Концепция по оценке и методам испытаний на пожарную опасность строительных, текстильных материалов и средств огнезащиты, гармонизированная с международными требованиями (стр. 4 )

В последние годы широкое распространение получили методы математического моделирования, используемые для решения задач расчетов пожарного риска, необходимого времени эвакуации, проектирования объемно-планировочных решений.

При математическом моделировании процессов распространения пожара и эвакуации людей вклад строительных материалов и конструкций в образование ОФП традиционно не учитывается, что в отдельных случаях может привести к серьезным ошибкам в расчетах по распространению пожара по зданию с последующими негативными последствиями по гибели и травмированию людей.

При обеспечении пожарной безопасности общественных зданий важное значение имеет обоснованное и пожаробезопасное применение строительных материалов и конструкций, а также информация о пожароопасных характеристиках находящейся в здании (помещении) пожарной нагрузки.

К пожарной нагрузке, в первую очередь, следует отнести горючие вещества, материалы в различном агрегатном состоянии, продукцию различного назначения, строительные изделия, в том числе строительные материалы и конструкции.

Способность строительного материала к воспламенению может оцениваться по времени задержки воспламенения фвс, с, критической плотности теплового потока воспламенения qвкр, Вт/м2, минимальному количеству тепла, необходимому для воспламенения единицы поверхности Qв, Дж/м2, температуре воспламенения Тв, єС [17].

При определении области применения строительных материалов наиболее жестким было бы противопожарное требование, обеспечивающее их невоспламеняемость при пожаре в условиях эксплуатации. Но в практическом плане эту задачу решить пока не представляется возможным. Поэтому, наиболее оптимальным является решение, обеспечивающее ограничение распространения пламени (огня) по поверхности, которое оценивается по линейной скорости распространения пламени Vл, м/с и критической плотности теплового потока прекращения распространения пламени qрпкр, Вт/м2.

Традиционная практика противопожарного нормирования материалов в строительстве базируется на определении групп горючести, косвенным образом учитывающих тепловыделение, воспламенение, распространение пламени, скорость выгорания в соответствии со стандартными методиками испытаний, изложенными в ГОСТ 30244 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть».

За последние несколько десятилетий были испытаны на горючесть тысячи материалов различного функционального назначения. Многие из них широко применятся в общественных зданиях в качестве тепло - и гидроизоляции, декоративной отделки и облицовки стен, потолков, покрытий полов, мастик и др. Полимерные строительные материалы (ПСМ) без использования антипиренов в своем составе или дополнительной огнезащиты, как правило, относятся к сильногорючим материалам. С введением в нашей стране комплексного подхода к оценке пожароопасности и к определению области применения строительных материалов [18] наметилась тенденция к снижению их вклада в распространение пожара в общественных зданиях и в образование ОФП.

При обеспечении безопасности людей при пожаре весьма важное значение имеют тепловыделение, дымообразующая способность и токсичность продуктов горения строительных материалов.

Тепловыделение оценивается в нашей стране по удельной теплоте сгорания (низшей рабочей теплоте сгорания Qнр, Дж/кг), определяемой по методу ГОСТ Р 56025 «Материалы строительные. Метод определения теплоты сгорания».

Данный показатель наиболее часто используется при оценке пожарной опасности материалов фасадных систем (приложение А ГОСТ 31251 «Стены наружные с внешней стороны. Метод испытаний на пожарную опасность»), а также в качестве исходной характеристики пожарной нагрузки при математическом моделировании процесса развития пожара.

Дымообразующая способность оценивается с помощью коэффициента дымообразования (Dm, м2/кг) по методу ГОСТ 12.1.044 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения» (п. 4.18).

Коэффициент дымообразования определяется в режимах тления и пламенного горения, в результате чего устанавливаются максимальные его значения для дальнейшего использования, например, в противопожарном нормировании и классификации. Следует отметить, что подавляющее большинство полимерных материалов имеют высокую дымообразующую способность.

Как известно, наибольшее количество людей при пожарах погибает от воздействия токсичных продуктов горения. В этой связи, оценка токсичности продуктов горения строительных материалов имеет особое значение. В нашей стране стандартным методом (п. 4.20 ГОСТ 12.1.044) определяется показатель токсичности (HCL 50, г/м3), при этом используется биологический принцип оценки с помощью контроля гибели белых мышей после 30-ти минутной экспозиции. Сравнительная оценка строительных материалов по токсичности продуктов горения может осуществляться инструментальными методами с применением непрерывного контроля выхода токсичных газов в заданных условиях эксперимента. Полная расшифровка выхода всех токсичных соединений является достаточно сложной и в практическом плане не всегда оправданной задачей, поэтому часто устанавливают в продуктах горения наличие и концентрации ведущих по вредному воздействию на человека компонентов. Для строительных материалов таковыми являются оксид и диоксид углерода СО и СО2, цианистый водород HCN, хлористый водород HCl, окислы азота NxOy [19].

При оценке показателя токсичности продуктов горения по стандартному методу определенное влияние может оказать пониженные концентрации кислорода в камере сгорания и предкамере. П. 4.20.3.3 ГОСТ 12.1.044 регламентирует концентрацию кислорода в предкамере во время испытания (16% об.). Концентрация же кислорода в камере сгорания может изменяться до любого значения от 21 до 0%, что, в конечном итоге, может существенно повлиять на результат испытаний. Отсюда может быть сделан вывод о необходимости использования в дальнейшем еще одного режима испытаний в условиях установленной пониженной концентрации кислорода. Этот вывод не противоречит предположению о возможном снижении концентрации кислорода при реальных пожарах в помещениях до значений, близких к нулю.

Среди ПСМ можно выделить наиболее опасную с точки зрения дымообразующей способности и токсичности продуктов горения группу материалов: древесина и материалы на ее основе, декоративные бумажно-слоистые пластики (ДБСП), древесно-стружечные плиты (ДСП), древесно-волокнистые плиты (ДВП), композиции на основе полипропилена, полиэтилена, полистирола, полиуретана, фенолформальдегидные, полиизоциануратные утеплители, линолеумы ПВХ, синтетические ковровые покрытия, ламинаты и др.

Для сравнения в табл. 8 сведены известные экспериментальные данные [19-21] о составе и показателе токсичности продуктов горения некоторых из них.

Таблица 8.  Экспериментальные данные о составе и токсичности продуктов горения строительных материалов

№ п/п	Наименование материала	Токсичные газы в продуктах горения,	Показатель токсичности, Hcl50, г/м3
СО	СО2	HCN	NxOy	HCl
1	Пенопласт фенолформальдегидный ФРП	+	+	+	+	-	6,6
2	Пенопласт полиизоциануратный	+	+	+	+	+	11,0
3	Пластик для кресел полипропиленовый	+	+	-	+	-	22,0
4	Пенополиуретан ППУ-317	+	+	+	+	+	24,1
5	ДБСП «Манминит»	+	+	+	+	-	24,2
6	Картон	+	+	+	+	-	25,3
7	Полиэтилен	+	+	-	-	+	28,0
8	Фанера ФСФ	+	+	-	-	-	32,0
9	Капролан (полиамид)	+	+	-	-	+	32,0
10	Винилискожа-Т	+	+	+	+	-	30,4
11	Древесина сосны	+	+	-	-	-	31,6
12	ДСП	+	+	+	+	-	31,9
13	Стеклопластик «Синплакс»	+	+	-	-	-	38,7
14	Пенополистирол	+	+	-	+	40,7
15	Линолеум ПВХ безосновный	+	+	-	+	+	40,9
16	Бумага	+	+	-	+	-	43,7
17	Дорожка чистошерстяная	+	+	+	+	-	44,6
18	Мастика БПМ	+	+	+	+	-	60,9

Примечание: Знак "+" ("–")обозначает наличие (отсутствие) токсичных газов в продуктах горения материалов.

Как видно из таблицы, подавляющее большинство представленных наиболее распространенных в строительстве ПСМ относятся к высоко опасным материалам по токсичности продуктов горения. Кроме того, следует констатировать, что практически все они относятся к материалам с высокой дымообразующей способностью и имеют коэффициент дымообразования, близкий или превышающий 1000 м2/кг. Эти данные в совокупности с негативными показателями горючести, воспламеняемости тепловыделения свидетельствуют о высокой их потенциальной опасности для людей при пожаре. Отсюда вытекает и главная задача для разработчиков и производителей ПСМ: путем совершенствования технологий введения специальных добавок (в том числе антипиренов) добиваться снижения их пожарной опасности на стадии производства.