Drewno, jest stosowane jako materiał budowlany od niepamiętnych czasów. Nie bez powodu, w końcu ma wiele zalet. Cechują go nie tylko wysoka wytrzymałość mechaniczna, pozwalająca budować wysokie budynki. Jest także dobrym izolatorem termicznym, materiałem dźwiękochłonnym, łatwym w obróbce i łączeniu. Jednocześnie wyróżnia się wysoką estetyką wyglądu. Istnieje jednak niewielki problem, który skutecznie odstrasza potencjalnych inwestorów w ten budulec. Drewno jako jedyny materiał konstrukcyjny poddaje się procesowi spalania.

Palące się drewno wytrzyma więcej

Tak, tylko drewno ulega spaleniu. Mimo to, proces ten jest znacznie bardziej przewidywalny podczas pożaru, niż narażone na ogień stal czy beton. Palenie drewna powoduje powstawanie coraz to grubszej warstwy zwęglonej na jego powierzchni. Sprawia ona, że szkodliwy proces znacznie spowalnia, dzięki czemu w przypadku elementów konstrukcyjnych o dużych przekrojach drewno wykazuje większą odporność ogniową niż stal. A to wszystko, jeszcze bez impregnacji środkami ogniochronnymi. Jednak, nie bez kozery Anna Jantar śpiewała, że „nic nie może przecież wiecznie trwać”. Tak jest i w tym przypadku. Długie narażenie na ogień i wysokie temperatury powodują pogłębiającą się degradację struktury drewna, a powstała zwęglona warstwa ochronna zaczyna pękać, pozwalając na jeszcze głębszą i szybsza penetrację. W konsekwencji czego element drewniany ostatecznie traci swoje właściwości nośne.

Pali się, mimo że się nie pali

konstrukcja w ogniuDrewno nie jest materiałem, który się pali.. przynajmniej bezpośrednio nie. W przypadku spalania drzewa występuje bardzo podobna sytuacja jak przy spalaniu benzyny, która nie inaczej, również się nie pali. Zjawisko jakie obserwujemy podczas intensywnego spalania zarówno drewna jak i benzyny to palenie się gazów. Benzyna jest po prostu substancją lotną, która może wrzeć już przy 30o C. Drewno natomiast musi zostać podgrzane do temperatur przekraczających 200o C, aby zaczął następować proces pirolizy drewna, czyli wydzielania się substancji palnych i tworzenia zwęglonej warstwy.

Wpływ budowy drewna

Niewątpliwie struktura i budowa chemiczna wpływa na właściwości fizyczne danego gatunku drewna oraz na jego ciężar właściwy. Co za tym idzie, koreluje ona również z jego odpornością ogniową.

Grupą drewna łatwo palnego, a zatem najbardziej narażoną na zniszczenie, jest drewno lekkie i miękkie tj. o gęstości objętościowej poniżej 650 kg/m3. Odporność ogniowa rośne wraz ze wzrostem gęstości drewna. Najtrudniej zapalnymi są drzewa, których gęstość przekracza 800 kg/m3. Ponadto, należy pamiętać, że kształt, grubość oraz ekspozycja na czynnik szkodliwy mają znaczący wpływ na cały proces. Może się zdarzyć, że element z twardszego drewna spali się szybciej.

Proces spalania drewna

Jak już zostało wspomniane wcześniej, w elementach drewnianych spalają się gazy wydzielane przy podwyższonej temperaturze. Wyróżnia się cztery etapy termicznej degradacji drewna:

  • Etap I – ogrzewanie drewna do 200o C,
  • Etap II – 200 – 280o C,
  • Etap III – 280 – 500o C,
  • Etap IV – powyżej 500o C.

Etap I polega na dosuszaniu drewna. Resztki zmagazynowanej wody zostają odparowane wraz z niepalnymi produktami lotnymi. W etapie II rozpoczyna się termiczny rozkład drewna. Przy takich temperaturach zaczynają rozkładać się główne związki chemiczne zawarte w drewnie, tj. celuloza i hemiceluloza. Pomimo tego w wydzielanych gazach wciąż dominują substancje niepalne, jak para wodna i substancje aromatyczne, aż do temperatury 280o C przy której, rozpoczyna się rozkład ligniny.

W ten sposób wchodzimy też w fazę nr III, gdzie mieszanina powstałych palnych gazów osiąga stężenie doprowadzające do zapłonu. Na tym etapie następuje całkowite wypalenie się lotnych produktów rozkładu termicznego. Wydzielane gazy pozostawiają za sobą palną masę zwęgloną, znaną jako węgiel drzewny (choć ten stosowany przy grillowaniu, powstaje nieco inaczej – bez dostępu tlenu, a więc i bez spalania powstałych gazów). Spalanie warstwy węglowej to etap IV, tutaj proces przechodzi ze spalania płomieniowego na heterogeniczne – bezpłomieniowe. Węgiel drzewny tylko się tli, aż do wypalenia i pozostawienia popiołu.

węgiel drzewny
Etap IV – spalanie bezogniowe

Na jakość, ilość i rodzaj produktów rozkładu termicznego ma wpływ szybkość zmian termicznych. Szybkie ogrzewanie drewna powoduje, że w wyniku rozkładu termicznego tworzy się mało warstwy zwęglonej, dużo smoły, a produkty lotne są bardzo łatwopalne. I na odwrót: mała szybkość ogrzewania powoduje tworzenie się większej ilości warstwy węglowej, małej ilości smoły, a produkty lotne cechuje niska podatność do inicjacji spalania.

Odporność ogniowa konstrukcji to niemały temat. Dajcie znać czy interesuje Was to zagadnienie. A może chcecie przykład sprawdzenia nośności w warunkach ogniowych, albo informacji na temat impregnacji ogniochronnej? Jesteśmy otwarci na Wasze propozycje 🙂

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię