Введение 3
Глава 1. Факторы возникновения и последствия пожаров 5
1.1. Пожары на природно-урбанизированных территориях: основные факторы возникновения и последствия 7
1.2 Экспериментальные исследования воздействия природных пожаров на деревянные
строения 9
Прогноз скорости обугливания древесины, подвергающейся воздействию возрастающего и постоянного теплового потока 9
Оценка горения древесных изделий 16
1.3. Исследование огнестойкости древесины, прошедшей объемную пропитку
огнезащитными составами 22
1.4. Вертикальное распространение горения на поверхности фанеры 24
1.5. Экспериментальное исследование по сжиганию вертикального деревянного фасада.
31
1.6. Применение ИК-термографии при исследовании влияния огнезащитного покрытия на
пожароопасные свойства древесины 35
Глава 2. Экспериментальное исследование распространения вертикального горения по поверхности строительных горючих материалов 43
Заключение 46
Список литературы 47
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.
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.
