Нормирование применения отделочных материалов на путях эвакуации

ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Доцент кафедры пожарной безопасности МГСУ

Д. В. Трушкин

УДК 614.841.41

НОРМИРОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ОТДЕЛОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

НА ПУТЯХ ЭВАКУАЦИИ

Представлен критический анализ существующих методик оценки пожарной опасности строительных материа- лов, прежде всего экспериментальных. В целях развития системы отечественной комплексной оценки пожар- ной опасности отделочных материалов автор предлагает, в частности, одновременно оценивать не только не- сколько пожарно-технических характеристик, но и проявляющуюся во время испытания их взаимосвязь и влияние друг на друга.

П     ротивопожарное нормирование применения
отделочных материалов на путях эвакуации
гражданских зданий является актуальной пожар-
собой сложную научную задачу. В настоящее время
отсутствуют достаточно надежные теоретические
методы, которые бы позволяли на основе анализа
но-технической задачей, связанной с обеспечением                 компонентного состава СМ прогнозировать их по-
безопасности людей, так как блокирование путей                   ведение в условиях пожара. В связи с этим основ-
эвакуации во время пожара увеличивает время на-                  ным способом оценки потенциальной пожарной
хождения людей в зоне воздействия его опасных                    опасности СМ продолжает оставаться экспери-
факторов и повышает вероятность их травмирова-                   мент, в частности лабораторные и крупномасштаб-
ния и гибели.                                                    ные методы испытаний.
Ввиду того что на человека во время пожара воз-                 В настоящее время согласно СНиП 21-01–97* [1]
действует одновременно несколько опасных факто-                  к СМ предъявляются нормативные требования,
ров, основными из которых являются высокая тем-                  основанные на оценке совокупности следующих
пература, дым и токсичные летучие продукты                       пожарно-технических характеристик, полученных
горения, очевидно, что оценка пожарной опасности                 экспериментально: горючести (ГОСТ 30244–94 [2]),
отделочных материалов также должна проводиться                   воспламеняемости (ГОСТ 30402–96 [3]), распро-
комплексно, сразу по нескольким пожарно-техни-                   странения пламени по поверхности (ГОСТ Р
ческим характеристикам.                                          51032–97 [4]), дымообразующей способности (п. 4.18
Это связано, например, с тем, что высокая тем-               ГОСТ 12.1.044–89 [5]) и токсичности продуктов
пература является следствием горения (тепловыде-                 сгорания (п. 4.20 ГОСТ 12.1.044–89).
ления) материала, а динамика повышения темпера-                     Несомненно, такой способ оценки пожарной
туры в помещении связана со способностью отде-                   опасности СМ является более перспективным по
лочного материала распространять пламя по повер-                 сравнению с использовавшимся ранее согласно
хности, так как увеличение площади горения ведет                 СНиП 2.01.02–85* [6]), когда, по сути, вся пожарная
к росту массовой скорости выгорания. Дым, сопут-                 опасность СМ оценивалась на основе одной-един-
ствующий горению, снижает видимость, а токсич-                   ственной пожарно-технической характеристики —
ные летучие вещества, содержащиеся в дымовых                     горючести. В то же время необходимо отметить, что
газах, при попадании в организм вызывают отрав-                  комплексная оценка пожарной опасности СМ,
ление, что влечет за собой снижение двигательной                 основанная на анализе совокупности пожарно-тех-
активности человека и, как следствие, его неспо-                 нических характеристик, определенных по отдель-
собность быстро и самостоятельно покинуть опас-                  но взятым методикам, в которых используются ис-
ную зону.                                                        пытательные установки различного конструктив-
Разработка методов оценки пожарной опасно-                   ного исполнения и различные модели пожаров,
сти строительных материалов (СМ) представляет                    также далека от совершенства, Данная проблема

14 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15 № 1

ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

усугубляется еще и тем, что ни в одной методике ис- а минимальная пожарная опасность СМ — значе- пытаний не учитываются результаты, полученные нием:

по другим методикам, несмотря на то что все по- жарно-технические характеристики в условиях ре- min(Фijklm ) = Ф11111 = f (Г1, РП1, В1, Т1, Д1). (3) ального пожара взаимосвязаны и способны оказы- вать влияние друг на друга. Основную сложность здесь представляет ран-

Взаимосвязь пожарно-технических характе- жирование по степени пожарной опасности СМ с ристик зависит не только от природы материала, его промежуточными значениями пожарно-техниче- физико-химических и теплофизических свойств, ских характеристик. Например, возникает вопрос, но и от объемно-планировочной характеристики какой СМ считать более опасным — со значением здания, характера распределения в нем горючей на- Ф34332 = f (Г3, РП4, В3, Т3, Д2) или со значением грузки, условий газообмена и т. д. Ф43243 = f (Г4, РП3, В2, Т4, Д3) — и стоит ли не при-

Наличие отдельных методик для определения нимать во внимание при комплексной оценке по- каждого из показателей пожарной опасности не по- жарной опасности материалов особенности их ис- зволяет в полной мере выявить эти взаимные связи, пытаний и эксплуатации. Так, например, стоит ли а также влияние различных внешних факторов на учитывать согласно требованиям НПБ 244–97 [7] определяемую пожарно-техническую характерис- для покрытий полов группу горючести, определя- тику. Каждая из действующих стандартных мето- емую по ГОСТ 30244–94, в соответствии с которым дик испытаний направлена на определение макси- образцы испытываются вертикально ориентиро- мально возможного проявления отдельно взятой ванными.

пожарно-технической характеристики СМ в специ- При такой системе комплексной оценки нельзя альных условиях, но именно эти характеристики также уверенно утверждать, что материал имеет од- существующая система комплексной оценки ис- новременно максимально опасные характеристики пользует в настоящее время для нормирования при- Г4 и Д3, если коэффициент дымообразования по ре- менения отделочных материалов на путях эвакуа- зультатам стандартных испытаний в режиме тления ции зданий и сооружений. составил, например, 600 м2/кг, а в режиме горения

Согласно современной классификации каждая — 40 м2/кг, так как в условиях, когда максимально из пожарно-технических характеристик, использу- полно проявляется горючесть материала (как пра- емых при противопожарном нормировании приме- вило, в режиме пламенного горения), маловероят- нения СМ, подразделяется на несколько групп в за- но, что дымообразующая способность также про- висимости от степени пожарной опасности. При явится максимальным образом (как правило, это этом, если внутри конкретной пожарно-техниче- происходит в режиме тления).

ской характеристики деление на группы более или

При оценке пожарной опасности СМ на основе менее объективно дифференцирует материалы по анализа совокупности классификационных групп степени пожарной опасности относительно друг пожарно-технических характеристик (1), характе- друга, то при попытке сравнивать пожарную опас- ризующих различные аспекты пожарной опасности ность различных СМ, используя сразу несколько

СМ, возникают также проблемы “скачкообразного” пожарно-технических характеристик, возникают увеличения пожарной опасности СМ на границах определенные трудности.

каждой из групп и проблемы оценки пожарной опас-

В общем виде пожарную опасность СМ Фijklт , ности СМ внутри диапазона, ограниченного класси- основанную на принятой в настоящее время систе- фикационными показателями, в котором, как счита- ме комплексной оценки, можно представить в виде ется, пожарная опасность СМ остается постоянной.

функции, зависящей от совокупности групп каж-

Например, возникает вопрос, можно ли считать дой из пожарно-технических характеристик:

существенно более опасным сочетание Ф43443 = (Г4,

Фijklm = f (Гi , РПj , Вk , Тl , Дm ), (1) В3, PП4, Т4, Д3), чем сочетание Ф32332 = (Г3, В2, РП3, где Гi — группа горючести; Т3, Д2 ), каждое из которых характеризуется сле-

РПj — группа распространения пламени; дующими классификационными показателями

Bk — группа воспламеняемости; (табл. 1).

Tl — группа токсичности продуктов сгорания; Кроме того, корректно ли считать, что два СМ

Дm — группа дымообразующей способности. обладают одинаковой потенциальной пожарной

Очевидно, что максимальная пожарная опас- опасностью, если имеют идентичные совокупно- ность СМ в принятой классификации будет опреде- сти групп пожарной опасности, но различные клас- ляться значением функции: сификационные показатели, соответствующие, на- пример, нижней и верхней границам каждой из групп mах(Фijklm ) = Ф44343 = f (Г4, РП4, В3, Т4, Д3), (2) пожарно-технических характеристик (табл. 2).

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15 № 1

ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

ТАБЛИЦА 1                                                               “Внешняя” комплексная оценка
1. Воздействующие параметры определяются
Материал А                        Материал В                       характеристиками объекта, видом и характе-
Ф43443 = (Г4, В3, РП4, Т4, Д3)    Ф32332 = (Г3, В2, РП3, Т3, Д2)           ром расположения горючей нагрузки.
Г4 (Т = 451 °С, SL = 86 %,           Г3 (Т = 450 °С, SL = 85 %,             2. Проявление совокупности пожарно-техни-
Sm = 51 %, tс.г = 301 с)             Sm = 50 %, tс.г = 300 с)                  ческих характеристик прогнозируется на
основе данных, полученных во “внутрен-
В3 (КППТП* = 15 кВт/м2)              В2 (КППТП = 20 кВт/м2)                    ней” комплексной оценке.
РП4 (КППТП = 4,9 кВт/м2)             РП3 (КППТП = 5,0 кВт/м2)
“Внутренняя” комплексная оценка
Т4 (HCL50 = 12 г/м3)                 Т3 (HCL50 = 13 г/м3)                      1. Воздействующие параметры задаются
Д3 (Dm = 501 м2/кг)                  Д2 (Dm = 500 м2/кг)                          в условиях лабораторных испытаний.
2. Экспериментально исследуется взаимо-
*
КППТП — критическая поверхностная плотность                                      связь пожарно-технических характерис-
теплового потока.                                                                 тик и их влияние друг на друга.

ТАБЛИЦА 2                                                               Схема комплексной оценки пожарной опасности СМ
Ф32323 = (Г3, В2, РП3, Т2, Д2)
Материал С1                       Материал С2               га (“внутренняя” комплексная оценка пожарной
Ф32323 » Ф21211 =                 Ф32323 » Ф43433 =          опасности СМ);
= (Г2, B1, РП2, T1, Д1)           = (Г4, В3, РП4, Т3, Д3)
во-вторых, в необходимости учета того, что по-
Г3 (Т = 236 °С, SL = 86 %,           Г3 (Т = 449 °С, SL = 100 %,       ведение СМ на реальном пожаре зависит не только
Sm = 21 %, tс.г = 31 с)              Sm = 50 %, tс.г = 300 с)
от характеристик собственно СМ, но и от объемно-
В2 (КППТП = 30 кВт/м2)               В2 (КППТП = 20 кВт/м2)            планировочных решений зданий и сооружений, где
РП3 (КППТП = 7,9 кВт/м2) РП3 (КППТП = 5,0 кВт/м2)                      данный СМ используется, а также от пожарно-тех-
нических характеристик других горючих материа-
Т2 (HCL50 = 119 г/м3)                Т2 (HCL50 = 41 г/м3)
лов, расположенных в непосредственной близости
Д2 (Dm = 51 м2/кг)                   Д2 (Dm = 500 м2/кг)               (“внешняя” комплексная оценка пожарной опас-
ности) (см. схему).
Возникает также много вопросов типа: что                               В первом случае для оценки пожарной опасно-
опаснее — легковоспламеняемый материал и сла-                          сти СМ мы можем задавать в условиях лаборатор-
богорючий или трудновоспламеняемый, но сильно                          ных испытаний различные параметры внешнего
распространяющий пламя по поверхности. И таких                         воздействия (например, дополнительный тепловой
примеров можно привести достаточно большое ко-                         поток и расход окислителя), а во втором — эти пара-
личество.                                                              метры определяются реальными условиями экс-
Таким образом, зависимость функции Фijklm (1)                      плуатации СМ на конкретном объекте. Таким обра-
от групп пожарно-технических характеристик не                          зом, именно развитие методологии, учитывающей
является однозначной и монотонной, и предложен-                        две вышеуказанные особенности, позволит наибо-
ные в п. 6.25 СНиП 21-01–97* допустимые сово-                          лее достоверно прогнозировать поведение матери-
ала в условиях пожара, так как, с одной стороны,
купности групп пожарно-технических характерис-
это позволит значительно повысить надежность про-
тик различных типов отделочных материалов,
гноза, а с другой — эти данные с достаточной степе-
которые, как считается, не представляют опасности
нью надежности могут быть использованы при мо-
при использовании их на путях эвакуации, являют-
делировании пожара с участием данных материалов.
ся неочевидными, в большей степени интуитивны-
При разработке экспериментальной методики
ми и необоснованными. В связи с этим такая систе-
комплексной оценки пожарной опасности СМ осо-
ма комплексной оценки пожарной опасности при                           бенный интерес представляет возможность иссле-
попытке ее практического использования, по сути,                       дования в динамике взаимных связей таких харак-
распадается на отдельно взятые элементы.                               теристик, как тепловыделение, дымообразующая
Очевидно, что решение данной проблемы со-                          способность и токсичность образующихся летучих
стоит:                                                                 продуктов сгорания, в зависимости от условий га-
во-первых, в разработке метода испытания, по-                      зообмена и величины внешнего теплового потока,
зволяющего определять не только один отдельно                          воздействующего на образец материала. Немало-
взятый показатель пожарной опасности, но и сово-                       важным является исследование взаимосвязи скоро-
купность пожарно-технических характеристик, в                          сти распространения пламени по поверхности с ин-
особенности их взаимосвязь и влияние друг на дру-                      тенсивностью тепловыделения.

16 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15 № 1

ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Развитие во времени i-й пожарно-технической                    Так, во многих международных стандартах в насто-
характеристики СМ при воздействии совокупнос-                        ящее время уже предусматривается регистрация в
ти М внешних факторов ( x10 , x 20 , ј , x M0
) в общем              условиях стандартных испытаний сразу несколь-
виде можно представить как функцию f i ( t, x10 ,                    ких пожарно-технических характеристик, например
x 20 , ј , x M
), где t — время; х i0 — внешний фактор               ISO 9239–1 [8] (распространение пламени и дымо-
воздействия (расход окислителя, величина внешне-                     образующая способность), ISO 9705 [9] (распростра-
го теплового потока и т. д.). Как в лабораторных                     нение пламени, скорость тепловыделения и ско-
условиях, так и в условиях реального пожара дан-                     рость дымообразования), ISO 5660–1 [10] (скорость
ная функция не является независимой от других по-                    тепловыделения и скорость потери массы) и т. д.
жарно-технических характеристик. В общем виде                           Таким образом, развитие системы отечествен-
комплексная пожарная опасность СМ (Ф ) зависит
ной комплексной оценки пожарной опасности от-
от совокупности вышеуказанных функций ( f1, f2,
делочных материалов для более объективного про-
…, fN ), где каждая функция fi , в свою очередь, за-
тивопожарного нормирования их применения на
висит от остальных функций fi ( f1, f2, …, fi – l, fi + 1,
путях эвакуации видится следующим:
…, fN ), т. е.:
1) принимая во внимание современные прин-
Ф = F [ f1 ( f2, …, fN – 1, fN ), f2 ( f1, f3, …, fN – 1, fN ),           ципы зарубежной пожарно-технической ме-
…, fN ( f1, …, fN – 1)].                  (20)          тодологии, разработать альтернативный или
Очевидно, что все эти сложные взаимные связи                            аналогичный отечественный эксперимен-
пожарно-технических характеристик могут быть                                тальный метод, позволяющий одновремен-
определены только экспериментальным путем в                                 но оценивать не только несколько пожарно-
условиях специальных испытаний, однако они мо-                              технических характеристик, но и проявляю-
гут дать весьма полезную информацию, которая с                              щуюся во время испытания их взаимосвязь,
высокой степенью надежности может быть исполь-                              а также влияние друг на друга;
зована в качестве исходных данных в инженерно-                          2) более взвешенно подходить к оценке комп-
расчетных методах.                                                          лексной пожарной опасности различных ти-
Необходимо отметить, что в зарубежной мето-                             пов СМ, основываясь на пожарно-техниче-
дологии, в частности в международных стандартах,                            ских характеристиках, наиболее присущих
разрабатываемых техническим комитетом ТС 92                                 данному материалу, принимая при этом во
“Fire Safety” Международной организации стан-                               внимание режимы испытаний, реальный
дартов (ISO) для определения пожарной опасности                             способ эксплуатации материала и способ,
СМ, в отличие от отечественных методик, наблюда-                            применявшийся при испытаниях, а также
ется выраженная направленность на комплексную                               предполагаемое место использования СМ
оценку пожарно-технических характеристик СМ.                                на реальном объекте.

ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 21-01–97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений. — М.: Госстрой России, 1997.

2. ГОСТ 30244–94. Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть. — М.: ИПК:

Изд-во стандартов, 1996.

3. ГОСТ 30402–96. Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость. — М.:

Минстрой России, ГУП ЦПП, 1996.

4. ГОСТ Р 51032–97. Материалы строительные. Метод испытания на распространение пламени.

— М.: Минстрой России, ГУП ЦПП, 1997.

5. ГОСТ 12.1.044–89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показате- лей и методы их определения. — М.: Изд-во стандартов, 1990.

6. СНиП 2.01.02–85*. Противопожарные нормы. — М.: Госстрой СССР, 1985.

7. НПБ 244–97. Материалы строительные. Декоративно-отделочные и облицовочные материа- лы. Материалы для покрытия полов. Кровельные, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы. Показатели пожарной опасности / ГПС МВД РФ. — М., 1998.

8. ISO 9239-1:1997. Reaction to fire tests — Horizontal surface spread of flame оn floor-covering sys- tems — Part 1: Flame spreading using а radiant heat ignition source.

9. ISO 9705. Fire Tests-Full Scale Room Test for Surface Products.

10. ISO 5660-1:1993. Fire tests — Reaction to fire — Part 1: Rate of heat release from building products

— (Cone calorimeter method).

Поступила в редакцию 18.12.05.

ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2006 ТОМ 15 № 1