Пожарно-структурная экспертиза повреждений теплоизоляционных материалов из минеральной ваты и пенополиизоцианурата

Интернет — журнал «Науковедение» Том 8, No 3 (май-июнь 2016) — naukovedenie.ru

Статья опубликована 08.06.2016. Авторы: В.С. Мельников, С.В. Кириллов, В.Г. Васильев, С.А. Ванин, М.В. Мельников, С.А. Потемкин

Полный текст статьи (52 страницы) можно скачать по этой ссылке. На данной странице приводится лишь выдержка из статьи — раздел 2. Сравнение характеристик теплоизоляционных материалов:

Последствия огневого и теплового воздействия на теплоизоляционные материалы наиболее глубоко исследованы в области химических процессов деструкции [1, 2] и термогравиметрии [3, 4]. Для большинства материалов известно, какие реакции соответствуют определенным условиям, в каком количестве и какие вещества могут выделяться. Сразу отметим, что при пожаре аналогичные и часто даже более опасные продукты образуются из-за функциональной пожарной нагрузки, причём масса размещённых в зданиях веществ, материалов, мебели, изделий, товаров и т.д. обычно существенно превышает массу теплоизоляционных материалов. По мнению авторов, при реальном соотношении пожарных нагрузок (функциональных и конструктивных) во время пожара эмиссия опасных (токсичных) веществ теплоизоляционными материалами не доминирует в ряду опасных факторов. С учётом этого в рамках настоящей работы учитывались в основном те характеристики исходных материалов, те свойства промежуточных продуктов реакций, а также фазовые переходы, которые способствовали процессу горения или ограничивали его развитие.

Выборка данных (табл. 1) позволяет в обзоре темы обратить внимание на следующие известные факты касательно свойств материалов и методов испытаний:

— так, необходимо иметь в виду, что оценка горючести для МВ по методу I ГОСТ 30244-94 не только не совпадает с определением группы горючести по методу II ГОСТ 30244-94, но также не вполне обоснована, поскольку в составе МВ всегда имеются горючие вещества, и при огневом воздействии явно проявляются признаки их горения;

— теплопроводности материалов в исходном состоянии и в последующем при огневом (тепловом) воздействии будут существенно отличаться, в том числе для МВ это будет происходить за счёт теплопроводности воздуха, заполняющего объём, например, при изменении температуры от 20 до 850⁰С теплопроводность воздуха будет увеличиваться от 0,026 до 0,074 Вт / (м ^{. 0}К);

— для МВ, как для газопроницаемого материала, дополнительная теплопередача может происходить за счёт газообмена (пенетрации нагретого воздуха и горячих газообразных продуктов);

— потенциал огнестойкости по теплоизолирующей способности МВ существенно ниже, чем у ПИР материалов, поскольку кроме высокой теплопроводности для неё установлена существенная теплопрозрачность (прозрачность для ИК-теплового излучения высокотемпературного источника) [5], поэтому актуально исследование возможности сохранения начальных преимуществ ПИР материалов в условиях пожара;

— объём воздуха, необходимый для сгорания органических веществ в 1 м³ материала для МВ существенно меньше, чем у ПИР;

— за счёт воздухопроницаемости во всём объёме минеральной ваты всегда имеется кислород, необходимый для начального окисления органических веществ, также может обеспечиваться воздухообмен для дальнейшего подержания окисления;

— в условиях ограниченного воздухообмена (недостатка кислорода) для ПИР материалов огневое воздействие всегда будет приводить преимущественно к пиролизу (тепловому разложению) с образованием промежуточных продуктов;

— действие антипиренов, распределённых по объёму пенополимеров, будет эффективным, если они смещают реакции термического разложения в сторону уменьшения количества горючих продуктов, а также сами генерируют негорючие газы пропорционально количеству горючих продуктов;

— суммарные теплоты сгорания МВ и ПИР материалов имеют один порядок при одинаковом ограниченном притоке воздуха (в приведённом табличном примере соответственно 1,9 и 2,8 МДж / м³ / м³), т.е. могут быть одного порядка и тепловые эффекты при огневых испытаниях сравниваемых материалов;

— в условиях реального пожара при оценке 1,9 и 2,8 МДж / м³ / м³ суммарный тепловой эффект от МВ может быть даже больше, чем на объекте с ПИР, поскольку проектная толщина МВ до двух раз больше, конечно, если обосновано учитывается старение МВ, теплопроводность во влажном состоянии, воздухопроницаемость, в том числе, влажного воздуха;

— начальная теплопроводность у ПИР материалов с частично открытыми порами выше, чем у ПИР с закрытыми порами, однако при огневом воздействии определённая газопроницаемость (пониженное сопротивления воздухопроницанию) может обеспечивать положительный эффект, который более подробно будет рассмотрен в следующем разделе, а здесь укажем, что именно ПИР «Арианит», который является частично воздухопроницаемым пенополимером, относится к группе слабогорючих строительных материалов (Г1).