи до деревини, коли починається розбухання дерев’яної конструкції і руйнування покриття. Завдяки цьому стає можливим визначення впливу антипіренів та властивостей захисних композицій на процес гальмування швидкості вологопоглинання деревини. При використанні вогнезахисних покриттів для деревини, на що вказують результати досліджень, є закономірними процеси утворення захисного шару під дією температури і зниження вологості, які уповільнюють процеси дифузії вологи. Вочевидь такий механізм вогнезахисного покриття є фактором регулювання ступеня утворення атмосферостійкого захисного шару і ефективності тепло- і вологоізолювання матеріалу. Проведено моделювання процесу передавання вологи вогнезахисним покриттям, визначено коефіцієнт дифузії та отримані залежності, що дозволяють одержувати зміну динаміки вологи при висушуванні вогнезахисного покриття. За отриманими залежностями розраховано коефіцієнт дифузії вологи для покриття при вогнезахисті, який сягає 0,163·10-9 м2/с. Результати визначення втрати маси зразка покриття під час сушки вказують на неоднозначний вплив природи засобу захисту на змінення вологості. Зокрема, це передбачає наявність даних, достатніх для якісного проведення процесу гальмування дифузії вологи та виявлення на його основі моменту часу, з якого починається падіння ефективності покриття. Особливості гальмування процесу просування вологи до деревини, яка оброблена вогнезахисним покриттям, полягають у декількох аспектах. А саме, застосуванням водонерозчинних антипіренів та інших компонентів, а також полімерного в’яжучого, які характеризуються утворенням на поверхні деревини тепловологозахисного шару