Faanyagvédelem. Katasztrófák és tüzek. Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés TARTÓSZERKEZET-REKONSTRUKCIÓS SZAKMÉRNÖKI KÉPZÉS

Átírás

1 Faanyagvédelem Katasztrófák és tüzek TARTÓSZERKEZET-REKONSTRUKCIÓS SZAKMÉRNÖKI KÉPZÉS Műegyetem 2019 Babos Rezső c. egyetemi docens SOPRONI EGYETEM SOPRON

2

3

4

5

6 A kép nem jeleníthető meg. A FAANYAG TÖNKREMENETELÉNEK FOLYAMATA 6 A károsodás folyamata Befolyásolási lehetőségek A felület, a bevonat kémiai bomlása Klimatikus igénybevételek Felmelegedés, nedvesség változás Funkcionális meghibásodás Hőbomlás, égés, szenesedés Méretváltozások Belső feszültségek kialakulása Repedezések, felületkezelő anyagok tönkremenetele Faanyag átnedvesedése Gomba-, rovarkárosítás Építészeti elhelyezés, épületszerkezeti megoldás Felületkezelés Faanyagvédőszerek alkalmazása

7 Faanyag égési zónái A faanyag égése 7 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

8 A faanyag égési szakaszai 8 Vízvesztés.A faanyag 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 C között a hosszú cellulózmolekulák feldarabolódnak és ennek eredményeképpen a felületre kilépő éghető gázok képződése felgyorsul. Határozott faszénképződés tapasztalható. Lobbanáspont 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 C között a gáznemű bomlástermékek keletkezése olyan intenzív,az égés folyamatos, a folyamat önfenntartóvá válik. Öngyulladás C között, ha elegendő oxigén van a környezetben, a faanyag minden külső hatás (gyújtóláng) nélkül is belobban és folyamatosan ég. Égés 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 C-ot is. Utóégés.A hőmérséklet meredeken csökken és utóégés, utóizzás után megszűnik az égés.

9 Fafajok csoportosítása a tűzzel szembeni ellenálló képességük szerint 9 Jól ellenállók: akác, tölgy, bükk, kőris Közepesen ellenállók: erdei-és vörösfenyő, nyír feketefenyő Nem ellenállók: lucfenyő, dió, cseresznye Egyáltalán nem ellenállók: jegenyefenyő, éger, hárs, nyár

10 Tartók a tűzben 10

11

12 Építési termékek tűzvédelmi osztályai és alosztályai 12 Új osztályok(főcsoportok)és új alcsoportok Az MSZ EN szerint Alcsopotok a 2/2002(I.23.) BM r. szerint A1 A1 A1 A2 B C D A2s1d0 A2s1d1 A2s1d2 A2s2d0 A2s2d1 A2s2d2 A2s3d0 A2s3d1 A2s3d2 Bs1d0 Bs1d1 Bs1d2 Bs2d0 Bs2d1 Bs2d2 Bs3d0 Bs3d1 Bs3d2 Cs1d0 Cs1d1 Cs1d2 Cs2d0 Cs2d1 Cs2d2 Cs3d0 Cs3d1 Cs3d2 Ds1d0 Ds1d1 Ds1d2 Ds2d0 Ds2d1 Ds2d2 Ds3d0 Ds3d1 Ds3d2 E E E-d2 A2 B1 B1 B2 B2 F Nincs előírt követelmény B3

13 Tűzvédelmi szabályozás 13 A 9/2008 (II.22.) ÖTM rendelet tartalmazza az Országos Tűzvédelmi Szabályzatot(OTSZ-t) Az MSZ EN 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 A1 fl; 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:

14 Régi és az új éghetőségi rendszer összehasonlítása 14

15 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

16 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)

17 Repedt, korhadt, cincér által károsított gerenda várható beégési határa perc után 17 Károsodott repedezett faanyag A repedéseket tűzálló pasztával kell tömíteni Egészséges, repedésmentes faanyag

18 Fa-fémszerkezet kapcsolatok 18 A fém szerelvény bevezeti a hőt szerkezetbe Tűzvédő festékkel kell védeni a faszerkezetek fém kapcsoló elemeit

19 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 teherbíró képességét; korlátozva legyen a tűz és füst keletkezése és terjedése az építményben; korlátozva legyen a tűz szomszédos épületekre való átterjedése; az ott tartózkodók az épületet sértetlenül elhagyhassák, vagy más intézkedések segítségével ki lehessen őket menteni biztosítva legyen a tűzoltók biztonsága" E követelmények lassan fokozatosan beépültek a tűzvédelmi jogszabályokba.

20 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

21 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.

22 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.

23 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!

24 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, CO 2 ) A faanyag felületét elszenesítő védőszerek (pl. foszforsav) A legtöbb készítmény több hatásmechanizmus alapján véd

25 Sókeverékek Só alapú égéskésleltetők 25 A leggyakrabban alkalmazott hatóanyagok: bórax, bórsav, mono- vagy diammónium-hidrogénfoszfát, ammónium-szulfát, ammónium klorid, nátrium vagy kálium-karbonát stb. Hátrányuk :kicsi hatékonyság, rossz oldódás (a bórsav oldatósága 48 g/l 20 Con), 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. Folyékony só alapú égéskésleltetők Etanol-aminban oldott bórsav Nagyon higroszkópos 2 H 3 BO 3 =B 2 O 3 +3 H 2 O.

26 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

27 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/m 3 ), drága és több hátránya van Ismertebb külföldi típusok: Dricon (Arch Chemicals) Magma Firestop SBP-1 (Firestop) Non-Com Exterior (Arch Chemicals) Rendkívül drágák mert, kg só/m 3 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

28 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 SBI. c. szabvány) Az egy égő tárgyat homokágyon átáramló propángáz lángja modellezi a szoba sarkában. 3x20 perc időtartamú lánghatással Mérik: apropángáz 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)

29

30 Égéskésleltető bevonatok vizsgálata, ellenőrzése Az ellenőrzés az MSZ :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

31

32 SZÍVES FIGYELMÜKET KÖSZÖNÖM