Пожарная безопасность — это одна из ключевых составляющих обеспечения безопасности жизни людей, сохранности имущества и устойчивости инфраструктуры. Пожары представляют собой одну из наиболее опасных угроз, способных за короткое время привести к катастрофическим последствиям: человеческим жертвам, разрушению зданий, остановке производственных процессов и значительным экономическим потерям. В условиях современного мира, где плотность застройки и концентрация людей в зданиях постоянно растут, вопросы пожарной безопасности приобретают особую актуальность [1].
За первые девять месяцев 2024 года в России было зарегистрировано 279 313 пожаров, в результате которых погибло 5 302 человека, включая 264 несовершеннолетних. Травмы различной степени тяжести получили 6 252 человека. Материальный ущерб, причиненный пожарами, оценивается в 13,2 миллиарда рублей [2].
Эти данные подчеркивают важность соблюдения требований пожарной безопасности, в том числе использования лакокрасочных материалов (ЛКМ) на путях эвакуации с установленным параметром по горючести. Данные требования обусловлены тем, что при возникновении пожара, горючие материалы способствуют быстрому распространению пожара, повышенному образованию дыма, выделению токсичных элементов, в совокупности – большему воздействию опасных факторов пожара при эвакуации людей из здания.
Горючесть – это свойство веществ и материалов, способных самовозгораться, а также возгораться под воздействием источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.
Одним из элементов проведения оценки соответствия требований проектной документации является определение негорючести ЛКМ на путях эвакуации. Определение параметра горючести производится в соответствии со стандартом ГОСТ Р 30244-96, который предполагает определение горючести по следующим параметрам [3]:
· Прирост температуры в печи,
· Прирост температуры в центре образца,
· Прирост температуры на поверхности образца,
Сложность применения вышеописанной процедуры отбора проб и проведения испытаний заключается в:
· Отборе проб именно тех ЛКМ, которые фактически применены на путях эвакуации объекта, подлежащего экспертизе;
· Возможность проведения испытаний при наличии не менее 5 литров ЛКМ;
· Временных затрат на подготовку образцов в соответствии с методикой;
· Временных затрат на проведение огневых испытаний.
С целью повышения эффективности проведения оценки соответствия требований проектной документации по применению ЛКМ в зданиях и сооружениях с установленным параметром по горючести рассматривается разработка способа определения горючести материалов на основании количественного химического состава при помощи метода рентгенофлуоресцентной спектрометрии. На рисунке 1 представлен портативный рентгенофлуоресцентный анализатор.
Теоретическая возможность определения горючести ЛКМ по их химическому составу основана на анализе ключевых компонентов, входящих в их структуру их способности к окислению, термическому разложению и поиска взаимосвязи между этими параметрами. Горючесть ЛКМ напрямую зависит от наличия легковоспламеняющихся органических соединений, таких как растворители, пластификаторы и пленкообразователи, а также от содержания антипиренов и неорганических наполнителей, которые могут снижать воспламеняемость. Химический состав позволяет прогнозировать температуру воспламенения, скорость горения и количество выделяемых токсичных продуктов. Например, высокое содержание ароматических углеводородов или сложных эфиров в составе ЛКМ увеличивает их горючесть, тогда как присутствие фосфор- или азотсодержащих соединений может способствовать повышению огнестойкости. Таким образом, на основе данных о химическом составе возможно моделирование поведения ЛКМ при термическом воздействии и оценка их пожарной опасности [4, 5].
Известны исследования, где предлагаются модели для прогнозирования воспламеняемости термореактивных полимеров на основе гибридных методов.
Группа ученых из Франции, Бельгии и США, используя данные пиролизно-калориметрического анализа 30 термореактивных материалов рассчитали вклады 14 новых химических групп в такие параметры воспламеняемости, как общее тепловыделение, теплоемкость тепловыделения и образование углеродного остатка. Результаты исследования показали, что ароматичность, количество ковалентных связей между группами и наличие гетероатомов в структуре полимеров значительно влияют на его параметр горючести. Модель продемонстрировала корреляцию между расчетными и экспериментальными данными, что позволяет использовать ее для прогнозирования показателей горючести полимерных материалов [6].
Исследование группы ученых из США посвящено разработке двух высокоточных гибридных моделей для прогнозирования нижнего и верхнего пределов воспламеняемости химических соединений на основе их количественного анализа структуры и свойств. Модели созданы с использованием данных из баз экспериментов DIPPR Project 801 и сочетают методы множественной линейной регрессии, логарифмической и полиномиальной моделей. Результаты показали высокую точность прогнозирования 99,72% для нижнего и 99,64% для верхнего пределов воспламеняемости химических соединений [7].
На основании результатов исследований в схожих направлениях предложен план проведения данного исследования. На рисунке 2 представлены этапы проведения исследования способа определения горючести материалов на основании количественного химического состава.
Планируемое исследование опирается на возможность использования количественного химического анализа для определения горючести ЛКМ. Исследуемый способ позволит сократить временные и материальные затраты на проведение испытаний в соответствии с действующей методикой определения горючести, повысить точность оценки пожарной опасности материалов. Разработка подобной методики актуальна для объектов с повышенными требованиями к пожарной безопасности. Дальнейшее развитие данного подхода может способствовать созданию более эффективных систем оценки и контроля параметров пожарной опасности строительных материалов.
Список литературы
1. Фомичев Л.Ю., Минаева И.А. Повышение надежности автоматической пожарной сигнализации на объектах хранения нефти и нефтепродуктов // Безопасность труда в промышленности. 2024. № 12. С. 47–52. DOI: 10.24000/0409-2961-2024-12-47-52.
2. МЧС России. Департамент надзорной деятельности и профилактической работы. Анализ обстановки с пожарами и их последствиями на территории Российской Федерации за 9 месяцев 2024 г. [Электронный ресурс]. URL: https://raion.gorodperm.ru/upload/versions/15942/33865/Analiz_obstanovki_s_pozharami_i_ih_posledstvijami_na_territorii_RF.pdf.
3. ГОСТ 30244-94. Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть.
4. Гуляев А. И. Исследование полимерных материалов методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии // Труды ВИАМ. 2013. № 7. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-polimernyh-materialov-metodom-rentgenovskoy-fotoelektronnoy-spektroskopii (дата обращения: 14.02.2025).
5. Николичев Д.Е., Боряков А.В., Суродин С.И., Крюков Р.Н. Анализ твёрдотельных гетеронаносистем методом РФЭС: Учебно-методическое пособие. Н.Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2013. — 50 с., илл. — 27, табл. — 2, библ. — 18.
6. Sonnier, R., Otazaghine, B., Dumazert, L., Menard, R., Viretto, A., et al. Prediction of thermosets flammability using a model based on group contributions. Polymer, 2017, 127, pp. 203-213. DOI: 10.1016/j.polymer.2017.09.012.
7. El-Harbawi, M., Samir, B.B., El blidi, L., Ben Ghanem, O. Highly accurate prediction of flammability limits of chemical compounds using novel integrated hybrid models. PLoS ONE, 2019, 14(11): e0224807. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.p
Статью подготовили:
Начальник Отдела пожарного контроля ГБУ "ЦЭИИС" Д.В. Григорьев,
Ведущий инженер Отдела пожарного контроля ГБУ "ЦЭИИС" Л.Ю. Фомичев