ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ ΣΤΗ ΦΩΤΙΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΞΥΛΕΙΑΣ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑΣ ΚΩΝΟΥ ΓΙΑ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΕΚΘΕΣΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Abstract

Στόχος αυτής της πειραματικής διερεύνησης είναι ο χαρακτηρισμός διαφόρων ειδών ξύλου ως προς την αντίδραση αυτών στη φωτιά. Ο έλεγχος πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια του θερμιδόμετρου κώνου ακολουθώντας το πρότυπο «αντίδρασης στη φωτιά» ISO 5660 Reaction to fire tests. Οι δοκιμές υλοποιήθηκαν στις εγκαταστάσεις του Εργαστηρίου Τεχνικής Θερμοδυναμικής το οποίο στο παρελθόν έχει διαπιστευθεί για την εφαρμογή του παραπάνω προτύπου και τα μέλη του διαθέτουν μεγάλη εμπειρία σε δοκιμές υλικών αντίδρασης στη φωτιά. Η ανάπτυξη του θέματος εξελίσσεται σε τέσσερα κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια γενική αναφορά στα φαινόμενα της φωτιάς (καύση). Γίνεται η διάκριση των φαινομένων της καύσης ενώ περιγράφονται σύντομα τα στάδια της φωτιάς. Επίσης συζητούνται οι παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η διάδοση της φωτιάς αναφορικά τόσο ως προς τον προσανατολισμό, τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των υλικών όσο και ως προς τις συνθήκες περιβάλλοντος. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναφέρονται οι τρόποι κατηγοριοποίησης των υλικών (ευρωκλάσεις) ως προς την αντίδραση αυτών στη φωτιά. Ειδικότερα με βάση την κατηγοριοποίηση των δομικών υλικών σε κλάσεις, αυτά χαρακτηρίζονται υπό την έννοια της αναφλεξιμότητας. Το κεφάλαιο συμπληρώνεται με βασικά στοιχεία ως προς τους τρόπους ανάφλεξης, τους παράγοντες ανάπτυξης μιας φωτιάς και την επίδραση των περιβαλλοντικών παραγόντων στη διάδοση μιας φωτιάς. Τέλος δίνονται βασικά στοιχεία πυροπροστασίας, η οποία υποδιαιρείται σε παθητική και ενεργητική και αποτελεί κομμάτι της μελέτης του μηχανικού στην κατασκευή. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται χαρακτηριστικά του ξύλου ως υλικό αντίδρασης στη φωτιά δηλ. ως καύσιμο. Αναφέρονται πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα πέρα από τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες. Γίνεται αναφορά στην κατάταξη των ειδών ξυλείας σύμφωνα με τους κανονισμούς πυραντίστασης όπως περιγράφονται στο βασικό εγχειρίδιο Wood Handbook κατά τον White Dietenberger (FPL-GTR-113 March 1999). Στο συγκεκριμένο εγχειρίδιο δίνονται περιγραφές χαρακτηριστικών παραμέτρων κατά την καύση ξυλείας σύμφωνα με αμερικανικά πρότυπα συνήθως και η συμπεριφορά των διαφόρων ειδών ξυλείας μέσα από αυτές τις παραμέτρους. Ειδικότερα καταγράφονται οι απαιτήσεις σε υλικά αλλά και σε κλίμακα κτιρίου των ειδών ξυλείας που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν σε μια κατασκευή ως προς την πυρασφάλεια. Ειδική μνεία γίνεται στα είδη ξυλείας που μπορούν να λειτουργούν ως επιβραδυντικά της καύσης και αναφέρονται τεχνικές με τις οποίες αυτό μπορεί να επιτευχθεί. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται η διάταξη του Θερμιδομέτρου Κώνου και η προετοιμασία της συσκευής για τη διεξαγωγή πειραμάτων – δοκιμών αντίδρασης υλικών στη φωτιά με βάση το διεθνές πρότυπο ISO – 5660 και τις τις κατευθυντήριες οδηγίες στις οποίες επιμερίζεται (π.χ 5660-1, 5660-2, 5660-3). H διαδικασία ημερήσιας βαθμονόμησης είναι πάντα μια πολύ αυστηρή και επίπονη διαδικασία προκειμένου τα αποτελέσματα να προκύπτουν με αυξημένη αξιοπιστία. Περιγράφεται ακόμα η διαδικασία δοκιμών – ακολουθία εργασιών για την εκτέλεση των πειραμάτων. Καταγράφονται επίσης οι παράμετροι της καύσης που προκύπτουν κατά μια δοκιμή, πολλές από αυτές σε μορφή χρονοσειρών. Με τον τρόπο αυτό είναι εφικτό κανείς να παρακολουθήσει την εξέλιξη του φαινομένου της καύσης στο χρόνο. [vi] Στο πέμπτο κεφάλαιο καταγράφονται τα χαρακτηριστικά και οι φυσικές ιδιότητες των ειδών ξύλου που επρόκειτο να δοκιμαστούν στο Θερμιδόμετρο Κώνου. Στη διεθνή βιβλιογραφία είναι δύσκολο να βρεθούν βιβλιοθήκες στις οποίες να καταγράφονται οι φυσικές ιδιότητες όλων των ειδών ξυλείας. Η πληροφόρηση συνήθως προέρχεται από δημοσιευμένες εργασίες και βάσεις δεδομένων που τηρούνται σε εργαστήρια που δραστηριοποιούνται ερευνητικά γύρω από δοκιμές υλικών στην αντίσταση ή στην αντίδραση στη φωτιά. Στο έκτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην προετοιμασία των δειγμάτων προς καύση στο Θερμιδόμετρο Κώνου, δίνονται παράλληλα κάποια βασικά φυσικά χαρακτηριστικά των υπό μελέτη τύπων ξύλου που δοκιμάστηκαν αργότερα σε μετρήσεις αντίδρασης στη φωτιά κατά το πρότυπο ISO – 5660. Επίσης δίνονται τα κύρια μεγέθη ενδιαφέροντος που προκύπτουν ως αποτελέσματα της καύσης στη συσκευή. Τα αποτελέσματα συνοδεύονται από πλούσιο φωτογραφικό υλικό των δοκιμίων τόσο πριν όσο και μετά την καύση τους με στόχο την διάκριση διαφορών κυρίως στην υπολειμματική μορφή των κομματιών. Από πλευράς πειραματικών αποτελεσμάτων το Θερμιδόμετρο Κώνου δίνει μεγάλο πλήθος αποτελεσμάτων. Για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας τα μεγέθη ενδιαφέροντος ήταν ο ρυθμός έκλυσης θερμότητας (HRR), η ολική έκλυση θερμότητας (THR) και ο ρυθμός παραγωγής καπνού (SPR). Τα εν λόγω μεγέθη καταγράφτηκαν κατά τη διαδικασία των πειραμάτων, δίνονται σε διαγράμματα και σχολιάζονται ως προς τη συμπεριφορά τους κατά τα διάφορα στάδια της καύσης. Τέλος στο έβδομο και τελευταίο κεφάλαιο γίνεται μια ανασκόπηση της εργασίας και δίνονται τα πιο σημαντικά συμπεράσματα που προέκυψαν από την ανάλυση των μεγεθών που καταγράφηκαν.