Диссертация (1172926), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Методы оценки основных пожароопасных свойств излагаются внациональных и международных стандартах, утвержденных Американскимобществомиспытаниястандартов(ISO),материаловМеждународной(ASTM),международнойэлектротехническойорганизациейкомиссией(IEC),Международным союзом электросвязи (ITU), Советом по нормам и связям (ICC),а также европейскими организациями стандартизации на региональном инациональном уровнях (таблицы 1.9–1.11).К международной системе стандартизации относится большое количествоорганизаций, разнообразных по сферам деятельности, принципам построения иназначению.Таблица 1.9 – Официальные международные организации по стандартизацииISOASTMIECITUICCСтандарты ISO (International Organization for Standardization) Международнаяорганизация по стандартизацииСтандарты ASTM (American Society of Testing Materials) Американскоеобщество по испытанию материаловСтандарты IEC (International Electrotechnical Commission) Международнаяэлектротехническая комиссияСтандарты ITU (International Telecommunication Union) Международный союзэлектросвязиСтандарты ICC ( International Code Council) Международный Совет по нормами правиламТаблица 1.10 – Европейские региональные организации стандартизацииCENСтандарты CEN (European Committee for Standardization) Европейский комитетпо стандартизацииCENELECСтандарты CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization)Европейский комитет по стандартизации в электротехникеОкончание таблицы 1.1024ETSIEASCCOPANTСтандарты ЕТSI (European Telecommunications Standard Institute) Европейскийинститут по стандартизации в области телекоммуникацийСтандарты EASC (EuroAsian Interstate Council for Standardization, Metrologyand Certification) Евразийский международный совет по стандартизации,метрологии и сертификацииСтандарты COPANT (Pan American Standards Commission) Пан-американскийкомитет по стандартамТаблица 1.11 – Национальные европейские организации стандартизацииAFNORBSIDINСтандарты AFNOR (Association Francaise de Normalisation) Французскаяассоциация стандартизацииСтандарты BSI (British Standards Institute) Британский институт стандартовСтандарты DIN (Deutsches Institut fur Normung e.v.) Немецкий институтстандартизацииМетоды исследования напольных покрытий основываются на определенииихкачественныхиколичественныххарактеристикдляпоследующейидентификации исследуемого материала по пожарной опасности.
Пожарнуюопасность напольных покрытий, как правило, оценивают специальнымиметодами, учитывающими специфику применения материалов НП на практике.Основным критерием отнесения материала НП к пожаробезопасным вомногих методах является критический тепловой поток, при котором материал нераспространяет пламя по поверхности. Требуемая плотность теплового потока вданном случае должна быть больше предельно допустимой ее величины дляприменения испытанного материала на путях эвакуации, в частности, в коридорахобщественных зданий (таблица 1.12).Таблица 1.12 Основополагающие нормативные документы в области методологии испытанийнапольных покрытий на пожарную опасностьРоссияСтраны ЕСГерманияФранцияКанадаГОСТ 51032-97 Методрадиационной панелиEN 9239-1-2014 Методрадиационной панелиDIN 54332 Метод малойгорелкиDIN 4102-14 Методрадиационной панелиNF P 92-506 Методрадиационной панелиULC-S 102.2Модифицированный методASTM E84 (Steiner tunnel test)Критический тепловой потокКритический тепловой потокКритический тепловой потокКритический тепловой потокКритический тепловой поток25Окончание таблицы 1.12АвстрияÖNORM B 3810 Методрадиационной панелиSNV 198-897 Метод малойгорелкиASTM D 2859 Метод таблеткидля текстильных материалов/ASTM E 648 Методрадиационной панелиGB/T11785-89 Методрадиационной панелиШвейцарияСШАКитайНанациональномуровнемогутбытьКритический тепловой потокКритический тепловой потокСкорость распространенияпламениКритический тепловой потокпримененыдополнительныестандарты, устанавливающие требования к методам испытаний текстильныхнапольных покрытий ISO 6925 «Метод оценки характеристики горения сиспользованием таблетки», «Hot Nut Method» BS 4790 Method for Determination ofthe effects of a small source of ignition on textile floor coverings (hot metal nutmethod).
Указанные методы оценки пожарной опасности ковровых покрытийнаправлены на изучение поведения материала при воздействии малокалорийногоисточника зажигания в условиях отсутствия внешнего лучистого нагрева.Оценкаспособностивоспламенятьсяираспространятьпламяпоповерхности, как правило, сопровождается изучением теплотворной способности,дымообразования и токсичности летучих продуктов горения.1.2.1 Распространение пламени по поверхностинапольных покрытийВозникновение устойчивого горения обуславливает характер начальнойстадии развития пожара. Именно процессы воспламенения и распространенияпламени влекут за собой развитие пожара, выделение дыма, токсичных продуктовраспада и тепла.Процессспособностираспространенияподдерживатьпламенипобеспрерывноеповерхностигазофазноезаключаетсяввоспламенениеблизлежащих нагретых слоев исходного материала, направленное навстречупотоку окислителя.26На способность материала к распространению пламени влияет, преждевсего, ориентация материала в пространстве, направление воздушного потока поотношению к направлению распространения волны горения, а также толщинаматериала.
Для напольных покрытий характерна горизонтальная ориентация, приэтомпроцессраспространенияпламенипроисходитпогоризонтальнойповерхности, обращенной вверх, что оказывает соответствующее влияние намеханизмы тепломассообмена при пожаре. Тепловой нагрев осуществляетсянепосредственно от фронта пламени, от нагретых конструкций, от газовых слоев,скапливающихся под перекрытием (рисунок 1.3).Рисунок 1.3 Схема процесса распространения пламени поповерхности напольного покрытия.vрп - направление скорости волны горения; q - тепловой поток;mг - поток выделяющихся частиц материала.Многие ученые, изучая процесс распространения пламени, отталкиваютсяот схемы распространения пламени, отраженной на рисунке 1.3. При этом работыразделяются на исследование процесса распространения пламени в зависимостиот направления движения волны горения относительно потока окислителя.Одной из первых работ в 1928 году, ставшей началом теоретическогоисследования процесса распространения пламени, стала теория тепловоговоспламенения Н.Н.
Семёнова [75]. Основные постулаты этой теории касалисьмеханизмов протекании экзотермической реакции в условиях самоускорения.Первая математическая модель распространения пламени по поверхностигорючего была описана в работе J. De Ris [152, 153]. Модель содержитприближение Озеена (C. W. Oseen) для газовой фазы (профиль однородного27потока). Предполагая скорость реакции бесконечной, J. De Ris вывел формулускорости распространения пламени в конденсированной и газовой фазах длятермически тонких и толстых материалов.Согласно этой модели перенос тепла для термически тонких материалов отфакелакприхповерхностномунепрогретомуслоюосуществляетсятеплопроводностью в газовой и конденсированной фазах и излучением, чтообразует двухмерную задачу.I.S.
Wichman и F.A. Williams [160–162], также как и A.C. Fernandez-Pello[115],продолжилиисследованияJ.DeRis,используягипотезуотепломассопереносе во время горения, происходящем на поверхности горючегоматериала, что позволило рассматривать картину распространения пламени поповерхностиматериалаприизвестныхдопущенияхболеедетальнопоупрощенной модели.
Авторы получили формулу для скорости распространенияпламени, исходя из положения, что установившаяся скорость распространенияпламени должна быть достаточной для перемещения выделившегося тепласгоранияпотокамигазо-итвердофазнойконвекции(вфиксированныхкоординатах кромки пламени), скорости выгорания, а также выражения дляпрофиля температуры.Однакоавторыотмечаютряднедостатков:неудовлетворительнаякорреляция с результатами эксперимента, отсутствие зависимости скоростираспространения пламени от давления.В своих работах [69, 70] С.С.
Рыбанин выделял три зоны волны горения:зона химической реакции и зона примыкающих к ней газовоздушной смеси игорючего материала, и на основе анализа процессов, происходящих привоспламененииигоренииполимерныхконденсированныхсистемпритеплоообмене с инертной средой, описал теорию пределов распространенияпламени и скорости горения.Позже, исследования A. Atreya [101, 102] показали, что для примененияформулы J. De Ris излишне рассматривать теплообмен между газовой и твердойфазами в зоне движения фронта пламени. Это критическое замечание позволило28упростить анализ при помощи применения параболической формы распределениякоординат.C.
Di Blasi в своей работе [108] представил результаты численногомоделирования процессов воспламенения и горения твердых топлив на примеретермодеструкции древесины и полиметилметакрилата (ПММА).Основными элементами для изучения при создании теорий распространенияпламени по поверхности твердых полимерных материалов явились плотностьтеплового потока, создаваемого пламенем, механизм теплопередачи от пламени кне нагретым слоям материала, кинетика процесса, предельные условияустойчивогогоренияизатухания.Количественнымипараметрами,характеризующие распространение пламени по субстрату, были избраны скоростьраспространения пламени или скорость выгорания.Скорость распространения пламени в общем виде можно рассчитать исходяиз значений теплового потока, воздействующего на экспонируемую поверхность,с помощью уравнения, описывающего закон сохранения энергии [15]:Vh q ,где ρ–плотность материала;V-скорость распространения пламени,(1.1)h –изменение энтальпии при изменении единичной массы при нагреве от начальнойтемпературыT0 до Ti , соответствующей температуре воспламенения.Экспериментальные исследования процесса распространения пламени, какправило, основываются на определения критического значения плотноститеплового потока, при воздействии которого материал не распространяет пламя.Однако же один из первых стандартов в СССР ГОСТ 17088–71 («огневаятруба»), содержащий метод оценки способности распространять пламя, былпосвящен определению скорости распространения пламени, как отношению пути,пройденного пламенем в единицу времени.
Метод применялся для выявлениягруппы воспламеняемости для образцов размерами 300×40×1. При условиираспространении пламени по всей длине образца материал относился клегковоспламеняемым.До принятия ГОСТ 51032–97 основным стандартизированным методомоценки распространения пламени по поверхности являлся лабораторный метод,29изложенный в ГОСТ 12.1.0044–89 (п. 4.19).
В 1973 году был предложенобобщенныйкритерийпожарнойопасностиматериалов–индексраспространения пламени I. Аналитическое выражение этого критерия в общемвиде включает в себя количество тепла, необходимого для воспламенения,количество тепла выделившегося при горении, скорость распространенияпламени и длину, на которую пламя распространилось в процессе испытания привоздействии заданного распределении плотности теплового потока.Распределениеплотноститепловогопотокасоздаетсяспомощьюрадиационной панели, расположенной вертикально, и ориентацией образца подуглом30°.Материалы,имеющиеИРП≤20,считаютсямедленнораспространяющими пламя, если ИРП ≥ 20 – быстро распространяющими пламя.За рубежом основополагающим стандартизированным методом оценкиспособности распространять пламя по поверхности является метод радиационнойпанели EN 9239-1 (ГОСТ 51032–97 имеет аутентичный раздел).Рисунок 1.4 – Схема лабораторной установки для экспериментальной оценки способностинапольных покрытий к распространению пламени по поверхности по ISO 9239–1 [110]:1.Испытательная камера2.Платформа3.Держатель образца4.Образец5.7.ФотоэлементТермопара6.8.Вытяжной зонтГазовая радиационная панель9.Пирометр30Метод испытания EN 9239-1 (рисунок 1.4) на распространение пламени поматериалам поверхностных слоев конструкций полов представляет собойисследование способности материала распространять пламя по поверхности поддействиемвнешнеголучистоготепловогопотока(ИК-излучения)послелокального воспламенения участка поверхности от малокалорийного источниказажигания,атакжерегистрациюоптическихсвойствдымовойсреды,образующейся при испытании [110].Испытательный прибор состоит из камеры размерами 1400×725×500 мм,газовой радиационной панели с поверхностью излучения 300×450 мм, газовойгорелки, пламя которой воздействует на образец на расстоянии 10 ммот ближнего к радиационной панели края (рисунок 1.5).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
