CC BY
31
УДК 614.841.315
МЕТОДИКА СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫХ ПЛИТ
А. М. МОЧАЛОВ
ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Российская Федерация, г. Иваново E-mail: anton.mochalov.93@mail.ru
В статье описываются преимущества и недостатки пенополистирольных плит, приводятся результаты исследований, подтверждающих их высокую пожарную опасность, описывается методика снижения пожарной опасности, в части касающейся показателей воспламеняемости и горючести. Основой методики является применение огнезащитных составов на основе органосилоксанов.
Ключевые слова: пожарная безопасность, воспламеняемость пенополистирола, огнезащитные составы, органосилоксаны, снижение пожарной опасности пенополистирола.
METHOD FOR REDUCING FIRE HAZARD OF POLYSTYRENE FOAM BOARDS
A. M. MOCHALOV
Federal State Educational Institution of Higher Education «Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters», Russian Federation, Ivanovo E-mail: anton.mochalov.93@mail.ru
The article describes the advantages and disadvantages of Styrofoam plates, presents the results of research confirming their high fire hazard, describes the method of reducing fire hazard, in terms of Flamma-bility and combustibility. The basis of the method is the use of flame retardants based on organosiloxanes.
Key words: fire safety, Flammability of Styrofoam, flame retardants, organosiloxanes, reduction of fire hazard of Styrofoam.
В современном мире все больше внимания уделяется максимально быстрому строительству зданий, при этом сохраняются требования к прочности и теплоизоляционным свойствам возводимых объектов.
В качестве теплоизоляционного материала применяют полимерные утеплители, в частности пенополистирол и (или) материалы на его основе.
Область применения пенополисти-рольных материалов при утеплении зданий широка и позволяет утеплить практически любую часть объекта.
Пенополистирол обладает большим количеством положительных свойств, которые, наряду с его низким коэффициентом теплопроводности, позволяют также звукоизолировать помещения, а простота работы с этим материалом позволяет снизить количество затраченного времени на утепление здания.
© Мочалов А. М., 2020
Однако большое количество исследователей сходится в едином мнении о высокой пожарной опасности пенополистирола, которая приводит к увеличению материального ущерба и количеству травмированных и погибших людей при пожарах, произошедших в зданиях, в которых пенополистирол применялся в качестве утеплителя [1].
Пенополистирол, как и большинство других строительных материалов, способен воспламеняться [2].
С целью решения проблемы высокой пожароопасности пенополистирола проводится работа по разработке огнезащитного состава, позволяющего снизить показатели пожарной опасности пенополистирола.
Для этого была выдвинута гипотеза, заключающаяся в том, что поверхностная обработка пенополистирольных плит огнезащитным составом, разработанным на основе орга-носилоксанов, позволит снизить некоторые его показатели пожарной опасности, данная гипотеза была проверена и подтверждена - время
воспламенения пенополистирола увеличилось. Это объясняется, в первую очередь, тем, что органосилоксаны характеризуются высокой гибкостью и свободой вращения атомных группировок вокруг связей Si - С и Si - О. Участки разной полярности отдельных силоксановых группировок линейных силоксановых цепей при вращении вокруг связей стремятся расположиться в пространстве так, чтобы диполь-ные моменты разных группировок были, по возможности, скомпенсированы. В результате линейные органосилоксаны образуют надмолекулярные структуры, что приводит к отсутствию зависимости свойств органосилоксанов от воздействия на них температуры.
После проверки влияния разработанного огнезащитного состава на воспламеняемость, была проведена проверка его влияния на горючесть пенополистирола.
Объекты исследования - пенопласты, применяемые в строительстве в качестве утеплителей - пенополистиролы типов RAVATHERM XPS STANDARD (ТУ 2244-00200259620-2013, АО «НИСКО Индастри», д. Крюково, Московская область) и ПСБ-С 15У
(ТУ 2244-007-04001508-96, СП «ТИГИ KNAUF», г. Красногорск Московской области) изготовленные в соответствии с ГОСТ1. Растворы, содержащие водорастворимый этилен-силоксан.
В работе применялся метод снижения пожарной опасности пенополистирола с помощью нанесения на его поверхность защитных растворов, содержащих водорастворимые органосилоксаны. При проведении испытания образец исследуемого материала закрепляли в держателе, проводили проверку положения образца относительно его вертикальной оси. Затем включали прибор для измерения температуры, зажигали газовую горелку и регулировали расход газа так, чтобы температура газообразных продуктов горения составляла (200±5)°С. Держатель с образцом вводится в камеру за время не более 5 с. и испытывается в течение 300 с. или до достижения максимальной температуры отходящих газообразных продуктов горения материала, при этом регистрируется время ее достижения.
Схема установки для испытаний на горючесть приведена на рис. 1.
Рис. 1. Установка для испытаний строительных материалов на горючесть: 1 — горелка; 2 — реакционная камера; 3 — механизм ввода образца; 4 — образец; 5, 6 — держатели образца; 7 — зеркало; 8 — термоэлектрический преобразователь; 9 — зонт
ГОСТ 15588-2014. Плиты пенополистирольные теплоизоляционные. Технические условия.
Для проведения исследования были подготовлены образцы материала с нанесенными составами (с каждым составом было подготовлено по три образца), длиной 60 мм, высотой 150 мм и толщиной 30 мм, что соответствует ГОСТ2.
Для снижения пожарной опасности пе-нополистирола его поверхность обрабатывали
растворами на основе этиленсилоксана, жидкого стекла и сульфанола, каолина, талька и карбамида в различных концентрациях (примечание к табл. 1).
Для исследования горючести пенопо-листирола, огнезащитные составы наносились на образцы со всех сторон. Результаты полученных результатов приведены в табл. 1, 2.
Таблица 1. Результаты испытаний на горючесть пенополистирола марки ПСБ-С 15У
Наименование Температура Потеря мас- Время Время Степень по-
состава дымовых га- сы образца, достижения самостоятель- вреждения
зов tmax, °С Ат, % ного горения по длине, %
тс, с
Без обработки 306 89 15 2 99
1 состав * 281 78 20 1 98
2 состав * 286 80 12 0 90
3 состав * 250 73 28 0 89
4 состав * 292 79 17 1 90
5 состав * 280 76 21 0 92
6 состав * 287 78 18 2 91
7 состав * 282 77 16 3 92
*- 1 состав (5% органосилоксан, 1% раствор сульфанола), 2 состав (5% жидкое стекло, 1% раствор сульфанола), 3 состав (10% органосилоксан, 1% раствор сульфанола), 4 состав (10% жидкое стекло, 1% раствор сульфанола), 5 состав (2,5% органосилоксан, 2,5 жидкое стекло, 1% раствор сульфанола), 6 состав (10% органосилоксан, 30% каолин, 5% тальк, 30% жидкое стекло), 7 состав (10% органосилоксан, 30% каолин, 5% тальк, 30% жидкое стекло, 5% карбамид)
Таблица 2. Результаты испытаний на горючесть пенополистирола марки RAVATHERM XPS STANDARD
Наименование состава Температура дымовых газов 7■= , °С Потеря массы образца, % Время достижения -■:■'■-='■, т, с Время самостоятельного горения тс, с Степень повреждения по длине, %
Без обработки 329 85 11 10 99
1 состав 300 81 15 2 99
2 состав 296 81 13 0 90
3 состав 261 79 22 0 89
4 состав 315 83 14 1 90
5 состав 298 82 16 0 99
6 состав 323 84 15 3 98
7 состав 327 82 12 3 98
Часть данных, полученных в результате проведенного исследования, согласно Фе-
3
деральному закону позволяет отнести пено-полистирол, обработанный предложенным ог-
2
ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
3 Федеральный закон «Технический регламент
о требованиях пожарной безопасности» от
22.07.2008 № 123-ФЗ.
незащитным составом к группе Г4 «сильногорючие», а также к группе Г3 «нормальногорю-чие». Образцы с нанесенными составами являются менее пожароопасными, нежели контрольные образцы. Просматривается снижение потери массы образов, увеличение времени достижения максимальной температуры. Наиболее эффективным составом является состав №3 (10% органосилоксан, 1% раствор сульфанола). При обработке пенополистирола данным составом - время достижения макси-
мальной температуры увеличивается почти в 2 раза, максимальное приращение температуры снизилось на 25,3%, а также происходит значительное уменьшение потери массы образца (-17,9%).
Результаты, полученные в ходе описанных исследований, позволили разработать методику снижения пожарной опасности пено-
полистирольных плит. Суть данной методики заключается в приготовлении огнезащитного состава необходимой концентрации, нанесении его на поверхность пенополистирольной плиты, ее просушивании и дальнейшем крепеже на утепляемую поверхность, схематично данная методика представлена на рис. 2.
Рис. 2. Методика снижения пожарной опасности пенополистирольных плит
Таким образом, результаты исследований влияния огнезащитных составов, разработанных на основе органосилоксанов, на воспламеняемость и горючесть пенополистирола позволяют сделать следующий вывод: разработанный огнезащитный состав при соблюдении правил его подготовки и нанесения на поверхность пенополистирольной плиты (рис. 2)
позволяет защитить ее от воздействия пламени и уменьшить время, в течение которого плита поддерживает горение. При этом, необходимо учитывать, что применение предложенного огнезащитного состава не влияет на изменение групп воспламеняемости и горючести пенополистирола в соответствии с нормами, установленными Федеральным законом.
Список литературы
1. Гуюмджян П. П., Коканин С. В., Пискунов А. А. О пожароопасности полистироль-ных пенопластов строительного назначения // Пожаровзрывобезопасность. 2011. №8. С. 4-8.
2. О безопасности самозатухающего пенополистирола / М.В. Акулова [и др.] // Современные пожаробезопасные материалы и технологии: сборник материалов Международной научно-практической конференции, Иваново 20-21 сентября 2017 года. Иваново: ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2017. С. 9-12.
References
1. Guyumdzhyan P. P., Kokanin S. V., Piskunov A. A. O pozharoopasnosti polistirol'nyh penoplastov stroitel'nogo naznacheniya [On the fire hazard of polystyrene foams for construction purposes]. Pozharovzryvobezopasnost', 2011, issue 8, pp. 4-8.
2. O bezopasnosti samozatuhayushchego penopolistirola / M. V. Akulova [i dr.] [On the safety of self-extinguishing Styrofoam]. Sovremennyye pozharobezopasnyye materialy i tekhnologii: Sbornik materialov Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, Ivanovo 20-21 sentyabrya 2017 goda. Ivanovo: FGBOU VO Ivanovskaya pozharno-spasatel'naya akademiya GPS MCHS Rossii, 2017. pp. 9-12.
Мочалов Антон Михайлович
ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
преподаватель
E-mail: anton.mochalov.93@mail.ru Mochalov Anton Mlkhallovlch
Federal State Educational Institution of Higher Education «Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters», Russian Federation, Ivanovo teacher
E-mail: anton.mochalov.93@mail.ru
