CC BY
129
УДК 614.841.411
Перова А.Н., Подшивалкина Е.С., Илларионова Л.В., Аносова Е.Б.,
ОЦЕНКА ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ И ТОКСИЧНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Перова Александра Николаевна, магистр 2 года кафедры промышленной экологии факультета биотехнологии; Аносова Евгения Борисовна, к.т.н., доцент кафедры техносферной безопасности инженерного химико-технологического факультета, e-mail: [email protected];
Подшивалкина Елена Сергеевна, студентка 4 курса инженерного химико-технологического факультета; Илларионова Лада Валерьевна, студентка 4 курса инженерного химико-технологического факультета; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Полимерные материалы получили широкое распространение в современной строительной отрасли благодаря разнообразию эксплуатационных характеристик. Однако они являются весьма чувствительными к воздействию тепла, поэтому вопросы их термостойкости, пожарной опасности и токсичности в настоящее время являются актуальными. В данной работе были исследованы образцы наиболее часто используемых синтетических строительных материалов: определены некоторые показатели пожарной опасности (горючесть, воспламеняемость), проведен термический анализ и ИК-Фурье анализ газообразных продуктов горения.
Ключевые слова: полимерные строительные материалы, горючесть, воспламеняемость, пожарная опасность, токсичность.
ASSESSMENT OF FIRE HAZARD AND TOXICITY OF MODERN BUILDING MATERIALS
Perova A.N., Anosova E.B., Podshivalkina E.S., Illarionova L.V. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Polimeric materials have become widespread in the modern construction industry due to the variety of performance characteristics. However, they are very sensitive to heat, so the issues of their heat resistance, fire hazard and toxicity are currently relevant. In this work, samples of the most oft used synthetic building materials were studied: some indicators of fire hazard (combustibility, flammability) were determined, thermal analysis and IR-Fourier analysis of gaseous combustion products were carried out.
Keywords: polymer building materials, combustibility, flammability, fire hazards, toxicity
Процессы термической и термоокислительной деструкции большинства полимерных материалов изучены достаточно хорошо, однако для улучшения их эксплуатационных характеристик в их состав зачастую вводят наполнители, которые оказывают влияние на физико-химические и механические свойства получаемых строительных материалов, обусловленное изменением подвижности макромолекул в граничных слоях. Поэтому в условиях термического воздействия синтетические и композиционные полимерные материалы, применяемые в качестве отделочных, могут представлять собой дополнительную опасность. Задачей данной работы являлось оценить, насколько опасно применение синтетических строительных материалов в быту в условиях пожара.
На исследованные в настоящей работе материалы в точках оптовой торговли были представлены сертификаты пожарной и токсической опасности, в которых приведены основные характеристики пожарной и токсической опасности.
Согласно сертификатам, исследованные образцы соответствуют требованиям Ф3-123 «Технический регламент о требованиях пожарной опасности» от 22 июля 2008 г [1].
Для оценки пожарной опасности были проведены испытания на горючесть в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 [2] и на воспламеняемость в соответствии с ГОСТ 30402-96 [3]. В табл. 1 представлены результаты испытаний в сравнении со сведениями, взятыми из сертификатов пожарной безопасности.
Как видно из табл. 1, результаты экспериментов, все исследованные образцы являются горючими, относящимися как к сильногорючим, так и к слабогорючим, что не совпадает с приведёнными в сертификатах данными, согласно которым все данные материалы относятся к слабогорючим.
Таким образом, оценить уровень пожарной и токсической опасности, основываясь исключительно на данных сертификатов, предоставляемых точками торговли, невозможно.
Таблица 1. Группы горючести и воспламеняемости образцов строительных материалов
№ Образец Наличие сертификата Группа горючести Группа воспламеняемости
Эксперимент Сертификат Эксперимент Сертификат
1 Плита потолочная твердая минераловолокнистая «Armstrong» + Г1 Г1 В1 В1
2 Гипсокартон КНАУФ-лист ГКЛВ + Г1 Г1 В2 В2
3 Гипсокартон КНАУФ-лист ГКЛ + Г1 Г1 В2 В2
4 Стеклообои + Г2 Г1 В2 В1
5 Обои бумажные «Иней» - Г3 - В2 -
6 Обои АРТ потолочные на флизелиновой основе + Г3 Г1 В3 В2
7 Покрытие напольное линолеум ПВХ «Новобалт-Евролин» + Г3 - В3 В3
8 Покрытие напольное ковровое тафтинговое «НЕВА ТАФТ» + Г4 - В3 В3
Для более полной оценки поведения образцов в условиях термического воздействия образцов был произведен синхронных термический анализ на приборе ТГ/ДСК NETZSCH STA 449 F3 Jupiter при линейном нагреве со скоростью 20 К/мин в атмосфере воздуха с расходом 100 мл/мин [4]. Начальная температура - 25 °С. Держатели -керамические тигли с крышечками, образец сравнения - оксид алюминия. Синхронный термический анализ позволяет определить температуру начала уменьшения массы (tK.y.), температуру начала экзотермического разложения Ощ.эе!.) и величину тепловых эффектов ДН. Типичная термограмма представлена на рис. 1.
Температура начала уменьшения массы (Ьу.) образца минераловолокнистой потолочной плиты «Armstrong» составляет 227 °С, температура начала экзотермического разложения - 256 °С, экзотермический эффект деструкции - 175 Дж/г. Для каждого образца был получен такой график и определены соответственные показатели. Результаты синхронного термического анализа сведены в табл. 2.
Помимо ТГ/ДСК были проведены опыты на ИК Фурье спектрометре фирмы Brucker Optics для линолеума и ковролина [5,6]. На рис. 2 приведен ИК-спектр линолеума ПВХ при температуре 144°С.
минераловолокнистой потолочной плиты «Armstrong»
Таблица 2. Результаты синхронного термического анализа
№ Образец t н.у., °С t н.экз./ t н.энд., °С ЛИ, Дж/г
1 Плита потолочная твердая минераловолокнистая «Armstrong» 227 256 -175
2 Гипсокартон КНАУФ-лист ГКЛВ 106 106; 240 415,9; -1027
3 Гипсокартон КНАУФ-лист ГКЛ 103 103 3548
4 Стеклообои 220 220 -55
5 Обои бумажные «Иней» 242 312 -770
6 Обои АРТ потолочные на флизелиновой основе 220 220; 292 -71; -364
7 Покрытие напольное линолеум ПВХ «Новобалт-Евролин» 134,7 220; 380 -236,3; 3280
8 Покрытие напольное ковровое тафтинговое «НЕВА ТАФТ» 278,4 184,8 234,3
Рисунок 2. ИК-спектр линолеума ПВХ при температуре 144°С
Согласно полученной расшифровки ИК-спектра для данного образца при температуре близкой к температуре началу уменьшения массы [7], уже при невысокой температуре он выделяет токсические веществ, такие как соединения содержащие хлор, которые представляют значительную опасность для здоровья человека. [8,9] При расшифровке ИК-спектров ковролина та же были найдены соединения содержащие хлор.
По проделанной работе можно сделать вывод, что использование таких строительных материалов в быту, как обои бумажные «Иней», обои АРТ потолочные на флизелиновой основе, покрытие напольное линолеум ПВХ «Новобалт-Евролин» и покрытие напольное ковровое тафтинговое «НЕВА ТАФТ» повышает риск воздействия опасных факторов при пожаре. Также, все эти строительные материалы относятся к классу пожарной опасности КМ4 и КМ5 и эксплуатировать их в жилых помещениях запрещено согласно [1].
Литература
1. Федеральный закон от 22.07.2008 N 123-Ф3 (ред. от 03.07.2016) "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности"
2. ГОСТ 30244-94 «Метод испытания горючих материалов на горючесть»
3. ГОСТ 30402-96 « Метод определения воспламеняемости строительных материалов»
4. Синхронный термический анализ (СТА) [Электронный ресурс]. - http://www.nauchpribor.com.
5. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (Фурье-ИКС) [Электронный ресурс] - http://researchpark.spbu.ru.
6. Колесник И. В. Инфракрасная спектроскопия: методическая разработка / И. В. Колесник, Н. А. Саполетова. - М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 2011. - 88 с.
7. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. // - М.: МГУ имени М.В. Ломоносова, 2012.
8. А.Н. Баратов, Р.А. Андрианов, А.Я. Корольченко и др. Пожарная опасность строительных материалов. — М.: Стройиздат, 1988 -С. 380.
9. Щеглов П. П., Шароварник А. Ф. Токсичные продукты термического разложения и горения полимерных материалов при пожаре. - М.: Высшая инженерная пожарно-техническая школа МВД России, 1992. - 80 с.
