автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Прогнозирование пожарной опасности строительных материалов

На правах рукописи

СМИРНОВ НИКОЛАЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.26.03 "Пожарная и промышленная безопасность" ( технические науки, отрасль строительство)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2002

Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении "Всероссийский ордена "Знак почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны" Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (ФГУ ВНИИПО МЧС России)

Научный консультант: доктор технических наук,

профессор И.А. Болодьян

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор H.A. Халтуринский доктор технических наук, профессор В. В. Жуков доктор технических наук, профессор Ю.Н. Шебеко

Ведущая организация: ФГУП "Московский институт теплотехники"

Защита состоится 26 сентября 2002 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета ДС 205.003.01 при ФГУ ВНИИПО МЧС России по адресу: 143903, Московская область, Балвтихинский район, пос. ВНИИПО, д. 12, зал Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ ВНИИПО МЧС России. Автореферат разослан 23 августа 2002 г., исх. N ¿ЛЧ%

Отзыв на автореферат с заверенными подписями и печатью просим выслать в ФГУ ВНИИПО МЧС России по указанному адресу. Телефон для справок: 521-29-00.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук L^'.' - ' - Е.Ю. Сушкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Неотъемлемой частью государственной деятельности является обеспечение пожарной безопасности. В связи с дальнейшим расширением применения строительных материалов (СМ), которые, наряду с многочисленными достоинствами, обладают существенным недостатком - пожарной опасностью, проблема обеспечения пожарной безопасности в строительстве стоит наиболее остро. При пожаре СМ могут внести значительный вклад в образование опасных факторов, способствовать его развитию по зданию и оказать решающее влияние на размеры материального ущерба и гибель людей. Кроме того, продукты горения СМ и дым представляют серьезную экологическую угрозу для окружающей среды.

В соответствии с действующими в настоящее время в нашей стране требованиями нормативных документов область применения СМ устанавливается, главным образом, по результатам их испытаний лабораторными методами, при этом нормируемые показатели определяются на разных установках и в различных условиях. Одновременно СНиП 21-01-97 "Пожарная безопасность" (п.п.1.5,1.6,6.4) также допускает при решении вопросов применения СМ специальный подход, который может быть основан на достоверном прогнозе пожарной опасности СМ с учетом условий их эксплуатации и возможного режима теплового воздействия пожара в помещении. Этот подход может быть реализован в системе гибкого нормирования, при развитии противопожарного страхования, при разработке согласованных технических условий, отражающих специфику противопожарной защиты зданий, включая комплекс дополнительных профилактических и организационных мероприятий.

Таким образом, разработка новых прогнозных методов оценки пожарной опасности СМ, комплексные исследования закономерностей их горения и поведения в условиях моделирования пожара являются весьма актуальными и перспективными.

Исходя из изложенных соображений были определены цель и задачи исследований и сформулирована следующая рабочая гипотеза: анализ совокупности параметров развития пожара СМ с использованием предложенных автором новых расчетных и экспериментальных методов позволит осуществлять достоверный прогноз как показателей пожарной опасности, так и поведения материалов, применяемых в строительных конструкциях с дальнейшей разработкой предложений по их пожаробезопасному применению.

Цель работы. Целью настоящей работы является прогнозирование пожарной опасности СМ с учетом условий их эксплуатации, основанное на математическом моделировании процесса распространения пламени, динамики опасных факторов пожара (ОФП), полигонных экспериментальных исследованиях пожара в помещениях, крупномасштабных и лабораторных исследованиях горючести, воспламеняемости, распространения пламени по поверхности, тепловыделения, дымообразования и токсичности продуктов горения, обоснование условий и требований пожарной безопасности при применении и сертификации.

Для достижения поставленной цели в диссертации необходимо было решить следующие основные задачи:

сформулировать принципы прогнозирования пожарной опасности СМ; выбрать и обосновать параметры для оценки, прогнозирования пожароопасности и определения области применения СМ;

разработать крупномасштабную установку исследования способности декоративно-отделочных и облицовочных материалов (отделок), кровельных материалов (КМ) строительных конструкций воспламеняться н распространять пламя по поверхности;

создать лабораторную установку для определения комплекса параметров СМ и обосновать условия экспериментов;

провести работы по усовершенствованию термоаналитического экспериментального оборудования с целью прогноза показателей воспламеняемости и горючести СМ, газовыделения и эффективности средств огнезащиты, оценки их теплофизиче-ских и термохимических характеристик;

разработать математическую модель процесса распространения пламени по поверхности СМ;

доработать математическую модель динамики ОФП применительно к горению отделок;

провести теоретические исследования и проанализировать результаты математического моделирования пожароопасности СМ;

исследовать развитие пожара и его воздействие на строительные конструкции, включающие полимерные материалы;

провести комплексные и крупномасштабные экспериментальные исследования пожарной опасности СМ, определить исходные характеристики для математического моделнро вания, проанализировать и сопоставить полученные данные;

разработать предложения к методам испытаний СМ на пожарную опасность, включающие ряд новых классификаций, и по номенклатуре показателей для обяза-"тельного включения в НТД;

разработать предложения по применению СМ и пожарно-профилактичесие мероприятия, снижающие их пожароопасность в условиях эксплуатации в конкретных зданиях (помещениях).

Объект и методы исследований. Экспериментально-теоретические разработки проблемы проводились применительно к декоративно-отделочным и облицовочным материалам стен, полов и потолков, теплоизоляционным и огнезащитным материалам строительных конструкций.

Теоретические исследования проводились на базе использования классических законов тепломассообмена, теории тепломассопереноса при пожаре. В диссертационной работе использовались термогравиметрический анализ, математическая обработка результатов экспериментов с помощью ЭВМ, стандартные методы определения некоторых показателей, предложены новые полигонные экспериментальные методы исследований.

Научная новизна работы заключается в следующем:

разработаны расчетные и экспериментальные методы прогнозирования пожарной опасности СМ с учетом условий их эксплуатации, при этом обоснованы и ис пользой ваны моделируемые при исследовании пожара параметры;

создана оригинальная крупномасштабная экспериментальная установка для полигонных комплексных исследований пожарной опасности декоративно-отделочных, облицовочных материалов для стен, потолков и покрытий полов и разработана методика их испытаний в условиях, приближенных к реальному пожару;

разработан научно обоснованный лабораторный метод оценки пожарной опасности СМ и определения комплекса исходных данных для прогнозирования, математического моделирования, противопожарного нормирования;

усовершенствована термоаналитическая аппаратура и предложены методики прогнозирования показателей пожарной опасности СМ, гаэовыделенш я эффективности

средств огнезащиты, определения идентификационных характеристик с использованием микрообразцов;

впервые установлена взаимосвязь между термоаналитическими характеристиками и показателями пожарной опасности материалов, показана возможность оценки основных теплофизических и термохимических характеристик СМ;

разработана математическая модель процесса распространения пламени по поверхности СМ, позволяющая при наличии исходных данных прогнозировать зависимость длины распространения фронта пламени от времени;

получили развитие математическая модель динамики опасных факторов пожара на начальной стадии применительно к горению СМ;

на полигонной установке "Фрагмент высотного здания" и крупномасштабной установке "Комната-коридор" исследовано развитие пожара в помещении, выявлены закономерности теплового воздействия на строительные конструкции стен, полов н потолков, установлены зависимости тепловых потоков от величины удельной пожарной нагрузки в помещении и времени, что позволило экспериментальным путем обосновать условия опытов в лабораторных исследованиях;

получены и проанализированы новые экспериментальные данные о пожароопасных свойствах широкого круга СМ, установлены зависимости показателей пожарной опасности от условий теплового воздействия и эксплуатации, изучено влияние числа слоев (толщины) лакокрасочных покрытий на показатели воспламеняемости и распространения пламени;

предложен и апробирован новый подход к оценке пожарной опасности СМ при отработке их рецептур при сохранении эксплуатационных свойств на примерах наливного полимерного покрытия пола и пенополиуретанового утеплителя;

получила развитие методология противопожарного нормирования применения отделок в зданиях (помещениях), на основе принципов и качественных критериев нормирования разработаны схема и условия их допустимого (пожаробезопасного) применения, разработаны методики, включающие элементы гибкого нормирования, определения допустимой высоты отделок стен и предельного распространения пламени по покрытиям полов.

Практическая ценность работы. Решена научно-практическая проблема комплексного прогнозирования пожарной опасности СМ с учетом условий их эксплуатации и создания системы методов (лабораторных и полигонных) определения исходных данных как на микрообразцах, так и образцах реальцых строительных конструкций. Разработаны научно-методические основы прогнозирования пожарной опасности СМ.

Разработаны инженерные расчетно-экспериментальные методы оценки пожарной опасности СМ, определения набора исходных данных для задач математического моделирования развития пожара в помещении, обоснования области допустимого применения.

Результаты работы позволяют формулировать профилактические мероприятия по противопожарной защите объектов, в том числе на стадии проектирования, предот* вращению распространению пожара, снижению материального и социального ущерба.

Диссертация обобщает результаты исследований, которые проводились под руководством или при непосредственном участии автора в Федеральном государственном учреждении "Всероссийский ордена "Знак почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны" (ФГУ ВНИИПО) МЧС России с 1983 года при выполнении ряда Государственных программ (в т.ч. МВД, Госстроя России), плана НИР ФГУ ВНИИПО МЧС России.

Выводы и рекомендации диссертации реализованы при разработке:

НПБ 244-97 "Материалы строительные. Декоративно-отделочные и облицовочные материалы. Материалы для покрытия полов. Кровельные, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы. Показатели пожарной опасности";

СНиП 21-01-97 "Пожарная безопасность зданий и сооружений";

ГОСТ 30402-96 "Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость";

ГОСТ 30444-97 (ГОСТ Р 51032-97) "Материалы строительные. Метод испытания на распространение пламени";

ГОСТ 30244-94 "Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть";

ГОСТ 30403-96 "Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности";

ОСТ 95 10562-2001 "Покрытия полимерные защитные для атомных станций. Часть 1. Снимаемые защитные покрытия. Общие требования, применение и выбор";

ГОСТ Р 51691-2000 "Материалы лакокрасочные. ЭМАЛИ. Общие технические условия";

ГОСТ Р 51693-2000 "Грунтовки антикоррозионные. Общие технические условия";

НПБ 109-06 "Вагоны метрополитена. Требования пожарной безопасности";

ВНПБ-97 "Вагоны пассажирские. Требования пожарной безопасности;

Инструкции по проведению термического анализа образцов материалов и веществ (идентификация и входной контроль). - М.: ВНИИПО, 1995;

Методического пособия "Контроль качества и определение вида огнезащитных покрытий, контроль качества огнезащитных работ". М.: ВНИИПО, 1999;

Технической информации (в помощь инспектору Государственной противопожарной службы), - М.: ВНИИПО, 2002;

Сборника "Огнезащита материалов, изделий и строительных конструкций". - М.: ВНИИПО, 1999.

Справочника "Огнестойкость и пожарная опасность строительных конструкций, пожарная опасность строительных материалов, огнестойкость инженерного оборудования зданий". - М.: ВНИИПО, 1999.

Результаты диссертации использованы в лекциях УЦ ФГУ ВНИИПО МЧС России.

Получены экспериментальные данные о пожарной опасности широкого круга строительных материалов, которые использованы различными предприятиями-производителями, проектными и строительными организациями, органами ГПС.

На защиту выносятся:

основы прогнозирования пожароопасное™ СМ;

методики прогнозирования стандартных показателей (группы негорючих материалов, температур воспламенения и самовоспламенения) пожарной опасности СМ, эффективности средств огнезащиты;

методика комплексной оценки пожароопасности СМ;

система противопожарного нормирования применения отделок в зданиях (помещениях);

методика определения допустимой высоты отделок стен коридоров общественных зданий;

методика определения предельно-допустимой длины распространения пламени по покрытиям полов;

результаты исследований режимов пожара в помещении и условия теплового воздействия на конструкции стен, полов и потолков коридоров;

результаты комплексного исследования пожароопасности СМ в условиях реального пожара и лабораторных условиях;

результаты математического моделирования пожароопасности СМ; классификация отделок по способности распространять пламя по поверхности; уточненная классификация отделок по дымообразующей способности; классификация строительных материалов, в основу которой положены стандартные методы испытаний.

Достоверность полученных результатов подтверждается данными полигонных и крупномасштабных экспериментов, адекватностью теоретических моделей реальным условиям процессов пожара и термоокислительного разложения (горения) СМ, выбором критериев и параметров, позволяющих сравнивать теоретические и экспериментальные данные, удовлетворительными точностью экспериментальных методов и погрешностями измерений, корреляционным анализом результатов, полученных разработанными и стандартными методами.

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждены достаточным объемом исследований (в том числе крупномасштабных опытов), длительной апробацией используемых математических моделей и методик, соответствием результатов лабораторных, крупномасштабных экспериментов и расчетных данных, а также положительным опытом внедрения результатов работы в ГПС и других ведомствах.

Апробация работы. Результаты работы, основные ее положения и выводы докла-' дывались и обсуждались на IX Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы обеспечения пожарной безопасности" (Москва, 1987), Всесоюзном научно-техническом семинаре "Обеспечение огнестойкости зданий и сооружений при применении новых строительных материалов и конструкций" (Москва, 1988), I Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы охраны труда в условиях ускорения научно-технического прогресса" (Москва, 1988), научно-техническом семинаре "Проблемы обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений" (Москва, 1989), XI Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы предотвращения и тушения пожаров на объектах народного хозяйства" (Москва, 1992), XIII Всероссийской научно-практической конференции "Пожарная безопасность 95" (Москва, 1995), II Международном семинаре "Пожаровзрывоопасиость веществ и взрывозащита объектов (Москва, 1997), Всероссийской научно-практической конференции "Пожарная безопасность - история, состояние, перспективы" (Москва, 1997), Международной научно-практической конференции "Пожарная безопасность и методы ее контроля" (Санкт-Петербург, 1997), III Международной конференции "Полимерные материалы пониженной горючести" (Волгоград, 1998), ХУ Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы горения и тушения пожаров на рубе-

же в?ков" (Москва, 1999), Международной научно-практической конференции "Проблемы обеспечения пожарной безопасности Северо-Западного региона (Санкт-Петербург, 2000), ГУ Международной конференции "Полимерные материалы пониженной горючести" (Волгоград, 2000), ХУ1 научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение" (Москва, 2001), Международном симпозиуме "Комплексная безопасность России - исследования, управление, опыт" (Москва, 2002).

Публикации и личный вклад автора. По теме диссертации опубликовано 87 печатных работ. В диссертации обобщены результаты многолетней самостоятельной работы, а также выполненные совместно с коллегами (И.А. Болодьян, А.Я. Король-ченко, И.С. Молчадсквй Б.Б. Серков, М.М. Казиев, Н.Г. Дудеров, В.В. Пономарев, О.И. Молчадский, Н.И. Константинова, Ю.К. Нагановский, A.B. Трунев, Н.В. Ко-выршина, Р.А.Яйлиян, Т.Г. Меркушкина, Ю.С. Зотов, B.C. Иличкин и др.), аспирантами и соискателями автора. В совместных работах автор определял направления исследований, принимал участие в разработке установок, методик, экспериментах, осуществлял анализ и обобщение полученных результатов, принимал непосредственное участие в формулировке выводов и внедрении в практику.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованных источников. Работа содержит 273 страницы текста, иллюстрированного 49 рисунками, имеет 29 таблиц и 179 наименований цитируемой литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность исследуемой проблемы, представлены общие положения диссертации, цель и задачи исследований.

В первой главе содержится аналитический обзор по проблеме пожарной опасности СМ, рассмотрены факторы, способствующие .гибели людей, распространению пожара по зданию, и их взаимосвязь с применяемыми в строительстве материалами, проанализированы методы испытаний, оценочные параметры и критерии классификаций.

Анализ состояния проблемы показал, что для всесторонней оценки пожарной опасности СМ, определения облаем их применения необходимо иметь данные об их способности воспламеняться, распространять пламя по поверхности, выделять дым, тепло и токсичные продукты горения. Эти данные приобретают еще более важное значение в условиях сертификации продукции в системах СПБ и ГОСТ Р. Однако действующая (до 1997 года) в нашей стране система противопожарного нормирования, отсутствие сертификации продукции не стимулировали комплексную оценку пожароопасное!» СМ. В дальнейшем с введением в действие СНиП 21-01-97, в которых при определении области применения СМ использован комплексный подход, научно-исследовательские работы могут быть направлены на обоснование.условий допустимого применения строительных материалов с учетом прогноза их поведения в реальных условиях эксплуатации.

Выбор направлений исследований, развитие системы оценки и прогнозирования пожароопасностн СМ в значительной степени определяется достижениями в области изучения процессов горения. Изучению процессов горения веществ и материалов по-

священы работы таких известных авторов, как H.H. Семенов, Я.Б. Зельдович, В.Н. Кондратьев, Д.А. Франк-Каменецкий, О М. Тодес, A.C. Соколик, А.Г. Мержанов, H.A. Халтуринский, С.С. Рыбанин, H.H. Бахман, В.В. Азатян, B.C. Бабкин и др. Существенный вклад в развитие исследований процессов горения применительно к проблемам пожарной безопасности внесли А.Н. Баратов, АЛ. Корольченко, И.А. Болодь-ян, И.С. Молчадский, Ю.Н. Шебеко, В.В. Жуков, В.И. Горшков, И.М. Абдурагимов, В.И. Макеев, В.М. Николаев, Н.Л. Полетаев, В.Т. Монахов, Де Рис, Д. Сполдинг, Ф. Томас, Д. Квинтиери, Д. Дриздайл и др.

Однако, исследования механизмов и закономерностей горения полимеров до настоящего времени не привели к созданию законченной теории для решения проблемы достоверной оценки пожарной опасности ПСМ в зависимости от условий эксплуатации н режимов теплового воздействия при пожаре.

Анализ состояния проблемы позволяет сделать вывод о том, что существует многообразие теоретических и экспериментальных моделей оценки пожарной опасности СМ, которые не увязаны с динамикой развития пожара в конкретных зданиях (помещениях). Воздействие реального пожара на СМ практически не изучены.

По результатам испытаний и исследований по подавляющему числу методов оценивается лишь одно из пожароопасных свойств. Другие пожароопасные свойства оцениваются в иных условиях, на других установках. Не определяется и весь набор исходных данных для математического моделирования. Отработка рецептур вновь создаваемых полимерных композиций при снижении пожарной опасности осуществляется с помощью стандартных или других сравнительных методов испытаний. Большее практическое значение имели бы новые комплексные подходы, которые позволяли бы отрабатывать рецептуры материалов с заранее заданными свойствами для применения в конкретных помещениях, в том числе на путях эвакуации и залах.

Таким образом, с учетом вышеизложенного выбраны следующие направления работ:

исследование пожара в помещениях;

исследование поведения СМ при тепловом воздействии "реального" пожара;

разработка новых методов оценки пожарной опасности СМ, учитывающих условия эксплуатации и различные режимы теплового воздействия;

создание новых установок и приборов для задач комплексной оценки и прогнозирования пожарной опасности СМ, совершенствования стандартной и другой аппаратуры применительно к поставленным задачам;

математическое моделирование процессов, позволяющих прогнозировать опасность СМ, (в том числе красок и эмалей), анализ и обработка экспериментальных данных и результатов теоретических исследований с последующей разработкой профилактических мероприятий;

снижение пожарной опасности СМ путем отработки рецептур для заданных условий эксплуатации;

разработка системы противопожарного нормирования и комплекта НТД на методы испытаний, требований пожарной безопасности, регламентирующих область применения и сертификационные работы.

Вторая глава посвящена разработке научных основ прогнозирования пожарной опасности строительных материалов. Под прогнозированием следует понимать не только определение достоверных показателей пожарной опасности СМ, но и установление их взаимосвязи с временным фактором развития пожара в здании (помещении)

определенного функционального назначения. На основе анализа состояния проблемы и проведенных теоретических исследований сформулированы основные принципы прогнозирования пожарной опасности СМ, включающие в себя: исследование пожара и результатов его теплового воздействия на строительные конструкции, оценку по-жароопасности СМ моделируемыми при исследовании пожара параметрами; огневые испытания образцов материалов в условиях, приближенных к реальным, и определение наиболее достоверных показателей; методы расчета динамики опасных факторов при горении СМ в помещениях с использованием лабораторных экспериментальных данных; профилактические мероприятия по снижению пожарной опасности строительных конструкций с полимерными материалами. В качестве основных параметров для оценки и прогнозирования пожарной опасности строительных материалов обоснованы следующие: время задержки воспламенения (тж), критические плотности теплового потока воспламенения (<?* ) и прекращения распространения пламени по поверхности минимальное количество тепла, необходимое для воспламенения (6в)< время возникновения при пожаре критической для человека ситуации в помещении (г„).

С целью изучения возможности прогнозирования момента воспламенения отделок стен (начала процесса распространения пламени по поверхности) путей эвакуации было рассмотрено следующее выражение:

2» = '/<?(')*•, (1)

о

где О, - минимальное количество тепла, необходимое для воспламенения единицы поверхности отделки в заданных условиях теплового воздействия, МДж.м"2; у(т) -плотность теплового потока, воздействующего на отделку в момент времени г, кВт.м"2; Ту, - время задержки воспламенения отделки, с; г - текущее время, с.

Как видно из выражения (1), для экспериментального прогнозирования тя в лабораторных условиях следует выполнить два следующих условия: - обеспечить равенство

(2)

где Й'.б, - минимальные количества тепла, необходимые для воспламенения единицы поверхности отделки, соответственно, при реальном пожаре и в условиях лабораторных испытаний, МДж.м"5;

обеспечить точное соблюдение закона теплового воздействия реального пожара

на отделку при испытаниях на маломасштабной установке.

Равенство (2), в свою очередь, можно достигнуть только при испытании в лабораторных условиях элемента реальной строительной конструкции, реализуя необходимый вид теплового воздействия на образцы.

Установление закона изменения тепловых потоков по времени д = /(т) требует проведения либо натурных экспериментов, либо использования точных методов математического моделирования.

и ч™ могут быть определены экспериментальным путем.

Для прогнозирования опасной для людей ситуации при пожаре рассмотрена интегральная математическая модель, сформулированная в работах Кошмарова Ю.А., Меркушкиной Т.Г., Зотова Ю.С. и др., начальной стадии пожара применительно к го-

рению декоративно - отделочных материалов. В результате ее решения при определенных допущениях получены формулы для расчета г., в случае возможного воздействия на человека при пожаре повышенной температуры газовой среды, пониженной концентрации кислорода, токсичных продуктов горения и дыма.

«у-у,)

-Г'.

(3)

0-0(ГРа -¡УвУ

где ра - плотность воздуха, кг.м"3; V - свободный объем помещения, м3 ; а, - коэффициент пропорциональности расходов; V - линейная скорость распространения пламени, м.с ; £, - удельное выделение I-го токсичного газа, кг.кг"'; - удельная массовая скорость выгорания, кг.м~2.с~';

у, ув, у- параметры, определяемые в соответствии с табл. 1; /- безразмерный параметр:

сетв

(4)

где <р0- коэффициент, учитывающий теплозатраты на нагрев горящей строительной конструкции; £>, - коэффициент, учитывающий теплозатраты на нагрев других строительных конструкций; г - тепловыделение в расчете на 1 моль потребляемого кислорода, кДж.моль"1; £0]- удельное потребление кислорода, моль, кг"1; IГ - энтальпия газифицированного остатка СМ, Дж.кг"'; Сг< - изобарная теплоемкость воздуха, Дж.кг'.К"1, Тв - температура поступающего воздуха, К, г\ - коэффициент полноты горения.

Таблица 1.

Параметры для расчета тк

Наименование ОФП У Ув г

Повышенная температура Р р

ЯГ, 1

Дым Мкр 0 £

Токсичные продукты горения х' 0 к

В табл. 1 Г,,, - критическая для человека температура окружающей среды, К; - критический для человека показатель ослабления света при задымлении, м"'; х' -критическая для человека концентрация ¡-го токсичного соединения (кислорода), кг.м"3; Л- газовая постоянная; £>- коэффициент дымообразования СМ, м2.кг"'; Р-давление в помещении, Мпа.

Как видно из выражения (3), для прогнозирования времени возникновения критической для человека ситуации при горении в помещении СМ необходимо иметь исходные данные (V, Д Ц, , у/^, г}), которые также могут быть определены в лабораторных условиях. С целью прогнозирования возможности распространения пламени

по поверхности рассмотрена математическая модель процесса распространения пламени по поверхности термически толстого материала. При решении поставленной задачи использован прием, основанный на замене неподвижных координат на подвижные, имеющие скорость, равную скорости распространения пламени по поверхности, причем перенос тепла в массиве твердого топлива осуществляется по двум координатам (X и У). Решение системы двух уравнений (дифференциального уравнения теплопроводности и уравнения теплового баланса в окрестности зоны горения) с граничными условиями П рода при определенных допущениях позволило установить условие, при котором распространения пламени по поверхности не будет

!(*,+*,) <11, (5)

гд(6)

, Ч* . (7)

¿(Г.-Г,)

В выражениях 6 и 7 Г, - температура воспламенения материала, К; Т1 - температура поверхности, К; Х- коэффициент теплопроводности материала, Вт.м"1, К"1; 3 -глубина прогрева, м; - эффективная плотность теплового потока, воздействующего на материал, Вт.м'2, - удельная теплота сгорания, МДж.кг'1.

могут быть определены лабораторными методами, в том числе термоаналитическими.

Для прогнозирования способности к распространению пламени по горизонтальной поверхности (покрытию пола) под воздействием теплового потока из очага пожара через дверной проем сформулирована математическая модель процесса, составлено уравнение теплового баланса, которое после ряда последовательных преобразований при определенных допущениях приведено к безразмерному виду. В результате установлены безразмерные параметры, влияющие на распространение пламени по поверхности и вычисляемые через теплофизические характеристики материала и газовой среды. Безразмерные параметры исследованы и в дальнейшем использованы для прогнозирования распространения пламени по конструкциям полов с покрытиями. В частности, по результатам расчетов и обработки экспериментальных данных построены графики изменения длины распространения пламени по времени для некоторых типов линолеумов и эпоксидных наливных покрытий полов.

Получила дальнейшее развитие методология противопожарного нормирования применения СМ с учетом необходимости обеспечения безопасности людей и предотвращения развития пожара. Разработана схема, в которой представлены принципы, качественные критерии и условия допустимого применения СМ, при этом были учтены работы И.С. Молчадского, Б.Б. Серкова, М.М. Казиева, И.Г. Романенкова и др. Наиболее жестким противопожарным требованием при применении СМ являлось бы требование, обеспечивающее их невоспламеняемость при пожаре. В этом случае условие допустимого применения имеет следующий вид:

где максимально возможное значение плотности теплового потока, воздействующего на строительную конструкцию с полимерным материалом, кВт.м"2.

Если допустить распространение пламени, то условие допустимого применения имеет вид

(9)

где 1ГП - длина распространения пламени, м; предельное (допустимое) расстояние, на которое может распространяться пламя, м; - максимально возможное значение плотности теплового потока, воздействующего на конструкцию на длине /, кВт.м"2.

В третьей главе рассмотрены теоретические и экспериментальные аспекты прогнозирования и оценки показателей пожарной опасности СМ с помощью термоаналитических методов. Для проведения исследований использована аппаратура, позволяющая определять необходимые показатели и параметры методами термогравиметрического анализа (ТГА), термического анализа (ТА), дифференциального термического анализа (ДТА), термогравиметрии по производной (ТГП или ДТГ), дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Исследования проведены на приборах модульного или совмещенного типа: компьютеризированном комплексе "Du Pont", в состав которого входят блок термовесов ТГА-951, модуль ДТА-1600, блок подготовки газов БПГ-38; стандартном Дериватографе-С. Общая схема экспериментального ТА комплекса представлена на рис.1. Термоаналитическая аппаратура обеспечивает проведение исследований как в динамическом, так и статическом режимах нагрева, и должна удовлетворять следующим основным требованиям: температурный интервал нагрева образцов - от 25 до 1200°С; скорость нагрева - от 5 до 20°С.мин ; погрешность измерения температуры - не более 2°С; диапазон измерения массы - от 1 до 500 мг; погрешность измерения потери массы - не более 1,5%; калориметрическая чувствительность (для ДСК) - 20 мкВт.

Для прогнозирования температурных показателей воспламеняемости СМ в различных средах разработана методика исследования на микрообразцах. Эксперименты проведены в статическом и динамическом режимах. По результатам исследований для нескольких десятков СМ определены температуры начала разложения (Тнр) (рис.2), экстраполированные температуры начала интенсивного терморазложения (7яхг)> температуры максимума скорости разложения (максимума ДТГ - кривой )), температуры начала экзотермической реакции окисления Тх, температуры максимума скорости тепловыделения (максимума ДТА - кривой (Г„ )), установлены температурные интервалы возможного самовоспламенения, возможного воспламенения материалов и средние температуры самовоспламенения и воспламенения при линейном нагреве (Таж,Твж) и минимальные температуры самовоспламенения ( Тся_ ).

Детекторы горючих газов

Рис. 1. Схема комплексной установки для измерения характеристик ТА, динамики дымообразования и выделения горючих газов строительных материалов: ДК1 - дымовая кювета проточного типа; ГЯ - газовая ячейка (измерени горючих газов); И - интерфейс.

«."с

Рис. 2. Термоаналитические кривые потери массы - ТГ(1), скорости потери массы - ДТГ (2) и кривая относительной разности температур образца и эталона - ДТА (3) образца древесины сосны (атмосфера-воздух - 120 мл/мин , скорость нагрева - 20 оС/мин)

Таблица 2.

Значения температурных показателей СМ, определенных различными методами

Материал ГОСТ 12.1.044 Метод термического анализа

Т 0 С Т,.,0С динамический режим статический режим

скорость нагрева, "С.мин1 т.,»°с Т °г т.,°с т °с

эд- 20+оксилин (1:3) 270 465 20 270 455 265 433

Компаунд ЭК-01 240250 460470 5 240 445 233 410

ПВХ (стабили' зированный) 330 430 10 315 430 334 415

Линолеум ТТН-2 285 425 20 280 445 279 400

Как видно из табл. 2 результаты исследования удовлетворительно совпадают с имеющимися данными, полученными стандартным методом. Вместе с тем, разработанная методика дает возможность получения температурных характеристик материалов в зависимости от состава среды, условий тепломассообмена, что весьма важно для прогнозирования пожарной опасности СМ при эксплуатации в экстремальных ситуациях.

В настоящее время отсутствуют стандартные методы оценки характеристик СМ, связанные с отбором образцов прямо на объекте эксплуатации (например, огнезащитного материала), на производственной линии или на складе готовой продукции. Предложенные в данной работе методики с использованием термоаналитической аппаратуры дают такую возможность, причем отбор проб из-за их малой массы практически не нарушает внешний вид изделия или поверхность конструкции.

Оценка негорючести материалов проводится в динамическом режиме со скоростью нагрева 20°С/мин по ТГ, ДТГ и ДТА - кривым с применением прикладных программ обработки и графическими способами обработки экспериментальных данных. Анализ многочисленных ТА экспериментов и испытаний по стандартному методу (ГОСТ 30244-94) позволил установить следующие критерии негорючести СМ:

относительная амплитуда экзотермического теплового эффекта - не более 0,15°С/мг (для минеральных ват - не более 0, ГС/мг);

относительный тепловой эффект - не более 5°С мин/мг; скорость потери массы - не более 3% /мин;

зольный остаток - не менее 80 % (для материалов минеральных ват - не менее 90%).

Строительные материалы, которые не удовлетворяют хотя бы одному из указанных критериев, прогнозируются как горючие. Строительный материал может быть отнесен к негорючим при значении относительного теплового эффекта меньшим ила равным нулю независимо от других критериев.

Для примера на рис.3 представлены ТГ и ДТГ кривые образцов теплоизоляционных плит Нобасил, имеющих различное содержание полимерного связующего.

Одновременное проведение ТГА, ДТА, ДСК и АВГ позволяет провести более тщательное исследование кинетики и механизма реакций при терморазложении. Одной из задач работы являлась оценка выхода горючих газов, при этом на выходе термовесов ТГА-951 устанавливался газоанализатор "Ехуагп" или термохимический детектор анализатора "Газохром". По совмещенным картинам разложения определялись суммарный относительный показатель горючих газов (Мг г ) и раздельно концентрация СО, Иг и СЩ масса коксового остатка (Мк ) и максимальная скорость потери массы (»„)•

В настоящее время при обеспечении требуемых уровня пожарной безопасности зданий, класса пожарной опасности строительных конструкций необходимо знать показатели теплоизоляционных материалов, особенно полимерных. Наиболее часто применяемыми в строительстве теплоизоляционными материалами являются пенопо-листирольные и пенополиуретановые утеплители. Поэтому отработка рецептур при снижении пожарной опасности материалов, осуществлялась на примере пенополиу-ретанового утеплителя Рипор. В табл. 3 представлены результаты исследования выделения горючих газов рецептур теплоизоляционного материала Рипор и определенна кислородного индекса (КИ). Метод кислородного индекса часто используется при отработке рецептур материалов, и численные значения КИ подтверждают снижение горючести Рипора.

Таблица 3.

Экспериментальные данные, характеризующие выделение горючих газов при отработке рецептур утеплителя Рипор

Материал + ангипирен Мгг. при 650°С, усл.ед. Мк, % мае. Шшн, %. мин'1 КИ, %02

Рипор + коксообразова-тель 101,8 6,2 7,6 22,0

Рипор + наполнитель + поглотитель тепла 132,1 31,0 4,8 40,0

Рипор + Бромант 338,6 29,5 4,5 42,0

Термоаналитические исследования имеют также перспективы практического использования при прогнозе огнезащитной эффективности огнезащитных веществ ■ материалов, контроле качества при их производстве и проведении огнезащитных работ на объектах, инструментальной идентификации при сертификации и других на

тсс)

Рис.3. ТГ (1-7) и ДТГ (8-10) кривые образцов

I

' теплоизоляционных плит Нобасил разных марок: 1 -Л^-Т; 2, 10 -Т; 3,9-ТР; 4, 8 - БН; 5-М; 6 - Л>Б; 7 - Я-РРО.

(атмосфера - воздух 50 мр/мин, скорость нагрева - 20 °С/мин)

правлениях. На основании теоретического анализа и результатов экспериментальных исследований в ходе работы были проведены выбор и оптимизация условий опытов для этих задач и в дальнейшем эти условия неукоснительно соблюдались. Основными характеристическими прогнозными параметрами для огнезащитных веществ и материалов по ТГ, ДТГ и ДТА - кривым являются Т, , зольный или коксовый остаток. Экспериментальные ТА данные, проведенные на таких известных огнезащитных веществах и материалах, как ВАНН-1, КСД, КСД-А, КОС-Д, МС, ВИМ-1, "КЛОД", "КРОЗ-15Г "АЗНАР", "КС-1", "ОГРАКС-В-СК", "PROTERM Steel", "ФАЙ-РЕКС-100, 200, 300", " ОФПМ-12" и других позволяют осуществлять прогноз групп огнезащитной эффективности, определяемых, например, по НПБ 251-98.

Еще одним перспективным направлением применения методов ТА является определение теплофизических и термохимических характеристик, используемых в различных теоретических моделях, прогнозировании пожарной опасности СМ.

При проведении ТА основным контролируемым параметром условий испытаний является температура газовой среды, контактирующей с образцом. Однако, исходя из требований современных физических моделей, а также в связи с определением теплофизических и термохимических характеристик, необходимо контролировать воздействующие на образцы тепловые потоки. Поэтому, впервые в отечественной и зарубежной практике, ТА аппаратура была прокалибрована по плотности лучистого теплового потока. Удельная теплота сгорания, эффективная теплопроводность и теплоемкость определены для нескольких десятков материалов (древесина сосны, ПСБС, ППУ, оргстекло, полиэтилен, текстолит, карболит, вермикулит, огнезащитные составы МПВО, "Хенсотерм" и др.) и сопоставлены с имеющимися известными табличными данными. В табл. 4 представлены данные оценки теплофизических характеристик древесины сосны.

Таблица 4.

Теплофизические характеристики древесины сосны, полученные ТА методом, и их табличные значения

Удельная теплота сгорания, МДж.кг"1 Коэффициент теплопроводности, Вт.м"'.град Теплоемкость, кДж.кг"1.град

15,8(13,8) 0,076 (0,08) 3,4(2,8)

Примечание. В скобках указаны табличные значения теплофизических характеристик.

На примере древесины сосны в работе продемонстрирована также возможность определения термохимических характеристик (объемной мощности выделения (поглощения) теплоты при терморазложении, степени завершенности термического разложения, объемной скорости термического разложения).

В четвертой главе представлены результаты крупномасштабных исследований пожара в помещении и его воздействия на стеновые декоративно-отделочные, облицовочные материалы и покрытия полов.

На первом этапе на полигонной установке ФГУ ВНИИПО МЧС России "Фрагмент высотного здания" были проведены крупномасштабные эксперименты, в которых в качестве пожарной нагрузки в очаге (помещении площадью 20 м2) нспользова-

лась типовая гостиничная мебель и штабели из брусков древесины из расчета 30, 25 и 20 кг.м2. Помещение через дверной проем связано с коридором шириной и высотой 3 м. Стены коридора отделывались антипирированным декоративным бумажно-слоистым пластиком (АДБСП), бумажно-лаковым покрытием радиационно-химнческого отверждения (РХО) и эмалью масляной МА-25 (12 слоев). В соответствия с разработанной методикой исследованы температурные режимы пожара в помещении и тепловые потоки, воздействующие на наиболее пожароопасный с точки зрения возможного воспламенения отделки участок (нулевой участок) стены коридора, расположенный напротив оси дверного проема.

По результатам полигонных экспериментов выявлены общие закономерности теплового воздействия на строительные конструкции коридора, которые положены в основу при обосновании режимов испытаний СМ в лабораторных условиях. На рис.4 представлено изменение тепловых потоков, воздействующих на нулевой участок стены коридора на высоте 2,5 м по времени при величине удельной пожарной нагрузки (в) в 30 кг.м"2. Обработка экспериментальных данных с помощью аппроксимации полиномом по методу наименьших квадратов, выполненная с помощью ПЭВМ, позволила аналитически описать кривую (рис.4)

ч = 1,79 + 3,37г - 0,7г2 + 0,09т3 - 4,0т4 + б,1г!. (10)

Установлена зависимость максимальных значений тепловых потоков, воздействующих на нулевой участок стены коридора на высоте 2,5 м, от величин удельной пожарной нагрузки в помещении (рис.5). Данная зависимость использована для обоснования условий допустимого применения отделок стен на путях эвакуации.

Проведено теоретическое исследование пожара в помещении "Фрагмента высотного здания", определены характерная продолжительность пожара, тепловые потоки, воздействующие на нулевой участок стены коридора, величина О. Сопоставление полученных экспериментальных данных по тепловым потокам с результатами расчетов, проведенных по методике, разработанной коллективом авторов под руководством доктора технических наук, профессора И.С. Молчадского, показало, что относительное отклонение не превышает 20 %.

На втором этапе с учетом накопленного опыта испытаний СМ на полигонных установках "Фрагмент высотного здания" и "Туннельная печь" в ФГУ ВНИИПО МЧС России была создана оригинальная крупномасштабная установка "Комната-коридор", имитирующая собой фрагмент этажа здания (рис.6). Установка состоит из огневого отсека (комнаты) размерами 1,8 х 3,0 х 2,1 ми испытательного отсека (коридора) размерами 2,0 х 3,0 х 10,5 м. Дверной проем между ними имеет размеры 2,0 х 0,9 м.

Техническое оснащение установки позволяет создавать и контролировать в огневом отсеке (комнате) различные режимы пожара, исследовать пожароопасность декоративно-отделочных я облицовочных материалов для стен н потолков и покрытий полов, варьируя режимы теплового воздействия, условия эксплуатации (пространственное расположение, способы крепления образцов, высоту испытательного отсека -коридора, профилактические мероприятия и т.д.). По результатам экспериментов определяются ,0„тт,у,. Кроме того, дополнительно могут быть определены состав продуктов горения, параметры задымления, температурные показатели газовой среды и воспламеняемости исследуемых образцов. Проведены калибровочные опыты по исследованию тепловых и температурных параметров установки при

Ъ 30

О 5 10 15 20 25

т, мин

Рис. 4. Изменение плотности теплового потока я, воздействующего на нулевой участок стены коридора на высоте 2,5м от уровня пола, по времени т.

0 5 10 15 20 25 30

в, кг/м2

Рис. 5. Зависимость максимальной плотности теплового потока ч""*, воздействующего на высоте 2,5м нулевого участка стены коридора, от величины удельной пожарной нагрузки С.

использовании в качестве пожарной нагрузки древесины сосны из расчете 20, 30, 40, 50 кг. м3 и жидкого топлива (керосина), при этом установлены закономерности теплового воздействия на строительные конструкции стен, полов и потолков. По разработанной методике проведены исследования характерных образцов декоративно-отделочных материалов для стен, попов и потолков в условиях воздействия на них локального источника, начальной и развитой стадии пожара. Обобщение и анализ экспериментальных данных позволил разработать классификацию (табл. 5) материалов по способности распространять пламя по поверхности. Таблица 5

Классификация декоративно-отделочных материалов, применяемых в конструкциях полов, стен и потолков

Класс пожарной опасности Параметры, характеризующие класс пожарной опасности

Длина распространения пламени /, м Критическая среднеобъем-ная температура с С. кВт/м2

для стен и потолков для покрытий полов

КРП 0 1 = 0 >600 >40 > 15

Крп 1 0</£0,5 £ 490 г 30 Ь 10

КРЛ 2 0,5 < / £ 2,5 >320 >20 >5,0

кгп3 />2,5 5 320 £ 20 2 5,0

Проведенное исследование влияния высоты коридора на воспламеняемость АДБСП показало, что пластик при высоте коридора Н, =3,0 м не воспламенился, а лишь обуглился до уровня 1,1 м, а при Н, =2,55 м воспламенился и выгорел полностью до уровня пола.

Установка "Комната - коридор " имеет широкие возможности для использования при решении различных задач пожарной безопасности. В частности, в диссертационной работе по разработанной методике исследованы теплоизолирующая способность и огнестойкость упаковок и футляров изделий в условиях воздействия "стандартного пожара ". По результатам этого исследования предложены рекомендации по обеспечению пожарной безопасности изделий при хранении и транспортировании. Кроме того, проведены исследования рецептур наливного эпоксидно-каучукового покрытия пола для промышленных зданий по схеме "оптимизация химического состава - лабораторные исследования - крупномасштабные эксперименты".

Пятая глава посвящена разработке метода комплексной оценки пожарной опасно» ста СМ, экспериментальным исследованиям воспламеняемости, способности к распространению пламени по поверхности, тепловыделению дымообразующей способности и токсичности продуктов горения декоративно-отделочных и теплоизоляционных материалов. С целью определения всего комплекса параметров для задач сравнительной оценки, прогнозирования, нормирования и математического моделирования

в ФГУ ВНИИПО МЧС России была сконструирована, изготовлена и оснащена приборами оригинальная лабораторная установка "Комплексная оценка", основными элементами которой являются испытательная камера проточного типа, четырехсек-ционная электрическая радиационная панель, весовое устройство, лазер с фотодиодом, система отбора и анализа продуктов горения (СО, СО2, HCl, HCN, NO+NCb, СОСЬ и др.) и кислорода, датчики теплового потока, блок управления, система подачи и измерения расходов поступающих и выходящих газов, запальная газовая горелка. Конструктивное исполнение установки позволяет моделировать динамику тепловых потоков, воздействующих на исследуемые образцы, исходя из реальных режимов пожара в помещениях различного назначения (например, согласно рис.4). Преимущество установки "Комплексная оценка" и методики испытаний перед стандартными выражается в одновременном определении набора показателей в одних и тех же условиях, в большей достоверности получаемых экспериментальных данных. Пристальное внимание в работе уделено обоснованию конструкции установки, ее основных элементов. Например, с целью обоснования выбора электрической радиационной панели в качестве источника теплового воздействия рассмотрены тепловые потоки через двухслойную строительную конструкцию, по результатам крупномасштабных экспериментов осуществлена оценка лучистой и конвективной составляющих плотности теплового потока. Показано, что конвективный тепловой поток несоизмеримо мал по сравнению с лучистым.

По разработанной методике исследованы образцы стеновых декоративно-отделочных материалов, поведение которых изучено в крупномасштабных экспериментах, определены исходные данные для расчета тч, показатели воспламеняемости.

В табл. 6 сведены экспериментальные данные, характеризующие воспламеняемость АДБСП в различных условиях испытаний.

Как видно из таблицы, экспериментальные данные, полученные на лабораторной установке "Комплексная оценка" и полигонной установке "Фрагмент высотного здания" отличаются не более, чем на 22 %, что подтверждает возможность прогноза момента воспламенения отделок в условиях применения при реальном пожаре. В эксперименте на крупномасштабной установке "Комната - коридор" пластик не воспламенился, так как при величине удельной пожарной нагрузки в 30 кг.м2 тепловые потоки не достигли критического для воспламенения значения.

Таблица 6.

Показатели воспламеняемости АДБСП

Установка Показатели

т„,с q%, кВт.м"а Q., МДж.м"2

"Фрагмент высотного здания" 1550 34,0 14,25

"Комната - коридор" Не воспламенился

"Комплексная оценка" 1426 29,2 11,2

Исследования воспламеняемости СМ под воздействием постоянного и переменного по времени теплового потока позволило установить еще один характерный пара-

метр - пороговую для воспламенения плотность теплового потока (4.), при которой воспламенение образца невозможно, что качественно не противоречит дяниым полученным Б.Б. Серковым и Н.Т. Степкиным. Кроме того, по результатам этого исследования введено понятие "эквивалентная" плотность теплового потока (?„). -постоянная плотность теплового потока, под воздействием которой получаемые экспериментальные данные идентичны с результатами исследований в условиях воздействия на образцы СМ переменного по времени теплового потока.

Обработка экспериментальных данных крупномасштабных и лабораторных опытов с помощью ЭВМ позволила установить эмпирическую формулу для прогнозирования момента воспламенения отделки в коридоре этажа пожара на высоте 2,0 м от уровня пола

= 1,56 + 2,17&, - 0,097$ + 0,001722] (11)

Qв может быть определено лабораторными методами в определенных условиях испытаний.

Применительно к проточной дымовой камере в работе рассмотрено дифференциальное уравнение баланса плотности дыма и получено выражение для определенна коэффициента дымообразования

Д = (12)

V

где /лг- показатель ослабления света уходящих дымовых газов, м"1; расход уходящих дымовых газов, м3 с'1, уг- скорость выгорания, кг с"'.

Анализ результатов экспериментальных исследований, расчетов по прогнозированию критической для человека ситуации показывает, что СМ, менее пожароопасные по воспламеняемости и распространению пламени, могут быть более опасными для людей по дымовыделению и токсичности продуктов горения.

Комплексное исследование пожарной опасности лакокрасочных покрытий свидетельствует, что наиболее пожароопасными являются краски и эмали на синтетических олифах (масляные, нефтеполнмерные и др.) Такие краски и эмали пожароопасны уже при числе слоев п = 3. Так, например, критическая для человека ситуация в коридоре этажа пожара в общественном здании может возникнуть в течение одной минуты после воспламенения масляной краски МА-25, нефтеполимерной краски НП-2135, алкидной эмали ПФ-223 (6 слоев). Наименее пожароопасными являются органосшш-катные, водоэмульсионные краски. Исследование влияния толщины покрытия алкидной эмали ПФ-223, нанесенной на негорючее основание (асбоцементную подложку), на воспламеняемость и распространение пламени показало, что индекс распространения пламени, определяемый по методике ГОСТ 12.1.044-89, с каждым новым слоем увеличивается на 2-3 единицы и при п = 8 образец попадает в класс материалов, быстро распространяющих пламя по поверхности. Выявленные зависимости показателей пожарной опасности от числа слоев позволяют прогнозировать пожароопасность лакокрасочных покрытий с учетом условий их эксплуатации, а также ввести изменения в методики ГОСТ 30244-94, ГОСТ 30402-96, ГОСТ Р 51032-97 и др.

Возможность использования метода комплексной оценки при решении различных задач пожарной безопасности проиллюстрированы на примере отработки рецептуры полимерного утеплителя Рипор и его модификаций (табл. 7)

Таблица 7.

Экспериментальные данные, характеризующие пожарную опасность образцов уте_плителя

Материал Г», с кВт.м" в.. МДжм'2 V, г.мин"1 V, м.мин"'

Рипор 145 14,0 3,36 4,8 95,9 0,212

Рипор модифицированный 309 20,2 6,74 2,2 65,3 0

Рипор модифицированный воспламенился в зоне действия запальной газовой горелки, но пламя по поверхности не распространялось.

В шестой главе представлены предложения к методам испытаний, классификация СМ для определения области их применения и сертификации, методики определения допустимой высоты отделок стен и допустимой длины распространения пламени по покрытиям полов, перечень стандартов на строительную продукцию и показателей, которые в обязательном порядке должны указываться в сопроводительной и технической документации.

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны предложения к методам ГОСТ 30244-94 в части, касающейся испытаний лакокрасочных покрытий, ГОСТ 30402-96 и ГОСТ Р 51032-97 в части критериев классификации по воспламеняемости и распространения пламени по поверхности, ГОСТ 30403-96 в части номенклатуры показателей для оценки класса пожарной опасности конструкций.

Анализ и опыт исследований дымообразующей способности СМ показывает, что действующая классификация по ГОСТ 12.1.044-89 (п. 4.18) имеет существенный недостаток в том, что подавляющая часть материалов (особенно тонких декоративно-отделочных) относится к классу с высокой дымообразующей способностью. Такое положение вызывает трудности при нормировании и сертификации. В связи с этим предлагается уточненная классификация (табл. 8) декоративно-отделочных материалов, учитывающая массу единицы поверхности.

Совершенствование методики испытаний материалов на токсичность продуктов горения направлено в сторону переориентирования на экспериментально-расчетное определение показателя токсичности. Сущность измен«рй заключается в инструментальном установлении концентраций токсичных газов, образующихся при горении материалов в строго регламентированных условиях, и расчете суммарного индекса токсичности Кт по следующей формуле:

Кт=-£е°~+.Ссо> + С»« (13)

г гт п гт гт

где С со, С^, Сда, С, - средние концентрации токсичных газов, установленные при испытаниях (в мг.м"3);

С1хсо. С^юсо,. С^мяст. £¿50, - концентрации газов, принятые по литературным данным за средние смертельные при изолированном воздействии на подопытных животных (в мг.м"3).

Вычисленный по формуле (13) индекс включают затем в расчет показателя токсичности Наи:

"-"'О*' (14)

где тф- масса образца для испытания, г; V, - объем испытательной камеры, м3.

Таблица 8

Классификация декоративно-отделочных материалов по дымообразующей способности

Группа дымообразующей способности Коэффициент дыыообразования (м^кг') при массе 1 м2 материала, кг.м"2

до 0,8 от 0,8 до 2,2 свыше 2,2

Малая дымообразующая способность, Д1 до 250 до 100 до 50

Умеренная дымообразующая способность, да от 250 до 1000 от 100 до 750 от 50 до 500

Высокая дымообразующая способность, до Более 1000 Более 750 Более 500

Расчетное значение показателя токсичности проверяют в контрольном эксперименте с экспозицией животных и при подтверждении его соответствия ожидаемому токсическому эффекту (гибели от 20 % до 80 % подопытных животных) используется для установления класса опасности испытываемого материала согласно действующей классификации.

Расчет показателя токсичности основан на допущении аддитивности (суммирования) вкладов отдельных компонентов в общий токсический эффект продуктов горения.

При неподтверждении результатов расчетного определения показателя токсичности результатами контрольного эксперимента Я^ находят традиционным биологическим способом.

Режимы теплового воздействия (режим, исключающий самовоспламенение образца, и режим пламенного горения) выбраны с учетом рекомендаций ТК 92/3 ИСО. Из процедуры эксперимента исключены операции поиска режима испытаний и определения содержания карбоксигемогпобина в крови подопытных животных. Исследования в двух типовых режимах позволяют получать более содержательную информацию для прогнозирования токсической опасности материалов в условиях пожара.

Предложения в нормативные документы, регламентирующие область применения и сертификацию СМ, основаны на комплексном подходе (СНиП 21-01-97, НПБ 24497 и др.), результатах исследований многих тысяч образцов материалов.

В табл. 9 представлена классификация СМ, упрощающая их нормирование и сертификацию.

Таблица 9

Классификация СМ по пожарной опасности

Характеристики пожарной опасности СМ Класс пожарной опасности

КМ0 КМ1 КМ2 КМЗ КМ4 КМ5

Горючесть по ГОСТ 30244 НГ Г1 Г1 Г2 Г2 Г4

Воспламеняемость по ГОСТ 30402 - В1 В1 В2 В2 ВЗ

Дымообразующая способность по ГОСТ 12.1.044 - Д1 ДЗ" ДЗ ДЗ ДЗ

Токсичность продуктов горения по ГОСТ 12.1.044 - Т1 Т2 Т2 ТЗ ТЗ

Распространение пламени по поверхности по ГОСТ Р 51032* - РП1 РП1 РП2 РПЗ РП4

* - определяется для покрытий полов

** - допускается материалу присваивать класс КМ2 при коэффициенте дымообразо-вания Д£ 1000 м2.

Примечание. Для напольных ковровых покрытий группа горючести не определяется.

На основе данной классификации разработаны требования пожарной безопасности к стеновым декоративно-отделочным материалам и покрытиям полов для путей эвакуации (табл. 10) и зальных помещений в зависимости от класса функциональной пожарной опасности, этажности, высоты здания, вместимости зальных помещений.

Аналогично разработаны требования пожарной безопасности при применении декоративно-отделочных, облицовочных материалов для стен, потолков и покрытий полов в зальных помещениях.

В настоящее время в мире имеет место тенденция к гибкому противопожарному нормированию. Поэтому, для высотных, сложных, уникальных зданий, объектов, имеющих важное государственное значение, для других случаев должны разрабаты ваться технические условия, отражающие специфику их противопожарной защиты.

Таблица 10

Требования к декоративно-отделочным облицовочным материалам и покрытиям полов на путях эвакуации

Класс функциональной пожарной опасности здания Этажность и высота здания Класс материала, не выше

Для стен и потолков Для покрытия полов

Вестибюли, лестничные клетки, лифтовые холлы Общие коридоры, холлы, фойе Вестибюли, лестничные клетки, лифтовые холлы Общие коридоры, холлы, фойе

Ф 1.2 Ф 2.3 Ф 3.1 Ф 3.6 Ф 4.3 Ф 5.1 Ф 5.2 Ф 5.3 Ф 1.3 Ф 2.4 Ф 3.2 Ф 4.2 Ф 4.4 Свыше 16 этажей или выше 50 метров КМ1 КМ2 КМ2 КМЗ

От 9 до 16 этажей или от 31 до 50 метров КМ2 КМЗ КМ2 КМЗ

До 8 этажей или не выше 30 метров КМ2 КМ4 КМЗ КМ4

Ф 1.1; Ф 2.1 Ф 2.2; Ф 3.3 Ф 3.4; Ф 3.5 Ф 4.1; Ф 5.1; Ф 5.2 Вне зависимости КМ1 КМ2 КМ2 КМЗ

включая комплекс профилактических мероприятий. Отступления от действующих жестких требований могут обосновываться в отдельных случаях при наличии компенсирующих мероприятий и ограничения пожарной опасности СМ в помещениях и на путях эвакуации. При таком подходе наиболее полезными представляются крупномасштабные методы, например, метод "Комнаты-коридора", позволяющие в условиях, приближенных к условиям реального пожара и эксплуатации, определять необходимые параметры декоративно-отделочных и облицовочных материалов для обоснования допустимого применения, разрабатывать профилактические мероприятия по

снижению их пожароопасное-™ (ограничения высоты отделки стен, длины возможного распространения пламени, противопожарные разрывы и т.д.), проверять и обосновывать другие предлагаемые решения с учетом возможного режима пожара, условия обеспечения безопасной эвакуации людей. При этом подлежат рассмотрению наличие и состояние путей эвакуации, средств обнаружения пожара и сигнализации, пожаротушения, спасения и противодымной защиты, функциональная пожарная опасность помещений, выходящих на эвакуационные пути, степень огнестойкости здания, объемно-планировочные и организационные мероприятия. Какпервый шаг к гибкому нормированию применения, например, стеновых декоративно-отделочных и облицовочных материалов на примере поэтажного коридора предлагается выполнить профилактические мероприятия по ограничению их высоты без учета влияния технических, объемно-планировочных и организационных средств обеспечения пожарной безопасности здания. Упрощенно при условии обеспечения невоспламеняемости отделки необходимо выполнить действия в следующей последовательности:

изучить возможный режим пожара и установить распределение максимальных шаченнй падающих тепловых потоков воздействующих на строительные конструкции стен по вЬсоте коридора;

на лабораторной установке "Комплексная оценка" определить (рис.4) рассматриваемой отделки;

исходя из распределения максимальных тепловых потоков по высоте стены и численного значения д^, по рис.8 определить допустимую высоту отделки.

Экспериментальным путем установлено, что д* (по методике на установке "Комплексная оценка") - 1,5 (по методике ГОСТ 30402-96). Данное соотношение также может быть использовано при определении допустимой высоты отделки стен.

Аналогичные действия могут быть выполнены при условии обеспечения невоспламеняемости и распространения пламени по поверхности отделок стен на предельную длину, используя методику испытаний на установке "Комната-коридор" и классификацию (табл. 5). Кроме д^ для данного случая определяются д™ или .

Для покрытий полов последовательность действий такая же, как и для отделок стен. При обеспечении невоспламеняемости покрытия пола на нулевом участке нужно выполнить следующее условие:

<&>ЧГ, (15)

где кВт.м"1 — максимальное значение плотности теплового потока, воздействующего на участок пола, расположенный напротив дверного проема помещения очага пожара.

Чтобы спрогнозировать максимальное расстояние, на которое распространится пламя по поверхности покрытия пола, достаточно знать из крупномасштабных экспериментов на установке "Комната-коридор" распределение тепловых потоков по длине коридора д = /(/). или и далее по табл. 5 определить 1пр. может быть определена также по методике ГОСТ Р 51032-97. Предельную длину можно также определить по графику (рис.7).

1,м

Рис. 7. Изменение максимальных значений плотности теплового потока но длине пола испытательного отсека при в = 30 кг/м2.

| 10 20 30 4 *•> 40

° Плотность теплового потока я"™*, кВт/м2

Рис.8. Определение допустимой высоты отделки (облицовки) стены коридора.

Показатели пожарной опасности относятся к основным показателям, характеризующим безопасность продукции, объектов и технологических процессов. Вся номенклатура показателей качества строительной продукции по группам и видам находится в комплексе государственных стандартов (31 стандарт), входящих в класс ГОСТов Системы показателей качества продукции (класс 4). Имеющиеся действующие стандарты на строительные материалы были рассмотрены и установлена номенклатура показателей пожарной опасности, которые изготовители (поставщики) материалов в соответствии со ст. 21 Федерального Закона "О пожарной безопасности" в обязательном порядке указывают в соответствующей технической документации (ГОСТах, ТУ, паспортах и др.), при этом также реализован комплексный подход.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе анализа литературных источников и проведенных теоретических исследований сформулированы основные принципы прогнозирования пожарной опасности строительных материалов (СМ), включающие исследование пожара и результатов его теплового воздействия на строительные конструкции, оценку пожароопасное™ СМ моделируемыми при исследовании пожара параметрами; огневые испытания образцов материалов в условиях, приближенных к реальным, и определение наиболее достоверных показателей; методы расчета динамики опасных факторов при горении СМ в помещениях с использованием лабораторных экспериментальных данных; профилактические мероприятия по снижению пожарной опасности строительных конструкций с полимерными материалами. В качестве основных параметров для оценки и прогнозирования пожарной опасности строительных материалов обоснованы следующие: время задержки воспламенения ( г„ ), критические плотности теплового потока воспламенения (?',) и прекращения распространения пламени по поверхности минимальное количество тепла, необходимое для воспламенения (О,), время возникновения при пожаре критической для человека ситуации в помещении (г„).

2. Предложена математическая модель распространения пламени по поверхности материала. Определены безразмерные параметры, описывающие процесс распространения пламени по поверхности покрытий полов. С их помощью обработаны экспериментальные данные крупномасштабных экспериментов по исследованию некоторых видов наливных эпоксидных покрытий полов и линолеумов и установлены зависимости длины распространения пламени от времени. Полученные данные позволяют прогнозировать параметры распространения пламени по поверхности материалов для покрытий полов при известных значениях теплофизических характеристик материалов и газовой среды.

3. Разработана оригинальная экспериментальная крупномасштабная установка "Комната-коридор", имитирующая фрагмент этажа здания. Конструктивное исполнение установки позволяет создавать и контролировать в огневом отсеке (комнате) различные режимы пожара, исследовать пожароопасностъ декоративно-отделочных и облицовочных материалов для стен и потолков и покрытия полов, варьируя режимы теплового воздействия, условия эксплуатации (пространственное расположение, способы крепления образцов, высоту испытательного отсека (коридора), профилактические мероприятия и др.). По результатам экспериментов

определяются линейная скорость распространения пламени по по-

верхности (у„). Кроме того, дополнительно могут быть определены состав продуктов горения, в том числе токсичных, параметры задымления, температурные показатели газовой среды и воспламеняемости исследуемых образцов. Проведены калибровочные опыты по исследованию тепловых и температурных параметров установки при использовании в качестве пожарной нагрузки древесины сосны из расчета 20, 30, 40,30 кг.м2 и жидкого топлива (керосина).

4. Усовершенствована математическая модель начальной стадии пожара применительно к горению декоративно-отделочных материалов. В результате ее решения получены формулы для расчета т„ в случае возможного воздействия на человека при пожаре повышенной температуры газовой среды, пониженной концентрации кислорода, токсичных продуктов горения и дыма. Установлено, что для задач прогнозирования критической для человека ситуации (расчета т„) необходимо иметь целый набор исходных данных, а именно: V* массовую скорость выгорания (у), коэффициент дымообразоваиия (О), удельное выделение токсичных газов и потребление кислорода (Ц), коэффициент полноты горения интенсивность тепловыделения (О) исследуемых материалов. Предложены и обоснованы формулы для определения коэффициента дымообразоваиия в условиях проточной камеры и коэффициента полноты горения.

5. Разработаны методики исследования пожара на полигонной установке "Фрагмент высотного здания" и крупномасштабной установке "Комната-коридор", экспериментального исследования поведения (пожароопасности) декоративно-отделочных и облицовочных материалов для стен, потолков и покрытий полов. Изучены температурные режимы пожара в помещениях, в том числе с использованием в качестве пожарной нагрузки гостиничной мебели Выявлены общие закономерности теплового воздействия на строительные конструкции. Получены зависимости максимальных значений тепловых потоков, воздействующих на строительные конструкции коридора от среднеобьемных температур и величии удельной пожарной нагрузки (О). Проведено теоретическое исследование пожара в помещении "Фрагмента высотного здания", определены характерная продолжительность пожара (^ величина удельной пожарной нагрузки при максимальной плотности суммарного теплового потока, воздействующего на нулевой участок стены коридора, причем относительное расхождение между результатами экспериментов и теории не превышает 20%. Определено, что дня общественных зданий коридорного типа оптимальной является величина удельной пожарной нагрузки в 30 кг.м"2. Результаты исследования позволили обосновать условия и установить режим теплового воздействия на образцы СМ для лабораторных опытов. Расчетно-зксперим ентальным путем осуществлена оценка лучистой составляющей суммарной плотности теплового потока, воздействующего на участок стены коридора, расположенного напротив дверного проема очага пожара. Показано, что конвективная составляющая несоизмеримо мала по сравнению с лучистой. Таким образом обосновано применение падающих тепловых потоков для лабораторных опытов.

6. Сконструирована, изготовлена и оснащена приборами лабораторная установка "Комплексная оценка" и разработана методика экспериментального определения

следующих параметров: , которые являются основ-

ными исходными данными для прогнозирования и оценки пожароопасности СМ. Конструктивное исполнение установки позволяет моделировать динамику тепловых потоков, воздействующих на исследуемые образцы исходя из реальных режимов пожара в помещениях различного назначения. Преимущества установки "Комплексная оценка" и методики испытаний перед стандартными выражаются в одновременном определении набора показателей, отвечающих за воспламеняемость, распространение пламени по поверхности, образование дыма, тепла и токсичных продуктов горения, в большей достоверности экспериментальных данных.

7. Продемонстрирована возможность оценки и прогноза теплофизических (удельная теплота сгорания, теплоемкость, теплопроводность) и термохимических (степень завершенности термического разложения, объемная скорость термического разложения, объемная мощность выделения (поглощения) теплоты при термическом разложении) характеристик СМ, огнезащитной эффективности веществ и материалов с помощью методов ТА, компьютеризированного термоаналитического комплекса "Du Pont". Обоснованы критерии для прогноза группы негорючих материалов и способности самостоятельно распространять пламя по поверхности с использованием данных, получаемых ТА методами. Разработаны методики экспериментального определения теплофизических и термохимических параметров, а также температурных характеристик процессов терморазложения н воспламенения (температура начала разложения, температура максимума экзотермической реакция, температурные интервалы самовоспламенения и воспламенения, минимальная температура самовоспламенения при линейном нагреве и др.) на приборе Де-рнватограф-С, при этом его термоанализатор впервые в отечественной и зарубежной практике был прокалиброван по лучистому тепловому потоку. Прогнозирование и определение температурных показателей могут иметь дальнейшее применение при исследовании материалов, эксплуатирующихся в различных средах, повышенных температурах. Исследовано выделение горючих газов при отработке рецептуры утеплителя Рипор.

8. На крупномасштабных установках "Фрагмент высотного здания" и "Комната-коридор" в условиях, приближенных к реальным условиям пожара и эксплуатации, проведены экспериментальные исследования пожарной опасности широко применяемых в строительстве антипирированного декоративного бумажно-сроистого пластнка (ТУ 400-1-18-84), бумажно-лакового покрытия РХО (ТУ 4001-120-85), эмали масляной (12 слоев) МА-25 (ГОСТ 10503-71), линолеума ПВХ "Релин" (ТУ 33-13-61-82), линолеума ПВХ на тканевой основе (ТУ 480-1-237-86), наливного покрытия для пола "ЭПИРЕКС" (производство Финляндии). Изучены их воспламеняемость, способность к распространению пламени по поверхности, определены соответствующие параметры. На установке "Комната-коридор" при пожарной нагрузке (древесина 'сосны) в 30 юг.м2 проведены эксперименты, наглядно продемонстрировавшие влияние высоты поэтажного коридора на пожаро-опасность стеновых декоративно-отделочных и облицовочных материалов. Так антипирироваяный ДБСП при высоте потолка 3,0 м обуглился до 1,1 м от уровня пола, а при высоте потолка 2,55 м выгорел полностью до уровня пола.

9. Проведены комплексные лабораторные исследования пожарной опасности широкого круга СМ в условиях воздействия переменного по времени и постоянного те-

шгового потока. Впервые введено понятие "эквивалентная" постоянная плотность теплового потока, при которой результаты экспериментов по воспламеняемости идентичны с результатами исследований в условиях воздействия на образцы переменного по времени теплового потока. Определены численные значения исходных данных для прогнозирования пожарной опасности СМ. Проанализированы результаты прогнозирования, сопоставлены экспериментальные данные крупномасштабных, лабораторных опытов и стандартных испытаний. Так, например, относительное отклонение между результатами лабораторных и крупномасштабных опытов по воспламеняемости и распространению пламени не превышает 22%. Показано, что материалы, менее опасные с точки зрения воспламеняемости, распространения пламени по поверхности, могут бьггь более опасными для людей по токсичности продуктов горения и дымообразующей способности. Исследовано влияние числа слоев (п) на пожарную опасность некоторых видов лакокрасочных покрытий (МА-25, НП-2135, Э-ВА-27А, ПФ-223). К примеру, выявлено, что для красок на синтетических олифах при изменении числа слоев с двух до двенадцати скорость распространения пламени по поверхности увеличивается в 5-7 раз, а стандартный показатель индекс распространения пламени (I) с каждым последующим слоем увеличивается на 2-3 единицы.

10. Возможности использования лабораторного метода комплексной оценки и крупномасштабной установки "Комната-коридор" проиллюстрированы примерами отработки рецептур пенополиуретанового утеплителя Рипор и наливного полимерного эпоксидно-каучукового покрытия пола для промышленных зданий при снижении их пожароопасности. Проведены исследования теплоизолирующей способности футляров и упаковок изделий, предложены мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при их хранении и транспортировании.

11. Теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать критерии классификации СМ по воспламеняемости, дымообразующей способности, распространению пламени по поверхности на базе лабораторных методов, новую классификацию на базе крупномасштабного метода с использованием установки "Комната-коридор". Предложена классификация СМ для задач противопожарного нормирования и сертификации, при этом использован комплекс показателей, определяемых действующими стандартными методами. Уточнены стандартные методики определения коэффициента дымообразования для тонких декоративно-отделочных материалов и показателя токсичности продуктов горения (ГОСТ 12.1.044-89). Определена номенклатура показателей и критерии для классификации строительных конструкций по пожарной опасности в ГОСТ 30403-96. Получила дальнейшее развитие методология противопожарного нормирования применения СМ в зданиях (сооружениях). Разработаны схема противопожарного нормирования, предложения к противопожарным требованиям по применению декоративно-отделочных и облицовочных материалов для стен, полов и потолков путей эвакуации и зальных помещений в СНиП 21.01-97. Разработаны методика определения предельно допустимой высоты отделки стен поэтажных коридоров общественных зданий исходя из условия невоспламеняемости при пожаре, методика определения предельной длины распространения пламени по покрытиям полов. Показана возможность использования элементов гибкого нормирования при применении декоративно-отделочных материалов. Рекомендации и предложения диссертации реализованы в следующих нормативных документах: СНиП 21.01-97, ГОСТ

30402-96, ГОСТ 30403-96, ГОСТ 30244-94, НПБ 244-97, ГОСТ Р 51032-97, ОСТ 95 10562-2001, ГОСТ Р 51691-2000, ГОСТ Р 51693-2000, НПБ 109-06, ВНПБ-97. Результаты работы использованы также в проектах четырех стандартов, трех НПБ, инструкциях, методической и справочной литературе, пособиях, учебных программах и т.д.

Научные результаты диссертации отражены в 87 публикациях, основные из них

следующие:

1. Есин В.М., Смирнов Н.В., Смирнов С.П. Модель теплогазообмена в коридоре этажа, на котором происходит пожар // Безопасность людей при пожарах: Сб. науч тр. - М.: ВНИИПО, 1986. - С. 38-44

2. Колосов В.А., Смирнов Н.В., Максименко H.A. Состав продуктов горения огнеза-щшценной древесины // Безопасность людей при пожарах в зданиях и сооружениях: Сб. науч. тр. - М.: ВНИИПО, 1987. - С. 50-57.

3. Смирнов Н.В., Корчагин П.Г., Макарушин И.М., Колосов В.А. Распространение пламени по лакокрасочным покрытиям // Безопасность людей в зданиях и сооружениях: Сб. науч. тр. - М.: ВНИИПО, 1987. - С. 35-38.

4. Смирнов Н.В., Казиев М.М., Молчадский И.С., Серков Б.Б. Комплексная оценка пожарной опасности облицовок, отделок и покрытий строительных конструкций // Материалы IX Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы обеспечения пожарной безопасности объектов народного хозяйства". ВНИИПО, Москва, 1988 г. - М., 1988. - С. 7-8.

5. Смирнов Н.В., Казиев М.М., Титов Г.Е. Условия для комплексного лабораторного исследования пожарной опасности полимерных облицовок, отделок и покрытий строительных конструкций // Обеспечение пожарной безопасности зданий и сооружений: Сб. науч. тр. - М.: ВНИИПО, 1988. - С. 5-8.

6. Измаилов A.C., Серков Б.Б., Смирнов Н.В. Комплексный подход к противопожарному нормированию применения полимерных отделок в строительстве // Пожарная опасность технологических процессов, зданий, сооружений и профилактика пожаров: Сб. науч. тр. - М.: ВИПТШ, 1988. - С. 176-180.

7. Смирнов Н.В., Молчадский И.С., Корольченко А.Я., Серков Б.Б. Воспламеняемость полимерных отделок строительных конструкций // Огнестойкость строительных конструкций и обеспечение пожарной безопасности людей и материальных ценностей: Сб. науч. тр. - М.: ВНИИПО, 1989. - С. 81-88.

8. Казиев М.М., Смирнов Н.В., Титов Г.Е., Пономарев В.В. Воспламеняемость ДБСП в условиях пожара и огневых испытаний // Обеспечение пожарной безопасности зданий, сооружений и населенных пунктов: Сб. науч. тр. - М.: ВНИИПО, 1990. -С. 67-72.

9. Пономарев В.В., Смирнов Н.В. Результаты испытания линолеума "Релин" на крупномасштабной установке // Противопожарная защита зданий н сооружений: Сб. науч. тр. - М.: ВНИИПО, 1992. - С. 23-26.

Ю.Наливайко В.Б., Гурашов М.И., Смирнов Н.В., Бороздин B.C. Результаты лабораторных и натурных испытаний футлярных упаковок // Материалы XI научно-практической конференции "Проблемы предотвращения и тушения пожаров на объектах народного хозяйства". ВНИИПО, Москва, 1992. - М., 1192. - С. 69.

И.Дудеров Н.Г., Нагановский Ю.К., Михайлова Е.Д., Смирнов Н.В. Оценка пожарной опасности материалов и огнезащитной эффективности покрытий на микрооб-

разцах Материалы ХШ Всероссийской научно-практической конференции. ВНИИПО, Москва, 1995. - М., 1995. - С. 354-356.

12.Дудеров Н.Г., Нагановскнй Ю.К., Смирнов Н.В., Трутнев В.Ф., Михайлова Е.Д., Толпекнна H.A. Применение термического анализа для идентификации материалов перед испытаниями на пожарную опасность // Материалы XIV Всероссийской научно-практической конференции "Пожарная безопасность - история, состояние, перспективы". ВНИИПО, Москва, 1997. - М., 1997. - С. 307-308.

13. Дудеров Н.Г., Нагановскнй Ю.К., Михайлова Е.Д., Смирнов Н.В. Динамика дымовыделения и дымообразующая способность материалов. Методы определения (на микрообразцах) и параметры процессов // Материалы XTV Всероссийской научно-практической конференции "Пожарная безопасность -история, состояние, перспективы". ВНИИПО, Москва, 1997. - М„ 1997. - С. 309.

14. Смирнов Н.В., Дудеров Н.Г. Перспективы развили методов оценки пожарной опасности материалов и средств огнезащиты // Юбилейный сборник трудов ВНИИПО. - М.: ВНИИПО, 1997. -С. 206-231.

15. Duderov N.G., Smimov N.V., NaganovsJri Yu.K., Mikhailova E.D., Molcbadski O.I., Chilxkin M.V. Identification of Substances, Materials and Fireprotection Means before Fire Hazard Tests // Proceedings of Second International Seminar "Fire - and Explosion - Hazard of Substances and Venting of Deilagrations", 11-15 August, 1997, Moscow, Russia. VNIPO, Moscow, 1997. - M., 1997. - P. 845-857.

16. Молчадский О.И., Смирнов H.B., Дудеров Н.Г. Оценка теплофизических характеристик и прогноз пожарной опасности строительных материалов с помощью методов термического анализа // Материалы XV научно-практической конференции "Проблемы горения и тушения-пожаров на рубеже веков". ВНИИПО, Москва, 1999 г. - M., 1999. - С. 170-172. _

17. Павловский A.B., Смирнов Н.В., Пономарев В В. Оценка пожарной опасности кровельных материалов и конструкций покрытий *ттй g сооружений // Пожарная безопасность. - 1999. - N2. - С. 53-60.

18. Покровская E.H., Пищик ИИ, Смирнов Н.В., Нагановскнй Ю.К. Термическая устойчивость древесины различной длительности эксплуатации // Строительные материалы, N9. - М.: РИФ "Стройматериалы", 2000. - С. 34-36.

19. Молчадский О.И., Дудеров Н.Г., Смирнов Н.В. Оценка негорючести строительных материалов с применением методов термического анализа // Международная научно-практическая конференция "Проблемы обеспечения пожарной безопасности Северо-Западного региона". С.-Петербург, 2000 г. - С.-П., 2000, С. 79.

20. Молчадский О.И., Дудеров Н.Г., Смирнов Н.В. Получение методами ТА исходных данных для расчетных методов оценки пожароопасности материалов // IV Международная научно-практическая конференция "Полимерные материалы пониженной горючести". ВГТУ, Волгоград, 2000 г. - Волгоград. 2000. - с. 89.

21.Болодьян И.А., Смирнов Н.В., Трунев A.B. Перспективы развития нормативно-технической базы испытаний строительных материалов на пожарную опасность // Материалы XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение". ВНИИПО, Москва, 2001 г. - М., 2001. - с. 142-145.

22. Трунев A.B., Смирнов Н.В., Константинова Н.И., Меркулов A.A. Метод испытания декоративно-отделочных и облицовочных строительных материалов на способность распространять пламя по вертикальной поверхности // Материалы XVI

научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение". ВНИИПО, Москва, 2001 г. - М„ 2001. - С. 244-246.

23.Дудеров Н.Г., Михайлова Е.Д., Толпекина H.A., Смирнов Н.В. Контроль качества и определение вида нанесенных огнезащитных покрытий, контроль качества огнезащитных работ И Материалы XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение". ВНИИПО, Москва, 2001 г. - М., 2001. - С. 270-272.

24. Молчадский О.И., Смирнов Н.В., Дудеров Н.Г.. Оценка и прогнозирование характеристик пожарной опасности строительных материалов с помощью методов термического анализа // Материалы XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение". ВНИИПО, Москва, 2001 г. - М., 2001. -С. 243-244.

25. Смирнов Н.В., Константинова Н.И., Шитиков В.Ю., Меркулов A.A., Криворучко B.C., Точилкин Ю.В. Экспериментальная установка и методика испытаний на пожарную опасность напольных материалов (аналог международных методов ISO 9239, DIN 54332, CEN/TC 127ANG3 42Е) // Материалы XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение". ВНИИПО, Москва, 2001 г. - М., 2001. - С. 288-290.

26. Дудеров Н.Г., Константинова Н.И., Лапшин С.М., Смирнов Н.В., Точилкин Ю.В. Конструктивные и технические особенности установок и приборов для исследования горючести материалов // Материалы XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение". ВНИИПО, Москва, 2001 г. -М., 2001.-С. 294-296.

27. Баженов C.B., Злобнов П.В., Смирнов Н.В. Экспресс-оценка качества огнезащитной обработки деревянных строительных конструкций при помощи малогабаритного переносного прибора // Материалы XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение". ВНИИПО, Москва, 2001 г. - М., 2001.-С. 218-220.

28. Пономарев B.Bi, Смирнов Н:В., Яйлиян РА. Математическая модель распространения пламени по поверхности материала // Материалы XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение". ВНИИПО, Москва, 2001 г. - М., 2001. - С. 18-21.

29. Смирнов Н.В. Прогнозирование пожарной опасности строительных материалов // Материалы XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение". ВНИИПО, Москва, 2001 г. - М., 2001. - С. 268-269.

30. Иличкин B.C., Смирнов Н.В., Зайцев A.A., Комова М.А., Новиков И.А., Васильев В.Г. Актуальность и направленность переработки ГОСТ 12.1.044-89 в части определения показателя токсичности продуктов горения материалов // Материалы XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение". ВНИИПО, Москва, 2001 г. - М., 2001. - С. 196-197.

31. Дудеров Н.Г., Молчадский О.И., Смирнов Н.В. Оценка пожарной опасности и идентификация неоднородных материалов // Сборник материалов Международного симпозиума "Комплексная безопасность России - исследования, управление, опьгг". - М.: ИИЦ ВНИИ ГОЧС, 2002. - С. 324-326.

32. Пономарев В.В., Смирнов Н.В. Экспериментальный метод исследования строительных отделочных материалов и покрытий на способность воспламеняться и распространять пламя по поверхности // Сборник материалов Международного

симпозиума "Комплексная безопасность России - исследования, управление, опыт". - М.: ИИЦ ВНИИ ГОЧС, 2002. - С. 332-333. 33. Смирнов Н.В. Прогнозирование пожарной опасности строительных материалов. Совершенствование методологии исследований испытаний, классификации и нормирования // Пожарная безопасность. - 2002. - N3. - С. 58-68.

Подписано в печать 09.08.02. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 3,02. Уч. изд. л. 2,62. Т. - 100 экз. Заказ № 74.

Типография ВНИИПО МЧС России 143903 Московская обл., Балашихинскийр-н, пос. ВНИИПО, д. 12

ВВЕДЕНИЕ. 5

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. 15

1.1. Факторы, способствующие гибели людей, развитию пожара, и их взаимосвязь с применением строительных материалов 15

1.2. Анализ методов испытаний строительных материалов на пожарную опасность.17

1.3. Методы термоаналитических исследований материалов. 31

1.4. Постановка исследований. 38

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ. 45

2.1. Выбор и обоснование параметров для прогнозирования пожарной опасности строительных материалов. 45

2.2. Принципы прогнозирования и схема противопожарного нормирования строительных материалов. 50

2.3. Математическая модель расчета критической для человека ситуации при горении декоративно-отделочных материалов. 54

2.4. Математическая модель распространения пламени по поверхности материала. 60

2.5. Прогнозирование способности материалов к распространению пламени по данным термоаналитических исследований. 68

ГЛАВА 3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА РАЗРАБОТКА МЕТОДИК

ИССЛЕДОВАНИЙ. 73

3.1. Исследование самовоспламенения и воспламеняемости строительных материалов. 73

3.2. Прогнозирование негорючести строительных материалов.90

3.3. Исследования и оценка опасности газовыделения материалов в условиях теплового воздействия.99

3.4. Прогноз огнезащитной эффективности средств огнезащиты 104

3.5. Применение методов термического анализа для оценки тепло-физических и термохимических характеристик строительных материалов.111

ГЛАВА 4. КРУПНОМАОГГГАБНЫЕ ОГНЕВЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ. РАЗРАЮЖАМЕТОДИКИССЛЕДОВАНИЙ. 127

4.1. Установка "Фрагмент высотного здания", методика экспериментов. 127

4.2. Результаты исследования пожара и пожарной опасности стеновых декоративно-отделочных материалов на установке "Фрагмент высотного здания". 132

4.3. Установка "Комната-коридор", методика экспериментов. 140

4.4. Результаты крупномасштабных экспериментов и их анализ. 148

4.5. Результаты исследования теплоизолирующей способности упаковок и футляров.163

ГЛАВА 5. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ. 170

5.1. Комплексное исследование пожарной опасности строительных материалов, условия и методика экспериментов. 170

5.2. Результаты лабораторных экспериментальных исследований и их анализ. 185

5.3. Исследование влияния толщины лакокрасочного покрытия (числа слоев красок, и эмалей) на его пожарную опасность. 197

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА ПРЕДЛОЖЕНИЙ В НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКУЮ ДОКУМЕНТАЦИЮ. 204

6.1. Предложения к методам испытаний. 204

6.2. Предложения по определению области применения СМ. 210б.з Предложения в нормативно-техническую и сопроводительную документацию на строительные материалы. 230

ВЫВОДЫ.;. 238

Неотъемлемой частью государственной деятельности является обеспечение пожарной безопасности. В связи с дальнейшим расширением применения полимерных строительных материалов (ПСМ), которые, наряду с многочисленными достоинствами, обладают существенным недостатком -пожарной опасностью, проблема обеспечения пожарной безопасности в строительстве стоит наиболее остро. При пожаре ПСМ могут внести значительный вклад в образование опасных факторов, способствовать его развитию по зданию и оказать решающее влияние на размеры материального ущерба и гибель людей. Кроме того, продукты горения ПСМ и дым представляют серьезную экологическую угрозу для окружающей среды.

В соответствии с действующими в настоящее время в нашей стране требованиями нормативных документов область применения строительных материалов (СМ) устанавливается, главным образом, по результатам их испытаний лабораторными методами, при этом нормируемые показатели имеют сравнительный характер, определяются на разных установках и в различных условиях. Одновременно СНиП 21-01-97 "Пожарная безопасность" (п.п.1.5,1.6,6.4) также допускает при решении вопросов применения СМ специальный подход, который может быть основан на достоверном прогнозе их пожарной опасности с учетом условий эксплуатации и возможного режима теплового воздействия пожара в помещении. Этот подход может быть реализован в системе "гибкого" нормирования, при развитии противопожарного страхования, при разработке согласованных технических условий, отражающих специфику противопожарной защиты зданий, включая комплекс дополнительных профилактических и организационных мероприятий.

Таким образом, разработка новых прогнозных методов оценки пожарной опасности СМ с учетом условий эксплуатации, комплексные исследования закономерностей их горения и поведения в условиях моделирования пожара являются весьма актуальными и перспективными.

Исходя из изложенных соображений, была определена цель исследований и сформулирована следующая рабочая гипотеза: анализ совокупности параметров развития пожара СМ с использованием предложенных новых расчетных и экспериментальных методов позволит осуществлять достоверный прогноз как показателей пожарной опасности, так и поведения материалов, применяемых в строительных конструкциях, с дальнейшей разработкой предложений по их допустимому применению.

Целью настоящей работы является прогнозирование пожарной опасности СМ с учетом условий их эксплуатации, основанное на математическом моделировании процесса распространения пламени, динамики опасных факторов пожара (ОФП), экспериментальных исследованиях пожара в помещениях, крупномасштабных и лабораторных исследованиях горючести, воспламеняемости, распространения пламени по поверхности, тепловыделения, дымообразования и токсичности продуктов горения, обоснование условий и требований пожарной безопасности при применении и сертификации.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи: обоснованы математические модели и параметры для прогнозирования и оценки пожарной опасности СМ; разработаны методики прогнозирования стандартных показателей (группы негорючих материалов, температурных показателей воспламеняемости) пожарной опасности СМ, теплофизических (теплоемкости, теплопроводности, удельной теплоты сгорания), термохимических (степени завершенности термического разложения, объемной скорости термического разложения, объемной мощности тепловыделения) характеристик с использованием термоаналитической аппаратуры; обоснованы условия и разработана методика комплексной оценки пожароопасности ПСМ; разработана система противопожарного нормирования применения строительных материалов в зданиях (помещениях); разработаны методики определения допустимой высоты отделки (облицовки) стен коридоров и предельной длины распространения пламени по покрытиям полов; проведены работы и проанализированы результаты исследований режимов пожара в помещении и условия теплового воздействия на конструкции стен, полов и потолков коридоров; проведены работы и проанализированы результаты комплексного экспериментального исследования пожароопасности СМ в условиях, приближенных к реальному пожару, и лабораторных условиях; проведены исследования и проанализированы результаты математического моделирования пожароопасности СМ; разработана классификация декоративно-отделочных материалов по способности распространять пламя по поверхности, выполненная на основе крупномасштабных методов исследований; разработаны предложения к методам испытаний СМ на пожарную опасность; разработана классификация СМ по пожарной опасности для задач противопожарного нормирования и сертификации, выполненная на основе лабораторных методов исследований; разработаны требования пожарной безопасности при применении СМ и сертификации.

Обоснованность научных положении, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждены достаточным объемом исследований (в том числе крупномасштабных опытов), длительной апробацией используемых математических моделей и методик, соответствием результатов лабораторных, крупномасштабных экспериментов и расчетных данных, а также положительным опытом внедрения результатов работы в ГПС и других ведомствах.

Экспериментально-теоретические разработки проведены применительно к декоративно-отделочным и облицовочным материалам стен (отделок), полов и потолков, теплоизоляционным (ТМ) и кровельным материалам (КМ) строительных конструкций.

Теоретические исследования проведены на базе использования классических законов тепломассообмена, теории тепломассопереноса при пожаре. В диссертационной работе использованы термогравиметрический анализ, математическая обработка результатов экспериментов с помощью ЭВМ, стандартные методы определения некоторых показателей, предложены новые полигонные экспериментальные методы исследований. Научная новизна работы заключается в следующем: сформулированы принципы прогнозирования пожарной опасности СМ; разработаны расчетные и экспериментальные методы прогнозирования пожарной опасности СМ в условиях их эксплуатации, при этом обоснованы и использованы моделируемые при исследовании пожара параметры; создана оригинальная крупномасштабная экспериментальная установка для полигонных комплексных исследований пожарной опасности декоративно-отделочных, облицовочных материалов для стен, потожов и покрытий полов и разработана методика их испытаний в условиях, приближенных к реальному пожару; разработан лабораторный метод оценки пожарной опасности СМ и определения комплекса исходных данных для прогнозирования, математического моделирования, противопожарного нормирования; усовершенствована термоаналитическая аппаратура и предложена методика прогнозирования показателей пожарной опасности СМ (температурных показателей воспламеняемости, группы горючих материалов), предложены методики прогнозирования выхода горючих газов, групп огнезащитной эффективности средств для древесины на микрообразцах; впервые установлена взаимосвязь между термоаналитическими характеристиками и показателями пожарной опасности материалов, показана возможность оценки основных теплофизических и термохимических характеристик СМ; разработана математическая модель процесса распространения пламени по поверхности СМ, позволяющая при наличии исходных данных прогнозировать зависимость длины распространения фронта пламени от времени; усовершенствована математическая модель динамики опасных факторов пожара на начальной стадии при условии горения СМ; на полигонной установке "Фрагмент высотного здания" и крупномасштабной установке "Комната-коридор" исследовано развитие пожара в помещении, выявлены закономерности теплового воздействия на строительные конструкции стен, полов и потолков, что позволило экспериментальным путем обосновать условия теплового воздействия на образцы для лабораторных исследований; получены и проанализированы новые экспериментальные данные о пожароопасных свойствах широкого круга СМ, установлены зависимости показателей пожарной опасности от условий теплового воздействия и эксплуатации, изучено влияние числа' слоев (толщины) лакокрасочных покрытий на показатели воспламеняемости распространения пламени, время возникновения критической для человека ситуации; предложен и апробирован новый подход к оценке и снижению пожарной опасности СМ при отработке рецептур при сохранении эксплуатационных свойств на примере наливного полимерного покрытия пола и пенополиуретанового утеплителя; получила развитие методология противопожарного нормирования применения отделок в зданиях (помещениях), на основе принципов и качественных критериев нормирования разработаны схема и условия их допустимого (пожаробезопасного) применения; классификации СМ и методики с элементами "гибкого" нормирования.

Практическая ценность работы. Решена научно-техническая проблема комплексного прогнозирования пожарной опасности СМ с учетом условий их эксплуатации и создания системы методов (лабораторных и полигонных) определения необходимых показателей как на микрообразцах, так и образцах реальных строительных конструкций.

Разработаны экспериментальные и расчетные методы оценки пожарной опасности СМ, определения набора исходных данных для задач математического моделирования развития пожара в помещении.

Разработана система противопожарного нормирования применения СМ, включающая элементы "гибкого" нормирования.

Результаты работы позволяют формулировать профилактические мероприятия по противопожарной защите объектов, в том числе на стадии проектирования, предотвращению распространения пожара, снижению материального и социального ущербов.

Диссертация обобщает результаты исследований, которые проводились под руководством или при непосредственном участии автора в Федеральном государственном учреждений "Всероссийский ордена "Знак почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны" (ФГУ ВНИИПО) МЧС России с 1983 года при выполнении ряда Государственных программ (в т.ч. МВД, Госстроя России), плана НИР ФГУ ВНИИПО МЧС России.

Выводы и рекомендации диссертации реализованы при разработке:

НПБ 244-97 "Материалы строительные. Декоративно-отделочные и облицовочные материалы. Материалы для покрытия полов. Кровельные, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы. Показатели пожарной опасности";

СНиП 21-01-97 "Пожарная безопасность зданий и сооружений";

ГОСТ 30402-96 "Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость";

ГОСТ 30444-97 (ГОСТ Р 51032-07) "Материалы строительные. Метод испытания на распространение пламени";

ГОСТ 30244-94 "Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть";

ГОСТ 30403-96 "Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности";

ОСТ 95 10562-2001 "Покрытия полимерные защитные для атомных станций. Часть 1. Снимаемые защитные покрытия. Общие требования, применение и выбор";

ГОСТ Р 51691-2000 "Материалы лакокрасочные. ЭМАЛИ. Общие технические условия";

ГОСТ Р 51693-2000 "Грунтовки антикоррозионные. Общие технические условия";

НПБ 109-06 "Вагоны метрополитена. Требования пожарной безопасности";

ВНПБ-97 "Вагоны пассажирские. Требования пожарной безопасности;

Инструкций по проведению термического анализа образцов материалов и веществ (идентификация и входной контроль). - М.: ВНИИПО, 1995;

Методического пособия "Контроль качества и определение вида огнезащитных покрытий, контроль качества огнезащитных работ". М.: ВНИИПО, 1999;

Технической информации (в помощь инспектору Государственной противопожарной службы). -М.: ВНИИПО, 2002;

Сборника "Огнезащита материалов, изделий и строительных конструкций". - М.: ВНИИПО, 1999;

Справочника "Огнестойкость и пожарная опасность строительных конструкций, пожарная опасность строительных материалов, огнестойкость инженерного оборудования зданий". -М.: ВНИИПО, 1999.

Результаты диссертации использованы при разработке учебных программ "Огнезащита", "Директор" в УЦ ФГУ ВНИИПО МЧС России.

На защиту выносятся: основы прогнозирования пожароопасности СМ; методики прогнозирования стандартных показателей (группы негорючих материалов, температурных показателей воспламеняемости) пожарной опасности СМ, теплофизических и термохимических характеристик с использованием термоаналитической аппаратуры; условия и методика комплексной оценки пожароопасности СМ; схема противопожарного нормирования применения отделок в зданиях (помещениях); методика определения допустимой высоты отделок стен коридоров (на примере зданий гостиничного типа) и условия допустимого применения покрытий полов; результаты исследований режимов пожара в помещении и условия теплового воздействия на конструкции стен, полов и потолков коридоров; результаты комплексного экспериментального исследования пожароопасности СМ в условиях реального пожара и лабораторных условиях; результаты математического моделирования пожароопасности СМ; классификация отделок по способности распространять пламя по поверхности, выполненная на основе крупномасштабных методов исследований; предложения к методам испытаний СМ на пожарную опасность; классификация СМ по пожарной опасности для задач противопожарного нормирования и сертификации, выполненная на основе лабораторных методов исследований; требования пожарной безопасности при применении СМ и сертификации.

Достоверность полученных результатов подтверждается данными полигонных и крупномасштабных экспериментов, адекватностью теоретических моделей реальным условиям процессов пожара и термоокислительного разложения (горения) СМ, выбором критериев и параметров, позволяющих сравнивать теоретические и экспериментальные данные, удовлетворительными точностью экспериментальных методов и погрешностями измерений, корреляционным анализом результатов, полученных разработанными и стандартными методами.

Апробация работы. Результаты работы, основные ее положения и выводы докладывались и обсуждались на IX Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы обеспечения пожарной безопасности" (Москва, 1987), Всесоюзном научно-техническом семинаре "Обеспечение огнестойкости зданий и сооружений при применении новых строительных материалов и конструкций" (Москва, 1988), I Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы охраны труда в условиях ускорения научно-технического прогресса" (Москва, 1988), научно-техническом семинаре "Проблемы обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений" (Москва, 1989), XI Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы предотвращения и тушения пожаров на объектах народного хозяйства" (Москва, 1992), ХШ Всероссийской научно-практической конференции "Пожарная безопасность 95" (Москва, 1995), II Международном семинаре "Пожаровзрывоопасность веществ и взрывозащита объектов (Москва, 1997), Всероссийской научно-практической конференции "Пожарная безопасность - история, состояние, перспективы" (Москва, 1997), Международной научно-практической конференции "Пожарная безопасность и методы ее контроля" (Санкт-Петербург, 1997), III Международной конференции "Полимерные материалы пониженной горючести" (Волгоград, 1998), ХУ Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы горения и тушения пожаров на рубеже веков" (Москва, 1999), Международной научно-практической конференции "Проблемы обеспечения пожарной безопасности Северо-западного региона" (Санкт-Петербург, 2000), ГУ Международной конференции "Полимерные материалы пониженной горючести" (Волгоград, 2000), ХУ1 научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение" (Москва, 2001), Международном симпозиуме "Комплексная безопасность России - исследования, управление, опыт" (Москва, 2001).

По теме диссертации опубликовано 87 печатных работ. В диссертации обобщены результаты многолетней самостоятельной работы, а также выполненные совместно с коллегами, аспирантами и соискателями автора.

Автор считает своим долгом выразить благодарность за ценные советы и оказание практической помощи при совместной работе докторам техн. наук Н.П. Копылову, И.А. Болодьяну, И.С. Молчадскому, Б.Б. Серкову, И.Р. Хасанову, кандидату хим. наук Н.Г. Дудерову, кандидатам техн. наук М.М. Казиеву, В.В. Пономареву, Ю.С. Зотову, О.И. Молчадскому, Н.И. Константиновой, А.В. Труневу, инженерам Р.А. Яйлияну, М.В. Лезовой, А.П. ГЦеголеву, О.Е. Антоненко, И.М. Макарушину.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа содержит 273 страницы текста, иллюстрированного 49 рисунками, имеет 29 таблиц и 179 наименований цитируемой литературы.

ВЫВОДЫ

1. На основе анализа литературных источников и проведенных теоретических исследований сформулированы основные принципы прогнозирования пожарной опасности строительных материалов (СМ), включающие исследование пожара и результатов его теплового воздействия на строительные конструкции, оценку пожароопасности СМ, моделируемыми при исследовании пожара параметрами; огневые испытания образцов материалов в условиях, приближенных к реальным, и определение наиболее достоверных показателей; методы расчета динамики опасных факторов при горении СМ в помещениях с использованием лабораторных экспериментальных данных; профилактические мероприятия по снижению пожарной опасности строительных конструкций с полимерными материалами. В качестве основных параметров для оценки и прогнозирования пожарной опасности строительных материалов обоснованы следующие: время задержки воспламенения (rje), критические плотности теплового потока воспламенения (qa ) и прекращения распространения пламени по поверхности (q™), минимальное количество тепла, необходимое для воспламенения (QB), время возникновения при пожаре критической для человека ситуации в помещении (ткр).

2. Предложена математическая модель распространения пламени по поверхности материала. Определены безразмерные параметры, описывающие процесс распространения пламени по поверхности покрытий полов. С их помощью обработаны экспериментальные данные крупномасштабных экспериментов по исследованию некоторых видов наливных эпоксидных покрытий полов и линолеумов и установлены зависимости длины распространения пламени от времени. Полученные данные позволяют прогнозировать параметры распространения пламени по поверхности материалов для покрытий полов при известных значениях теплофизических характеристиках материалов и газовой среды.

3. Разработана оригинальная экспериментальная крупномасштабная установка "Комната-коридор", имитирующая фрагмент этажа здания. Конструктивное исполнение установки позволяет создавать и контролировать в огневом отсеке (комнате) различные режимы пожара, исследовать пожароопасность декоративно-отделочных и облицовочных материалов для стен и потолков и покрытия полов, варьируя режимы теплового воздействия, условия эксплуатации (пространственное расположение, способы крепления образцов, высоту испытательного отсека (коридора), профилактические мероприятия и др.). По результатам экспериментов определяются q"Kp,q™,QB,r3e, линейная скорость распространения пламени по поверхности (vn). Кроме того, дополнительно могут быть определены состав продуктов горения, в том числе токсичных, параметры задымления, температурные показатели газовой среды и воспламеняемости исследуемых образцов. Проведены калибровочные опыты по исследованию тепловых и температурных параметров установки при использовании в качестве пожарной нагрузки древесины сосны из расчета 20, 30, 40, 50 кг м2 и жидкого топлива (керосина), при этом установлены закономерности теплового воздействия на строительные конструкции стен, полов и потолков.

4. Усовершенствована математическая модель начальной стадии пожара применительно к горению декоративно-отделочных материалов. В результате ее решения получены формулы для расчета ткр в случае возможного воздействия на человека при пожаре повышенной температуры газовой среды, пониженной концентрации кислорода, токсичных продуктов горения и дыма. Установлено, что для задач прогнозирования критической для человека ситуации (расчета ткр) необходимо иметь целый набор исходных данных, а именно: ул, массовую скорость выгорания (у/), коэффициент дымообразования (D), удельное выделение токсичных газов и потребление кислорода (Li), коэффициент полноты горения (rj), интенсивность тепловыделения (Q) исследуемых материалов. Предложены и обоснованы формулы для определения коэффициента дымообразования в условиях проточной камеры и коэффициента полноты горения.

5. Разработаны методики исследования пожара на полигонной установке "Фрагмент высотного здания" и крупномасштабной установке "Комната-коридор", экспериментального исследования поведения (пожароопасности) декоративно-отделочных и облицовочных материалов для стен, потолков и покрытий полов. Изучены температурные режимы пожара в помещениях, в том числе с использованием в качестве пожарной нагрузки гостиничной мебели. Выявлены общие закономерности теплового воздействия на строительные конструкции. Получены зависимости максимальных значений тепловых потоков, воздействующих на строительные конструкции коридора от среднеобъемных температур и величин удельной пожарной нагрузки (G). Проведено теоретическое исследование пожара в помещении "Фрагмента высотного здания", определены характерная продолжительность пожара (tn), величина удельной пожарной нагрузки при максимальной плотности суммарного теплового потока, воздействующего на нулевой участок стены коридора, причем относительное расхождение между результатами экспериментов и теории не превышает 20%. Определено, что для общественных зданий коридорного типа оптимальной является величина удельной пожарной нагрузки в 30 кгм"2. Результаты исследования позволили обосновать условия и установить режим теплового воздействия на образцы СМ для лабораторных опытов. Расчетно-экспериментальным путем осуществлена оценка лучистой составляющей суммарной плотности теплового потока, воздействующего на участок стены коридора, расположенного напротив дверного проема очага пожара. Показано, что конвективная составляющая несоизмеримо мала по сравнению с лучистой. Таким образом, обосновано применение падающих тепловых потоков для лабораторных опытов.

6. Сконструирована, изготовлена и оснащена приборами лабораторная установка "Комплексная оценка" и разработана методика экспериментального определения следующих параметров: qDKp,qpK!p',,Ов,v.,,fyo,0,0,1,,?], которые являются основными исходными данными для прогнозирования и оценки пожароопасности СМ. Конструктивное исполнение установки позволяет моделировать динамику тепловых потоков, воздействующих на исследуемые образцы исходя из реальных режимов пожара в помещениях различного назначения. Преимущества установки "Комплексная оценка" и методики испытаний перед стандартными выражаются в одновременном определении набора показателей, отвечающих за воспламеняемость, распространение пламени по поверхности, образование дыма, тепла и токсичных продуктов горения, в большей достоверности экспериментальных данных.

7. Продемонстрирована возможность оценки и прогноза теплофизических (удельная теплота сгорания, теплоемкость, теплопроводность) и термохимических (степень завершенности термического разложения, объемная скорость термического разложения, объемная мощность выделения (поглощения) теплоты при термическом разложении) характеристик СМ, огнезащитной эффективности веществ и материалов с помощью методов ТА, компьютеризированного термоаналитического комплекса "Du Pont". Обоснованы критерии для прогноза группы негорючих материалов и способности самостоятельно распространять пламя по поверхности с использованием данных, получаемых ТА методами. Разработаны методики экспериментального определения теплофизических и термохимических параметров, а также температурных характеристик процессов терморазложения и воспламенения (температура начала разложения, температура максимума экзотермической реакции, температурные интервалы самовоспламенения и воспламенения, минимальная температура самовоспламенения при линейном нагреве и др.) на приборе Дериватограф-С, при этом его термоанализатор впервые в отечественной и зарубежной практике был прокалиброван по лучистому тепловому потоку. Прогнозирование и определение температурных показателей могут иметь дальнейшее применение при исследовании материалов, эксплуатирующихся в различных средах, повышенных температурах. Исследовано выделение горючих газов при отработке рецептуры утеплителя Рипор.

8. На крупномасштабных установках "Фрагмент высотного здания" и "Комната-коридор" в условиях, приближенных к реальным условиям пожара и эксплуатации, проведены экспериментальные исследования пожарной опасности широко применяемых в строительстве антипирированного декоративного бумажно-слоистого пластика (ТУ 400-1-18-84), бумажно-лакового покрытия РХО (ТУ 400-1-120-85), эмали масляной (12 слоев) МА-25 (ГОСТ 1050371), линолеума ПВХ "Релин" (ТУ 33-13-61-82), линолеума ПВХ на тканевой основе (ТУ 480-1-237-86), наливного покрытия для пола "ЭПИРЕКС" (производство Финляндии). Изучены их воспламеняемость, способность к распространению пламени по поверхности, определены соответствующие параметры. На установке "Комната-коридор" при пожарной нагрузке (древесина сосны) в 30 кгм проведены эксперименты, наглядно продемонстрировавшие влияние высоты поэтажного коридора на пожароопасность стеновых декоративно-отделочных и облицовочных материалов. Так антипирирован-ный ДБСП при высоте потолка 3,0 м обуглился до 1,1 м от уровня пола, а при высоте потолка 2,55 м выгорел полностью до уровня пола.

9. Проведены комплексные лабораторные исследования пожарной опасности широкого круга СМ в условиях воздействия переменного по времени и постоянного теплового потока. Впервые введено понятие "эквивалентная" постоянная плотность теплового потока, при которой результаты экспериментов по воспламеняемости идентичны с результатами исследований в условиях воздействия на образцы переменного по времени теплового потока. Определены численные значения исходных данных для прогнозирования пожарной опасности СМ. Проанализированы результаты прогнозирования, сопоставлены экспериментальные данные крупномасштабных, лабораторных опытов и стандартных испытаний. Так, например, относительное отклонение между результатами лабораторных и крупномасштабных опытов по воспламеняемости и распространению пламени не превышает 22%. Показано, что материалы, менее опасные с точки зрения воспламеняемости, распространения пламени по поверхности, могут быть более опасными для людей по токсичности продуктов горения и дымообразующей способности. Исследовано влияние числа слоев (п) на пожарную опасность некоторых видов лакокрасочных покрытий (МА-25, НП-2135, Э-ВА-27А, ПФ-223). К примеру, выявлено, что для красок на синтетических олифах при изменении числа слоев с двух до двенадцати скорость распространения пламени по поверхности увеличивается в 5-7 раз, а стандартный показатель индекс распространения пламени (I) с каждым последующим слоем увеличивается на 2-3 единицы.

10.Возможности использования лабораторного метода комплексной оценки и крупномасштабной установки "Комната-коридор" проиллюстрированы примерами отработки рецептур пенополиуретанового утеплителя Рипор и наливного полимерного эпоксидно-каучукового покрытия пола для промышленных зданий при снижении их пожароопасности. Проведены исследования теплоизолирующей способности футляров и упаковок изделий, предложены мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при их хранении и транспортировании.

11. Теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать критерии классификации СМ по воспламеняемости, дымообразующей способности, распространению пламени по поверхности на базе лабораторных методов, новую классификацию на базе крупномасштабного метода с использованием установки "Комната-коридор". Предложена классификация СМ для задач противопожарного нормирования и сертификации, при этом использован комплекс показателей, определяемых действующими стандартными методами. Уточнены стандартные методики определения коэффициента дымообразования для тонких декоративно-отделочных материалов и показателя токсичности продуктов горения (ГОСТ 12.1.044-89). Определена номенклатура показателей и критерии для классификации строительных конструкций по пожарной опасности в ГОСТ 30403-96. Получила дальнейшее развитие методология противопожарного нормирования применения СМ в зданиях (сооружениях). Разработаны схема противопожарного нормирования, предложения к противопожарным требованиям по применению декоративно-отделочных и облицовочных материалов для стен, полов и потолков путей эвакуации и зальных помещений в СНиП 21.01-97. Разработаны методика определения предельно допустимой высоты отделки стен поэтажных коридоров общественных зданий исходя из условия невоспламеняемости при пожаре, методика определения предельной длины распространения пламени по покрытиям полов. Показана возможность использования элементов гибкого нормирования при применении декоративно-отделочных материалов. Рекомендации и предложения диссертации реализованы в следующих нормативных документах: СНиП 21.01-97, ГОСТ 30402-96, ГОСТ 30403-96, ГОСТ 30244-94, НПБ 244-97, ГОСТ Р 51032-97, ОСТ 95 10562-2001, ГОСТ Р 51691-2000, ГОСТ Р 51693-2000, НПБ 109-06, ВНПБ-97. Результаты работы использованы также в проектах четырех стандартов, трех НПБ, инструкциях, методической и справочной литературе, пособиях, учебных программах и т.д.

1. Пожары и пожарная безопасность в 1999 г. Статистический сборник. -М.: ВНИИПО, 2000.-С. 19.

2. Сон Э.Г., Макаров Е.Г. Анализ пожаров с гибелью людей // Вопросы экономики в пожарной охране: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО, 1977. - С. 77—91.

3. Калинки Б.Ю. Токсичность продуктов горения синтетических полимеров // Обзорная информ. Сер. Полимеризационные пластмассы. М.: НИИТЭХИМ, 1978.-14 с.

4. Иличкин B.C., Фукалова А.А. Токсичность продуктов горения полимерных материалов // Обзорная информ. М.: ГИЦ, 1987. - 68 с.

5. Тиунов Л.А., Кустов В.В. Комбинированное биологическое действие химических соединений, химических и физических факторов внешней среды // Журнал Всесоюзного химического общества им Д.И. Менделеева. 1974. - Т. 19, N2.-С. 164-169.

6. Меркушина Т.Г., Зотов Ю.С. Определение критического уровня задымленности // Безопасность людей при пожарах: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО, 1984.-С. 85-91.

7. Пожарная профилактика в строительстве / Под ред. Кудаленкина В.Ф. -М.:ВИПТШ, 1985.-450 с.

8. Воробьев В.А., Андрианов Р.А., Ушков В.А. Горючесть полимерных строительных материалов. М.: Стройиздат, 1978. - 225 с.

9. Баратов А.Н., Андрианов Р.А., Корольченко А.Я. и др. Пожарная опасность строительных материалов. М.: Стройиздат, 1988. - 381 с.

10. Jones I.C. 1981 Multipledeath fires in the United States // Fire J. 1982. -Vol. 16, N4.-P. 68-85.

11. И. Савельев П.С. Пожары-катастрофы. ~M.: Стройиздат, 1983. 431 с.

12. Interpretative Document Essential Requirement N 2 "Safety in Case of Fire" 11 Official Journal of the European Communities. N С 62. - Vol. 37, 28.2.94.

13. Comission Decision of 9 September 1994 implementing Article 20 of Directive 89/106/EEC on construction products // Official Journal of the European Communities. No. L241/25.

14. EN ISO 11925-2 Reaction to fire tests for building products Part 2: Ignitability when subjected to direct impingement of flame.

15. EN ISO 1716 Reaction to fire tests for building products Determination of the calorific value.

16. EN ISO 1182 Reaction to fire tests for building products Non-combustibilitytest.

17. ГОСТ 30244-94 Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть.

18. EN ISO 9239-1 Reaction to fire tests for flooring Part 1: Determination of the burning behaviour using a radiant heat source.

19. ГОСТ 12.1.044-89 Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

20. Серков Б.Б., Измаилов А.С., Степкин Н.Т., Романенков И.Г. Параметры воспламенения и горения декоративно-отделочных полимерных материалов // Пути повышения эффективности предприятий народного хозяйства: Сб. науч. тр. Ленинград: 1985. - С. 82-90.

21. Романенков И.Г., Зигерн-Корг В.Н. Огнестойкость строительных конструкций из эффективных материалов. М.: Стройиздат, 1984. - 240 с.

22. Tsuchiga Y. Methods of determining heat release rate // State of the art Fire Safety Journal. 1988. - Vol. 5, N1. - P. 49-57.

23. ГОСТ 147-74 Метод определения удельной теплоты сгорания.

24. ASTM D635-76 Standart Test Method for rate of building and / or extent and Time of burning of selfsupporting plastics in a horizontal position.

25. Инструкция по определению способности к распространению пламени по поверхности облицовочных и отделочных материалов для полов, стен и потолков. -М.: ВНИИПО, 1985. 19 с.

26. СТ СЭВ 1000-78 "Противопожарные нормы строительного проектирования. Испытание строительных конструкций на огнестойкость.

27. Quntire I. Some Factors Influencing Fire Spread over Room Linings and in the ASTM E84 Tunnel Test // Fire and Materials. 1985. - Vol. 9, N2. - P. 65-74.

28. Umberto F. Large scale fire reaction test // Polym. Degrad. and Stab. — 1989. — Vol. 23, N4.-P. 385-396.

29. Robertson A. Two Smoke Test Method of Comparison of Data // Fire Teclmol. 1974.-Vol. 10, N4.-P. 282.

30. Романенков И.Г. Методы огневых испытаний строительных материалов и конструкций // Обзорная информ. М.: ЦНТИ, 1984. - 55 с.

31. Кулев Д.Х., Григорьев Г.Н., Ани Э.В. Дымообразующая способность материалов на основе поливинлхлорида // Противопожарная защита судов: Сб. науч. тр.-М.: ВНИИПО, 1981.-С. 10-16.

32. ANSI/ASTM D2843 American Society for Testing and Materials. Standard method of test for density of smoke from the burning or decomposition of plastics.

33. ISO/TP 5924 Fire test Reaction to fire - Smoke generated by building products (dual-chamber test).

34. ASTM El 19 American Society for Testing and Materials. Standard methods of fire tests of building construction and materials.

35. ASTM D4100 American Society for Testing and Materials. Method for gravimetric detennination of smoke particulates from combustion of plastic materials.

36. ISO 5660 Fire test Reaction to fire - Part 1: Rate of heat release from building products (Cone calorimeter method).

37. Hilado C.J. Flammability Test, 1975, a Review // Fire Technol. 1975. - Vol. 11, N4. - P. 282-296.

38. BS 476, Part 6. Fire tests on building materials and structures. Fire propagation test for materials.

39. Smit E.E. Computer based hazard assessment using release rate test data // Fire Safety J. 1985,- Vol. 9, N1,- P. 47-54.

40. Щеглов JT.JT., Рязанцев A.M. Методика комплексного исследования опасности полимерных материалов при их горении и разложении // Горючесть материалов и обнаружение пожаров: Сб. науч. тр. М.: ВИПТШ, 1986. -С. 70-76.

41. Щеглов Л.Л., Рязанцев A.M., Фахрисламов Р.З., Стальбовская А.В. Влияние фосфатных пластификаторов на пожарную опасность поливинилхлоридных линолеумов // Пожарная профилактика: Сб. науч. тр. -М.: ВНИИПО, 1986. С. 122-126.

42. Киселев В.Ф. Комплексная оценка пожарной опасности строительных материалов // Пути повышения эффективности противопожарной защиты предприятий народного хозяйства: Материалы научно-технической конференции. Л.: ЛДНТП, 1985. С. 13-16.

43. Таубкин С.И., Таубкин И.С. Пожаро-взрывоопасность пылевидных материалов и технологических процессов их переработки. М., Химия,-1976.

44. Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. -М. Химия, 1979.

45. Kosik ML, Rychly Т., Spilda I., et al. Polymerne Materialy A Ich Pozana Ochrana. Bratislava, 1986. - 286 p.

46. Troitzsch J. International Plastics Flammability Handbook: principles, regulations, testing and approval. Munchen: Hanser, 1983. - 500 p.

47. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1967. - 492 с.

48. Зельдович Я.Б, Баренблатт Г.И., Либрович В.Б. и др. Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука, 1980. - 478 с.

49. Теория горения и взрыва / Под ред. Фролова Ю.В. М.: Наука,1981.

50. Амосов А.П. Тепловая теория воспламенения. Куйбышев: КПтИ,1982. 94 с.

51. Мержанов Г.А., Аверсон А.Э. Современное состояние тепловой теории зажигания. М.: Препринт ИХФ АН СССР, 1970. - 64 с.

52. Асеева P.M., Заиков Г.Е. Горение полимерных материалов. М.: Наука, 1981.-280 с.

53. Кодолов В.И. Горючесть и огнестойкость полимерных материалов.-М.: Химия, 1976. 160 с.

54. Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. М.: Химия, 1980.-269 с.

55. Kishore К., Nagarajan R. Ignition of Polimers // J.of Polimer Ingineering. -Vol. 7, N4.-P. 38-56.

56. Khanna Y.P., Pearce E.M. Flammability of Polymers // J. Applied Polymer Sci. 1985. - Vol. 92.-P. 305-319.

57. Valentine L. Fundamental Aspects of Polymer Flammability // Polymer Paint Color Jornal. 1987. - Vol. 177, N4153. - P. 392-410.

58. Read R.T. Mechanizms of Flame Retardancy // Speciality Chemicals. -1984,- Vol. 4,N4.-P. 21,22,24.

59. Копылов В.В., Новиков С.Н., Оксентьевич JI.A. Полимерные материалы с пониженной горючестью. М.: Химия, 1986. - 226 с.

60. Демидов П.Г., Шандыба В.А., Щеглов П.П. Горение и свойства горючих веществ. 2 изд. - М.: Химия, 1981.

61. Новиков С.Н., Оксентьевич'JI.А., Нелюбин Б.В. и др. Достижения в области создания полимерных материалов с пониженной горючестью // Пластические массы. 1985. - N7. - С. 5-30.

62. Машляковский JI.H., Лыков А.Д., Репкин И.Ю. Органические покрытия пониженной горючести. Л.: Химия, 1989. - 184 с.

63. Kosik М., Reiser V. Pouzitie Metod Termickej Analyzy pre Hodnotenie Horlavosti Polymerov. Horlavost Materialov, Bratislava. -1982. - N8. - P. 9-11.

64. De Ris. Flainmability Testing State-of-Art // Fire and Materials. 1985. -Vol. 9,N2.-P. 75-80.

65. Miller В., Martin J.R. Ignition of Polymers // Flame-Retardant Polymeric Materials. 1978. - Vol. 2. - P. 63-101.

66. Miller В., Martin J.R.,Turner R. Studies on Polymer Ignition and Development of a Relative Hazard Ranking Method // J.Appllied Polymer Sci. -1983.-Vol. 8.-P. 45-56.

67. Hilado С J. Flammability Handbook for Plastics // Technomic publication.- 1982.- 192 p.

68. Balog K., Kosik S., Kosik M. Aplication of Thermal Analysis Procedures to the Study Pyrolytical and Flammability of Some Polimers // Themochimica Acta. 1985. - Vol. 93. - P. 167-170.

69. Helmiss G., Shvanebech W. Aspects of the Investigation Cemical Process of Self-heating as Fire Cause by means of Quantitative ТА // Jornal Forensic Sci.- 1985. Vol. 30(2). - P. 535-540.

70. Widaman G. Application of Modern Thermal Analysis // Swiss chem. -1985.-Vol. 7(5a). P. 49-52.

71. Gorbachev V.A. Contribution to Semenov's General Theory of Thermal Ignition Regarding ТА. Jornal of Thermal Analysis. 1981. - Vol. 22. - P. 287289.

72. Cullis C.F., Hirschler M.M. Thermal Stability and Flammability of organic polimers // Proc. IUPAC, Macrom. Symp. 28th, 1982, P. 286.

73. Divito M.P., Mager J.S. Board Range of Thermal Analysis Applications // Instruments news. 1984. - N34. - P. 14-15.

74. Bhatnagar V.M., Vergnaud J.M.DTA and DSC studies on Polymers containing Fire Retardants // Jornal of Thermal analysis. 1983. - Vol. 27, N1. -P. 159-200.

75. Comel C., Veron J., В ouster C. and etc. Theoretical Thennogravimetric Analysis at Constant Heating Rate // 6th Int.Conf. Therm. Anal., Bayereuth, July 6-12,1980. Workbook.-P. 13.

76. Kosik S. Stanovenie vznietivosti tunych materialov. Horlavost materialov, Bratislava. - 1982. - N8. - P. 16-19.

77. Пилоян Г.О. Введение в теорию термического анализа. М.: Наука, 1964.-232 с.

78. Уэндландт У. Термические методы анализа. М.: Мир, 1978. -526 с.

79. Шестак Я. Теория термического анализа. М.: Мир, 1987. - 456 с.

80. Топор Н.Д., Огородова Л.П., Мельчакова Л.В. Термический анализ минералов и неорганических соединений. М.: МГУ, 1987. - 188 с.

81. Павлова С.С., Журавлева И.В., Толчинский Ю.И. Термический анализ органических и высокомолекулярных соединений. -М.: Химия, 1983. -118с.

82. Горшков B.C. Термография строительных материалов. М.: Стройиздат, 1968. - 240 с.

83. Годовский Ю.К. Теплофизические методы исследования полимеров. -М.: Химия, 1976.-216 с.

84. Рабек Я. Экспериментальные методы в химии полимеров. М.: Мир, 1983, часть 2.-480 с.

85. Шленский О.Ф., Шашков, А.Г., Аксенов JI.H. Теплофизика разлагающихся материалов. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 144 с.

86. Хеммингер И., Хене Г. Калориметрия. Теория и практика. М.: Химия, 1990. - 176 с.

87. Dodd J.W.,Tonge К.Н. Thermal Methods.Analytical Chemistry by Open Learning. London, 1987. - 337 p.

88. Wan Krevelen D.W. Properties of Polimers,their estimation and correlation with chemical structure. Amsterdam: Elsilver, 1976. - 620 p.

89. Wendlandt W.W. Thermal analysis. New York:Wiley, 1986. - 814 p.

90. Aspects of Degradation and Stabilization of Polimers / Edited by Jelinek H.H.C. Amsterdam, 1978, - 690 p.

91. Murphy C.B., Habersberger K. Report on the Workshop:advances in thermoanalitical instrumentation. Thermochimica Acta, 1987. - Vol. 110. - P. 31-47.

92. Morotz-Cecei K., Beda L. Comparative Testing of the Flammability of pholstery Textiles. J.of Thermal Analysis. - Vol. 32. - P. 901-908.

93. Ярош B.A., Колосов B.A., Казиев M.M., Малков А.Г. Исследование пожарной опасности новых полимерных покрытий полов // Безопасность людей при пожарах в зданиях и сооружениях: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО, 1987. - С. 50-57.

94. Александров JI.B., Смирнова Т.П., Халтуринский Н.А., Шепелев Н.П. Огнезащитные материалы // Обзорная информация. Серия: Химия. М.: ВНИИТИ, 1991.-89 с.

95. Алексашенко А. А., Кошмаров Ю.А., Молчадский И. С. Тепломассоперенос при пожаре. М.: Стройиздат, 1982. -196 с.

96. ГОСТ 12.1.004-85 ССБТ Пожарная безопасность. Общие требования.

97. Кошмаров Ю.А., Башкирцев М.П. Термодинамика и теплопередача в пожарном деле. -М.: ВИПТШ, 1987. 444 с.

98. Меркушкина Т.Г., Зотов Ю.С. Комплексный метод определения необходимого времени эвакуации людей из помещений // Безопасность людей при пожарах в зданиях и сооружениях: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО, 1987. - С. 4-7.

99. Тимошенко В.Н. Математическая модель критической для человека стадии пожара в помещении большого объема // Безопасность людей при пожарах в зданиях и сооружениях: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО, 1987. - С. 8-16.

100. Гончар В.Г., Ковыршина Н.В., Романенков И.Г. Метод оценки воспламеняемости полимерных строительных материалов // Материалы У Всесоюзной конференции по горению полимеров и созданию ограниченно горючих материалов. Волгоград: ВПИ, 1983. - С. 72.

101. Серков Б.Б., Измаилов А.С., Казиев М.М., Романенков И.Г. О критериях противопожарного нормирования отделок иоблицовок в зданиях // Горючесть материалов и обнаружения пожаров: Сб. науч. тр. -М.: ВИПТШМВД СССР, 1986. С. 47-51.

102. Астапенко В.М., Кошмаров Ю.А, Молчадский И.С., Шевляков А.Н. Термогазодинамика пожаров в помещениях. М.: Стройиздат, 1988. -448 с.

103. Пожарная профилактика в строительстве / Под ред. Кудаленкина В.Ф. -М.: ВИПТШМВД СССР, 1985.-450 с.

104. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. -М.: Наука, 1972. 735 с.

105. Вильяме Ф.А. Теория горения. -М.; Наука, 1971. — 615 с.

106. Пономарев В.В., Смирнов Н.В., Яйлиян Р.А. Математическая модель распространения пламени по поверхности материала // Материалы XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение". ВНИИПО, Москва, 2001 г. -М., 2001. С. 18-21.

107. ИЗ. Смирнов Н.В., Дудеров Н.Г. Перспективы развития методов оценки пожарной опасности материалов и средств огнезащиты // Юбилейный сборник трудов ВНИИПО. -М.: ВНИИПО, 1997. С. 206-231.

108. Chili J.A. Combined. TG-GC-MS System for Materials Characterization. -Analitical Calorimetry. New York: Plenum Press. - 1984. - Vol. 5 - P. 197-207.

109. McEwen D., Lee W. Combined TGA and Infrared Analysis of Polymers. -Termochimica acta, 1985. Vol. 86. P. 251-256.

110. НПБ 251-98 Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний.

111. Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. Акад. Кикоина И.К. -М.: Атомиздат, 1976. 1003 с.

112. Киреев В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. М.: Химия, 1970. - 134 с.

113. Duderov N.G., Smimov N.V., Naganovski Yu.K., Mikhailova E.D., Molchadski O.I., Chilikin M.V. Identification of Substances, Materials and Fireprotection Means before Fire Hazard Tests // Proceedings of Second International

114. Seminar "Fire and Explosion - Hazard of Substances and Venting of Deflagrations", 11-15 August, 1997, Moscow, Russia. VNIIPO, Moscow, 1997. - M., 1997. - P. 845857.

115. Казиев М.М., Смирнов Н.В., Титов Г.Е., Пономарев В.В. Воспламеняемость ДБСП в условиях пожара и огневых испытаний // Обеспечение пожарной безопасности зданий, сооружений и населенных пунктов: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО, 1990. - С. 67-72.

116. Корольченко А.А., Гавриков Н.Ф., Казиев М.М., Смирнов Н.В. Пожарная опасность полимерных строительных материалов // Обзорная информация. Вып. 2. М.: ВНИИПО, 1991. - 30 с.

117. Павловский А.В., Смирнов Н.В., Пономарев В.В. Оценка пожарной опасности кровельных материалов и конструкций покрытий зданий и сооружений // Пожарная безопасность. 1999. -N2. - С. 53-60.

118. Аммосов Ф.А., Дубовик В.И., Стецовский М.П., Карпов Л.И. Испытание противодымной защиты, включающей подпор воздуха в лестничную клетку и удаление дыма из коридора // Противодымная защита многоэтажных зданий: Сб. науч. тр. -М.: ВНИИПО, 1976. С. 3-10.

119. Рекомендации по методам расчета температурного режима пожара в помещениях зданий различного назначения. М.: ВНИИПО, 1988. - 56 с.

120. Рекомендации по применению отделочных материалов в зданиях курортно-оздоровительного назначения. -М.: Стройтиздат, 1982. 97 с.

121. Руководство по проектированию интерьера зданий курортно-оздоровительных и туристских учреждений. -М.: Стройтиздат, 1979. 81 с.

122. Рекомендации по архитектурно-планировочному решению гостиниц. -М.: ЦНИИЭП жилища, 1977. 52 с.

123. Рекомендации по применению отделочных материалов и оснащению гостиниц Госкоминтуриста СССР в зависимости от строительных разрядов гостиниц и их назначения. М.: Стройиздат, 1985. - 95 с.

124. Инструкция определения способности к распространению пламени по поверхности облицовочных и отделочных материалов для полов, стен и потолков. -М.: ВНИИПО, 1985.

125. Корчагин П.Г., Молчадский И.С. Распространение пламени по поверхности облицовочных материалов в условиях пожара // Безопасность людей при пожарах в зданиях и сооружениях: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО, 1987.-С. 39-44.

126. Рекомендации по определению распространения пламени по облицовочным и отделочным материалам при пожаре. М.: ВНИИПО, 1987. -23 с.

127. Методические рекомендации по применению полимерных материалов в строительстве жилых и общественных зданий. М.: ВНИИПО, 1984. -13 с.

128. ГОСТ 30247.0-94 Межгосударственный стандарт. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования.

129. Пономарев В.В., Смирнов Н.В. Результаты испытания линолеума "Релин" на крупномасштабной установке // Противопожарная защита зданий и сооружений: Сб. науч. тр. -М.: ВНИИПО, 1992. С. 23-26.

130. Christian S., Nolan P. Performance and release of smoke tests for material selection for improved safety in fires // Flame Retard: 85 Int. Conf., London, 28th-29th Nov., Luton, s.a. 17/1-17/10.

131. Сомов В.П., Сидорюк B.M. Обоснование условий нагревания при испытании судостроительных материалов на дымообразующую способность и токсичность продуктов горения // Противопожарная защита судов: Сб. науч. тр.- М.: ВНИИПО, 1983. С. 19-23,

132. Киселев В.Ф., Махин В.С, Лимонов Б.С. Параметры пожароопасных свойств судостроительных материалов и их определение с помощью электрической радиационной панели // Пожарная защита судов: Сб. науч. тр. -М.: ВНИИПО, 1979.-С. 3-10.

133. Литвин A.M. Теоретические основы теплотехники. -М.: Энергия, 1969.- 328 с.

134. Цветков Ф.Ф. Теплообмен излучением. М.: МЭИ, 1975. - 50 с.

135. Краснощекое Е.А., Сукомел А.С. Задачник по телепередаче. М.: Энергия, 1969.-263 с.

136. Есин В.М., Смирнов Н.В., Смирнов С.П. Модель теплогазообмена в коридоре этажа, на котором происходит пожар // Безопасность людей при пожарах: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО, 1986. - С. 38-44.

137. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. -600 с.

138. Колосов В.А., Смирнов Н.В., Сядук В.Л., Воронина Т.А. Состав продуктов горения и терморазложение изоляционных материалов силовых кабелей // Безопасность людей при пожарах: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО, 1986. -С. 66-73.

139. Гусев И.В. Применение индекса токсичности для выявления ведущих компонентов продуктов горения полимерных материалов // Противопожарная защита судов: Сб. науч. тр. -М.: ВНИИПО, 1981. С. 24-27.

140. Колосов В.А., Смирнов Н.В., Максименко Н.А. Состав продуктов горения огнезащищенной древесины // Безопасность людей при пожарах в зданиях и сооружениях: Сб. науч. тр. -- М.: ВНИИПО, 1987. С. 50-57.

141. Литвак В .И. Фотоэлектрические датчики в системах контроля, управления и регулирования. М.: Наука, 1966. - 410 с.

142. Альбомы по оснащению спальных корпусов зданий курортно-оздоровительного назначения. -М.: Стройиздат, 1982. 115 с.

143. Мержанов А.Г., Аверсон А.Э. Современное состояние тепловой теории зажигания. М.: АН СССР, 1970. - 42 с.

144. Смирнов Н.В., Корчагин П.Г., Макарушин И.М., Колосов В.А. Распространение пламени по лакокрасочным покрытиям // Безопасность людей в зданиях и сооружениях: Сб. науч. тр. -М.: ВНИИПО, 1987. С. 35-38.

145. Артемьев Б.Е., Голубев С.М. Справочное пособие для работников метрологических служб. М.: Издательство стандартов, 1986. - 350 с.

146. Рекомендации по обработке результатов прямых и косвенных измерений. М.: ВНИИПО, 1983. - 34 с.

147. ГОСТ 30402-96 Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость.

148. СТ СЭВ 2437-80 Пожарная безопасность в строительстве. Возгораемость строительных материалов. Метод определения группы трудносгораемых материалов.

149. Смирнов Н.В. Прогнозирование пожарной опасности строительных материалов. Совершенствование методологии исследований испытаний, классификации и нормирования // Пожарная безопасность. 2002. - N3. - С. 58-68.

150. Смирнов Н.В. Прогнозирование пожарной опасности строительных материалов // Материалы XVI научно-практической конференции "Крупные пожары: предупреждение и тушение". ВНИИПО, Москва, 2001 г. М., 2001. -С. 268-269.

151. Инструкция по проведению термического анализа образцов материалов и веществ (идентификация и входной контроль). М.: ВНИИПО, 1995.

152. Контроль качества и определение вида огнезащитных покрытий, контроль качества огнезащитных работ // Методическое пособие. М.: ВНИИПО, 1999.-25 с.

153. Покровская Е.Н., Пищик И.И., Смирнов Н.В., Нагановский Ю.К. Термическая устойчивость древесины различной длительности эксплуатации // Строительные материалы, N9. -М.: РИФ "Стройматериалы", 2000. С. 34-36.