Caracterización del comportamiento frente al fuego de la madera con recubrimiento de barniz utilizados en obra civil
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Date
2025-02
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Civil
Abstract
The use of wood coated with varnishes for flooring and wall coverings is widespread in the construction industry. However, its behavior in the event of a fire has been little studied, raising significant questions about its performance in fire scenarios.
This research aims to characterize the behavior of Mascarey wood under fire conditions, considering its physical, mechanical, and thermal conductivity properties in three states: natural, coated with Monto brand high-gloss varnish, and coated with Condor brand Espengloss floor lacquer.
Physical properties such as color and density were evaluated according to ASTM D 1535 and ASTM D2395 standards, respectively. Mechanical properties were assessed through parallel compression, perpendicular compression, and hardness tests, following the procedure described in ASTM 143-94. Additionally, a fire reaction test was conducted according to the NTE INEN ISO 11925 – 2 standards, using 18 Mascarey wood specimens with a thickness of 20 mm subjected to direct flame exposure, both on the edge and surface.
The results indicate that the density of Mascarey wood increased by 4.5 percent when treated with coatings compared to its natural state. Regarding mechanical properties, specimens coated with Monto varnish showed a decrease in parallel and perpendicular to fiber compression resistance, with values of 47.97 N/mm2 and 13.71 N/mm2, respectively.
Conversely, specimens coated with Espengloss lacquer showed an increase in these properties, reaching values of 50.03 N/mm2 in parallel compression and 15.06 N/mm2 in perpendicular compression, compared to natural specimens, which recorded values of 48.33 N/mm2 and 14.78 N/mm2, respectively.
In terms of hardness, natural Mascarey wood presented the highest values in all three evaluated directions, with a notable value of 1013 kgf in the direction parallel to the fiber. However, in coated specimens, the highest hardness was observed in the radial direction, with values of 647 kgf for specimens coated with Monto varnish and 864 kgf for those coated with Espengloss lacquer.
Furthermore, the thermal conductivity of coated Mascarey wood showed a 10 percent increase compared to uncoated specimens.
In the fire reaction test, the vertical flame propagation did not exceed 150 mm in any case, classifying Mascarey wood as class D according to the EN 13501-1 standard, both in its natural state and with coatings. Although the coatings did not influence the flame propagation rate, they significantly reduced the carbonization rate. Specimens coated with Espengloss lacquer and Monto varnish recorded a carbonization rate of 0.14 and 0.19 percent, respectively. In contrast, natural specimens recorded a carbonization rate of 0.34 percent.
Description
El uso de la madera recubierta con barnices en pisos y revestimientos es ampliamente empleado en la industria de la construcción. Sin embargo, su comportamiento frente al fuego ha sido poco estudiado, generando grandes interrogantes sobre su desempeño en eventos de incendio.
En este contexto, la presente investigación tiene como objetivo caracterizar el comportamiento de la madera Mascarey frente al fuego, considerando sus propiedades físicas, mecánicas y conductividad térmica en tres estados; natural, recubierta con barniz brillante de la marca Monto y recubiertas con laca para pisos Espengloss de la marca Condor.
Las propiedades físicas, como el color y la densidad, fueron evaluadas mediante las normas ASTM D 1535 y ASTM D2395, respectivamente, en cuanto a las propiedades mecánicas se realizaron ensayos de compresión paralela, compresión perpendicular y dureza, siguiendo el procedimiento descrito en la ASTM 143-94. Además, se realizó el ensayo de reacción al fuego conforme a la normativa NTE INEN ISO 11925 – 2, utilizando 18 probetas de madera Mascarey con un espesor de 20 mm sometidas a la acción directa de la llama, tanto a borde como a superficie.
Los resultados obtenidos indican que la densidad de la madera Mascarey incrementó un 4.5 por ciento al ser tratada con recubrimientos, en comparación con su estado natural. En cuanto a las propiedades mecánicas, las muestras recubiertas con barniz Monto presenta una disminución en la resistencia a la compresión paralela y perpendicular a la fibra, con valores de 47.97 N/mm2 y 13.71 N/mm2 respectivamente. Por el contrario, las muestras recubiertas con laca Espengloss mostraron un aumento en dichas propiedades, alcanzando valores de 50.03 N/mm2 en compresión paralela y 15.06 N/mm2 en compresión perpendicular, en comparación con las muestras en estado natural, que registraron valores de 48.33 N/mm2 y 14.78 N/mm2 respectivamente.
En términos de dureza, la madera Mascarey en estado natural presentó los mayores valores en las tres direcciones evaluadas, destacándose el valor de 1013 kgf en el sentido paralelo a la fibra. Sin embargo, en las muestras recubiertas, la mayor dureza se observó en el sentido radial, con valores de 647 kgf para las muestras recubiertas con barniz Monto y 864 kgf para las recubiertas con laca Espengloss. Y por su parte, la conductividad térmica de la madera Mascarey recubierta, mostró un incremento del 10 por ciento en relación con las muestras sin recubrimiento.
En el ensayo de reacción al fuego, la propagación vertical de la llama no superó los 150 mm en ningún caso, clasificándose la madera Mascarey en clase D según la normativa EN 13501-1, tanto en su estado natural como con recubrimientos. Pese a que los recubrimientos no influyen en la velocidad de propagación de la llama, si redujeron el índice de carbonización considerablemente, las probetas recubiertas con laca Espengloss y barniz Monto registraron un índice de carbonización de 0.14 y 0.19 por ciento respectivamente. En contraste, con las muestras en estado natural que registraron un índice de carbonización de 0.34 por ciento.
Keywords
MASCAREY, BARNIZ, COMPRESIÓN, INFLAMABILIDAD, REACCIÓN AL FUEGO