Здания и их устойчивость при пожаре / Demekhin - Zdaniya i ikh ustoychivost pri pozhare 2003

мости от величины внешнего теплового потока.

Для древесины показатель токсичности продуктов горения состав

ляет 35,5 г/м3. По классификации ГОСТ 12.1.044 89 древесину следует отно сить к группе высокоопасных материалов – ТЗ. Токсическое действие

продуктов разложения и горения древесины в основном обусловлено высо

ким содержанием в их составе оксида углерода.

Для древесины сосны коэффициент дымообразования по ГОСТ

12.1.044 89 составляет приблизительно 50 м2/кг, что позволяет отнести ее к

материалам с малой – Д1 или умеренной – Д2 дымообразующей способ ностью. Однако при тлении этот показатель может достигать Dm = 600 м2/кг,

то есть тлеющая древесина может относиться к материалам с высокой ды

мообразующей способностью – Д3.

В условиях пожара снижается прочность древесины, в результате ее

терморазложения, т.е. разрушение структуры, во вторых, при горении дре

весина обугливается. Изменение прочности древесины существенно зависит от потери массы материала в процессе нагрева. При этом происходит

уменьшение и объемной массы. Графики на рис. 1.54 и 1.55 иллюстрируют

изменение массы древесины сосны при нагревании и соответственное уменьшение прочности на растяжение.

Следует обратить внимание, что разложение и обугливание древеси

ны при нагревании является главной причиной снижения прочности. В то же время уменьшение объемной массы материала за счет обугливания приво

дит к уменьшению теплопроводности и следовательно, тормозит прогрев

древесины.

По классификации, приведенной в СНиП [2] древесина всех пород

относится к горючим материалам. Модификация древесины полимерами,

как правило, повышает ее пожарную опасность. В табл. 1.15 проиллюстри

рована дымообразующая способность древесных материалов.

			Таблица 1.15
Результаты испытаний на дымообразующую способность
Материал	Режим	Dm, м2/кг	Группа по дымообразующей
	горения		способности
Пиломатериалы лиственные	Тление,	436	Д2
(ГОСТ 2695-83) + три слоя
	горение	53	Д2
лака ПФ-283
Пиломатериалы хвойных	Тление,	656	Д3
пород (ГОСТ 8486-86) + два
	горение	61	Д2
слоя олифы глифталевой
Фанера березовая (ГОСТ	Тление,	474	Д2
3916-69) шпон буковый
	горение	69	Д2
(ГОСТ 2977-82)
Древесно-волокнистая плита	Тление,	253	Д2
	горение	13	Д1
Древесно-стружечная плита	Тление,	50	Д1
	горение	12-15	Д1

Рис.1.54.Изменениевременногосопротивлениядревесинысоснывовремениприпостоянной температуре

Рис.1.55.Изменениеобъемноймассыдревесиныпринагревании: 1 сосна; 2 ель

98

99

Классификация по токсичности продуктов горения древесных мате

риалов приведены в табл. 1.16 [2,3].

			Таблица 1.16
Результаты испытаний на токсичность
	Выделение токсичных	3	Группа по
Материал	веществ (СО), м2/ч	НСL50, г/м	токсичности
Фанера ФСФ	230	25,3	Т3
Древесина сосны	166,3	35,5	Т3
Древесно-стружечная	108	49,0	Т2
плита (ГОСТ 10632-77)

Таким образом, рассмотрение процессов разложения, воспламене

ния и горения древесины, а также количественных показателей пожарной

опасности некоторых видов древесных материалов позволяют сделать вы вод об их высокой пожароопасности.

100

1.6. ПЛАСТМАССЫ И ИХ ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ

Для квалифицированного прогнозирования и регулирования поведе

ния полимерных строительных материалов (ПСМ) в условиях пожара целе

сообразно вначале изучить определяющие факторы(рис. 1.56).

1.6.1. Основные виды пластмасс, применяемых в строительстве, особенности их строения и свойств

Пластмассы это композиционные материалы, в которых в каче

стве вяжущего вещества используют полимерные смолы.

Полимеры высокомолекулярные химические соединения.

Достоинства пластмасс: неограниченность сырьевых ресурсов, воз

можность получения материала с заданными свойствами, высокая удельная

прочность, хорошая технологичность при производстве изделий (штампов

ка, литье, экструзия, каландрирование) , высокая химическая стойкость,

хорошие электроизоляционные, гидро , звуко и теплоизоляционные свой

ства, легкость обработки и соединения, хорошие декоративные качества,

стойкость к низким температурам.

Недостатки пластмасс: малый модуль упругости (0,1 МПа), большой

коэффициент температурного расширения, повышенная ползучесть, спо

собность к старению, малая теплостойкость и повышенная пожарная опас

ность.

Полимерные строительные материалы (строительные пластмассы)

представляют сложную систему из связующего, наполнителей, красителей

и технологических добавок. Связующим служат полимеры полимеризаци

онные и поликонденсационные. Их производство базируется на использо

вании каменного угля, нефти, природного газа, извести.

По происхождению сырья полимеры подразделяют на природные,

искусственные (модифицированные) и синтетические. К природным поли

мерам относят битумы и пеки, натуральный каучук; к искусственным про дукты модификации целлюлозы, растительных масел, казеина; к синтети

ческим получаемые (синтезируемые) искусственным путем (в природе эти

вещества не встречаются).

По отношению к нагреванию полимеры подразделяют на термопла

стичные и термореактивные. Термореактивные полимеры образуются при

повышенной температуре и сохраняют свою структуру и твердое состоя ние при последующем повторном нагревании вплоть до температуры разло

жения. Как правило, термореактивные полимеры имеют пространственную

сетчатую структуру, обеспечивающую им необратимую термостойкость. Термопластичные полимеры способны обратимо размягчаться, плавиться и затвердевать при соответствующем изменении температуры.

По составу основной цепи макромолекул полимеры делят на карбо цепные, основные цепи которых построены только из углеродных атомов;

гетероцепные, в основных цепях которых кроме атомов углерода содер

101

Рис.1.56. Структурнаясхема ключкизучению,оценке,прогнозированию и регулированию поведенияполимерныхматериаловвусловияхпожараиобластиихбезопасногоприменения встроительстве

жатся атомы кислорода, азота, серы, фосфора; элементоорганические, со держащие в основных цепях атомы кремния, бора, алюминия, титана, ни

кель элементов, не входящих в состав природных органических соедине ний.

Наполнитель служит для удешевления пластмасс, улучшения их фи

зико механических свойств. Например, стекловолокно увеличивает проч ность. По виду наполнителя различают пластмассы без наполнителя (орг

102

стекло), газонаполненные (пенопласты и поропласты), порошковые, волок

нистые (стекловолокнистый пластик, асбоволокнит, древесно волокнистые

пластики), слоистые (текстолит, асботекстолит, стеклотекстолит, древесно слоистый пластик), крошкообразные (древесно стружечные пластики, лос

кутный асботекстолит).

Красители (пигменты) вводят в пластмассы для придания декоратив ных качеств.

Вцелях снижения пожарной опасности пластмасс в их состав вводят

антипирены добавки, снижающие горючесть пластмасс, а также добавки, уменьшающие дымовыделение и образование токсичных продуктов при

горении.

По применению в строительстве различают: материалы для полов, стеновые материалы, кровельные и гидроизоляционные для сантехнических

ипогонажных изделий, для несущих конструкций.

Втаблице 1.17 представлены основные виды полимеров, используе мых при производстве строительных пластмасс.

Полимеры обладают малой плотностью. Как правило, полимеризаци

онные полимеры обладают меньшей плотностью и прочностью, чем поли конденсационные, однако они более пластичны.

Полимеры обладают высокой механической прочностью; временное

сопротивление растяжению до 100 МПа, сжатию до 600 МПа, изгибу до 140 МПа.

Теплостойкость полимеров, определяемая их составом и структурой,

невысокая и состовляет 40 140оС. Исключение составляют политетра фторэтилен и кремнийорганические полимеры, теплостойкость которых

достигает соответственно 250 и 550оС.

Полимеры и пластмассы обладают высокой водо и хемистойкостью.

Стойкость к влаге объясняется тем, что многие из них являются водо и паронепроницаемыми.

Химическое строение и физическая структура обуславливают ма

лую теплопроводность полимеров. Придание пластмассам пенистой струк туры позволяет снизить их теплопроводность. Пенопласты также являются

хорошими звукоизоляторами.

Коэффициент температурного расширения полимеров весьма зна чителен, например, у полиэтилена в 21 раз больше, чем у стали.

Многие полимеры обладают высокой светопроницаемостью, напри

мер, полиметилметакрилат, который широко используют для остекления. Прочность пластмасс меняется в широком диапазоне. Так, времен

ное сопротивление колеблется от 30 до 480 МПа. Наибольшей прочностью

обладают конструкционные стеклопластики, например, стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ) имеет временное сопротивление растяже нию 450 МПа, сжатию 400 МПа, изгибу 635 МПа и срезу 150 МПа.

Модуль упругости наиболее жестких пластмасс сравнительно мал при растяжении, сжатии и изгибе не выходит за пределы 4 103 МПа.

103

Таблица 1.17

Основные виды полимеров, используемые при производстве строительных пластмасс

		Вид, химиче-
Наименова-		ский состав и	Исходные	Внешний вид	Примечание
ние группы		строение поли-	вещества
		мера
		Класс А. Синтетические полимеры цепной полимеризации
			Этилен (газ)	Твердый, белый
				материал, слегка	Трубы, сантех-
		1.Полиэтилен	из попутных
				просвечивает. В	изделия, пленки,
			нефтяных
				гранулах или порош-	листы
			газов
				ке
Этилено-		2. Полипропи-	Пропилен
			(газ) из по-	Белый порошок или
пласты					Трубы и пленки
		лен	путных неф-	гранулы
			тяных газов
		3. Полиизобути-	Изобутилен	Каучукоподобные	Антикоррозий-
			(газ) из по-		ная защита,
				эластичные листы и
		лен	путных неф-		полы, гидроизо-
				пленки
			тяных газов		ляция
				Порошок или гра-	Утеплитель
			Кокс, известь,	нулы белого или
					линолеум, плен-
		4. Поливинил-		слабо-желтого цвета.
			(ацетилен)	Листы темно-	ки, трубы, фи-
		хлорид (ПХВ	хлористый		тинги. Может
				коричневого цвета
		или ПВХ)	натрий, водо-		применяться в
				жесткие, листы свет-
Винипласты			род	ло-желтого цвета	несущих конст-
					рукциях
				эластичные
			Кокс, известь
		5. Полиперхлор-	(ацетилен)	Порошок или его	Клей, ла-
			хлористый		ки,краски,
		винил		раствор
			натрий, водо-		пленки, ткани
			род
			Ацетилен и	Стеклообразный	Полимерцемент-
Этинолопла-		6. Поливинил-		продукт белого цвета
			уксусная	или его водная	бетон, мастич-
сты		ацетат			ные полы, клей,
			кислота	эмульсия сметано-
					лаки
				образного вида
			Этилен и
			бензол (из	Прозрачные листы,	Утеплитель,
Стиропласты		7. Полистирол	каменно-	гранулы или белый	облицовочные
			угольной	порошок	плитки, трубы
			смолы)
				Прозрачные бесцвет-	Светопрозрач-
Акрилопла-		8. Полиметил-	Ацетилен и		ные покрытия,
				ные блоки и листы
сты		метакрилат	спирт		облицовочные
				или белый порошок
					плитки

Продолжение табл. 1.17

		Вид, химиче-
	Наименова-	ский состав и	Исходные	Внешний вид	Примечание
	ние группы	строение	вещества
		полимера
	Класс Б. Синтетические полимеры конденсационные или ступенчатой
			полимеризации
			Фенол (из камен-		Конструкцион-
					ные пластмассы,
			ноугольной смо-	Пресспорошки
					клей, утепли-
	Феноло-	1. Фенолфор-	лы) и формальде-
				темного цвета или	тель, химически
			гид из метана
	пласты	мальдегидная		жидкие смолы	стойкие масти-
			(природный газ)
		смола		(растворы порош-	ки, листы, плит-
			или из метилового
			(древесного) спир-	ков в спирте и т.д.)	ки (арзамит,
			та		фаолит,
					фенолит)
		2. Мочевино-		Серовато-белый
		формальде-	Мочевина (аммиак	кристаллический	Конструкцион-
		гидные (ка-		порошок или поро-
		бамидные)	и углекислый газ)	шок других оттен-	ные пластмассы
		смолы	и формальдегид	ков в зависимости	и клей
	Амино-			от примесей)
		3. Мелами-	Меламин (из моче-	Порошок различ-	Конструкцион-
	пласты	ноформальде-		ных цветов (в
		гидные смолы	вины) и формаль-	зависимости от	ные пластмассы
			дегид		и клей
				примесей)
		4. Мочевино-		Порошок различ-	Конструкцион-
		меламино-	Мочевина, мела-	ных расцветок (в
					ные пластмассы
		формальде-	мин, формальдегид	зависимости от
					и клей
		гидные смолы		примесей)
		5. Полиэфир-	Глицерин (Г) и	В виде клея и лака	Клей, лаки,
		ные смолы-	фталевая кислота
					линолеумы
		глифтали	(Ф) из нафталина
	Эфиропласты	6. Ненасы-	Малеиновая кис-	Вязкожидкий	Изготовление
		щенные	лота (из бензола) и		стеклопластиков
		полиэфиры (в	двухатомные	раствор смолы в
					Клей, лаки,
		стироле)	спирты (из эти-	стироле
					замазки
			лена)
				Вязкие жидкости	Изготовление
	Эпоксидо-	7. Эпоксид-	Фенол и		стеклопластиков
				желтого и корич-	и клеев. Плас-
	пласты	ные смолы	эпихлоргидрин
				невого цвета	торастворы и
					замазки
		8. Полиамид-			Изготовление
		ные смолы и	Фенол, ацетилен,	Гранулы, порошки,	тканевых обо-
	Амидопласты	волокна;			лочек в пневма-
		нейлон,	азот	волокна и ткани	тических конст-
		капрон			рукциях
	Полиурета-	9. Уретано-	Спирты, диами-	Литьевая смола,	Утеплитель,
			ны, гексаметиле-	волокна, пено-
	ны	пласты			клей
			низоционат	пласты

104

105

Окончание табл. 1.17

	Вид, химиче-
Наименова-	ский состав и	Исходные	Внешний вид		Примечание
ние группы	строение поли-	вещества
	мера
		Ферросили-			Изготовление
	10. Кремний-				гидрофобных
Полисилок-		ций, алкил-	Смола, жидкость,
	органи-ческие				пленок и доба-
саны		и арилга-	пенопласт
	смолы				вок. Утепли-
		лоиды
					тель
Класс В. Химически модифицированные природные полимеры
	1.Целлопласты	Древесная
Эфиры цел-	(этил-, бензил-,	масса, хлопок	Листовой материал		Линолеум, лаки,
	нитроацетил-	(природная	(целлулоид) в лаках,		краски, клеи,
люлозы	целлюлоза)	клетчатка) и	красках		мелкие поделки
		кислоты
Протеино-	2. Молочный	Молочные	Белый порошок		Клей
пласты	казеин	продукты
Полимери-	3. Олифа, тунго-				Древесные
зованные	вое масло	Растительные
			Масло		плиты,
раститель-		масла
					линолеум
ные масла
	Класс Г. Природные и нефтяные асфальты и смолы
Битумо-	1. Сплавы ас-				Полы, изоляция,
	фальтов с биту-	Асфальты,	Темные смолы		гидрофобизи-
пласты	мами и пеками	битум, пек			рующие добавки
					и пропитки

Примечание. Природные и нефтяные асфальты и смолы являются

высокомолекулярными соединениями, но к полимерам не относятся.

1.6.2. Особенности пожарной опасности строительных пластмасс

Полимеры и пластмассы обладают низкой устойчивостью к темпе ратурным воздействиям. Прочность их интенсивно снижается при перехо

де из твердого состояния в вязкое или в связи с нарушением структуры по

лимера. Изменения физико механических свойств при нагревании связаны с необратимыми процессами, и в первую очередь с термоокислительной де

струкцией. А так как деструкция происходит при относительно невысоких

температурах, то даже при незначительном нагревании наблюдается суще ственное снижение прочности и изменение других физико механических

свойств. Это определяется видом и количеством входящих в состав компо

нентов. Практически все полимеры при нагревании теряют прочность,

жесткость и увеличивают пластичность. Временное сопротивление в зави

симости от температуры интенсивно снижается. Так, у полиэтилена высо кого давления (ВД) при нагревании его от ( 60)оС до (+20)оС оно снижается

в3 раза, а при нагревании до (+100)оС в 19 раз.

Уполитрифторэтилена (фторопласта 3) при нагревании от ( 60)оС до (+20)оС предел прочности при растяжении снижается более чем вдвое, а

при нагревании до (+100)оС в 13 раз. При нагревании винипласта от 0оС до 106

90оС предел прочности при растяжении снижается в 7 раз. Прочность поли

метилметакрилата (оргстекла) при нагревании снижается более интенсивно,

чем у других полимеров. При (+100)оС она снижается до нуля. Временное сопротивление растяжению полиамида 6 (капрона) при нагревании от

( 40)оС до (+100)оС снижается вдвое. Особенно интенсивное снижение

прочности происходит при нагревании выше 100оС.

Пластические массы в меньшей степени, чем полимеры обладают

значительным снижением прочности при нагревании.

Наиболее стабильными при повышениях температуры являются свойства кремнийорганических стекловолокнитов, таких как КМС 9.

Одним из показателей термической стойкости материала служит

величина потери массы при нагревании. Потеря массы только на 6 8% вызыва ет большую потерю прочности. Например, при нагреве до 250 оС и последую

щей 50 часовой выдержке стекловолокнит АГ 4 теряет 8,5%, а КМС 9 2%

своей массы.

Термическая деструкция кремнийорганических стеклопластиков

происходит при температуре выше 350 400оС, для полиэфирных стеклопла

стиков при 250оС. Стеклотекстолит ФН, изготовленный на основе фенол формальдегидного полимера, совмещенного с фурфуролом, при нагревании

до 250оС снижает прочность при изгибе в 2,2 раза.

Существует мнение, что все полимеры и пластмассы чрезвычайно пожароопасны, поскольку все они легко воспламеняются, интенсивно го

рят, при пожаре выделяют большое количество дыма и токсичных газооб

разных продуктов разложения и горения. Это в корне ошибочное представ ление о пожарной опасности полимерных материалов. Разнообразие видов

полимерных материалов требует строго индивидуального подхода к оценке

пожарной опасности конкретного материала. Числовые значения парамет

ров, характеризующих пожарную опасность пластмасс, зависят в первую очередь от входящего в их состав полимерного связующего, затем от вида

и количества наполнителей, технологических добавок.

Кроме того, практика, а также многочисленные эксперименты пока зали, что пожарная опасность пластмасс существенно зависит от характе

ра огневого воздействия на материал, от особенностей его применения и

условий окружающей среды.

Ориентировочные данные по группам горючести по ГОСТ 30244 94

[4] представлены в табл. 1.18.

Исследованиями установлено, что способность распространения пламени по поверхности отделочных материалов зависит от вида материа ла, ориентации в пространстве (пол, стена, потолок), материала основания

(подложки). Наиболее существенное влияние на способность распростране ния пламени по поверхности материалов оказывает величина теплового воз действия.

Для каждого материала существует критическая поверхностная плотность теплового потока (КППТП), ниже которого распространение

пламени не происходит (табл. 1.19).

107

Таблица 1.18

Горючесть некоторых полимерных строительных материалов

	Наименование материалов и изделий	Шифр технической документации на
		материал
	А. Горючие	материалы (Г3, Г4)

	Плиты древесностружечные (ДСП)	ГОСТ 10632-77
	Плиты древесноволокнистые (ДВП)	ГОСТ 4598-74
	Стеклопластик полиэфирный листовой	МРТУ 6-11-134-79
	Стекло органическое:
	- конструкционное	ГОСТ 15809-70
	- техническое	ГОСТ 17622-72
	Пластик бумажноволокнистый декора-	ГОСТ 9590-76
	тивный
	Плиты теплоизоляционные из пенопла-	ГОСТ 15583-70
	ста полистирольного
	Дивинилстирольный герметик	ТУ 38405-139-76
	Эпоксидно-каменноугольная мастика	ТУ 21-27-42-77
	Полиуретановые пенопласты:
	- ППУ-316	ТУ 6-05-221-359-75
	- ППУ-317	ТУ 6-05-221-368-75
	Поливинилхлоридный пенопласт мар-
	ки:
	- ПВ-1	ТУ 6-06-1158-77
	- ПХВ-1	ТУ 6-05-1179-75
	Прокладки уплотняющие пенополиуре-	ГОСТ 10174-72
	тановые
	Пленка полиэтиленовая	ГОСТ 10354-73
	Пленка полистирольная	ГОСТ 12998-73
	Пергамин кровельный	ГОСТ 2697-75
	Рубероид	ГОСТ 10293-82
	Прокладки резиновые	ГОСТ 19177-81
	Фольгоизол	ГОСТ 204429-75
	Б. Трудногорючие	материалы (Г1, Г2)
	Плиты теплоизоляционные из пенопла-
	стов на основе резольных фенолфор-	ГОСТ 20916-75
	мальдегидных смол
	Пенопласт ФРП-1 при ρ о > = 80 кг/м3
	Эмаль ХП-799 на хлорсульфированном	ТУ 84-618-75
	полиэтилене
	Битумно-полимерная мастика БПМ-1	ТУ 6-10-882-78
	Плиты древесноминеральные	ТУ 66-16-26-83
	Стеклотекстолит конструкционный	ГОСТ 10292-74
	Плиты и маты теплоизоляционные из	ГОСТ 95573-82
	минеральной ваты на синтетическом
	связующем марок 50-125
	Маты минераловатные прошивные	ГОСТ 21880-76
	Стеклопластик рулонный на перхлор-	ТУ 6-11-416-76
	виниловом лаке

Окончание табл. 1.18

	Наименование материалов и изделий	Шифр технической документации на
		материал
	Листы гипсокартонные (ГКЛ)	ГОСТ 6266-81
	Листы гипсоволокнистые (ГВЛ)	ТУ 21-34-8-82
	Плиты цементностружечные (ЦСП)	ТУ 66-104-83
	В. Негорючие	материалы (НГ)
	Стеклопор	ТУ 21-РСФСР-2.22-74
	Плиты перлитофосфогелевые теплоизо-	ГОСТ 21500-76
	ляционные

		Таблица 1.19
Величина КППТП для некоторых материалов
Материал (положение - "стена")	КППТП кВт/м2	Группа распространения
		пламени
Древесно-волокнистая плита	3	РП4
Масляная краска МП-21-39	3	РП4
ДБСП (ГОСТ 9590-76)	15,0	РП1
ДБСП - антипирированный
(ТУ 400-1-18-84)	20,4	РП1
Бумага "Декор Дуб-59"	26	РП1

В табл. 1.20 представлены данные по дымообразующей способности строительных материалов.

Таблица 1.20

Дымообразующая способность некоторых строительных материалов

Наименование материала (изде-		Коэффициент дымообразования
	Стандарты или ТУ		Dm, м2/кг
лия из него)		тления		горения
А. Материалы с высокой дымообразующей способностью Dm >			500, группа Д3 [2, 3]
Обои ПВХ на бумажной основе	ТУ 21-29-11-72	1560		630
Пенопласт ПВХ	СТУ 14-07-41-64	2090		1290
Полистирол	ВТУ 33078-60	280		760
Пенопласт ПСБ-С	ГОСТ 15588-70	1660		770
Пенополистирол ПС-1-600		1610		1050
Пенополиуретаны:
ППУ-3с	ОСТ 5.3025-82	770		530
ППУ-7т	ВТУ 8-98-67	1430		610
Марка ОПС-2	ТУ 6-01-2-509-77	550		470
Плиты древесноволокнистые	ГОСТ 8904-66	760		130
Стеклопластик	ТУ 6-11-10-62-81	640		340
Полиэтилен	ГОСТ 16337-70	1290		890
Пленка ПВХ марки ПДО-15	ГОСТ 24944-81	640		400

Б. Материалы с умеренной дымообразующей способностью Dm 50500, группа Д2 [2, 3]

	Декоративный бумажно-	ГОСТ 9590-76	180	80
	слоистый пластик (ДБСП)
	- " -	ТУ 400-1-18-79	150	30
	Линолеум ПВХ плиточный	ГОСТ 164-75	250	260

108

109

Окончание табл. 1.20

Наименование материала (изде-		Коэффициент дымообразования
	Стандарты или ТУ			Dm, м2/кг
лия из него)			тления		горения
Линолеум ПВХ однослойный	ТУ-21-99-90-80	130			440
Стекло органическое, марка СТ-1	ГОСТ 15809-70	310			140
Пленка ПВХ марки ПДО-15	ГОСТ 244944-81	640			400
Плиты древесноволокнистые	ТУ 13-51-2-79	240			10
огнезащищенные ППУ-306	ТУ 203-71	70			250
Стеклотекстолит КЛСТ-В		90			50
В. Материалы с малой	дымообразующей способностью Dm <			50, группа Д1
Пенопласт ФРП	ТУ 6-05-221-304-74		5		5

В табл. 1.21 представлены данные по составу и токсичности продук тов горения некоторых строительных материалов.

Анализ гибели людей на пожарах показал, что главной причиной,

вызвавшей смерть, является отравление оксидом углерода. Это связано прежде всего с тем, что оксид углерода выделяется в больших количествах

при термическом разложении и горении практически всех материалов орга

нического происхождения. Кроме того, оксид углерода приблизительно в 300 раз активнее, чем кислород взаимодействует с гемоглобином крови.

Это приводит к образованию карбоксигемоглобина крови вместо оксиге

моглобина, который является поставщиком кислорода всем участкам чело веческого организма.

Таблица 1.21

Токсичность продуктов горения полимерных материалов

Наименование		Выделение продуктов горения,					Показатель	Группа
				мг/г				токсич-
материала	Стандарт, ТУ						токсич-	ности
(изделия из него)		СО	СО2		HCN	окислы	ности, г/м-3
								[2]
						азота
Целлюлоза	ТУ-81-04-543-79	60,0	1152		-	-	45,0	Т2
Линолеум ПВХ	ТУ 400-1-484-73	69,3	777		-	-	61,0	Т2
экструзионный
Древесностружеч	ГОСТ 10632-77	108	857		-	-	49,0	Т2
ная плита
Стеклопластик	ОСТ 6-11-390-	57,9	1270		0,06	-	63,0	Т2
ПН-1	75
Пенополиуретан	ТУ 6-05-221-	121	944		5,19	12,2	26,0	Т3
ПУ-318	469-79
Пенополистирол	ГОСТ 15588-70	-	-		-	-	39,7	Т3
Пенопласт ФРП	ВТУ ВНИИСС	539	656		1,56	0,99	6,6	Т4
	№ 50-65
Декоративный
бумажнослоис-	ГОСТ 9590-76	-	-		-	-	11,2	Т4
тый пластик
(Д6СП)

1.6.3. Показатели, используемые для сравнительной оценки пожарной опасности строительных пластмасс и в пожарно=технических расчетах

Показатели, охарактеризованные выше, используются для класси

фикации строительных материалов в противопожарном нормировании. Од

нако полная характеристика пожарной опасности далеко не исчерпывает

ся этими показателями. В настоящее время известен целый ряд показателей,

которые также характеризуют горючесть материалов и сопутствующие яв

ления. Эти показатели используют для сравнительной оценки материалов, а

также на практике для пожарно технических расчетов.

Наиболее широко для сравнительной оценки полимерных материа

лов в целом и строительных пластмасс в частности используют метод опре

деления «предельного кислородного индекса» КИ. По физическому

смыслу предельный кислородный индекс это минимальное содержание

кислорода в воздухе, при котором еще наблюдается устойчивое

диффузионное горение [3]. Он может быть выражен в разных

относительных единицах в малых, массовых и объемных долях или в

процентах. Чем выше значение предельного кислородного индекса для

материала, тем этот материал менее горюч, поскольку для поддержания

устойчивого горения требуется большее количество кислорода. Числовые

значения кислородного индекса некоторых полимеров, используемых в

производстве строительных материалов, представлены в таблице 1.22. Из

этих данных видно, что подавляющее большинство материалов имеет КИ

меньше, чем у фенолформальдегидной смолы (КИ = 35,0), относящейся к

группе горючести материалов Г2, т.е. эти данные согласуются с данными

таблицы 1.19., показывающими, что подавляющее число полимерных

строительных материалов относится к группам материалов по горючести

Г3, Г4.

Важным показателем, характеризующим пожарную опасность ве ществ и материалов, в том числе строительных, является низшая теплота

сгорания. Числовые значения теплоты сгорания полимеров измеряются в

пределах 4,6 МДж/кг (политетрафторэтилен) 46,5 МДж/кг (полиэтилен, полипропилен). Это во многом объясняет тот факт, что пожары в современ

ных зданиях, насыщенных полимерными материалами, развиваются более

интенсивно.

В табл. 1.23 приведены числовые значения теплоты сгорания для не

которых полимеров и полимерных строительных материалов.

Числовые значения низшей теплоты сгорания используют для расче та пожарной нагрузки в помещениях и температурного режима развития пожара.

110

111

Массовая скорость выгорания, как и скорость распространения пла

мени по поверхности, главным образом зависит от вида материала и от ин

тенсивности теплового воздействия на материал. Для строительных матери алов этот показатель лежит в пределах от 0,1 до 10 кг/м2 (с 1 м2 поверхнос

ти за 1 с может выгореть от 0,1 до 10 кг материала), выделяя при этом соот

ветствующее количество тепла, дыма и токсичных продуктов горения.

Таблица 1.22

Кислородный индекс полимерных материалов

Материал	КИ, %
Полиформальдегид	15,0
Полиуретановые пены	15,7
Ацетатцеллюлоза	16,0-17,0
Полиметилметакрилат	17,3
Полиэтилен	17,4
Полистирол	17,8
Целлюлоза	19,0
Эпоксидная смола	19,8
Полиамид 6,6	24-29
Фенолформальдегид	35,0
Поливинилхлорид	45-49
Политетрафторэтилен	95,0

	Таблица 1.23
Теплота сгорания полимерных материалов
Наименование	Qн, МДж/кг
А. Полимеры
Политетрафторэтилен	4,6
Поливинилхлорид	18,1
Полиамид-6	20,5
Полиэтилентелфталат	22,0
Полиметилметакрилат	26,6
Полистирол	41,4
Полиэтилен	46,4
Полипропилен	46,5
Б. Материалы
Пенопласт на основе пенополиуретана с антипиренами	15,5
Пенопласт на основе пенополиуретана	24,0
Стеклопластик на эпоксидной основе	16,9
ДБСП (ГОСТ 9520-76)	20,3
ДБСП антипирированный	18,6
Линолеум поливинилхлоридный экструзионный	17,9
Линолеум поливинилхлоридный вспененный	23,8
Строительный войлок	20,8
Пенопласт на основе пенополиуретана ППУ-306	28,4

1.7. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ, АКУСТИЧЕСКИЕ, ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ИИХ ПОВЕДЕНИЕ В УСЛОВИЯХ ПОЖАРА

Всвязи с тем, что данная группа классифицируется не по виду ма

териалов, а по назначению, и состоит из материалов различных видов, при

изучении их пожарной опасности и поведения в условиях пожара рекомен

дуется пользоваться соответствующими структурными схемами, приведен

ными на рис. 1.1 (общая), 1.12, 1.46, 1.56.

1.7.1. Основные виды теплоизоляционных и акустических материалов, применяемых в строительстве

Теплоизоляционными называют материалы, обладающие малой теп

лопроводностью (λ < 0,21 Вт/м.К) и предназначенные для тепловой защиты

зданий, горячих поверхностей оборудования, трубопроводов и камер холо

дильников.

Они характеризуются пористым строением, малой объемной мас

сой. Поскольку теплопроводность воздуха, заполняющего поры материа

ла, очень мала (λ в = 0,02 Вт/м•К), то с увеличением пористости понижает

ся теплопроводность материала. Меньшей теплопроводностью обладают

материалы с мелкими закрытыми порами. В крупных открытых порах воз

никают конвективные потоки воздуха, переносящие тепло, что повышает

теплопроводность материала. С увеличением влагосодержания повышается теплопроводность материалов, т.к. теплопроводность воды значительно

выше, чем воздуха.

Применение теплоизоляционных материалов и изделий в строитель

стве позволяет уменьшить толщину стен.

Классифицируют теплоизоляционные материалы и изделия из них по различным признакам, например, по виду исходного сырья: органичес

кие и неорганические. Органические имеют недостатки по сравнению с не

органическими более высокую гигроскопичность, загниваемость, горю честь, меньшую прочность и теплостойкость.

Акустические материалы. Материалы, обладающие свойствами по

глощать звук, называют звукопоглощающими, а способные изолировать помещения от проникновения звука – звукоизоляционными. Общее назва

ние их – акустические материалы. Акустические материалы классифици

руют так же, как и теплоизоляционные: по характеру строения, виду сырья,

объемной массе. Звукоизоляционные материалы применяют в виде просло ек в междуэтажных перекрытиях, во внутренних и наружных стенах. К зву

коизоляционным материалам и изделиям относят маты и плиты полужест

112

113

кие стекловатные на синтетическом связующем, древесноволокнистые пли

ты, а также эластичные пластмассы.

В качестве звукопоглощающих в строительной практике широко используют минераловатные плиты на синтетическом связующем – акмиг

ран, акминит.

Акминит – материал из гранулированной минеральной ваты и крахмального связующего с добавками. Его применяют в качестве звуко

поглощающей отделки потолков и верхней части стен помещений обще

ственных зданий, объемная масса 320 360 кг/м3. Плиты из него по горючес ти относятся к группам Г1 Г2 (в зависимости от количества связующего ве

щества).

1.7.2. Гидроизоляционные материалы на битумных и дегтевых вяжущих

Строительные материалы, в состав которых входят битумы или дег

ти и пеки, называют битумными или дегтевыми.

Все эти материалы представляют собой сложные смеси углеводоро

дов и их производных, при нагревании размягчаются, а при охлаждении

становятся вязкими или твердыми. Они почти нерастворимы в воде, но хо

рошо растворимы в органических растворителях. Эти материалы обладают

вяжущими свойствами. К ценным свойствам битумных и дегтевых матери

алов относят высокую водонепроницаемость, стойкость к действию кислот,

щелочей, агрессивных жидкостей и газов, а также способность прочно

сцепляться с деревом, металлом, камнем (это свойство называют адгезией).

Битумы представляют собой соединения углеводородов с кислоро

дом, азотом, серой. Битумы растворимы в сероуглероде, хлороформе, бен

золе и других органических растворителях. Различают битумы природные и нефтяные. Природный битум в чистом виде встречается редко, чаще он

содержится в порах горных пород – известняков, песчаников. В строитель

стве природные битумы редко применяются вследствие их высокой стоимости и ограниченности месторождений.

Нефтяные битумы состоят из углерода (до 85%), водорода (до 15%),

кислорода (до 2%), серы (до 1,5%) и ряда примесей других веществ в малых количествах.

Дегтевые вяжущие. К этой группе относят сырые дегти, дегтевые

масла и пеки.

Сырые дегти – это жидкие продукты сухой перегонки органичес

кого вещества – каменного и бурого угля, торфа, древесины и т.п. сырья,

разложение которого происходит при высокой температуре без доступа

кислорода. Сырые дегти состоят из углеводородов и их сернистых, азотис тых и кислородных производных. В зависимости от исходного сырья дегти

могут быть древесные, торфяные, сланцевые и каменноугольные. Сырые

дегти разгоняют на фракции, которые называют дегтевыми маслами. Полу

чаемый после их отгонки твердый остаток называют пеком. Битумы, дегти

114

ипеки применяют главным образом в разогретом состоянии, т.к. в холод

ном виде они имеют высокую вязкость. Кроме того, их растворяют в орга

нических растворителях. Смеси дегтя и пека используют для производства кровельного толя, приклеивающих и покрасочных дегтевых мастик.

Битумные и дегтевые эмульсии и пасты. Эмульсии представляют со

бой водобитумные или вододегтевые дисперсии (физические растворы). Обычно в эмульсиях содержится около 50% воды, 45% битума или дегтя.

Преимущество эмульсий – возможность использования их в холодном

виде. Битумные и дегтевые материалы в строительстве применяют для ок раски кровель, устройства гидро и пароизоляционного покрытия, прикле

ивания штучных и рулонных материалов, а также для покрытия поверхно

стей с целью их гидрофобизации (водоотталкивания – несмачиваемости). Кровельные и гидроизоляционные материалы. В зависимости от

применяемого вяжущего кровельные и гидроизоляционные материалы под

разделяются на битумные и дегтевые. Между кровельными и гидроизоляци онными материалами нельзя провести четкой границы, т.к. один и тот же

материал может быть использован и как кровельный, и как гидроизоляци

онный или пароизоляционный. По внешнему виду выпускаемые материалы разделяют на рулонные и листовые, мастики, пасты и эмульсии.

Рулонные материалы водонепроницаемы, обладают малой теплопро

водностью. Однако они менее долговечны, чем асбестоцементные или кера мические и, кроме того, горючи. Для производства всех видов рулонных

кровельных битумных и дегтевых материалов в качестве основы применя

ют кровельный картон, изготавливаемый из смеси растительных волокон, размолотого тряпья, макулатуры и целлюлозы; в его состав могут входить

иволокна асбеста. Эти материалы на картонной основе разделяют на 2 вида:

покровные и беспокровные. Первые получают путем пропитки основы би

тумом или дегтем и нанесения на поверхность покрытия из вяжущего с ми неральным наполнителем. Вторые изготавливают без минеральных покры

тий. К первому виду, например, относится рубероид, ко второму пергамин.

Толь выпускают как покровный, так и беспокровный.

Рубероид – кровельный и изоляционный материал, изготавливае

мый путем пропитки кровельного картона мягкими нефтяными битумами и

последующего покрытия тугоплавкими нефтяными битумами с обеих сто рон.

Стеклорубероид изготавливают путем нанесения на стекловолокни

стый холст двустороннего битумного покрытия. Основное преимущество стеклорубероида перед обычным – более высокая прочность его основы – стеклохолста по сравнению с картоном.

Пергамин изготавливают из кровельного картона, пропитанного не фтяным битумом. В отличие от рубероидов пергамин не имеет на поверхно стях покровного слоя битума и какой либо посыпки. Применяют пергамин в основном для нижних слоев многослойных кровельных покрытий при ук ладке на горячих мастиках, а также для пароизоляции.

115

Гидроизол – беспокровный гидроизоляционный материал, изготов

ленный путем пропитки асбестовой бумаги нефтяными битумами. Основ

ное его назначение – гидроизоляция подземных сооружений и устройство антикоррозийных покрытий трубопроводов. Гидроизол относят к группе

горючих материалов (Г4).

Изол – получают путем смешивания нефтяного битума с резино вой крошкой и асбестовым волокном.

Бризол (битумно резиновая изоляция) – рулонный гидроизоляцион

ный материал, состоящий из нефтяного битума, дробленной резины, асбе ста и пластификаторов. Применяют для защиты от коррозии подземных

трубопроводов.

Толь получают путем пропитки специального картона каменноу гольным дегтем и пеком. Обе стороны покрывают специальной минераль

ной посыпкой из сланцевой и асбестовой крошки, кварцевого песка и до

менных шлаков. Применяют в основном для покрытия временных объектов строительства, а также гидроизоляции фундаментов, подвалов и прочих

подземных сооружений.

Битумные и дегтевые мастики. По способу применения их делят на горячие и холодные. Горячие – применяют с предварительным подогревом

до 130 180оС. Холодные – без подогрева до температуры воздуха не ниже

5оС. Мастики всех видов содержат наполнители минеральные и органичес кие. Горячие мастики применяют для приклеивания кровельного ковра к

основанию, склеивания отдельных слоев ковра между собой, устройства

мастичных кровель, армированных стекловолокнистыми материалами. Хо лодные мастики обычно растворяют на бензине, лигроине, уайт спирите,

керосине, нефтяных маслах. Применяют их для приклеивания рулонных ма

териалов, устройства защитного покрытия, для гидро и пароизоляции.

1.7.3. Неорганические теплоизоляционные материалы и их поведение в условиях пожара

Минераловатные изделия.

Изготавливают на основе различных связующих. Минеральная вата

представляет собой теплоизоляционный материал, состоящий из тонких стекловидных волокон, получаемых путем распыления жидкого расплава

горных пород или металлургических шлаков.

Марки минеральной ваты (т.е. объемная масса) колеблются от 75 до 150 кг/м3; λ от 0,035 до 0,046 Вт/м.К. Предельная температура применения tпр = 600оС. Используют в качестве засыпок и набивок. Из минеральной

ваты изготавливают в основном следующие виды изделий:

Минераловатные плиты изготавливают с добавкой вяжущих (смолы, битума, глины). Плиты на фенольной связке обладают следующими характери

стиками: объемная масса – 100 175 кг/м3; λ = 0,05 Вт/м•К; tпр = 200оС. Пли

ты на битумной связке: объемная масса – 250 400 кг/м3; λ = 0,06 0,08 Вт/м•К.

Кроме плит, из минеральной ваты изготавливают скорлупы и маты. Горючесть

116

минераловатных изделий зависит от вида и количества связующего веще

ства: негорючие (НГ) – связующее – глина или горючее связующее при

содержании до 6% по массе; горючие (Г1, Г2) – 7 15%; горючие (Г3, Г4) – более 15%.

Акмигран – акустические плиты из минеральной гранулированной

ваты. Состав: минвата – 65%; глина – 20%; крахмал – 12%; парафин и бура

– 1%. Объемная масса – 350 400 кг/м3, λ = 0,098 Вт/м•К. Горючий мате

риал (Г1, Г2) применяют как отделочный для подвесных потолков.

Материалы на основе стекла.

Стеклянная вата. Получают из сырья, служащего для изготовления

стекла (SiO2, сода и др.), а также из расплава стеклянного боя. Стеклянные волокна прочнее волокон минеральной ваты. Свойства аналогичны. Объем

ная масса – 130 кг/м3 (в рыхлом состоянии); tпр = 450оС; λ < 0,052 Вт/м•К.

Стеклянную вату используют главным образом в виде матов.

Ячеистое стекло – высокопористый (П = 80 95%) материал, получа

емый обжигом при температуре 900 1000оС смеси стеклянного порошка и

газообразователя (известняк, кокс, антрацит). Объемная масса – 200 400 кг/м3; tпр = 800оС; λ = 0,128 Вт/м•К; Rсж = 2 6 МПа. Производится

в виде блоков и плит. Предназначается главным образом для теплоизоляции

ограждающих конструкций зданий.

Материалы на основе вспученного перлита.

Вспученный перлит – сыпучий материал, получаемый путем обжи га (1 2 мин) водосодержащей горной породы при температуре 700 1250оС. В

результате задержки удаления воды при быстром нагревании перлита про

исходит увеличение его объема в несколько раз (до 20). Объемная масса –

75 200 кг/м3; λ = 0,4 0,6 Вт/м•К; tпр = 600 900оС – в зависимости от вида связующего в изделиях. Вспученный перлит применяют в сыпучем виде (пе

сок) и в виде изделий. Песок применяют в качестве заполнителя для тепло

изоляционных бетонов, растворов, изделий, а перлитовый щебень в каче стве пористого заполнителя для теплоизоляционных и легких бетонов.

Вермикулитовые изделия.

Вспученный вермикулит – сыпучий, зернистый материал, получа

емый путем обжига (3 5 мин) при температуре 800 1000оС минерала верми

кулита, представляющего собой природные гидратированные слюды (алю мосиликаты магния). При этом его объем увеличивается в 20 и более раз. Объемная масса – 100 200 кг/м3; λ = 0,004 0,075 Вт/м•К; tпр = 1100оС.

Применяют как наполнитель в огнезащитных красках и обмазках; также как и перлит, используется в качестве заполнителя для бетонов и штукатурных растворов.

Вулканический пепел, песок, пемза, туф.

Пористые горные породы, объемная масса – 400 1400 кг/м3;

λ = 0,11 0,33 Вт/м•К; tпр = 1300оС. Используют в качестве теплоизоляционных 117