Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 11
1.1.Классификация лакокрасочных материалов, применяемых в промышленности для отделочных работ 11
1.2. Пожарная опасность лакокрасочных покрытий 24
Анализ существующих методов определения показателей пожароопасности применительно к лакокрасочным покрытиям 26
Вопросы противопожарного нормирования применения отделочных, облицовочных и лакокрасочных покрытий в строительстве 33
- Выбор показателей пожарной опасности лакокрасочных материалов и обоснование их критических значений 38
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования 42
- Объекты исследования 42
- Методы исследования лакокрасочных покрытий 44
ГЛАВА 3. Характеристики пожарной опасности лакокрасочных покрытий 51
- Горючесть и воспламеняемость лакокрасочных покрытий 51
- Анализ закономерностей воспламенения некоторых лакокрасочных покрытий при действии внешнего лучистого теплового потока 56.
- Дымообразующая способность и токсичность продуктов горения лакокрасочных покрытий 68
-Распространение пламени по поверхности лакокрасочных покрытий 74
ГЛАВА 4. Применение метода термогравиметрического анализа для оценки показателей пожарной опасности лакокрасочных покрытий 85
ГЛАВА 5. Анализ динамики опасных факторов пожара при горении лакокрасочных покрытий и нормирование их пожаробезопасного применения в строительстве 97
5.1. Нарастания опасных факторов пожара в помещении при горении лакокрасочных покрытий 97
5.2.Нормирование пожаробезопасного применения лакокрасочных покрытий в строительстве 108
Выводы 115
Литература
- Пожарная опасность лакокрасочных покрытий
- Вопросы противопожарного нормирования применения отделочных, облицовочных и лакокрасочных покрытий в строительстве
- Анализ закономерностей воспламенения некоторых лакокрасочных покрытий при действии внешнего лучистого теплового потока
- Нарастания опасных факторов пожара в помещении при горении лакокрасочных покрытий
Введение к работе
Широкое применение в строительстве полимерные материалы получили, благодаря целому ряду преимуществ перед традиционными строительными материалами. Они легки, долговечны, технологичны, обладают низкой теплопроводностью и электропроводностью, высокой химической стойкостью, декоративностью и другими полезными свойствами [1].
Наиболее значительная часть применяемых в строительстве полимеров -облицовочные, декоративно-отделочные материалы и покрытия. Они придают зданиям и сооружениям современные формы, улучшают их внешний и внутренний вид.
Наряду с этим, применение полимерных материалов, в том числе защитно-декоративных лакокрасочных покрытий, имеющих в своем составе органические пленкообразователи, приводит к возрастанию числа пожаров с огромными людскими и материальными потерями.
«Развитие и совершенствование пожарной техники и эффективных огнетушащих средств изменили характер борьбы с пожарами в лучшую сторону», отметил в своем выступлении на коллегии МЧС России заместитель министра МЧС России генерал-полковник Е.А.Серебренников,: «В условиях деревянной и малоэтажной застройки ликвидация пожаров и спасение людей не представляли для пожарных особой сложности. Но с массовым строительством зданий повышенной этажности, развитием нефтехимии, энергетики, применением современных технологий, большого количества разнообразных отделочных материалов, работа пожарных сильно усложнилось и стала еще более опасной. Теперь на пожарах жизни огнеборца угрожают не только обжигающая температура, окись углерода, ядовитый дым, но и высокотоксичные продукты термического разложения, взрывы, ионизирующее излучение и другие опасные факторы» [2].
За последнее пятилетие двадцатого века в Российской Федерации произошло более 1 млн. 400 тыс. пожаров, в результате которых погибло около 73 тысяч человек и общие потери от огня превысили 52 млрд. рублей. Следует отметить, что в массе больших и малых пожаров, происшедших в Российской Федерации за последние десять лет, наибольший резонанс среди широкой общественности вызвали пожары в административных зданиях.
Статистика пожаров, происшедших в нашей стране и за рубежом свидетельствует, что некоторые полимерные строительные материалы из-за своей способности к воспламенению, распространению пламени по поверхности и образованию большого количества высокотоксичного дыма нередко становились причиной быстрого распространения огня по зданию и гибели людей. Поэтому проблема снижения пожарной опасности органических покрытий является актуальной, ее решение имеет большое практическое значение.
В этом аспекте во многих развитых в экономическом отношении странах вопросу рационального применения полимерных строительных материалов (далее ПСМ), в зданиях различного назначения уделяется большое внимание. С этой целью ведутся разработки научно обоснованных методов оценки пожарной опасности и критериев противопожарного нормирования. Методы направлены на создание математического аппарата, который позволит устанавливать предельно допустимую пожароопасность полимерных строительных материалов с точки зрения обеспечения безопасности людей и предотвращения распространения пожара. В основу положен расчет развития пожара, прогнозирование поведения полимерных строительных материалов при пожаре и изучение процесса эвакуации людей. Огромное значение при этом имеет создание экспериментальных методов оценки пожароопасности полимерных строительных материалов и их поведения в различных условиях пожара. В настоящее время при всесторонней оценке пожарной опасности полимерных строительных материалов учитывают задымленность, токсичность и коррозионную опасность выделяемых газов, которые все чаще
являются причинами смертельных исходов при пожарах. Более того, коррозионно-активные продукты горения могут серьезно повреждать оборудование и электронные системы информатики, находящиеся вдали от зоны горения.
В нашей стране система пожарной безопасности имеет в качестве обобщающего критерия "вероятность воздействия опасных факторов пожара на человека", значение которой, равное 10'5 степени установлено в ГОСТ 12.1.004-85 [3]. Указанный критерий определяет требование ко всей системе противопожарной защиты здания, которая, в свою очередь определяется в зависимости от интенсивности развития пожара и способности к самостоятельной и своевременной эвакуации людей.
К середине 1990-х годов общемировое производство лакокрасочных покрытий (ЛКП), превысило 21 млн.т. Согласно прогнозам специалистов, в период до 2005-го года этот показатель перешагнёт рубеж в 25 млн.т., увеличиваясь ежегодно на 3% [4]. По оперативным данным Госкомстата Российской Федерации в 1996г. было произведено 476,1 тыс. тонн лакокрасочных материалов, что на 13,2% меньше, чем в 1995г. и почти в 5 раз меньше, чем в 1990 г. (производство лакокрасочных материалов по годам в % к 1990г. (100%): 1992г.-53,3%; 1993 г. - 37,4%; 1994 г. -27,3%; 1995 г. - 24,8%; 1996г. - 20,4%) [5].
Несмотря на спад производства лакокрасочных покрытий в России, потребность рынка в данном виде материалов возрастает и решается за счёт импорта. Так, в настоящее время потребность в лакокрасочных материалах в России удовлетворяется на 90% за счёт импорта лаков и красок [6].
Импортируемая продукция в России реализуется по демпинговым ценам и на несравненно более выгодных условиях, чем могут себе позволить отечественные предприятия из-за хронической нехватки оборотных средств. Однако, как качественные показатели, так и потребительские свойства импортных материалов не всегда соответствуют сложившемуся на нашем рынке рекламному образу.
Отсутствие должного таможенного контроля за качеством ввозимого товара позволяет все более глубоко проникать импортным материалам, включая и откровенные подделки продукции, на отечественный рынок сбыта, тем самым подавляя продвижение отечественной продукции [7].
К моменту начала диссертационной работы лакокрасочные покрытия не подлежали обязательной сертификации по пожарно-техническим характеристикам. Учитывая необходимость обязательной сертификации лакокрасочной продукции в перспективе, следует отметить, что нормативная документация на неё часто не соответствует современным требованиям. В связи с этим необходима её актуализация, комплексная корректировка, а в ряде случаев принципиальная переработка. Первостепенной задачей является разработка показателей пожарной безопасности лакокрасочных материалов и покрытий [8]. Требуется научно обоснованный отбор показателей свойств и их значений, гарантирующих качество лакокрасочных покрытий в условиях эксплуатации.
Оценка пожарной опасности лакокрасочных покрытий - комплексная проблема. Она включает в себя вопросы оценки горючести, воспламеняемости, способности к распространению пламени по поверхности, тепловыделения при горении, дымообразованию и токсичности продуктов горения лакокрасочных покрытий. Однако, в нашей стране область применения лакокрасочных покрытий долгое время определялась лишь с учётом группы горючести [9]. При таком подходе часто не принимаются во внимание другие пожароопасные свойства лакокрасочных покрытий, их изменение в процессе эксплуатации [10]. Не учитывается возможность увеличения слоев в процессе эксплуатации, наслоения различных лакокрасочных покрытий и тем самым изменения пожароопасных свойств покрытия в целом. Поэтому развитие методологии комплексной оценки пожарной опасности лакокрасочных покрытий и создание противопожарных норм, регламентирующих их применение в зданиях различного назначения, представляется весьма важным и своевременным.
Актуальность работы. Облицовочные, декоративно-отделочные материалы и покрытия, в том числе лакокрасочные, составляют значительную часть полимерных материалов, применяемых в строительстве. Учитывая в перспективе обязательность сертификации по всем показателям пожарной опасности любой лакокрасочной продукции, отечественной и импортной, стала очевидной необходимость в уточнении и корректировке, а в ряде случаев и принципиальной переработке существующей нормативной документации на лакокрасочные покрытия.
Эта проблема сопряжена с выяснением специфики поведения при пожаре лакокрасочных покрытий, охватывающих сплошным массивом значительные площади в зданиях. При этом, будучи тонкослойными материалами, лакокрасочные покрытия составляют малую долю в общей пожарной нагрузке здания. Со временем эксплуатации здания, количество слоев покрытия увеличивается. В итоге, способность лакокрасочных покрытий к возникновению и распространению пламени может существенно измениться. Более глубокое изучение закономерностей воспламенения и развития процесса горения лакокрасочных покрытий является актуальной проблемой, представляющей как теоретический, так и практический интерес. Весьма важным и своевременным является развитие методологии комплексной оценки пожарной опасности лакокрасочных покрытий, создание противопожарных норм, регламентирующих применение в зданиях различного назначения.
Цель диссертационной работы: Установить закономерности воспламенения и горения лакокрасочных покрытий различной химической природы при воздействии внешнего лучистого теплового потока для последующего прогнозирования поведения лакокрасочных покрытий при пожарах в зданиях, влияния на динамику развития критической для людей ситуации.
Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи;
провести комплексную оценку пожарно-технических характеристик лакокрасочных покрытий с помощью стандартных огневых методов испытания;
исследовать влияние различных факторов химической природы лакокрасочных покрытий, (их физической оценки, пространственной ориентации образцов, свойств материала основания подложки, плотности внешнего лучистого теплового потока и др.) на показатели горючести, воспламенения и распространения пламени по поверхности лакокрасочных покрытий;
оценить основные параметры горения лакокрасочных покрытий различной химической природы, необходимые для моделирования распространения пламени по поверхности лакокрасочных покрытий и прогнозирования их поведения в различных условиях пожара;
разработать методологию кинетического подхода к прогнозу показателей воспламенения и горючести лакокрасочных покрытий с применением метода динамической термогравиметрии (для определения макрокинетических параметров разложения материалов) и основных положений тепловой теории горения;
оценить динамику развития опасных факторов и критическую продолжительность пожара при горении лакокрасочных покрытий различной химической природы на путях эвакуации людей из зданий;
разработать критерии пожаробезопасного применения лакокрасочных покрытий для отделки стен и потолков внутренних помещений зданий различного назначения.
Научная новизна работы . Показано влияние химической природы большого числа лакокрасочных покрытий на основные характеристики их пожарной опасности: воспламеняемость, распространение пламени по поверхности, дымообразующую способность и токсичность продуктов
Установлены общие закономерности воспламенения лакокрасочных покрытий при воздействии внешнего радиационного теплового потока.
Показано влияние условий испытания на показатели воспламенения: время задержки воспламенения и критический тепловой поток воспламенения, параметры теплообмена, температуру поверхности лакокрасочных покрытий, реализующуюся при воспламенении.
Получены экспериментальные данные, характеризующие закономерности распространения пламени по поверхности лакокрасочных покрытий в зависимости от плотности внешнего теплового потока, вида основания и пространственной ориентации образцов, их толщины (числа слоев) лакокрасочных покрытий.
Разработана методология кинетического подхода к прогнозу показателей воспламенения и горючести лакокрасочных покрытий с применением метода термического анализа и основных положений тепловой теории горения.
Установлено влияние химической природы лакокрасочных покрытий на характер развития пожара на путях эвакуации — в коридорах общественных зданий, динамику нарастания опасных факторов пожара.
Практическая значимость работы: Получена всесторонняя характеристика показателей пожарной опасности лакокрасочных покрытий различной химической природы, которая может быть использована в качестве справочной информации для прогнозирования процесса развития пожара и нарастания опасных факторов пожара в разных ситуациях. В приложении к термически тонким материалам развита методология оценки теплофизических свойств лакокрасочных покрытий по данным о воспламеняемости. Показаны возможности «макрокинетического» подхода, основанного на применении эффективных макрокинетических параметров разложения горючих веществ и материалов, к оценке влияния плотности внешнего теплового потока на массовую скорость выгорания, скорость тепловыделения, критическое значение плотности теплового потока при воспламенении.
Пожарная опасность лакокрасочных покрытий
В настоящее время разработан проект НПБ "Декоративно-отделочные и облицовочные стеновые материалы. Требования пожарной безопасности. Классификация. Нормы применения в зданиях различного назначения" и "Пожарная опасность напольных покрытий. Методы испытаний. Требования пожарной безопасности". Несмотря на то, что лакокрасочные покрытия есть ничто иное, как плёночные полимерные покрытия, данные нормы на них не распространяются из-за ряда специфических пожароопасных свойств и особенностей применения лакокрасочных покрытий.
В первую очередь следует отметить, что лакокрасочные покрытия составляют малую долю в общей пожарной нагрузке здания и это позволяет, в случае обоснования, по ряду показателей пожарной опасности снизить к ним требования по отношению к конструкционным, декоративно-отделочным и облицовочным стеновым и напольным покрытиям [17]. Во-вторых, лакокрасочные покрытия на путях эвакуации и в зальных помещениях, как правило, наносят на негорючую основу. При этом принимается, что пламя по такой поверхности не способно к распространению. Со временем эксплуатации здания количество слоев покрытия увеличивается. В итоге, такая поверхность может приобрести способность к распространению пламени, что создает реальную опасность в случае возникновения пожара [18]. Документы, регламентирующие максимально допустимое количество слоев, отсутствуют. Показателен пожар, произошедший 27 октября 1993 г. в здании училища культуры и искусств департамента культуры Пензенской области, Министерства культуры России [19]. Пожар возник в одном из кабинетов первого этажа четырехэтажного учебного корпуса училища, распространился по коридору к центральной лестничной клетке, по которой начал проникать в коридоры верхних этажей зданий. Распространение пожара произошло по многослойному красочному покрытию стен центральной лестничной клетки. От первого до четвертого этажа огонь прошел в течение 3-5 минут. В результате возникшей паники в огне погибло 9 человек и 31 получили серьезные травмы при попытке самоспасения через окна до прибытия подразделений пожарной охраны. Влияние химической природы лакокрасочных покрытий на развитие пожара в зданиях является практически не изученным.
В настоящее время в технической литературе имеется лишь очень ограниченная информация об отдельных характеристиках пожарной опасности лакокрасочных покрытий, нанесенных на различную по химической природе и теплофизическим свойствам основания - подложки. При этом сведения о виде лакокрасочных покрытий, их химическому составу и свойствах обычно отсутствуют, а сам ассортимент исследованных лакокрасочных материалов очень незначителен. Например, в работах [20,21] внимание исследователей было сосредоточено на определении влияния интенсивности внешнего теплового потока и расхода лакокрасочных покрытий на воспламеняемость окрашенных облицовочных материалов - ДСП, фанеры, а также гипсовой штукатурки. Был установлен сложный характер поведения окрашенных облицовок в зависимости от плотности теплового потока увеличение ск5орости тепловыделения с расходом лакокрасочного покрытия. Этот общий вывод авторов [20,21] согласуется с нашими собственными результатами, и наблюдениями [22,23]. Нами ранее было показано, что с увеличением. числа слоев покрытия (расхода лакокрасочного материала) на негорючей, асбоцементной основе сильно возрастает индекс распространения пламени по поверхности покрытия при действии теплового потока постоянной плотности. Химическая природа лакокрасочного материала влияла на темп нарастания этого показателя [20,21].
Назрела необходимость в более глубоком изучении закономерностей воспламенения и развития процесса горения лакокрасочных покрытий, установлении влияния химической природы и свойств покрытий, а также защищаемого материала- основания на пожарную опасность лакокрасочных плкрытий.
Вопросы противопожарного нормирования применения отделочных, облицовочных и лакокрасочных покрытий в строительстве
Действующими на территории г. Москвы городскими строительными нормами МГСН 4.04.94 определено, что: "В коридорах и холлах общественных зданий, за исключением зрелищных, клубных, крытых спортивных сооружений с местами для зрителей, дошкольных учреждений, школьных корпусов школ-интернатов, детских оздоровительных лагерей и стационаров лечебных учреждений, допускается использовать ковры из горючих материалов с умеренной дымообразующей способностью, умеренно опасных по токсичности, а в зданиях высотой 10 этажей и более - трудногорючих с малой дымообразующей способностью и малоопасных по токсичности. Ковровые покрытия должны быть наклеены на негорючие основание (кроме зданий V степени огнестойкости) [56].
Во введенном с 01.01.98г. СНиП 21-01-97 "Пожарная безопасность зданий и сооружений" в п.6.25 запрещается для отделки стен и потолков в вестибюлях, лестничных клетках, лифтовых холлах применять материалы с более высокой пожарной опасностью, чем: Г-1, В-1, Д-1, Т-1 [57]. Для отделки стен и потолков в общих коридорах, холлах и фойе запрещается применять материалы с более высокой пожарной опасностью, чем: Г-2, В-2, Д-3, Т-3 или Г-2,В-3,Д-2,Т-2.
Для анализа и сравнения ниже рассматриваются нормативные требования, действующие в некоторых странах.
В Финляндии [58] при строительстве зданий различного функционального назначения запрещается применять легковоспламеняющиеся полимерные материалы. Кроме того, в рецептуру строительных материалов не должны входить вещества, которые горят без доступа кислорода из окружающей среды.
В ФРГ [59] область применения полимерных материалов в строительстве определяется по результатам их испытаний на горючесть (негорючесть) и воспламеняемость. На пути эвакуации запрещается применять сгораемые нормально воспламеняющиеся и легковоспламеняющиеся материалы.
В Австрии [60] для покрытий полов разработаны противопожарные требования на основе энергетического параметра критической плотности теплового потока, при которой в заданных условиях огневых испытаний прекращается распространение пламени по поверхности.
Таким образом, в ряде зарубежных стран область применения строительных материалов устанавливается с учетом воспламеняемости и распространения пламени. Вместе с тем, при отсутствии взаимосвязи противопожарных требований с режимами пожаров в конкретных помещениях эти системы нормирования не имеют строгого научного обоснования. На основании изложенных в нормативных документах требований можно отметить следующее: - ограничения при применении полимерных покрытий установлены практически только для путей эвакуации и зальных помещений; - требования по применению покрытий не имеют обоснованной методологии, учитывающей безопасность людей при пожаре.
В СНиПе 21-01-97 , сформулирован принцип противопожарного нормирования, который заключается в обеспечении безопасности людей, материальных ценностей и предотвращении пожара по зданию. Этот принцип можно разбить на два следующих положения: - предотвратить распространение пожара по полимерным облицовочным покрытиям здания и ограничить материальный ущерб; - при применении покрытий для отделки зданий, обеспечить безопасность людей в случае возникновения пожара.
Оценить степень реализации этих двух положений в отношении ЛКП можно при выполнении качественных критериев, которые заключаются в обеспечении невоспламеняемости лакокрасочных покрытий и предотвращении возникновения критической для жизни человека ситуации. В свою очередь качественные критерии будут работоспособны при выполнении каких-то граничных, предельно допустимых условий. Условие пожаробезопасного применения лакокрасочных покрытий по R TTISV тчу воспламеняемости должно иметь следующий вид: qKp qj . - где q максимальное значение плотности падающего теплового потока при пожаре на площадь пола L, кВт/м2. Условие противопожарного нормирования применения ЛКП по аналогии с таковым для напольного покрытия в зданиях, обеспечивающее безопасные эвакуацию людей и работу пожарных, должен иметь следующий вид: Т1 T . где Тд - среднестатистическое время начала тушения пожара в зданиях определенного функционального назначения.
Анализ закономерностей воспламенения некоторых лакокрасочных покрытий при действии внешнего лучистого теплового потока
Четырехслойные эмалевые и грунтовочные покрытия, относящиеся к группам Г1 и В1, по изменению располагаются в ряд: ГФ-0163 НЦ-132= ПФ-266=Ро1и-ТесЬ ПФ-115=ГФ-230ВЭ ФЛ-03К 35 40 40 40 45 45 50 qBKp, кВт.м 2
Высокие значения критической плотности теплового потока воспламенения (50 кВт.м"2) имеют покрытия, полученные на основе водно-дисперсионных составов типа Coraline (стиролакриловый полимер), Interacryl (акриловые сополимеры) или на основе сополимеров виниловых эфиров - Glicoprim.
Экологически безопасные в употреблении водно-дисперсионные краски привлекают к себе большое внимание. Отечественные водно-дисперсионные лакокрасочные покрытия для стен и потолков на основе акриловых полимеров, в том числе на основе краски Акриал Подольского завода стройматериалов, по группе горючести и воспламеняемости не уступают зарубежным аналогам.
Зависимость показателей горючести и воспламеняемости лакокрасочных покрытий от толщины (числа слоев) указывает на то, что при горении они проявляют поведение термически тонких материалов. В этом случае должно быть очень сильным влияние теплофизических свойств материала основания (подложки). С увеличением толщины покрытия влияние основания будет сказываться в меньшей степени и, наконец, может быть достигнуто состояние, когда лакокрасочное покрытие будет проявлять поведение термически толстого материала: глубина его прогрева при действии внешнего теплового потока на поверхность будет значительно меньше физической толщины покрытия.
Анализ закономерностей воспламенения некоторых лакокрасочных покрытий при действии внешнего лучистого теплового потока.
Рассмотрение одномерной тепловой модели воспламенения материалов позволяет выявить функциональную зависимость времени задержки воспламенения от плотности внешнего лучистого теплового потока, qe, подводимого к поверхности, а также теплофизических свойств и толщины материала.
В качестве основной концепции при рассмотрении этой модели принимается, что воспламенение материала осуществляется при достижении на поверхности характеристической температуры воспламенения: Ts = Тв
Принимая, что теплофизические свойства лакокрасочных покрытий не зависят от температуры, тепловой баланс на поверхности покрытия в момент воспламенения можно выразить уравнением: - І f- - і. - h с (т. - т.)- ю (т/ - т ) (3.1.) где X - коэффициент теплопроводности материала; Тв - температура в момент воспламенения; Т0 - начальная температура или температура окружающей среды; hc - конвективный коэффициент теплопередачи; о - константа Стефана-Больцмана; є -степень черноты лакокрасочных покрытий.
Уравнение 3.1. отражает баланс, при котором тепло, подводимое к поверхности образца, затрачивается на его нагрев путем теплопередачи теплопроводностью, а также на потери тепла с поверхности образца путем конвекции (второй член в правой части уравнения) и излучения в окружающую среду (третий член в правой части уравнения). Таким образом, нагрев материала происходит за счет энергии теплового потока, поглощенной материалом: qnet = qe - qL где qL - тепловой поток, теряемый за счет конвекции и излучения. Изменение температуры в объеме и на поверхности материала со временем, t, описывается уравнением: - Т = а т (3.2) dy dt 2 где а = коэффициент температуропроводности лакокрасочных покрытий; рс р - плотность и с - теплоемкость материала. Начальные условия перед воздействием теплового потока на образец: t = 0; Т=Т0; у =0 На пределе воспламенения критический тепловой поток, по существу, должен быть равен теряемому, т.е.: qBKp = qL
В настоящее время получено точное аналитическое решение указанных выше уравнений относительно времени достижения температуры воспламенения Тв. В работе [72] представлены зависимости времени задержки воспламенения от плотности поглощенного теплового потока для материалов, обнаруживающих поведение термически толстых и термически тонких материалов.
Нарастания опасных факторов пожара в помещении при горении лакокрасочных покрытий
Несмотря на широкое применение лакокрасочных покрытий в строительстве, вопрос о том, как они влияют на развитие пожара на путях эвакуации людей из здания, остался не решенным. Представляло интерес выяснить, какие факторы пожара являются наиболее опасными при горении лакокрасочных покрытий в помещении коридора, как влияет химическая природа лакокрасочных покрытий на нарастание опасных факторов пожара (ОФП) и определить критическую продолжительность пожара в помещении очага пожара на его начальной стадии развития при условии достижения ОФП предельно допустимого значения в зоне пребывания людей. Учитывая то обстоятельство, что в документах по нормированию пожаробезопасного применения отделочных и облицовочных материалов в строительстве лакокрасочные материалы не выделяли в отдельный класс, в свете полученных нами результатов разработаны критерии и рекомендации по нормированию пожаробезопасного применения лакокрасочных покрытий.
К практически важным опасным факторам пожара (ОФП), непосредственно определяющим безопасность людей на начальной стадии пожара в зданиях, в первую очередь следует отнести нарастание в помещении (зоне пребывания людей) среднеобъемной температуры, оптической плотности дыма, концентрации токсичных продуктов горения, а также убыли концентрации кислорода.
В настоящее время разработана достаточно полная и строгая теория нарастания ОФП в помещении на начальной стадии пожара [92,93].
В ее основе лежит интегральная математическая модель пожара, представленная системой дифференциальных уравнений, которые отражают законы сохранения массы, энергии и импульса при развитии пожара, а также условия однозначности: Vdpm/dr=i/ + GB-Gr (5.1) (cv/R)Vdp/dr = йСЛО-ф) + cPTBGB - cpTmGr (5.2) Vdpi/dr = GBx0i - 7/Li (p,/pm)Gr (5.3) Vdp2/dr = )/L2 - (p2/pm)Gr (5.4) VdpJdT = Щ - /imGr/Pm (5.5) p = pmRTm (5.6) где V - объем помещения;рт, Tm, р - среднеобъемные ПЛОТНОСТЬ, температура и давление; т - время; ф - скорость выгорания горючего материала; GB - расход воздуха, поступающего через проемы; Gr - расход газов, уходящих из помещения через проемы; cv, ср - теплоемкости газа при постоянном объеме и постоянном давлении соответственно; R - газовая постоянная; г\ - коэффициент полноты горения; Qp„ - теплота сгорания; Тв - температура поступающего в помещение воздуха; р\ - среднеобъемная парциальная плотность кислорода; XQI - концентрация кислорода в окружающей атмосфере; L\ - стехиометрическое соотношение "кислород-горючее"; р2 - среднеобъемная парциальная плотность продукта горения; Ьг - масса образующегося токсичного продукта горения при сгорании единицы массы горючего материала; дт - среднеобъемная оптическая концентрация дыма; D - дымообразующая способность горючего материала; ф - коэффициент теплопотерь в момент времени т, представляющий собой соотношение между суммарным тепловым потоком в ограждения и скоростью тепловыделения в очаге горения. Начальным условиям соответствуют значения: Рт = ро; Р = ро; Ріхої = Рої; Рг = 0; н = о
Применение определенных допущений и упрощений приведенных выше дифференциальных уравнений дало возможность получить аналитические зависимости нарастания ОФП от пожарно-технических свойств горючего материала и условий пожара, в частности, характера газообмена помещения с атмосферным воздухом через проемы [93].
В первом приближении на начальной стадии процесса развития пожара в помещении при относительно малых проемах, когда притоком воздуха из внешней атмосферы можно пренебречь, расчет критической для человека продолжительности пожара по условию достижения предельно допустимого значения каждого из ОФП проводят, считая коэффициент теплопотерь ф постоянной величиной [93,94].
При этом принимают коэффициент теплопотерь равным среднему значению в интервале времени, по истечении которого среднеобъемная температура среды достигает своего критического, предельно допустимого значения в рассматриваемой рабочей зоне. Обычно считают ф = 0,6 [93].
