Тема: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО ГОРЕНИЯ ПО ПОВЕРХНОСТИ ПРИРОДНЫХ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Проблема снижения пожарной опасности и перехода огня от лесных пожаров в зону застройки не теряет актуальности. Из года в год количество пожаров на природно-урбанизированных территориях не снижается. Эти пожары наносят огромный ущерб: уничтожают собственность, представляют угрозу жизни и здоровью людей. Примерами таких пожаров, которые можно приравнивать к чрезвычайным ситуациям, приведшим к катастрофическим последствиям и значительному материальному ущербу, могут являться недавние природные пожары 2019, произошедшие в России (Иркутская область), Греции, Португалии (близ Лиссабона), США (Калифорния), а также Бразилии (Амазонка).
Ежегодно пожары в жилых помещениях, на производстве и в общественных местах наносят значительный материальный ущерб [1] и приводят к гибели людей, как, например, в жилом комплексе Grenfell Tower [2] и торговом центре “Зимняя вишня” (г. Кемерово) [3]. Причины пожаров могут быть разнообразны, от преступных действий третьих лиц до повреждений электропроводки или внешних воздействий природного характера (природные пожары, удар молнии и т.д.). Тем не менее, пожар, как правило, не возникает мгновенно на всей площади здания, а постепенно развивается, тем самым возрастает степень сложности работы пожарных служб. Распространение пожара обусловлено наличием проводников горения.
Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования по изучению влияния пожаров не дают ответа на механизм перехода пожара на деревянные конструкции, их зажигание и последующего горения [4-10].
В России использование деревянных отделочных строительных материалов с каждым годом приобретает все более широкое распространение. Так, в сельских и пригородных районах с малоэтажной застройкой применение отделочных строительных материалов на основе дерева достигает 80 % [11]. В строительстве используются
разнообразные строительные и отделочные материалы, часть из которых являются по своей природе проводниками горения, например, древесина, различные пластики и пр. Зачастую полностью избежать применения таких материалов невозможно, поэтому использование разнообразных противопожарных составов позволяет повысить стойкость горючих материалов к воспламенению и снизить скорость распространения огня [12]. С развитием химической промышленности были разработаны средства - антипирены, которые частично или полностью предотвращают возгорание обработанных поверхностей. На рынке представлено множество подобных средств, обладающими своими техническими параметрами, расходом, степенью токсичности, а также ценовой категорией. Отмечается, что в качестве способов огнезащиты в зданиях и сооружениях с несущими и ограждающими конструкциями из древесины наиболее широкое применение нашли конструктивные способы с помощью плитных и рулонных материалов; поверхностная и глубокая пропитка специальными огнезащитными составами (ОЗС), а также применение огнезащитных покрытий [13]. Авторы [13] указывают на ограниченные данные по экспериментальному исследованию влияния огнезащитных покрытий на пределы огнестойкости деревянных конструкций, что подтверждает актуальность работы в данном направлении.
Следует отметить, что во время пожара строительные и отделочные материалы подвергаются разнообразным видам теплового воздействия. Это и воздействие радиационного потока от фронта горения, и конвективного теплового потока и потока горящих частиц, вызванного разрушением горящих конструкций или замыкания электропроводки, когда локально образуется электрическая дуга с высокими температурами, которая может стать причиной образования брызг расплавленного металла и вызвать воспламенение. Подобные источники воспламенения до сих пор остаются недостаточно изученными.

Купить

1. Экспериментально исследован процесс горения по поверхности вертикально установленного щита из строительного материала при разных условиях внешней среды: лабораторный эксперимент, а также полунатурные испытания на открытой местности. В результате были получены последовательности термограмм, характеризующих тепловую картину на поверхности образца при вертикальном горении. На основании полученных данных и трех повторов эксперимента скорость распространения волны горения по результатам ИК-диагностики составила 6,83x10-4 м/с.
2. В результате проведения лабораторного исследования по моделированию воздействия очага горения с различным составом (хвоя сосны, хвоя кедра, солома, опад (смесь хвои и опавших листьев)) на образцы древесных строительных материалов (ОСП, ДСП, фанера) было получено поле температур на поверхности, подверженной тепловому воздействию, а также определена максимальная температура на поверхности исследуемых образцов.
2. Наиболее подверженным к воспламенению из рассмотренных материалов является ОСП (осредненная температура по всем рассмотренным составам Тср = 609 °С), а наименее подверженными - ДСП (Тср = 433 °С) и фанера (Тср = 393 °С). Оценка теплонапряженных участков на поверхности исследуемых образцов показала, что типичные размеры областей повышенной температуры в результате воздействия фронта низового пожара изменяются в зависимости от горючего материала, моделирующего очаг горения. Это можно объяснить разной теплотворной способностью представленных горючих материалов при одинаковой массе в эксперименте. В частности, наибольшие характерные размеры теплонапряженных участков установлены для хвои сосны и кедра, а наименьшие - для степного горючего материала.
3. Определен тепловой поток при сгорании насыпки рассматриваемых в экспериментах лесных и степных горючих материалов. Произведена оценка изменения угла наклона фронта горения с течением времени.

Купить