Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Fakulta lesnická a dřevařská ______________________________________________________________________
Ústav nauky o dřevě
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
Odolnost dřeva vůči ohni v závislosti na tloušťce materiálů
______________________________________________________ Brno 2006
Pavel Husek 2
Prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Odolnost dřeva vůči ohni v závislosti na tloušťce materiálů zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací.
V Brně dne: ……………
……………………… Pavel Husek 3
Poděkování:
Mé poděkování patří především panu Ing. Jiřímu Holanovi, Ph.D. z Ústavu nauky o dřevě, za odborné vedení, cenné připomínky a náměty k bakalářské práci. Dále bych chtěl poděkovat Ing. Daniele Tesařové Ph.D. z Ústavu nábytku, designu a bydlení za to, že mi umožnila vykonávat zkoušku v laboratoři. Poděkování patří i mým rodičům, kteří mi umožnili studovat na Mendelově zemědělské a lesnické univerzitě v Brně za účinnou podporu během studia. 4
Název bakalářské práce: Odolnost dřeva vůči ohni v závislosti na tloušťce materiálů
Jméno a příjmení: Pavel Husek
Abstrakt Bakalářská práce se zabývá porovnáním odolnosti neošetřeného smrkového dřeva vůči působení plamene v závislosti na tloušťce materiálu. Potřebné hodnoty pro stanovení doby prohoření zkušebního vzorku za působení plamene získáme pomocí provedení zvolené zkoušky dle normy ČSN 73 0862 změny b Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot, kde jsme nechali působit plamen, až do úplného prohoření zkušebního vzorku. Pro tuto zkoušku byly požity vzorky ze smrkového dřeva o tloušťce 5, 10, 15, 20 mm a rozměrech 100 x 200 mm. Sledují se zde hmotnostní úbytky, vizuální změny a především doba, kdy dojde k prohoření zkušebního vzorku. Po provedení zkoušky bylo zjištěno, že čím je větší tloušťka materiálu, tím déle materiál odolává působení plamene. Dále bylo zjištěno, že hustota a vlhkost nemají vliv na dobu prohoření dřeva.
Klíčová slova: dřevo, Picea abies (L.) Karst, hoření, hmotnostní úbytky, doba prohoření.
5
Title of the bachelors work: The fire resistence of wood depended on thickness of material. Name: Pavel Husek
Abstract The bachelors work is intrested in the comparsion of the fire resistence of the spruces wood, which is not treatemented by anti-fire facilites, depended on thickness of material. We will acquire the necessary values for determine the time of burn through the sample through the realizaton of the elective experiment by standard ČSN 730862 změny b Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot, where we let the flame work until the sample is burned through. For experiment were used samples with width 100 mm, lenght 200milimertres, thickness 5, 10, 15 ,20 mm. There is followed the weight decline, the visual transformations in the the work and especialy the time which is needed to burn through sample. By the experiments was established, that increasing thickness of sample means that the material resist the flame longer. There is not influence of density and wetness to time which is needed to burn through sample.
Keywords: wood, Norway spruce, burning, weight declines, burn – through time.
6
Obsah 1
Úvod ......................................................................................................................... 9
2
Cíl práce: ............................................................................................................... 11
3
Proces hoření dřeva............................................................................................... 12 3.1
4
5
3.1.1
Teplota plamene....................................................................................... 14
3.1.2
Laminární a turbulentní proudění ............................................................. 15
3.1.3
Svítivost plamene..................................................................................... 16
3.1.4
Rychlost šíření plamene ........................................................................... 16
Termolitycká degradace polysacharidů a ligninu ................................................ 18 4.1
Termolýza celulózy ......................................................................................... 21
4.2
Termolýza hemicelulózy.................................................................................. 21
4.3
Termolýza ligninu............................................................................................ 21
Materiály a metody používané k zjišťování hořlavosti ........................................ 24 5.1
Laboratorní testovací metody pro stanovení hořlavosti..................................... 25
5.1.1
ČSN 73 0862 Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot...................... 25
5.1.2
ČSN 73 0862 – Změna b Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot .... 27
5.1.3
Metoda DIN 4102 .................................................................................... 28
5.1.4
Další metody zkoušení hořlavosti............................................................. 29
5.1.5
Zkouška zapalitelnosti podle ČSN EN ISO 11925-2................................. 30
5.2
6
Vlastnosti plamene .......................................................................................... 14
Výběr metody.................................................................................................. 31
5.2.1
Zkušební zařízení ..................................................................................... 31
5.2.2
Zkušební vzorky ...................................................................................... 31
5.2.3
Postup zkoušky ........................................................................................ 33
5.2.4
Vyhodnocení zkoušky.............................................................................. 35
Výsledky jednotlivých zkušebních vzorků............................................................ 36 6.1
Skupina zkušebních vzorků o tloušťce 5 mm – smrk ztepilý ............................ 37
6.2
Skupina zkušebních vzorků o tloušťce 10 mm – smrk ztepilý .......................... 39
6.3
Skupina zkušebních vzorků o tloušťce 15 mm – smrk ztepilý .......................... 41 7
6.4
Skupina zkušebních vzorků o tloušťce 20 mm – smrk ztepilý .......................... 43
6.5
Srovnání času prohoření zkušebních vzorků..................................................... 45
7
Diskuse ................................................................................................................... 49
8
Závěr...................................................................................................................... 51
9
Summary................................................................................................................ 52
10
Seznam použité literatury ..................................................................................... 53
11
Přílohy.................................................................................................................... 54 11.1
Fotodokumentace průběhu hoření u vzorku o tloušťce 5 mm ........................... 54
11.2
Fotodokumentace průběhu hoření u vzorku o tloušťce 10 mm.......................... 56
11.3
Fotodokumentace průběhu hoření u vzorku o tloušťce 15 mm.......................... 60
11.4
Fotodokumentace průběhu hoření u vzorku o tloušťce 20 mm.......................... 62
11.5
Tabulky hodnot................................................................................................ 66
8
1 Úvod Proces hoření byl jedním z prvních jevů, který lidstvo využívalo už na začátku svojí existence. Z počátku ho člověk používal k úpravě potravin a k ohřevu, později se tento děj naučil ovládat a měnit energii hořící soustavy na jiné druhy energie, např. mechanickou, elektrickou apod. (Bučko, Osvald, 1998). Představy člověka o hoření se měnily souběžně s jeho vyvíjecími se znalostmi o přírodě. Řekové věřili, že každý prvek (živel) má dvě vlastnosti. Oheň pokládaly za prvek (živel), který je horký a suchý, vzduch horký a mokrý. Později nastupuje flogistonová teorie (15 - 16 století), která vysvětluje, že hořlavé látky obsahují flogiston. Příčinou hoření byl právě flogiston, který se uvolňoval z látek v podobě tepla a světla. Tyto představy se udržely až do r. 1661, kdy R. Boyle popisuje hoření a popírá teorii Řeků. Poukazuje na to, že při hoření látek se sice tvoří voda (pára), dým (vzduch), ale to neznamená, že by látky před hořením uvedené složky musely obsahovat. N. M. Lomonosov (1744) vyvrací teorii flogistonu a pokouší se vysvětlit příčinu uvolňování tepla v průběhu hoření na základě experimentů.Ve svých pokusech kladl důraz na měření hmotnosti a dokázal, že hořením látka na hmotnosti neztrácí, ale právě naopak hmotnost se zvětšuje. Vyslovil názor, že kovy hořením zvětšují svoji hmotnost, protože se slučují se vzduchem (kyslík ještě nebyl objevený). V r. 1773 Francouz Lavoisier opakoval Lamonosovy pokusy a dospěl k závěru, že při hoření se s kovem slučuje pouze určitá část vzduchu, přesně jen jedna pětina – tedy kyslík. Tak byly položeny základy nauky o hoření. Postupem času na základě práce mnohých vědců (zde je potřeba vzpomenout Angličana Davyho – studium plamene svíčky a Faradaye s jeho do teď známým pokusem), vznikla věda o hoření (Bučko, Osvald, 1998).
Tepelná degradace dřeva je ovlivněna především: §
chemickými
vlastnostmi
(chemické
složení,
tj.
podílem
celulózy,
hemicelulózy, ligninu a doprovodných složek dřeva); §
fyzikálními vlastnostmi (vlhkost, tepelná vodivost, měrná teplota);
§
mechanickými vlastnostmi (snížení pevnostních vlastností v důsledku výskytu trhlin);
§
atmosféra okolí (koncentrace hořlavých zplodin, rychlostí a směrem proudění vzduchu);
§
antipyrogenní úprava povrchu dřeva.
9
Termický rozklad dřeva probíhá přes celý komplex chemické reakce spojených s procesy přenosu hmoty a tepla, což značně komplikuje popisování mechanismů degradace. Charakteristiku rozkladu dřeva teplem za přítomnosti vzduchu (kyslíku) a nebo bez přístupu vzduchu do značné míry ovlivňuje chemické složení lignocelulózového materiálu (chemické složení dřeva) (Bučko, Osvald, 1998).
10
2 Cíl práce: Cílem práce je zjištění a porovnaní odolnosti neošetřeného masivního smrkového dřeva (Picea abies (L.) Karst.) vůči ohni v závislosti na tloušťce materiálu (5, 10, 15, 20 mm). Zkušební vzorky jsou opracovány frézováním. Sledují se zde především hmotnostní úbytky, vizuální změny a doba prohoření vzorku.
Pro výše uvedený cíl je nutno stanovit vhodný metodický postup, který bude umožňovat provedení dané zkoušky. Metodický postup bude založen na principu dle normy ČSN 73 0862 změny b Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot. Tato norma bude modifikována tak, aby bylo možné stanovit dobu, kdy dojde k prohoření zkušebního vzorku.
11
3 Proces hoření dřeva Různé materiály reagují na zvýšení teploty různě. Některé vstupují do reakce s kyslíkem (hořlavé materiály) a jiné zase ne (nehořlavé materiály). Všechny látky reagují na dodávku tepelné energie změnou vnitřní energie. Jestliže je látka v pevném skupenství, změna se projeví ve formě tepelné roztažnosti. V případě, že látka obsahuje vodu, dochází k sušení. Některé látky reagují změnou krystalické struktury, která může vyvrcholit a často i vyvrcholí, změnou skupenství. Dřevo patří mezi materiály, u kterých vyvrcholením reakce je hoření. Všechny hořlavé materiály se nechovají stejně. Jedna skupina materiálů vstupuje do reakce s kyslíkem přímo, druhá až po předcházejícím termickém rozkladu. Do této druhé skupiny materiálů patří i dřevo. Reakce dřeva na oheň se vyznačuje poměrně malou tepelnou roztažností v porovnání s jinými materiály (např. kovy). Při tepelném namáhání dochází zároveň k vysušení dřeva, což vede k dalším jevům (vznik napětí a trhlin), které mohou ovlivňovat reakci na oheň (Javořík, 1999).
Hoření je nejintenzivnější a součastně i nejnebezpečnější fází termické degradace dřeva. Při požárech v lesích, na skladech kulatiny, v budovách a v různých nadzemních i podzemních objektech, dochází k znehodnocování surovinných zdrojů, nehnutelných a hnutelných výrobků z masivního dřeva nebo z jeho různých kompozitních a panelových kombinací, ale i k znehodnocení nedřevěných materiálů typu textilií, plastů a často i materiálů nehořlavých, z minerálů a kovů, především lidským ztrátám v důsledku uhoření, udušení apod. (Reinprecht, 2001).
Proces hoření lze rozdělit do tří fází: §
Iniciace:
Vzplanutí.
§
Propagace:
Šíření plamene a intenzivní termický rozklad dřeva spojený s exotermickými reakcemi. Pro tuto fázi je typická tvorba hořlavých plynů a jejich termooxidační reakce s kyslíkem s produkcí tepelné i světelné energie.
§
Terminace: Bezplamenné hoření dřeva po předcházejícím ústupu plamenného hoření, až po úplný útlum hoření.
12
N základě součastných poznatků se dá vyslovit následující definice hoření dřeva: ,,Hoření dřeva je chemický proces, při kterém plynné produkty vznikají po čase prvního termolitického rozkladu polysacharidů a ligninu (resp. podle druhu dřeva a také doprovodných látek), reagují s kyslíkem v exotermických reakcích za uvolňováním tepelné i světelné energie (Reinprecht, 2001).
Podmínkou hoření dřeva je trvalá stabilita tzv. Faradayova trojúhelníku hoření: hořlavý materiál – zdroj tepla – kyslík. Z tohoto trojúhelníka odvodil Košík a kol. (1986) rotační model hoření (obr. 1), který znázorňuje vzájemné provázání děje pro celkový průběh hoření: §
rozklad makromolekulární látky (polysacharid, lignin) na prachové produkty;
§
přeměna hořlavých prchavých produktů na reaktivní částice plamene a tvorbu tepelného a světelného záření;
§
rozdělení tepla jednak zpět k povrchu makromolekulární látky a jednak do okolí.
nehořlavý zbytek
Q2 polymer
Q2
teplo
RH
A
voda, CO, CO2
B
teplo RH aktivní částice plamene
Q1
Q2
teplo
D
Q2
C ztráty
Obr. 1: Rotační model hoření makromolekulových látek (dřeva) (Reinprecht, 2001)
13
Do boxu A vstupuje polymer a teplo z vnějšího zdroje. Za přítomnosti kyslíku nebo jiného oxidujícího plynu podléhá materiál termooxidačnímu rozkladu s uvolněním tepla, vzniká z něho plynné palivo (RH) a nehořlavé produkty, které jsou plynné nebo pevné. V boxu B se palivo (RH) vlivem kyslíku a tepla přeměňuje na aktivní částice plamene (atomární kyslík, vodík atd.), přičemž součastně vznikají další nehořlavé produkty (CO2, voda, případně saze). Z aktivních částic za spoluúčasti paliva (RH) vzniká v boxu C značné množství tepla, které snížené o ztráty, se v boxu D rozděluje mezi boxy A a B. Je zřejmé, že pro ustálení hoření plamene (bez vnějšího zdroje tepla), musí dosáhnout tepelné toky Q1 a Q2 takovou hodnotu, aby rychlosti rotace dvou hlavních cyklů (A, B, C, D, A a B, C, D, B) byly dostatečně velké a součastně synchronizované. To znamená, že rychlosti přívodu a odvodu hmoty, resp. energie do jednotlivých boxů a z nich musí být v rovnováze. Intenzifikace kteréhokoliv vstupu do některého boxu, vyvolá zrychlení příslušného cyklu a tím i rychlosti ohřívání vzorku. Pro různé způsoby hoření materiálů lze rotační model odpovídajícím způsobem upravit. Např. při hoření cigarety nebo dřevěného uhlí je množství plynných produktů velmi malé. V tomto případě se box B stává součástí boxu D a cyklus se uzavírá ve smyslu rotace A, C, D, A (bezplamenné hoření) (Reinprecht, 2001).
3.1 Vlastnosti plamene Plamen může být definován i jako plynový objem, ve kterém probíhá proces hoření par a plynů. Můžeme ho rozdělit na dvě části: §
vnitřní, který obsahuje pásmo nehořlavých plynů a par;
§
vnější, pásmo hořících plynů a par.
3.1.1 Teplota plamene Teoretická teplota plamene je maximální teplota, které se dosahuje při spalování technických paliv nebo látek při požáru vznikajících.
14
Skutečná teplota hoření je vždy nižší. Ke snížení dochází v důsledku disociace CO2 a H2O, děj probíhá s tepelnými ztrátami, hoření se neuskutečňuje přesně s teoreticky potřebným množstvím vzduchu. Teplota hoření je závislá na složení spalin a je vždy vyšší tam, kde převažuje obsah dvojatomových plynů s nízkým molovým teplem. Teploty plamene se pohybují od 500 do více než 5000 °C.
Tab. 1: Teploty plamene některých tepelných zdrojů (Bučko, Osvald, 1997) Tepelný zdroj
Teplota [°C]
Plynový hořák
1 700 – 1 975
Lihový hořák
1 600 – 1 700
Hořící zápalky
650 – 800
Hořící svíčka
850 – 940
Cigareta
450 - 600
3.1.2 Laminární a turbulentní proudění O laminárním a turbulentním proudění rozhoduje Reynoldsové bezrozměrové kritérium: Re =
vdr h
v – rychlost proudění [m . s-1]; d – průměr [m]; r – hustota [kg . m-1]; h – dynamická viskozita [kg . m-1. s-1].
Při Re větším než 2300 je plamen turbulentní.
V laminární oblasti je výška plamene přímo úměrná rychlosti proudění pohybu hořlavých plynů a par. Tento plamen vzniká jen při velmi malé ploše hoření a malých příčných řezech proudění plynů. Vyskytuje se v ohništi jako je plynový hořák, svíčka atd. Při zvyšování rychlosti pohybu hořlavých plynů a par se výška plamene zvyšuje, dokud 15
nedosáhne kritické rychlosti. Špička plamene se při tom stane nestálou a začne pulzovat. Při dalším vzrůstání rychlosti (nad kritickou rychlost) se laminární proudění narušuje a vzniká proudění turbulentní. Při turbulentním proudění, vnikající pulzační rychlost začíná měnit rovný povrch plamene tak, jako by se dělil na jednotlivé objemy. Přitom, čím větší je rychlost proudění plynů a par, tím blíže k povrchu hořlaviny začíná turbulence. Tato změna tvaru plamene zapříčiňuje zvětšení celkového povrchu plamene a urychluje hoření.
3.1.3 Svítivost plamene Svítivost plamene je jev, ke kterému dochází při hoření organických látek. Podle svítivosti rozeznáváme: §
Plamen svítivý – při nízkém obsahu kyslíku v organické látce (pod 50%), v plameni se objevuje volný uhlík a plamen se stává svítivý.
§
Plamen nesvítivý – hořlavá látka obsahuje 50% a více kyslíku, uhlík zhoří a v plameni se nevyskytuje. Nesvítivý plamen má bleděmodré zbarvení a na denním světle je těžko pozorovatelný.
§
Plamen čadivý – organická látka neobsahuje kyslík, anebo jen jeho nepatrné množství (a obsah uhlíku v jeho složení převyšuje 60%), uvolňují v plameni také množství volného uhlíku, které nestačí shořet a vylučuje se ve formě sazí.
3.1.4 Rychlost šíření plamene Při hoření rozlišujeme dvě složky rychlosti: §
rychlost šíření plamene (u1) způsobená průnikem ohřátých produktů do neshořené směsi;
§
rychlost hoření (u2) – rychlost, kterou proniká plamen do neshořené směsí.
Hmotnostní spalovací rychlost vm se vyjadřuje v hmotnostních jednotkách látky spálených za jednotku času na jednotku průřezu [kg . m-3. s-1].
16
Lineární rychlost vo je určena vztahem: v0 = vm / ρ
[m . s-1]
ρ – hustota výchozí hořlavé směsi [kg . m-3]. (Bučko, Osvald, 1997)
Tab. 2: Rychlost hoření tuhých materiálů (Bučko, Osvald, 1997) Název
Střední rychlost hoření [kg . m-3. s-1]
Dřevo (14% vlhkosti)
50
Přírodní kaučuk
30
Fenoplasty
10
Papír
30
Žak, Reinprecht (1998) uvádí, že při požáru dřevo postupně od povrchu odhořívá rychlostí cca 0,7-1 mm.min-1. Dřevo tedy ztrácí svou pevnost postupně.
17
4 Termolitycká degradace polysacharidů a ligninu Termolitické reakce se uskutečňují při zvýšené teplotě dřeva. Jsou to reakce charakteru hemolytického i heterolytického za vzniku různých meziproduktů a produktů. Vlastní průběh termolytické reakce je ovlivněný především: §
intenzitou přiváděného tepla;
§
katalickými příměsemi především typu anorganických látek, tj. např. minerálie; aditiva (retardéry hoření, biocidy, tvrdidla lepidel, …) nebo emisí;
§
podmínkami přístupu kyslíku ke dřevu (obr. 2).
Obr. 2: Vliv tepla, anorganických látek a přítomnost kyslíku na průběh termické degradace dřeva (Reinprecht, 2001)
18
Rozdělení termolytických
reakcí
jednotlivých
polymerů
dřeva
(celulózy,
hemicelulózy, lignin) do dvou základních skupin podle Shafizadeha (1984) vzhledem k limitní teplotě 300 °C.
a) Pří teplotě do 300 °C se uskutečňují hlavně následující reakce: §
štěpení vazeb v makromolekulách polysacharidů spojené s poklesem polymeračního stupně;
§
eliminace (dehydratace) vody;
§
eliminace kyseliny octové z hemicelulóz;
§
štěpení vazeb mezi ligninem a hemicelulózami;
§
tvorba volných radikálů;
§
tvorba karbonylových, karboxylových a hydroperoxidových vazeb;
§
tvorba oxidů uhlíku (CO a CO2);
§
vytvoření reaktivního uhlíkatého zbytku.
b) Při teplotě nad 300 °C se uskutečňuje hlavně následující reakce: §
depolymerace celulózy za vzniku anhydromonosacharidů, např. levoglukozanu (1,6-anhydro-β-D-glukopyranóza);
§
štěpení vazeb C-C, C-O, i jiných, za tvorby různých nízkomolekulárních prchavých látek (H2O, CO ,CO2, metanol, formaldehyd, acetaldehyd, aj.);
§
repolymerace
rozkladných
meziproduktů
celulózy
ligninu
za
tvorby
kondenzovaných látek typu dehtů a karbanového zbytku s vysokým podílem uhlíku (Reinprecht, 2001).
Kyslík má ve všeobecnosti podpůrný vliv na intenzitu termolýzy komponentů dřeva, což se spojuje hlavně s možným nástupem exotermických termooxidačních reakcí již při nižších teplotách (Balog a Košík 1985). V daném smyslu, zvýšením
přívodu
vzduchu k dřevu, se urychluje jeho termický rozklad (obr. 2). Naopak, v inertní atmosféře (např. v dusíku N2) se termické degradace dřeva zpomalují (Reinprecht, 2001). Dřevo nehoří přímou reakcí kyslíkem. První změny v tuhých materiálech, které předcházejí hoření (tzv. iniciační stupeň), se týkají akumulace tepla dodaného určitým zdrojem. Teploty do 150 °C podněcují odpařování vody. Nad 160 °C se projevuje vlivem postupujících dehydratačních reakcí pomalý rozklad (endotermické povahy). V intervalu 19
180 až 210 °C už pozorujeme intenzivní rozklad, uvolňuje se velké množství prchavých produktů. Tvoří se hořlavé plyny, které při dostatečné koncentraci a teplotě vzplanou. Začátek exotermického rozkladu nastává při 270 až 280 °C. Při tomto procesu se uvolňuje velké množství tepla, které v podmínkách vylučováním ztráty do okolí, je schopné vyvolat hoření bez ohřevu. Tepelným rozkladem se styková vrstva dřeva a energického zdroje mění na dřevěné uhlí, které dosahuje teploty 400 až 500°C. Po shoření dřeva zůstává 0,5 až 1 % podíl popela obsahující převážně anorganické prvky (Ca, K, Mg, Na). Množství popela i jeho složení závisí na dřevině, věku stromu, poloze v kmeni a na stanovišti stromu (Javořík 1999).
Ze značného počtu exotermických výsledků Sanderman a Augustin 1963, Nassar a Mackey 1984, Shafizadeh 1984, Košík 1987,…), ke kterým se dospělo pomocí termických analýz (DTA – diferenciální termická analýza, TG – termogravimetrie, DTG – diferenciální termogravimetrie), plynové chromatografie, IČ – spektroskopie, kónického kalorimetru, kyslíkového čísla a jiných metod, je zřejmé, že termicky nejlabilnějším komponentem dřeva jsou hemicelulózy a naopak nejstabilnějším je lignin (Reinprecht, 2001).
celulózy sacharydická část Hlavní složky
(43 – 52 %) hemicelulóza
(polymery)
(20 – 35 %)
90 – 97 % aromatická část
lignin (20 – 35 %)
Dřevo polymery Doprovodné
organické
složky (3 – 10%)
monomery
(akcesorické, extraktivní)
aromáty
Obr. 3: Chemické složky ve dřevě 20
4.1 Termolýza celulózy Celulóza je odolnější než hemicelulóza. Při teplotách do 150 °C se z celulózy odpařuje koloidně
vázaná
voda (endotermický proces).
Výsledkem
je pokles
polymeračního stupně a nárůst krystalického podílu (Fengel, 1967). Termooxidační homolitycké radikálové depolymerizační reakce se zvýrazňují při teplotě nad 150 °C. Laktony a jiné oxidované formy celulózy se rozkládají dekarbonilací a dekarboxylací za tvorby oxidu uhelnatého (CO) a oxidu uhličitého (CO2), ale i dehydratací za tvorby vody (H2O). Komplexnější proces dehydratace celulózy nastává hlavně v její amorfní oblasti v rozmezí teplot 180 až 270°C. Při teplotě nad 300°C se makromolekula celulózy dostává do flexibilnějšího stavu, který umožňuje degradaci celulózy, která se projevuje narušením vazeb v základním řetězci podle radikálového mechanismu, koncový článek celulózy se mění na levoglukozan. Levoglukozan vzniká hlavně z krystalické celulózy. Při postupném zvyšování teploty do oblasti 500 °C se zvyšují buď reakce, při kterých se levoglukozan přeměňuje na hořlavé plyny, CO, CO2, a H2O, nebo reakce vedoucí více k tvorbě dehtových látek a zuhelnatého zbytku (Reinprecht, 2001).
4.2 Termolýza hemicelulózy Termolýza hemicelulózy je v
porovnání z
termolýzou celulózy podstatně
intenzivnější už při relativně nízkých teplotách. Její rozklad nastává už do 170 °C. Maximální míra rozkladu byla zaznamenána při teplotách 250 až 300 °C (Reinprecht, 2001).
4.3 Termolýza ligninu Termolýza ligninu je komplikovaný proces, při kterém se prolínají nejrůznější štěpení, ale i kondenzační reakce. Pří ohřevu ligninu v oblasti teploty 100 až 180 °C dochází nejprve k jeho plastifikaci (endotermická fáze). Další fáze jsou spojené 21
s průběhem různých chemických reakcí a mají převážně exotermický charakter (Reinprecht, 2001). Aktivní rozklad ligninu probíhá při teplotě 300 až 400 °C. Rozrušuje se struktura makromolekul a uvolňují se prchavé produkty. Rychlost jejich tvorby je nižší než u celulózy. Se zvyšováním teploty se rychlost rozkladu zpomaluje a dochází k akumulování kondenzujících aromatických struktur v tuhé fázi (Javořík, 1999). Při teplotách nad 400 °C se nerozložené meziprodukty ligninu přeměňují v značné míře i na dehtové látky, v závislosti od reakčních podmínek (Reinprecht, 2001).
Rozdílná odolnost základních stavebních složek dřeva se projeví nejen u rozdílných dřevin, ale i v jednotlivých vrstvách buněčné stěny. Dá se předpokládat, že termický rozklad buněk bude postupovat od lumenu směrem ke střední lamele, která má největší obsah ligninu a je termicky nejodolnější . Různost rozkladu základních složek dřeva a různost charakteristických reakcí při jednotlivých teplotních intervalech způsobuje diferenciaci procesu hoření na několik etap (tab. 3).
22
23
0 °C
100 °C
200 °C
300 °C
400 °C
500 °C
600 °C
700 °C
800 °C
900 °C
Teplota
Sušení
Bod vzplanutí
plynů
Samovznícení
Dohasínání uhlí
vznícení - 300 °C)
(již od samo –
produktů rozkladu
Hoření plynných
Fáze hoření
(především pára)
tepelné únosnosti
Začátek tvorby plynů
Začátek uhelnatění
z dehtových kapek
Tvorba dýmu
Konec uhelnění
Tvorba popela
rozkladu
Produkt termického
Plynné látky
zvětšení povrchu
Reakce s O2, tvorba trhlin,
celulózy a hemicelulózy
Měknutí ligninu, rozklad
Rozklad vláknité struktury
celulózy
Rozklad krystalické
Druh rozkladu
Horní hranice
při vnějším zdroji
Krátké vzplanutí
bez vnějšího zdroje
Zapálení a hoření
Komentář
Tab. 3: Etapy termické degracace dřeva při různých teplotách (Reinprecht, 2001)
vlivem poklesu vlhkosti
Zvyšování pevnosti
Nevratné ztráty pevnosti
Změna vlastností
5 Materiály a metody používané k zjišťování hořlavosti Hořlavost nelze jednoznačně definovat jako fyzikální veličinu. I když v současné době díky výpočetní technice existuje řada matematicko-fyzikálních modelů hoření tuhých materiálů, jejich aplikace na dřevo a materiály na bázi dřeva není zatím možná. Při hoření dřeva působí řada faktorů, které nelze do existujících modelů zařadit. Z toho plynou problémy se stanovením metody pro měření hořlavosti. Pro stanovení hořlavosti se tedy musí použít fyzikálních veličin, které mohou charakterizovat změny dřeva vystaveného teplu nebo hoření. Jde především o úbytek hmotnosti zkušebního vzorku vystaveného tepelnému namáhání, vznikajícímu teplu, spotřebě kyslíku a další. Dále je velmi obtížné přesně stanovit způsob a podmínky tepelného zatížení zkušebního materiálu. Používají se různé tepelné zdroje s rozdílnými parametry, liší se i tvar a rozměry zkušebních vzorků pro jednotlivé metody. Jsou dvě hlavní skupiny tepelných zdrojů: plamenný zdroj a tepelný zářič. Moderní zkušební metody v současnosti používají různé kombinace obou uvedených zdrojů a zároveň sledují více než jednu fyzikální veličinu. U moderních metod je samozřejmostí využití výpočetní techniky. Je jisté, že vývoj v této oblasti bude pokračovat a povede ke zvyšování objektivnosti metod, které budou schopny popsat více procesů probíhajících ve dřevě při jeho hoření. Z uvedených důvodů se problém hořlavosti řeší empiricky. Dosud neexistuje testovací metoda, která by byla úplně objektivní a dokázala by v sobě zachytit všechna specifika, která se vyskytují při hoření dřeva. Pro zkoušení hořlavosti existuje v současnosti velké množství testovacích metod, které jsou založeny na různých fyzikálních principech měření. Testovací metody hořlavosti lze rozdělit do třech základních skupin (Osvald, 1997): §
testovací metoda na bázi analytických chemických metod;
§
laboratorní testovací metody;
§
velkorozměrové testy.
Každá z uvedených skupin má své specifika. Problémem je výběr správné testovací metody v dané skupině metod a korelace mezi výsledky v jedné skupině i mezi jednotlivými skupinami metod. Z analytických chemických metod stojí za zmínku metoda kyslíkového čísla. Své uplatnění nachází hlavně při vzájemném porovnávaní hořlavosti syntetických i přírodních 24
polymerů. Podstatou této metody je určení minimální koncentrace kyslíku, při které je zkušební vzorek ještě schopen hořet. V současné době u nás platí pro zkoušení touto metodou ČSN EN ISO 4589 (nahrazující ČSN 64 0756). Velkou předností této metody je její dobrá reprodukovatelnost a možnost poskytnout číselné výsledky pro řadu materiálů v širokém rozmezí hodnot. K použití této metody ještě existuje mnoho výhrad. Hlavní nevýhodou je výrazná odlišnost podmínek pro stanovení OI (oxygen index) od podmínek hoření materiálů v reálné situaci. Už samotná koncentrace kyslíku je při zkoušce většinou úplně odlišná od běžných atmosférických podmínek. Dále do analytických chemických metod patří metody termické analýzy, které umožňují sledovat procesy při zahřívání nebo ochlazování pevných látek (dehydrataci, oxidaci, krystalizaci, sublimaci, polymerizaci, fázové přeměny atd.). Při velkorozměrových testech jsou zkoušeny konkrétní hotové výrobky nebo jejich modely. Nevýhodou je jejich ekonomická náročnost. Výhodou těchto metod je to, že podmínky a průběh hoření jsou v podstatě shodné jako při skutečném požáru (Osvald, 1997).
5.1 Laboratorní testovací metody pro stanovení hořlavosti
5.1.1 ČSN 73 0862 Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot Podle metody ČSN 73 0862 se testuje hořlavost všech stavebních materiálů, které se zařazují do jednotlivých tříd hořlavosti na základě hodnoty Q. Hodnota Q se stanoví na základě testů ve speciálním zkušebním zařízení. Používají se zkušební vzorky o rozměrech 195 x 220 x tloušťka, která se liší podle objemové hmotnosti zkoušeného materiálu a pohybuje se v rozmezích 3 až 30 mm. Zkušební soubor tvoří 5 vzorků. Tato metoda používá na testování hořlavosti dva tepelné zdroje: sálavý a plamenný. Nejprve se provede kalibrační zkouška v uzavřeném zkušebním zařízení za podmínek, které přesně stanoví norma. Při této zkoušce se zaznamenává teplota spalin v komíně zkušební komory v závislosti na čase. Z těchto údajů se sestaví tzv. kalibrační křivka. Poté se testují jednotlivé zkušební vzorky.
25
Hlavním hodnotícím kritériem je rozdíl teplot spalin mezi materiálovou a kalibrační křivkou, které se měří termočlánkem v komíně zkušební komory. Materiál se zkouší při režimu, který má následující etapy: 1. etapa – 0. až 3. min. - působí plamen plynového hořáku; 2. etapa – 4. až 5. min. - bez působení tepelného zdroje; 3. etapa – 6. až 20. min. - působení plynové hořáku a elektrických spirál.
Jednotlivé etapy zahrnují všechny fáze hoření, což zaručuje vysokou objektivitu testu. Etapy představují vzplanutí, šíření plamene a vlastní hoření.
Z naměřených hodnot se vypočte hodnota Q podle vzorce:
∆T5 Q = ρ ∆ ⋅ T 3
1
2
⋅ ∆Tmax ⋅
20 τ max
Q
- poměrné číslo [bez rozměru];
∆T3
- aritmetický průměr rozdílů teplot mezi kalibrační a materiálovou křivkou v třetí minutě zkoušky [°C];
∆T5
- aritmetický průměr rozdílů teplot mezi kalibrační a materiálovou křivkou v páté minutě zkoušky [°C];
ρ
- objemová hmotnost testovaného materiálu [g.cm-3];
∆Tmax - aritmetický průměr maximálních rozdílů teplot mezi kalibrační a materiálovou křivkou v čase τmax [°C]; τ max
- aritmetický průměr časů k dosažení maximálního rozdílu teplot [min.].
Tab. 4: Třídy hořlavosti dle ČSN 73 0862 Označení stupně hořlavosti nehořlavé A nesnadno hořlavé B
Hodnota Q do 50 nad 50 do 150
C1
těžce hořlavé
nad 150 do 300
C2
středně hořlavé
nad 300 do 600
C3
lehce hořlavé
nad 600 26
I přesto, že jde o vcelku objektivní metodu, vyskytuje se zde několik nedostatků. Vzorec pro výpočet hodnoty Q používá rozdíly teplot ve zlomku. Může dojít k situaci, kdy bude hodnota Q při různých rozdílech ve 3. a 5. minutě stejná, např. bude-li rozdíl 2 a 3 °C, ale i 20 a 30 °C.
Dále je zde jeden technický nedostatek, a to neschopnost testovat pěnotvorné retardéry. Ty při ohřevu napěňují tak, že ucpávají trysky plynového hořáku anebo zkratují elektrické topné spirály. Z toho důvodu byla tato metodika doplněna Změnou b, která je určena pro testování uvedených materiálů. Tato změna je návratem k dříve používané metodě stanovení hořlavosti.
5.1.2 ČSN 73 0862 Změna b Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot Zkoušení dle ČSN 73 0862 Změna b je založena na přímém působení plamene na testovaný materiál po dobu 10 minut. Zkušební těleso (o rozměrech 200 x 100 x h – dle normy) je umístěno pod úhlem 45° vůči vodorovné rovině. Pod středem zkušebního tělesa je umístěn plynový hořák. Ten je seřízen tak, aby plamen dosahoval výšky 100 mm a vzdálenost mezi ústím hořáku a středem vzorku byl 90 mm.
Hodnotícím kritériem je úbytek hmotnosti zkušebního tělesa, který se vypočte dle vzorce:
∆m =
m0 − m1 ⋅ 100 m0
[%]
Δm
úbytek hmotnosti [%];
m0
hmotnost zkušebního vzorku před zkouškou [g];
m1
hmotnost zkušebního vzorku po zkoušce [g].
27
Podle Q i podle Δm se materiály zařazují do pěti tříd hořlavosti: Tab. 5: Třídy hořlavosti dle ČSN 73 0862- Změny b Označení stupně hořlavosti nehořlavé A nesnadno hořlavé B
Hmotnos. úbytek Δm [%] Δm ≤ 2 2 < Δm ≤ 5
C1
těžce hořlavé
5 < Δm ≤ 10
C2
středně hořlavé
10 < Δm ≤ 50
C3
lehce hořlavé
Δm > 50
5.1.3 Metoda DIN 4102 Stejně jako ČSN používá i DIN 5 tříd hořlavosti, ale mezi výsledky hořlavosti podle těchto norem neexistuje korelace, protože principy metod se liší. Na rozdíl od ČSN je pro zatřídění do tříd hořlavosti dle DIN nutno použít více zkušebních metod.
Tab. 6: Třídy hořlavosti dle DIN 4102 A1, A2
nehořlavý
B1
těžce zápalný
B2
středně zápalný
B3
lehce zápalný
Pro zařazení do třídy A1 se používá test ,,hoří – nehoří” (ISO 1182). Vzorek je při tomto testu vystaven po dobu 20 minut teplotě 800 až 850 °C. Materiál se pokládá za nehořlavý, když: §
průměrná hodnota údajů všech termočlánků, kterými se měří teplota v peci, nepřesáhne ustálenou počáteční teplotu v peci o více než 50 °C;
§
průměrná hodnota všech termočlánků, kterými se měří povrchová teplota vzorku, nepřesáhne ustálenou počáteční teplotu o více než 50 °C;
§
průměrná hodnota úbytku hmotnosti není větší než 50%;
§
průměrná hodnota všech zaznamenaných nejdelších hodnot času trvání plamene v peci není delší než 10 sekund. 28
Pro třídy hořlavosti A2 a B1 se používá zařízení nazývané ,,Brandschacht”. V tomto zařízení se zkoušejí najednou 4 vzorky o rozměrech 190 x 1000 mm. Jsou uloženy tak, že tvoří čtvercový komín a jsou vystaveny plameni ze speciálního čtvercového hořáku. Zařízení umožňuje testovat materiál do tloušťky 80 mm. Při zkoušce se zařízení nejprve vyhřeje na předepsanou teplotu. Pak se do něho vloží zkoušený materiál na dobu 10 minut. Po této době se přeruší činnost tepelného zdroje a dalších 10 minut se materiál ponechá ve vyhřátém zařízení. Hodnotí se teplota spalin (A2 do 120 °C, B1 do 200 °C) a také velikost části zkušebních těles, na kterých nejsou známky hoření. Materiál, který tomuto testu nevyhoví se testuje dalším testem. Zkušební zařízení je tvořeno malým plynovým hořákem, který je skloněn pod úhlem 45° k vodorovné rovině. Před tímto hořákem je ve svislé poloze umístěn zkušební vzorek, který je uchycen v kovovém rámu. Jestliže materiál nevyhoví ani této zkoušce, je zařazen do poslední třídy hořlavosti – B3.
5.1.4 Další metody zkoušení hořlavosti Francouzský systém testování hořlavosti se opět liší jak od ČSN tak i od DIN. Používá také 5 tříd hořlavosti:
Tab. 7: Třídy hořlavosti dle francouzské normy M.0
nehořlavý
M.1
nezápalný
M.2
těžce zápalný
M.3
středně zápalný
M.4
lehce zápalný
Základní testovací metodou je metoda ,,Epiradiateur” (Osvald, 1997). Vzorky o rozměrech 300 x 400 x max. 120 mm se testují v uzavřené komoře. Vzorky jsou upnuty pod úhlem 45° k vodorovné rovině. Tepelnými zdroji jsou tepelný ohřívač umístěný pod vzorkem a iniciační hořák na zapalování vznikajících zplodin, který je umístěn nad nebo pod vzorkem. Test trvá 20 minut. 29
Dále se ve Francii používá test ,,Bruleur electrique” (Osvald, 1997). Jde o podobný princip jako v předchozím případě. Vzorky o rozměrech 600 x 180 mm jsou upnuty pod úhlem 30° k vodorovné rovině. Tepelným zdrojem je elektrický ohřívač, který je umístěn pod vzorkem. Doba testu je 5 minut. Kromě hořlavosti se sledují i jiné vlastnosti dřeva související s jeho hořením nebo s jeho tepelnou degradací. Jde především o šíření plamene po povrchu a stanovení zápalnosti (Osvald, 1997).
5.1.5 Zkouška zapalitelnosti podle ČSN EN ISO 11925-2
Tato zkouška je určena ke stanovení zapalitelnosti stavebních výrobků. Vzorky zkoušených materiálů jsou vystaveny účinku malého plamene. Norma slouží pro určení Eurotřídy, a to pro stavební výrobky i pro podlahové krytiny. Zkouška se provádí se 6 vzorky o rozměru 250 x 90 mm. Na vzorcích se označí tužkou příčná linka ve vzdálenosti 150 mm od místa zapálení. Rozlišujeme dvě metody stanovení zapalitelnosti. Při zapálení na plochu je vzdálenost spodního okraje ústí hořáku od povrchu vzorku 5 mm, osa hořáku protíná podélnou osu vzorku 40 mm od jeho spodní hrany. Při zapalování na spodním okraji vzorku je vzdálenost ústí hořáku od povrchu vzorku 16 mm. Osa hořáku svírá s vodorovnou rovinou úhel 45°. Vzorek zkoušeného materiálu se upne do kovového držáku. Materiál se exponuje (zapaluje) plamenem po dobu 15 nebo 30 s. Sleduje se, zda se v průběhu zkoušky plamen rozšíří svisle vzhůru do vzdálenosti 150 mm od místa působení plamene.
30
5.2 Výběr metody Zvolená metoda vychází z ČSN 73 0862 Změna b Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot. Následující metoda je na rozdíl od ČSN Změna b určená pouze pro dřevěné materiály. Byla zvolena, protože vyhovuje požadavkům kladených na průběh zkoušky. Nevyžaduje finančně nákladné laboratorní zařízení a je ji možno provádět ve školních laboratořích nebo přímo u výrobců konstrukčních materiálů ze dřeva.
Při této metodě je zkušební vzorek vystaven přímému působení plamene po dobu 10 minut, ale abychom stanovily dobu prohoření zkušebního vzorku, tak jsme nechali plamen působit až do doby, kdy došlo k prohoření zkušebního vzorku. Hlavním hodnotícím kritériem je hmotnostní úbytek, vizuální změny a doba prohoření zkušebního vzorku.
5.2.1 Zkušební zařízení a) Laboratorní kahan na plynné palivo se zdrojem plynu (propan – butan). b) Stojan s kovovým rámečkem pro uchycení zkušebního vzorku pod úhlem 45° k vodorovné rovině. c) Analytické váhy s přesností vážení ± 0,01 g a rozsahem od 0 do 350 g. Typ Scaltec. d) Stopky. e) Vlhkoměr s přesností 1 % a rozsahem 0 až 20 %. Typ Wagner. f) Zařízení k měření délky s přesností 0,01 mm. g) Digestoř s odsáváním.
5.2.2 Zkušební vzorky Pro zkoušku dle normy ČSN 73 0862 Změny b Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot, byly vytvořeny skupiny zkušebních vzorků podle tloušťky materiálu (5, 10, 15 a 20 mm). Pro každou skupinu bylo vyhotoveno 10 vzorků. Ke zkoušce se používají zkušební vzorky, které jsou z masivního smrkového dřeva (Picea abies (L.) Karst.). Plocha vzorku má radiální směr vláken a jsou opracovány
31
frézováním. Zkušební vzorky mají délku 200 mm a šířku 100 mm a tloušťku 5, 10, 15 a 20 mm (obr. 4). Vzorky se před zkouškou klimatizují při teplotě vzduchu 20 ± 5 °C a relativní vlhkosti vzduchu 60 ± 5% po dobu 4 týdnů. Při klimatizaci musí byt zajištěn volný přístup vzduchu ke všem vzorkům. Zkoušet se mohou vzorky, u nichž rozdíl hmotnosti mezi dvěma váženími následujícími po 48 hodinách není větší než 1%.
Obr. 4: Zkušební smrkový vzorek (Picea abies (L.) Karst.)
Před samotnou zkouškou se provede: a) Označení vzorku. b) Zjištění vlhkosti jednotlivých zkušebních vzorků pomocí vlhkoměru. c) Změření délky, šířky a tloušťky zkušebních vzorků na ± 0,01 mm. Délka, šířka, tloušťka se měří vždy ve dvou místech (obr. 5). Z těchto měření se provede aritmetický průměr. d) Zvážení zkušebních vzorků s přesností ± 0,01 g. e) Popis vzorku. f) Ze získaných hodnot se vypočítá objemová hmotnost ρ [kg.m-3].
32
l – místa měření délky, b – místa měření šířky, h – místa měření tloušťky
Obr. 5: Místa měření prováděných na zkušebním vzorku (ČSN 73 0862 – Změna b)
5.2.3 Postup zkoušky Prohoření zkušebního vzorku se zkouší v laboratorním prostředí při teplotě 20 ± 5°C a relativní vlhkosti vzduchu 60 ± 5 °C v digestoři s odsáváním. Kovový rámeček, do kterého se vkládá zkušební vzorek se upevní do kovového stojanu. Rámeček je pod úhlem 45° k vodorovné rovině. Rámeček pod úhlem se připevní šroubem tak, aby nedošlo během zkoušky k změně úhlu. Stojan se postaví na váhy tak, aby rámeček přesahoval přes okraj váhy. Nastaví se průtok topného plynu tak, aby plamen dosahoval výšky 100 mm (od ústí kahanu) a byl nesvítiví. Zajistí se, aby byl průtok plynu během zkoušení všech vzorků stále stejný. Do rámečku se vloží zkušební vzorek a provede se vynulování váhy. Zapálený kahan se postaví pod střed spodní plochy zkušebního vzorku v místě průsečíků úhlopříček. Vzdálenost průsečíku úhlopříček na spodní straně vzorku od ústí kahanu je 90 mm (obr. 6). Plamen působí na zkušební vzorek až do doby, kdy dojde k prohoření vzorku. Od 1. do 15. minuty se na váze přečte hmotnostní úbytek zkušebního vzorku po 1 minutě a od 15. minuty po 5 minutách s přesností na 0,01 g. Za prohoření zkušebního vzorku se považuje vznik trhliny, kdy lze skrze vzorek vidět na druhou stranu (obr. 7). Až dojde k prohoření zkušebního vzorku, kahan se odstaví do vzdálenosti nejméně 500 mm od zkušebního vzorku, zaznamená se čas prohoření a hmotnost zkušebního vzorku v době prohoření. Po ukončení zkoušky dojde k uhašení zkušebního vzorku ponořením do vody.
33
V průběhu zkoušky se sledují zejména změny barvy zkušebního vzorku a všechny probíhající jevy (žhnutí, tvorby dýmu, změna barvy, zápach, zuhelnatění povrchu vzorku, prohoření apod.) Sleduje se také čas, ve kterém popisovaný jev nastal.
1 – zdroj plynu 2 – plynový kahan 3 – vzorek 4 – držák vzorku 5 – váha pro průběžné vážení během zkoušky
l = 90 mm
Obr. 6: Schéma zkušebního zařízení (ČSN 73 0862 – Změna b)
Obr. 7: Prohoření zkušebního vzorku – ukončení měření (vlevo – horní strana, vpravo – spodní strana)
34
5.2.4 Vyhodnocení zkoušky Vzorec pro výpočet procentuálního hmotnostního úbytku:
∆m =
m0 − m1 ⋅ 100 [%] m0
Δm
hmotnostní úbytek [%]
m0
hmotnost zkušebního vzorku před zkouškou [g]
m1
hmotnost zkušebního vzorku po zkoušce [g]
35
6 Výsledky jednotlivých zkušebních vzorků Dále jsou prezentovány výsledky prohoření jednotlivých zkušebních vzorků v závislosti na tloušťce materiálu.
Všechny vzorky jsou z masivního smrkového dřeva (Picea abies (L.) Karst.) a plocha vzorku má radiální směr vláken. Jejich povrch je opracován technologií frézování. Vzorky mají rozměr 200 x 100 x tloušťka materiálu v mm, kde tloušťka má vliv na dobu prohoření zkušebního vzorku. Pro jednotlivé tloušťky materiálu bylo použito 10 zkušebních vzorků. Vzorky 1 – 10 mají tloušťku 5 mm, 21 – 48 mají tloušťku 10 mm, 50 – 59 mají tloušťku 15 mm a 60 – 69 mají tloušťku 20 mm.
U všech vzorků byla provedena zkouška prohoření a jednotlivé údaje o průběhu prohoření jsou zaznamenány v tabulkách 8, 9, 10 a 11 v příloze. Jednotlivé tabulky jsou vypracovány pro jednotlivé tloušťky vzorků. Dále jsou v jednotlivých tabulkách z naměřených hodnot vypočítány aritmetické průměry, maximální a minimální hodnoty, směrodatné odchylky a variační koeficienty.
Z každé skupiny tloušťky materiálu byly vybrány vzorky, které jsou nafoceny od začátku hoření až do prohoření zkušebního vzorku. Dokumentují průběh prováděné zkoušky prohoření.
36
6.1 Skupina zkušebních vzorků o tloušťce 5 mm – smrk ztepilý Od vložení hořícího kahanu pod zkušební vzorek, dochází k rychlému hoření vzorku a šíření plamene po spodní ploše vzorku (obr. 8). Dochází k zuhelnatění povrchu a následkem toho k ústupu šíření plamene po ploše vzorku. Další průběh degradace vzorku plamenem se projevuje pouze jeho žhnutím, které je stabilní až do konce zkoušky (prohoření vzorku). Okolo 2. až 3. minuty se na druhé straně zkušebního vzorku začíná objevovat změna barvy (tmavnutí). Konec zkoušky nastal v době, kdy došlo k prohoření zkušebního vzorku (obr. 9). Celý průběh hoření je zaznamenám na obrázku 16 a 17, kde pro znázornění byl použit vzorek č. 9 a 10. Během celé zkoušky lze cítit zápach. Průměrná hodnota doby prohoření je 4 minuty a 56 sekund. Po ukončení zkoušky byly vzorky zvlněny.
Obr.: 8 Počátek hoření ve 40 s. u vzorku č. 10
Obr.: 9 Konečný stav vzorku č. 10 po zkoušce - prohoření
V tabulce 9 jsou znázorněny hmotnostní úbytky v gramech, konečný úbytek hmotnosti (m), procentuální vyjádření konečného hmotnostního úbytku (Δm) a čas, kdy došlo k prohoření vzorku (tp). Dále jsou zde znázorněna políčka zelenou barvou, kdy došlo ke změně barvy na druhé straně vzorku. U vzorku č. 4 došlo k prohoření za velmi krátkou dobu 2. minut a 36. sekund. Došlo k intenzivnímu hoření celého vzorku a při hoření vytékala pryskyřice a vznikal černý dým. Nejdéle odolávaly působení plamene vzorky č. 3 a 10. K prohoření došlo u vzorku č. 3 za 6 minut a 03 sekund a u vzorku č.10 za 6 minut a 05 sekund. U ostatních vzorků došlo k prohoření okolo 4. až 5. minuty (viz. tab. 9). 37
Do grafu 1 jsou vyneseny hmotnostní úbytky z tabulky 9. Hmotnostní úbytky jsou po každé minutě všech měřených vzorků o tloušťce 5 mm. Průměrnými hodnotami je proložena křivka znázorňující trend těchto hodnot.
Vzoreky o tl. 5 mm
Hmotnostní úbytek [g]
4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0
1
2
3
4
5
6
7
Čas [min.]
Graf 1 Závislost hmotnostních úbytků na čase – tloušťka vzorků 5 mm
U vzorků o tloušťce 5 mm je největší hmotnostní úbytek ve 2. minutě. V následujících minutách dochází postupně ke zmenšování hmotnostních úbytků. Proložená křivka průměrných hodnot má v prvních minutách strmější průběh a dále pozvolně klesající.
38
6.2
Skupina zkušebních vzorků o tloušťce 10 mm – smrk ztepilý Od vložení hořícího kahanu pod zkušební vzorek, dochází k rychlému hoření
vzorku a šíření plamene
po spodní ploše vzorku. Dochází k zuhelnatění povrchu a
následkem toho k ústupu šíření plamene po ploše vzorku. Další průběh degradace vzorku plamenem se projevuje pouze jeho žhnutím, které je stabilní až do konce zkoušky (prohoření vzorku). U vzorků o tloušťkách 10 mm je žhavení vzorku podstatně delší než u vzorků o tloušťce 5 mm. Okolo 6. až 7. minuty se na druhé straně zkušebního vzorku začíná objevovat změna barvy (tmavnutí) (obr.10). Konec zkoušky nastal v době, kdy došlo k prohoření zkušebního vzorku (obr.11). Celý průběh hoření je zaznamenám na obrázku 18 a 19, kde pro znázornění byl použit vzorek č. 47 a 48. Po celou dobu zkoušky byl cítit mírný zápach. Průměrná hodnota doby prohoření je 20 minut a 14 sekund.
Obr.: 10 Změna barvy v 7. minutě u vzorku č. 48
Obr.:11 Konečný stav vzorku č.48 po zkoušce - prohoření
V tabulce 10a, b jsou znázorněny hmotnostní úbytky v gramech, konečný úbytek hmotnosti (m), procentuální vyjádření konečného hmotnostního úbytku (Δm) a čas, kdy došlo k prohoření vzorku (tp). Dále jsou zde znázorněna políčka zelenou barvou, kdy došlo ke změně barvy na druhé straně vzorku. Nejméně odolávaly působení plamene vzorky č. 44 a 21. K prohoření došlo u vzorku č. 44 za 17 minut a 22 sekund a u vzorku č. 21 za 18 minut a 27 sekund. Nejdéle odolával působení plamene vzorek č. 22, kdy došlo k prohoření u vzorku ve 24. minutě. U ostatních vzorků došlo k prohoření okolo 20. až 21. minutě (viz. tab. 10a, b). 39
Do grafu 2 jsou vyneseny hmotnostní úbytky z tabulky 10. Hmotnostní úbytky jsou po 5. minutách u všech měřených vzorků o tloušťce 10 mm. Je to tím, že od 15. minuty v průběhu hoření byly odečítány hmotnostní úbytky z váhy po 5 minutách. Průměrnými hodnotami je proložena křivka znázorňující trend těchto hodnot.
Vzorky o tl. 10 mm
Hmotnostní úbytek [g]
14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0
5
10
15
20
25
Čas [min.]
Graf 2 Závislost hmotnostních úbytků na čase – tloušťka vzorků 10 mm
Z grafu 2 vyplývá, že u vzorků o tloušťce 10 mm jsou průměrné hmotnostní úbytky pozvolna klesající. V 1. až 10. minutě je křivka průměrných hodnot strmější než v následujících minutách. Znamená to, že do 10. minuty jsou hmotnostní úbytky největší a postupně se zmenšují.
40
6.3 Skupina zkušebních vzorků o tloušťce 15 mm – smrk ztepilý Od vložení hořícího kahanu pod zkušební vzorek, dochází k rychlému hoření vzorku a šíření plamene po spodní ploše vzorku. Dochází k zuhelnatění povrchu a následkem toho k ústupu šíření plamene po ploše vzorku. Další průběh degradace vzorku plamenem se projevuje pouze jeho žhnutím(obr. 12), které je stabilní až do konce zkoušky (prohoření vzorku). Mezi 15 a 20 minutou se na druhé straně zkušebního vzorku začíná objevovat změna barvy (tmavnutí). Konec zkoušky nastal v době, kdy došlo k prohoření zkušebního vzorku (obr. 13). Průběh zkoušky trval pro jeden vzorek podstatně déle než u předchozích zmiňovaných vzorku. Celý proběh hoření je zaznamenám na obrázku 20, kde pro znázornění byl použit vzorek č. 59. Průběh zkoušky byl u všech vzorků přibližně stejný. V celém průběhu hoření byl cítit mírný zápach. V závěru zkoušky poletovaly ze vzorků saze. Průměrná hodnota doby prohoření je 35 minut a 49 sekund.
Obr.: 12 Žhnutí vzorku plamene v 25. minutě u vzorku č.53
Obr.: 13 Detail konečného stavu po zkoušce u vzorku č. 53 (38:47min.)
V tabulce 11a, b jsou znázorněny hmotnostní úbytky v gramech, konečný úbytek hmotnosti (m), procentuální vyjádření konečného hmotnostního úbytku (Δm) a čas, kdy došlo k prohoření vzorku (tp). Dále jsou zde znázorněna políčka zelenou barvou, kdy došlo ke změně barvy na druhé straně vzorku. Časy, kdy došlo k prohoření vzorků jsou rozptýleny v intervalu od 31 minut a 27 sekund (vzorek č. 56) do 38 minut a 47 sekund (vzorek č. 53). 41
Do grafu 3 jsou vyneseny hmotnostní úbytky z tabulky 11. Hmotnostní úbytky jsou po 5. minutách u všech měřených vzorků o tloušťce 15 mm. Je to tím, že od 15 minuty v průběhu hoření byly odečítány hmotnostní úbytky z váhy po 5 minutách. Průměrnými hodnotami je proložena křivka znázorňující trend těchto hodnot.
Vzorky o tl. 15 mm
Hmotnostní úbytek [g]
12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0
10
20
30
40
Čas [min.] Graf 3 Závislost hmotnostních úbytků na čase – tloušťka vzorků 15 mm
Z grafu 3 vyplývá, že u vzorků o tloušťce15 mm jsou průměrné hmotnostní úbytky pozvolna klesající. V 1. až 10. minutě je křivka průměrných hodnot strmější než v následujících minutách. Znamená to, že do 10. minuty jsou hmotnostní úbytky největší a postupně se zmenšují.
42
6.4 Skupina zkušebních vzorků o tloušťce 20 mm – smrk ztepilý Od vložení hořícího kahanu pod zkušební vzorek, dochází k rychlému hoření vzorku a šíření plamene po spodní ploše vzorku. Tento jev přetrvává od 1. do 5 minuty. Dále dochází k zuhelnatění povrchu a následkem toho k ústupu šíření plamene po ploše vzorku. Další průběh degradace vzorku plamenem se projevuje pouze jeho žhnutím, které je stabilní až do konce zkoušky (prohoření vzorku). Mezi 25. až 35. minutou se na druhé straně zkušebního vzorku začíná objevovat změna barvy (tmavnutí) (obr. 14). Konec zkoušky nastal v době, kdy došlo k prohoření zkušebního vzorku (obr. 15). Celý průběh hoření je zaznamenám na obr. 21 a 22, kde pro znázornění byl použit vzorek č. 60 a 61. Průběh zkoušky byl u všech vzorků přibližně stejný. V celém průběhu hoření byl cítit mírný zápach a bílý dým. V závěru zkoušky poletovaly ze vzorků saze. Průměrná hodnota doby prohoření je 53 minut a 22 sekund.
Obr.: 14 Barevná změna v 45. minutě u vzorku č. 61
Obr.: 15 Konečný stav vzorku č. 60 po ukončení zkoušky
V tabulce 12a, b, c jsou znázorněny hmotnostní úbytky v gramech, konečný úbytek hmotnosti (m), procentuální vyjádření konečného hmotnostního úbytku (Δm) a čas, kdy došlo k prohoření vzorku (tp). Dále jsou zde znázorněna políčka zelenou barvou, kdy došlo ke změně barvy na druhé straně vzorku. Nejméně odolávaly působení plamene vzorky č. 66 a 67. K prohoření došlo u vzorku č. 66 v 47. minutě a 16. sekundě a u vzorku č. 67 v 49. minutě a 33. sekundě. Nejdéle odolával působení plamene vzorek č. 63, kdy došlo k prohoření u vzorku v 57. minutě a 35. sekund. U ostatních vzorků došlo k prohoření kolem 55. až 56. minuty (viz. tab. 12a, b ,c). 43
Do grafu 4 jsou vyneseny hmotnostní úbytky z tabulky 12. Hmotnostní úbytky jsou po 5. minutách u všech měřených vzorků o tloušťce 20 mm. Je to tím, že od 15. minuty v průběhu hoření byly odečítány hmotnostní úbytky z váhy po 5. minutách. Průměrnými hodnotami je proložena křivka znázorňující trend těchto hodnot.
Vzorky o tl. 20 mm
Hmotnostní úbytek [g]
12 10 8 6 4 2 0 0
10
20
30
40
50
60
Čas [min.] Graf 4 Závislost hmotnostních úbytků na čase – tloušťka vzorků 20 mm
Z grafu 4 vyplývá, že u vzorků jsou průměrné hmotnostní úbytky pozvolna klesající. Křivka průměrných hodnot je do 15 minut strmější než v následujících minutách. Znamená to, že do 15. minuty jsou hmotnostní úbytky největší a postupně se zmenšují.
44
6.5
Srovnání času prohoření zkušebních vzorků V tabulce 8 jsou znázorněny průměrné hodnoty doby prohoření pro každou
tloušťku zkoušených vzorků. Dále jsou v tabulce průměrné hmotnostní úbytky, a to do 15 minut po 1 minutě a od 15. minuty po 5 minutách u vzorků o tloušťce 5, 10, 15 a 20 mm.
Tab. 8 Souhrnné údaje jednotlivých tloušťek zkoušených vzorků Čas [min.] w [%] ρ [kg.m-3] mo [ g] 1 min. 2 min. 3 min. 4 min. 5 min. 6 min. 7 min. 8 min. 9 min. 10 min. 11 min. 12 min. 13 min. 14 min. 15 min. 20 min. 25 min. 30 min. 35 min. 40 min. 45 min. 50 min. 55 min. mtp [g] m [ g] ∆m
tp [min.] v [mm.min.-1]
5 mm 7,7 464,69 44,70 2,34 2,98 2,42 1,14 0,50
Průměrné hodnoty vzorků 10 mm 15 mm 7,25 7,75 418,08 418,08 83,41 134,24 2,59 2,24 2,35 2,13 1,85 2,74 1,82 1,62 1,36 1,12 1,33 1,23 1,23 1,21 1,00 1,03 0,85 0,99 0,67 1,12 0,56 0,99 0,48 1,01 0,41 0,87 0,35 0,85 0,32 0,84 1,25 3,33 2,46 1,95 1,59
0,72 9,44 21,17
0,84 18,46 22,13
0,57 28,27 21,12
20 mm 6,74 433,94 174,41 2,63 2,18 1,68 1,31 1,36 1,17 1,08 1,10 1,17 1,02 0,95 0,97 0,83 0,91 0,88 4,10 3,54 3,23 2,89 2,64 2,31 2,24 2,46 0,98 41,96 24,04
4:56 1,014
20:14 0,714
35:49 0,419
53:22 0,374
45
V grafu 5 jsou znázorněny průměrné časy prohoření z tabulky 8 v závislosti na tloušťce materiálu .
Závislost doby prohoření a tloušťky materiálu
Tloušťka materiálu [mm]
25
20 53:22 15 35:37 10 20:14 5 4:56 0 0
10
20
30
40
50
60
70
Prohoření vzorku [min.] Graf 5 Závislost času prohoření na tloušťce materiálu
Z grafu 5 vyplývá, že čím je větší tloušťka materiálu, tím je i delší doba, kdy dojde k prohoření materiálu. Z toho plyne, že s větší tloušťkou materiálu, dřevo více odolává vůči ohni. Křivka spojnicového trendu v prvních minutách stoupá strměji a v dalších minutách stoupá pozvolna.
46
V grafu 6 je znázorněna závislost hustoty na čase prohoření zkušebních vzorků pro jednotlivé tloušťky materiálu. U jednotlivých zkušebních vzorků o tloušťce 5, 10, 15 a 20 mm jsou časy prohoření proloženy křivkou znázorňující trend těchto hodnot.
Závislost hustoty na čase prohoření
Čas prohoření [min.]
57:36
43:12
28:48
14:24
00:00 350
400
450
500
Hustota [kg.m ³]
tl. 5 mm tl. 15 mm Spoj. trend - 15 mm Spoj. trend - 5 mm
tl. 10 mm tl. 20 mm Spoj. trend - 20 mm Spoj. trend - 10 mm
Graf 6 Závislost hustoty na čase prohoření zkušebního vzorku
Z grafu 6 vyplývá, že u vzorků o tloušťce 5, 10 a 15 mm nemá hustota nějak výrazný vliv na prohoření zkušebního vzorku. Naopak u tloušťky 20 mm má hustota vliv na dobu prohoření, kde spojnicový trend stoupá. U vzorků o tloušťce 10 a 15 mm je spojnicový trend pozvolna stoupající a u tloušťky 5 mm je spojnicový trend naopak pozvolna klesá.
47
V grafu 7 je znázorněna závislost vlhkosti na čase prohoření zkušebních vzorků pro jednotlivé tloušťky materiálu. U jednotlivých zkušebních vzorků o tloušťce 5, 10, 15 a 20 mm jsou časy prohoření proloženy křivkou znázorňující trend těchto hodnot.
Závislost vlhkosti na čase prohoření
Čas prohoření [min.]
57:36
43:12
28:48
14:24
00:00 6
7
8
9
Vlhkost [% ] tl. 5 mm tl. 15 mm Spoj. trend - 20 mm Spoj. trend - 10 mm
tl. 10 mm tl. 20 mm Spoj. trend - 15 mm Spoj. trend - 5 mm
Graf 7 Závislost vlhkosti na čase prohoření zkušebního vzorku
Z grafu 7 vyplývá, že u vzorků o tloušťce 5, 10, 15 a 20 mm nemá vlhkost v rozmezí těchto hodnot nějak výrazný vliv na prohoření zkušebního vzorku. U vzorků o tloušťce 5, 10, 15 a 20 mm je spojnicový trend pozvolna stoupající a u tloušťky 5 mm je spojnicový trend naopak pozvolna klesá.
48
7 Diskuse Z výsledků lze určit průběh hoření a dobu, kdy dojde k prohoření neošetřeného masivního dřeva při daných parametrech zkoušky ( typ tepelného zdroje, poloha vzorku vůči zdroji, doba zkoušky, tloušťka materiálu atd.). U všech zkoušených tlouštěk zkušebních vzorků roste v prvních minutách rychlost odhořívání a dochází zde k největším hmotnostním úbytkům. Po spodní ploše vzorku se šíří velký žlutě svítící plamen. Po určitém čase dochází k zuhelnatění spodního povrchu vzorku a dochází k postupnému snižování rychlosti odhořívání (snížení hmotnostních úbytků). Po této zuhelnatělé vrstvě se přestává šířit žlutý plamen a dochází k pozvolnému snižování rychlosti odhořívání zkušebních vzorků. Dále pak dochází jen ke žhnutí zuhelnatělé vrstvy v místě kontaktu plamene se vzorkem. Na horní straně, kde nepůsobí přímo plamen, dochází ke změně barvy dřeva. Z počátku je světlejší a postupem času více tmavne. V tomto barevném zbarvení se postupně vytvoří mírná prohlubeň a v následujících minutách dojde k prohoření materiálu, který je charakterizován tvorbou průchozí trhliny. V tomto ději se plamen dostává skrz materiál nad vzorek a taky lze vidět skrz materiál na druhou stranu. V průběhu zkoušky došlo u vzorku č. 4 k prohoření za velmi krátkou dobu (2 minuty a 36 sekund). Došlo k intenzivnímu hoření celého vzorku, při hoření vytékala pryskyřice a vznikal černý dým. Bylo to dáno tím, že vzorek č. 4 obsahoval velké množství pryskyřice. Z toho plyne, že pryskyřice snižuje odolnost dřeva vůči působení plamene.
U jednotlivých materiálů se vyskytují různé odchylky od obecného průběhu hoření a doby, kdy dojde k prohoření vzorku. Je to pravděpodobně způsobeno
rozdílnými
vlastnostmi dřeva jako je například anatomická stavba, chemické složení, vlhkost materiálu atd. Z grafu 6 je zřejmé, že u vzorků o tloušťce 5, 10 a 15 mm nemá hustota vliv na prohoření zkušebního vzorku, ale naopak o tloušťce 20 mm má hustota vliv na prohoření. Dále z grafu 7 je zřejmé, že u vzorků o tloušťce 5, 10, 15 a 20 mm nemá vlhkost v intervalu od 6 do 9 % vliv na dobu prohoření zkušebních vzorků. Abychom mohli říci, zda-li má hustota nebo vlhkost vliv na prohoření zkušebních vzorků bylo by potřeba provést další testy. Dá se předpokládat, že při větších výkyvech vlhkosti, má vlhkost vliv na prohoření materiálu. Důvodem delší doby prohoření je potřeba většího množství energie (část energie se spotřebuje na vysušení vody ze dřeva). Vliv na prohoření vzorku má také chemické složení dřeva. 49
Celá zkouška je založena na tom, jak ovlivní tloušťka materiálu dobu, kdy dojde k prohoření materiálu. Pro toto stanovení byly použity tloušťky materiálu 5, 10, 15 a 20 mm. Graf 5 nám znázorňuje čas, kdy dojde k prohoření vzorku v závislosti na tloušťce materiálu. Z grafu lze určit přímou úměrnost doby prohoření a tloušťkou materiálu, a to tak, že čím je menší tloušťka materiálu, tím je kratší doba, kdy dojde k prohoření materiálu, a naopak. Čím je větší tloušťka materiálu, tím je i delší doba, kdy dojde k jeho prohoření. Doba, kdy dojde k prohoření materiálu je závislá na tloušťce materiálu. Tyto údaje jsou znázorněny v tabulkách 9, 10, 11 a 12, pro jednotlivé tloušťky materiálu. U materiálu tloušťky 5 milimetrů je průměrná hodnota doby, kdy dojde k prohoření 4 minuty a 56 sekund, u tloušťky 10 milimetrů je tato hodnota 20 minut a 14 sekund, u tloušťky 15 milimetrů 35 minut a 49 sekund a u tloušťky 20 milimetrů je tato doba, kdy dojde k prohoření 53 minut a 22 sekund. Závěrem této zkoušky je, čím větší je tloušťka smrkového dřeva, tím je větší odolnost vůči ohni.
Reinprecht a Žák uvádí, že při požáru dřevo postupně od povrchu odhořívá rychlostí cca 0,7-1 mm. min-1. Z tabulky 8 je zřejmé, že tahle teorie platí pouze u materiálu o tloušťce 5 a 10 mm, kdy došlo k odhoření materiálu o tloušťce 5 mm za 4 minuty a 56 sekund, tzn., že rychlost odhořívání je 1,014 mm.min-1. U materiálu o tloušťce 10 mm došlo k prohoření materiálu za 20 minut a 14 sekund, tzn. že rychlost odhořívání je 0,714 mm.min-1. V dalších tloušťkách 15 a 20 mm, už tato teorie neplatí. U vzorku o tloušťce 15 mm je to 0,419 mm.min-1. a u tloušťky 20 mm je to 0,374 mm.min-1. Mezi tloušťkami 5 a 10 mm se rychlost odhořívání snížila o 29,5 %,dále mezi 10 mm a 15 mm je došlo ke snížení o 41,3 % a mezi 15 mm a 20 mm došlo ke snížení o 10,7 %. Z výsledků vyplývá, že čím je větší tloušťka materiálu, tím se rychlost odhořívání snižuje.
50
8 Závěr Cílem práce bylo zjistit a porovnat odolnost neošetřeného masivního smrkového dřeva (Picea abies (L.) Karst.) vůči ohni v závislosti na tloušťce materiálu. Bylo nutné zvolit správnou metodiku pro tohle zjištění a srovnání. Po vykonání samotné zkoušky se potvrdilo, že zvolená metodika dle ČSN 73 0862 Změny b Stanovení hořlavosti stavebních hmot je použitelná pro testování jak hořlavosti, tak i doby, kdy dojde k prohoření materiálu, nebo-li odolnosti materiálu vůči ohni. Tato zkouška je dostupná a není příliš náročná, proto ji mohou provádět samostatné subjekty, které tuto zkoušku vyžadují. Nevýhodou této zkoušky je časová náročnost. Z provedených zkoušek se zjistilo, že smrkové dřevo má větší odolnost vůči působení plamene, čím větší je jeho tloušťka. Výsledky provedených zkoušek jsou prezentovány v tabulkách a grafech. Hlavní výsledky jsou obsaženy v tabulce 8, kde jsou uvedeny průměrné hmotnostní úbytky, průměrné doby, kdy došlo k prohoření a také rychlost odhořívání zkušebních vzorků. Abychom mohli zjistit, jaká je odolnost dřeva ve větších tloušťkách, bylo by nutno provést další testy. Je ale zřejmé, že čím větší bude tloušťka materiálu, tím bude i větší odolnost dřeva vůči ohni. Po provedení zkoušky bylo zjištěno, že čím je větší tloušťka materiálu, tím déle materiál odolává působení plamene. U materiálu tloušťky 5 mm je průměrná hodnota doby, kdy dojde k prohoření 4 minuty a 56 sekund, u tloušťky 10 mm je tato hodnota 20 minut a 14 sekund, u tloušťky 15 mm 35 minut a 49 sekund a u tloušťky 20 mm je tato doba, kdy dojde k prohoření 53 minut a 22 sekund.
51
9 Summary Target of this work was obtaining and comparasing the fire resistance of the massive spruce wood (Picea abies (L.) Karst.) depended on the thickness of material. It was urgent to take the correct method for this consultation and comparsion. By the experiment was established, that the selected method ČSN 73 0862 Změny b Stanovení hořlavosti stavebních hmot is avaiable for tested of the combustibility and fire resistance of this materials. The experiment is accessible and easy to pursue by those, who need to. Disadvantage of this experiment is time demandingness. By the experiment was established, that the fire resistance of spruce wood is raising with increasing the thickness of the sample. Gained values of experiments are presented in tables and graphs. Main results are in table no. 8. There are average weight declines, average burning - through times and rate of burning - out for the samples. To gain the fire resistance of wood for thicker samples, it is necessary to make more tests. But it´s obvious, that the fire resistance of wood will raise with increasing the thickness of the sample. By the experiments was established, that increasing thickness of sample means that the material resist the flame longer. For sample which was 5 mm thick was the average time to burn through 4 minutes and 56 seconds, for sample which was 10 mm thick was the average time to burn through 20 minutes and 14 seconds, for sample which was 15 mm thick was the average time to burn through 35 minutes and 49 seconds and for sample which was 20 mm thick was the average time to burn through 53 minutes and 22 seconds.
52
10 Seznam použité literatury Balog, K., Košík, Š.: Bezplameňové horenie polymérnych materiálov. In: Hořlavost materiálov a nebezpečné posobenie splodin horenie, Bratislava, 1985, s. 9 -13. Bučko, J. – Osvald, A.: Rozklad dreva teplom a ohňom. 1. vydání Zvolen: TU, 1998, 100 s. Fengel, D.: Uber die Veränderrungen des Holzes und seiner Komponenten im Temperaturbnereich bis 200°C – Vierte Mitteilung. Holz Roh – Werkstoff, 1967, s. 102 -111. Javořík, J.: Porovnání hořlavosti některých domácích dřevin a materiálů na bází dřeva. MZLU v Brně, 1999. 62 s. – Diplomová práce Košík, M.: Reakcia složiek dreva pri termolytickom a hydrolitickom posobení a ich vplyv na selektivnosť procesu. [Dokt. dizert. práce],Slovenská vysoká škola technická Bratislava, VŠT, 1987, 131 s. ChTF Osvald, A.: Hodnotenie požiarnej bezpečnosti materiálov a výrobkov z dreva a na báze dreva. Zvolen, TU, 1997. 104 s. Papay, V.: Porovnání odolnosti ošetřeného dřeva protipožárními přípravky. MZLU v Brně, 2005. 46 s. – Bakalářská práce Reinprecht, L.: Procesy degradácie dreva. 3. vydání Zvolen: TU, 2001. 162 s. Reinprecht, L.: Ochrana dreva a kompozitov. 1. vydání Zvolen: TU,1994.198 s. Žák, J., Reinprecht, L.: Ochrana dřeva ve stavbě. ABF-ARCH, Praha, 1998 ČSN 73 0862 Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot ČSN 73 0862 Změna b ČSN EN ISO 4589
Plasty – Stanovení hořlavosti metodou kyslíkového čísla
ČSN EN ISO 11925-2 DIN 4102
Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot
Zkouška zapalitelnosti
Brandverhalten von baustoffen und bauteilen
BS 476 Part 6 Fire test on buildings materials and structures
53
11 Přílohy
11.1 Fotodokumentace průběhu hoření u vzorku o tloušťce 5 mm
1. minuta
2. minuta
4. minuta
5. minuta
3. minuta
6 minut 05 sekund
Obr. 16: Fotodokumentace průběhu zkoušky u vzorku o tloušťce 5 mm – vzorek č. 10 (ze strany, na kterou působí plamen kahanu)
54
1. minuta
2. minuta
4. minuta
4minuty 36 sekund
3. minuta
Obr. 17: Fotodokumentace průběhu zkoušky u vzorku o tloušťce 5 mm – vzorek č. 9 (z horní strany, na kterou nepůsobil plamen kahanu)
55
11.2
Fotodokumentace průběhu hoření u vzorku o tloušťce 10 mm
1. minuta
2. minuta
3. minuta
4. minuta
5. minuta
6. minuta
7. minuta
8. minuta
9. minuta
10. minuta
11. minuta
12. minuta
56
13. minuta
14. minuta
15. minuta
20. minuta
20 minut 2 sekundy
Obr. 18: Fotodokumentace průběhu zkoušky u vzorku o tloušťce 10 mm – vzorek č. 47 (ze strany, na kterou působí plamen kahanu)
57
1. minuta
2. minuta
3. minuta
4. minuta
5. minuta
6. minuta
7. minuta
8. minuta
9. minuta
10. minuta
11. minuta
12. minuta
58
13. minuta
14. minuta
15. minuta
20. minuta
20 minut 34 sekund
Obr. 19: Fotodokumentace průběhu zkoušky u vzorku o tloušťce 10 mm – vzorek č. 48 (z horní strany, na kterou nepůsobil plamen kahanu)
59
11.3 Fotodokumentace průběhu hoření u vzorku o tloušťce 15 mm
1. minuta
2. minuta
3. minuta
4. minuta
5. minuta
6. minuta
7. minuta
8. minuta
9. minuta
10. minuta
11. minuta
12. minuta
60
13. minuta
25. minuta
14. minuta
30. minuta
15. minuta
35. minuta
20. minuta
35 minut 53 sekund
Obr. 20: Fotodokumentace průběhu zkoušky u vzorku o tloušťce 15 mm – vzorek č. 59 (ze strany, na kterou působí plamen kahanu)
61
11.4 Fotodokumentace průběhu hoření u vzorku o tloušťce 20 mm
1. minuta
2. minuta
3. minuta
4. minuta
5. minuta
6. minuta
7. minuta
8. minuta
9. minuta
10. minuta
11. minuta
12. minuta
62
13. minuta
25. minuta
45. minuta
14. minuta
15. minuta
20. minuta
30. minuta
35. minuta
40. minuta
50. minuta
55. minuta
55 minut 12 sekund
Obr. 21: Fotodokumentace průběhu zkoušky u vzorku o tloušťce 20 mm – vzorek č. 60 (ze strany, na kterou působí plamen kahanu)
63
1. minuta
2. minuta
3. minuta
4. minuta
5. minuta
6. minuta
7. minuta
8. minuta
9. minuta
10. minuta
11. minuta
12. minuta
64
13. minuta
25. minuta
45. minuta
14. minuta
15. minuta
30. minuta
35. minuta
50. minuta
55. minuta
20. minuta
40. minuta
55 minut 56 sekund
Obr. 22: Fotodokumentace průběhu zkoušky u vzorku o tloušťce 20 mm – vzorek č. 61 (z horní strany, na kterou nepůsobil plamen kahanu)
65
11.5
Tabulky hodnot
Tabulka 9: Hmotnostní úbytky u skupiny zkušebních vzorků o tloušťkách 5 mm Vzorek čís.
w [%]
ρ [kg.mˉ³]
mo [ g]
1 min.
2 min.
3 min.
4 min.
5 min.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Aritm. prům. Max. Min. Směr. odch. Var. koef.
7,7 7,5 7,9 8,7 8,7 8,8 8,4 8,1 7,5 7,7 8,1 8,8 7,5 0,488 6,023
452,13 455,86 458,09 470,89 458,37 502,04 439,49 490,17 456,15 463,66 464,69 502,04 439,49 17,638 3,796
43,52 43,06 44,64 46,17 45,03 47,76 42,43 47,38 43,83 43,18 44,70 47,76 42,43 1,764 3,947
2,91 2,75 2,29 2,26 1,88 2,58 2,29 2,35 2,61 1,51 2,34 2,91 1,51 0,392 16,724
3,44 3,20 2,72 2,70 3,01 2,95 2,64 2,67 3,19 3,31 2,98 3,44 2,64 0,278 9,317
2,15 2,55 2,50
1,15 0,97 1,22
0,46 0,49
2,14 2,79 2,11 2,21 2,59 2,71 2,42 2,79 2,11 0,250 10,364
1,15 1,29 0,94 0,93 1,48 1,09 1,14 1,48 0,93 0,170 14,968
0,57
0,47 0,50 0,57 0,46 0,043 8,689
mtp [g]
m [ g]
∆ m [%]
0,48 0,23 0,34 3,24 0,27 0,52 0,23 0,04 0,29 1,53 0,72 3,24 0,04 0,926 129,177
10,13 10,16 9,56 8,20 9,02 10,13 8,21 8,20 10,16 10,62 9,44 10,62 8,20 0,903 9,570
23,28 23,59 21,42 17,76 20,03 21,21 19,35 17,31 23,18 24,59 21,17 24,59 17,31 2,394 11,307
tp [min.] 5:09 5:38 6:03 2:36 5:44 4:52 4:31 4:07 4:36 6:05 4:56 6:05 2:36 1:00 9:52
Legenda: w - vlhkost vzorku před zkouškou [%]; ρ - hustota vzorku [kg . m-3]; mo - hmotnost vzorku před zkouškou [g]; mtp - hmotnostní úbytek v čase prohoření vzorku [min.]; m - celkový úbytek hmotnosti [g]; Δm - celkový procentuální úbytek hmotnosti [%]; tp - čas prohoření vzorku [min.].
66
Tabulka 10a: Hmotnostní úbytky u skupiny zkušebních vzorků o tloušťce 10 mm Vzorek čís.
w [%]
ρ [kg.mˉ³]
mo [ g]
1 min.
2 min.
3 min.
4 min.
5 min.
6 min.
7 min.
8 min.
9 min.
21 22 23 41 42 44 45 46 47
7,7 7,7 7,5 8 7,7 6,2 6,6 7,3 7
386,60 385,17 383,29 465,29 448,41 371,71 390,41 445,96 449,80
76,91 78,03 76,58 91,74 89,52 74,23 77,70 89,38 89,43
2,64 2,86 2,98 3,01 2,70 2,06 2,67 2,30 1,92
2,28 2,74 1,42 2,89 2,97 1,68 2,46 2,37 2,10
1,90 1,45 1,74 2,16 1,99 1,40 1,84 1,87 1,82
1,63 1,74 1,62 1,92 2,23 1,83 1,74 2,00 1,49
1,49 1,48 1,43 1,74 1,37 0,76 1,05 1,01 1,44
1,28 1,28 1,45 1,74 1,47 0,47 1,10 1,60 1,18
1,12 1,13 0,98 1,40 1,72 1,45 1,16 0,92 1,04
0,97 0,95 1,01 1,44 0,79 0,93 0,86 0,98 0,88
0,82 0,78 0,83 1,15 1,01 0,60 0,74 0,88 0,71
48
6,8
454,19
90,62
2,77
2,63
2,30
2,01
1,87
1,69
1,34
1,21
1,00
Aritm. prům. Max. Min. Směr. odch.
7,25 8 6,2 0,550
418,08 465,29 371,71 35,265
83,41 91,74 74,23 6,821
2,59 3,01 1,92 0,356
2,35 2,97 1,42 0,480
1,85 2,3 1,4 0,264
1,82 2,23 1,49 0,211
1,36 1,87 0,76 0,320
1,33 1,74 0,47 0,350
1,23 1,72 0,92 0,235
1,00 1,44 0,79 0,180
0,85 1,15 0,6 0,155
Var. koef.
7,586
8,435
8,178
13,747
20,373
14,290
11,578
23,479
26,389
19,147
17,980
18,159
67
Tabulka 10b: Hmotnostní úbytky u skupiny zkušebních vzorků o tloušťce 10 mm Vzorek čís. 21 22 23 41 42 44 45 46 47 48 Aritm. prům. Max. Min. Směr. odch. Var. koef.
10 min. 0,67 0,63 0,63 0,69 0,75 0,52 0,62 0,71 0,60 0,83 0,67 0,83 0,52 0,082 12,295
11 min. 0,55 0,51 0,63 0,66 0,64 0,45 0,48 0,62 0,45 0,64 0,56 0,66 0,45 0,080 14,255
12 min. 0,54 0,43 0,42 0,60 0,55 0,38 0,45 0,52 0,38 0,53 0,48 0,60 0,38 0,073 15,309
13 min. 0,49 0,46 0,42 0,43 0,49 0,30 0,32 0,44 0,30 0,48 0,41 0,49 0,30 0,073 17,762
14 min. 0,33 0,24 0,36 0,42 0,42 0,30 0,28 0,41 0,28 0,42 0,35 0,42 0,24 0,066 18,961
15 min. 0,34 0,33 0,31 0,40 0,35 0,22 0,22 0,37 0,28 0,36 0,32 0,40 0,22 0,058 18,217
20. min. 1,19 0,40 0,07 0,10 0,33 1,01 1,48 1,25 1,48 0,07 0,523 41,998
mtp [g] 1,10 0,87 1,49 1,22 1,16 0,48 0,92 0,97 0,03 0,14 0,84 1,49 0,03 0,451 53,855
m [ g] 18,15 19,07 17,72 22,27 20,68 13,83 17,01 18,30 15,91 21,70 18,46 22,27 13,83 2,470 13,379
∆ m [%] tp [min.] 18:27 23,60 24:00 24,44 19:56 23,14 21:08 24,28 20:17 23,10 17:22 18,63 20:13 21,89 20:22 20,47 20:02 17,79 20:34 23,95 20:14 22,13 24:00 24,44 17:22 17,79 01:38 2,263 39:00 10,228
Legenda: w - vlhkost vzorku před zkouškou [%]; ρ - hustota vzorku [kg . m-3]; mo - hmotnost vzorku před zkouškou [g]; mtp - hmotnostní úbytek v čase prohoření vzorku [min.]; m - celkový úbytek hmotnosti [g]; Δm - celkový procentuální úbytek hmotnosti [%]; tp - čas prohoření vzorku [min.]
68
Tabulka 11 a: Hmotnostní úbytky u skupiny zkušebních vzorků o tloušťce 15 mm Vzorek čís.
w [%]
50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 Aritm. prům. Max. Min. Směr. odch. Var. koef.
7,5 7,5 7,5 7,9 8 7,9 7,7 7,7 8,1 7,7 7,75 8,10 7,50 0,206 2,660
ρ [kg.mˉ³] 422,81 440,96 448,39 433,50 451,59 438,87 431,07 422,04 446,53 483,90 441,97 483,90 422,04 16,965 3,839
mo [ g]
1 min.
2 min.
3 min.
4 min.
5 min.
6 min.
7 min.
8 min.
9 min.
10 min.
126,68 130,35 131,10 129,44 134,45 130,61 128,30 125,93 132,77 172,72 134,24 172,72 125,93 13,060 9,729
2,29 2,03 2,20 2,41 2,40 2,12 2,42 2,38 2,02 2,12 2,24 2,42 2,02 0,152 6,801
2,17 2,27 2,08 2,38 2,62 2,20 1,59 1,68 2,36 1,98 2,13 2,62 1,59 0,300 14,069
1,49 1,58 0,77 1,87 1,70 1,28 1,47 1,51 0,70 2,10 1,45 2,10 0,70 0,417 28,808
1,35 1,49 1,47 1,43 1,99 1,54 1,53 2,21 1,58 1,58 1,62 2,21 1,35 0,255 15,779
1,28 1,33 1,05 1,45 1,05 1,16 1,20 0,23 0,95 1,48 1,12 1,48 0,23 0,339 30,292
1,22 1,14 1,02 1,19 1,32 1,72 1,01 1,29 1,05 1,30 1,23 1,72 1,01 0,198 16,134
0,92 1,15 1,05 1,26 1,30 1,70 1,20 1,10 1,03 1,40 1,21 1,70 0,92 0,211 17,413
1,06 1,15 1,03 1,12 1,27 0,33 1,16 0,94 0,91 1,36 1,03 1,36 0,33 0,268 25,961
1,06 0,91 1,00 1,24 1,07 1,05 1,09 1,18 0,99 0,33 0,99 1,24 0,33 0,238 23,973
0,89 1,02 1,04 0,83 1,04 1,07 1,06 0,82 1,21 2,25 1,12 2,25 0,82 0,393 34,954
69
Tabulka 11 b: Hmotnostní úbytky u skupiny zkušebních vzorků o tloušťce 15 mm Vzorek čís. 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 Aritm. prům. Max. Min. Směr. odch. Var. koef.
11. min. 12. min. 13. min. 14. min. 15. min. 20. min. 25. min. 30. min. 35. min. 0,92 1,01 0,94 0,91 1,05 1,03 1,11 0,94 0,70 1,30 0,99 1,30 0,70 0,147 14,847
0,90 1,05 0,94 0,94 0,99 1,58 0,82 0,94 0,92 0,99 1,01 1,58 0,82 0,200 19,816
0,76 0,86 0,93 0,79 0,99 0,88 0,65 0,83 0,97 1,03 0,87 1,03 0,65 0,111 12,726
0,75 0,90 0,76 0,76 0,86 0,86 1,13 0,59 0,86 1,00 0,85 1,13 0,59 0,141 16,588
0,70 0,85 0,84 0,80 0,76 0,78 0,88 0,98 0,85 0,93 0,84 0,98 0,70 0,078 9,301
2,74 3,36 3,56 3,11 3,33 3,28 3,33 3,07 3,59 3,89 3,33 3,89 2,74 0,300 9,027
2,07 2,50 2,96 2,23 2,39 2,29 2,33 2,11 2,85 2,90 2,46 2,96 2,07 0,312 12,680
1,73 1,80 2,21 1,86 1,89 1,83 1,86 1,75 2,28 2,28 1,95 2,28 1,73 0,207 10,646
1,44 1,50 1,80 1,59 0,98 1,75
1,50 2,18 1,59 2,18 0,98 0,322 20,225
mtp [g]
m [ g]
0,05 0,70 0,30 1,08 0,90 0,10 0,41 1,18 0,33 0,65 0,57 1,18 0,05 0,376 65,923
25,79 28,60 27,95 29,25 29,90 28,55 26,25 25,73 27,65 33,05 28,27 33,05 25,73 2,093 7,404
∆m
[%]
tp [min.]
20,36 21,94 21,32 22,60 22,24 21,86 20,46 20,43 20,83 19,14 21,12 22,60 19,14 1,010 4,785
35:17 37:42 36:23 38:47 36:27 35:26 31:27 34:48 36:01 35:53 35:49 38:47 31:27 01:50 54:31
Legenda: w - vlhkost vzorku před zkouškou [%]; ρ - hustota vzorku [kg . m-3]; mo - hmotnost vzorku před zkouškou [g]; mtp - hmotnostní úbytek v čase prohoření vzorku [min.]; m - celkový úbytek hmotnosti [g]; Δm - celkový procentuální úbytek hmotnosti [%]; tp - čas prohoření vzorku [min.]
70
Tabulka 12 a: Hmotnostní úbytky u skupiny zkušebních vzorků o tloušťce 20 mm Vzorek čís. 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 Aritm. prům. Max. Min. Směr. odch. Var. koef.
w [%] 7,5 7,4 6,9 7,0 6,9 3,9 7,1 7,2 6,9 7,2 7,10 7,5 6,9 0,210 2,954
ρ [kg.mˉ³] 423,36 442,82 441,82 456,03 425,03 436,13 423,61 422,41 435,64 432,50 433,94 456,03 422,41 10,342 2,383
mo [ g] 171,45 178,05 177,10 184,18 170,81 175,01 170,70 168,82 176,07 171,87 174,41 184,18 168,82 4,385 2,514
1 min. 2,99 2,84 2,86 2,70 2,30 2,82 2,38 2,64 2,51 2,25 2,63 2,99 2,25 0,245 9,301
2 min. 2,09 2,73 1,76 2,42 2,20 2,06 1,94 2,17 2,34 2,06 2,18 2,73 1,76 0,256 11,774
3 min. 1,87 2,09 1,68 1,72 1,53 1,63 1,55 1,54 1,55 1,61 1,68 2,09 1,53 0,170 10,137
4 min. 1,67 1,15 1,30 1,28 1,09 1,61 1,16 1,34 1,41 1,09 1,31 1,67 1,09 0,194 14,810
71
5 min. 1,41 2,22 1,59 1,40 1,29 0,96 1,34 0,99 1,19 1,24 1,36 2,22 0,96 0,338 24,794
6 min. 1,35 1,39 0,90 1,20 1,07 1,14 1,32 0,64 1,18 1,53 1,17 1,53 0,64 0,245 20,875
7 min. 1,29 1,42 1,14 1,15 0,98 1,10 0,68 1,24 1,06 0,75 1,08 1,42 0,68 0,218 20,129
Tabulka 12 b: Hmotnostní úbytky u skupiny zkušebních vzorků o tloušťce 20 mm Vzorek čís. 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 Aritm. prům. Max. Min. Směr. odch. Var. koef.
8 min. 1,32 1,36 1,17 1,23 1,03 0,92 1,13 0,93 1,02 0,90 1,10 1,36 0,90 0,159 14,398
9 min. 1,28 1,17 1,12 1,10 2,10 0,95 0,91 1,02 0,92 1,15 1,17 2,10 0,91 0,330 28,115
10 min. 1,25 1,15 0,98 1,06 0,72 1,09 0,93 1,02 0,99 1,02 1,02 1,25 0,72 0,133 13,026
11 min. 1,22 1,30 0,94 1,03 0,78 0,81 0,93 0,73 0,96 0,79 0,95 1,30 0,73 0,180 18,993
12 min. 1,25 0,87 0,96 1,24 0,82 1,16 0,95 0,83 0,85 0,80 0,97 1,25 0,80 0,168 17,296
13 min. 1,13 1,08 0,86 0,93 0,42 0,61 0,83 0,83 0,70 0,88 0,83 1,13 0,42 0,200 24,160
14 min. 1,16 1,07 0,91 0,91 0,58 0,94 0,78 0,87 0,95 0,94 0,91 1,16 0,58 0,148 16,240
72
15 min. 1,12 0,88 0,87 0,96 0,74 0,85 0,91 0,86 0,70 0,88 0,88 1,12 0,70 0,109 12,397
20 min. 5,06 4,97 3,87 4,27 3,79 3,95 4,10 3,58 3,61 3,81 4,10 5,06 3,58 0,497 12,127
25 min. 5,63 4,00 3,36 3,69 1,85 3,30 3,69 3,25 3,22 3,43 3,54 5,63 1,85 0,881 24,885
Tabulka 12 c: Hmotnostní úbytky u skupiny zkušebních vzorků o tloušťce 20 mm Vzorek čís. 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 Aritm. prům. Max. Min. Směr. odch. Var. koef.
30 min. 4,91 3,58 2,94 3,18 2,97 2,98 3,11 2,68 2,87 3,07 3,23 4,91 2,68 0,603 18,668
35 min. 4,44 2,98 2,77 2,73 2,67 2,50 2,85 2,55 2,51 2,92 2,89 4,44 2,50 0,540 18,664
40 min. 3,79 2,83 5,00 2,41 2,29 2,18 2,34 2,35 2,19 1,00 2,64 5,00 1,00 1,019 38,624
45 min. 3,39 3,00 1,96 2,26 1,99 2,25 1,79 2,30 2,21 1,96 2,31 3,39 1,79 0,477 20,646
50 min. 2,86 3,78 1,66 1,69 1,76 2,13
55 min. 2,63 4,38 1,77 1,74
1,92 2,09 2,24 3,78 1,66 0,686 30,666
1,78 2,46 4,38 1,74 1,017 41,344
mtp [g] 0,09 0,78 0,10 1,11 0,07 1,26 2,61 1,89 0,27 1,65 0,98 2,61 0,07 0,835 84,917
m [ g] 55,20 53,02 42,47 43,41 35,04 39,20 38,23 36,25 38,91 37,82 41,96 55,20 35,04 6,546 15,601
∆ m [%] 32,20 29,78 23,98 23,57 20,51 22,40 22,40 21,47 22,10 22,01 24,04 32,20 20,51 3,633 15,112
tp [min.] 55:12 55:56 55:02 57:35 50:18 53:14 47:16 49:33 55:25 54:13 53:22 57:35 47:16 03:07 46:47
Legenda: w - vlhkost vzorku před zkouškou [%]; ρ - hustota vzorku [kg . m-3]; mo - hmotnost vzorku před zkouškou [g]; mtp - hmotnostní úbytek v čase prohoření vzorku [min.]; m - celkový úbytek hmotnosti [g]; Δm - celkový procentuální úbytek hmotnosti [%]; tp - čas prohoření vzorku [min.]
73
74
