Характеристики групп горючести строительных материалов

Основы пожарной безопасности

Основные понятия

Горение – сложный химико-физический процесс превращения горючих веществ и материалов в продукты сгорания, сопровождаемый интенсивным выделением тепла, дыма и световым излучением, в основе которого лежат быстротекущие химические реакции окисления (в атмосфере кислорода воздуха). Окислителями помимо кислорода являются также хлор, фтор, оксид азота и др. вещества.

Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника зажигания. Кроме того, необходимо, чтобы горючее вещество было нагрето до определенной температуры и находилось в определенном количественном соотношении с окислителем, а источник загорания имел бы определенную энергию.

Пожар – неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства (Федеральный закон Российской Федерации “О пожарной безопасности” от 21 декабря 1994 г. № 69-ФЗ).

Особенности горения на пожаре от других видов горения является: склонность к самопроизвольному распространению огня, сравнительно невысокая степень полноты сгорания, интенсивное выделение дыма, содержащего продукты полного и неполного окисления (см. ниже).

Большинство пожаров связано с горением твердых материалов, хотя начальная стадия пожара может быть связана с горением жидких и газообразных горючих веществ в большом количестве используемых в современном промышленном производстве. Образование пламени (видимой зоны горения) связано с газообразным состоянием вещества, поэтому горение жидких и твердых веществ, сопровождающееся возникновением пламени, предполагает переход в газообразную фазу. В случае горения жидкостей этот процесс обычно заключается в простом кипении с испарением у поверхности, в то время как при горении почти всех твердых веществ происходит разложение (пиролиз) материала с образованием продуктов с достаточно низкой относительной молекулярной массой, которые улетучиваются с поверхности материала и попадают в область пламени.

Согласно ГОСТ 30244-94 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть» строительные материалы, в зависимости от значений параметров горючести, подразделяются на горючие (Г) и не горючие (НГ). В свою очередь горючие строительные материалы подразделяются на слабогорючие (Г1), умеренногорючие (Г2), нормальногорючие (Г3), сильногорючие (Г4) (табл. 1).

Таблица 1

Характеристики групп горючести строительных материалов

Определение горючести строительных материалов проводят экспериментально.

Для отделочных материалов кроме характеристики горючести вводится понятие величины критической поверхностной плотности теплового потока (КППТП), при котором возникает устойчивое пламенное горение материала (ГОСТ 30402-96). В зависимости от значения КППТП все материалы подразделяются на три группы воспламеняемости:

- В1 — КППТП равна или больше 35 кВт на м²;

- В2 — больше 20, но меньше 35 кВт на м²;

- В3 — меньше 20 кВт на м².

Горение при достаточном и избыточном содержании кислорода называется полным. Продуктами полного горения являются диоксид углерода, вода, азот, сернистый ангидрид и др. При неполном горении образуются ядовитые горючие и взрывоопасные продукты (оксид углерода, альдегиды, кетоны, спирты и др.). Наибольшая скорость горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая – при объемном содержании кислорода в воздухе – 14 %. При дальнейшем уменьшении содержания кислорода горение большинства веществ невозможно. Пожаровзрывоопасность веществ характеризуется многими параметрами: температурами воспламенения, вспышки, самовозгорания; нижним (НКПВ) и верхним (ВКПВ) концентрационными пределами воспламенения (распространения) пламени; линейной (см/с) и массовой (г/с) скоростями горения и выгорания веществ.

Температура вспышки – минимальная температура горючего вещества, при которой над поверхностью образуются газы и пары, способные вспыхивать, давать вспышку (вспышка – быстрое сгорание горючей смеси без образования повышенного давления газов) в воздухе от источника зажигания (любого нагретого тела).

Под воспламенением понимается возгорание (возникновение горения под воздействием источника зажигания), сопровождающееся появлением пламени.

Температура воспламенения – минимальная температура вещества, при которой происходит загорание (неконтролируемое горение вне специального очага, не причинившее натурального ущерба) вещества от источника воспламенения.

Воспламенение возможно только при определенных соотношениях горючего вещества и окислителя. Минимальная концентрация горючих газов и паров в воздухе, при которой они способны загораться и распространять пламя, называются нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПВ). Максимальная концентрация горючих газов и паров, при которой еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом воспламенения (ВКПВ). Интервал между нижним и верхним пределами воспламенения называется диапазоном или областью воспламенения.

Важное значение для профилактики пожаров имеет самовозгорание – горение, возникающее при отсутствии внешнего источника зажигания. Температура самовозгорания – самая низкая температура, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции (при отсутствии источника зажигания), заканчивающееся пламенным горением.

В зависимости от внутреннего импульса процессы самовозгорания делятся на химические, микробиологические и тепловые. Химическое самовозгорание происходит от воздействия на вещество кислорода воздуха, воды или от взаимодействия веществ. Микробиологическое самовозгорание происходит при соответствующей влажности и температуре в растительных продуктах. Когда интенсифицируется жизнедеятельность микроорганизмов, образуется паутинный глет (грибок), температура повышается и происходит воспламенение. Для предотвращения самовозгорания этого вида осуществляют регулярный контроль температуры, ограничивают влажность и размеры штабелей.

Тепловое самовозгорание происходит в результате продолжительного действия незначительного источника тепла. При этом вещества разлагаются, адсорбируются и в результате действия окислительных процессов самонагреваются. При температуре 100° С древесные опилки, ДВП, паркет и некоторые другие материалы склонны к самовозгоранию.

Помимо перечисленных параметров иногда учитывается минимальное содержание кислорода в воздухе, при котором еще возможно горение. Для обычных горючих веществ это содержание составляет 12-14 %. Для веществ с высоким значением верхнего предела воспламенения (водорода, сероуглерода, окиси этилена и др.) оно составляет 5% и ниже.