Изучение особенностей развития пожара с использованием метода синхронного термического анализа

Введение. Целью работы является оценка температуры воздействия на исследуемый материал по результатам синхронного термического анализа. Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи: исследовать процесс термоокислительной деструкции исследуемого материала, разработать критерии для оценки степени термического воздействия и получить уравнения для определения температуры воздействия на него. Материалы и методы. Исследованы образцы гипсовой финишной шпаклевки ROTBAND, часто применяемой для внутренней отделки стен зданий и помещений. Перед испытаниями образцы шпаклевки подвергались предварительному термическому воздействию: 200, 300, 400, 500, 600, 700 и 800 °С в течение 30 мин. Испытания проводились методом синхронного термического анализа (Netzsch SТА 449 F5 Jupiter) при скорости нагрева 20 °С/мин, в корундовых тиглях, с расходом воздуха 75 мл/мин.

Результаты исследования и их обсуждение. Установлено, что в качестве критериев для оценки температуры воздействия на гипсовую шпаклевку методами термического анализа целесообразно использовать такие термоаналитические характеристики, как потеря массы при температуре 200 °С и зольный остаток  при темпер атуре 900 °С. Получены уравнения для расчета температуры воздействия на гипсовый шпаклевочный состав по термоаналитическим характеристикам для образцов проб шпаклевки.

Выводы. Показана возможность применения метода синхронного термического анализа для определения температуры воздействия на исследуемый материал, что весьма важно при анализе особенностей развития пожара в помещении.

1. Ключников В.Ю., Дашко Л.В., Довбня А.В., Плотникова Г.В. Применение методов термическ ого анализа при производстве пожарно-технических экспертиз // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2012. Т. 21. № 7. С. 47–51. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17853455

2. Varma A., Rogachev A.S., Mukasyan A.S., Hwang S. Combustion synthesis of advanced materials: principles and applications // Advances in chemical engineering. 1998. Vol. 24. Рp. 79–226. DOI: 10.1016/S0065-2377(08)60093-9

3. Hermawan H., Hadiyanto H., Sunaryo S., Kholil A. Analysis of thermal performance of wood and exposed stone-walled buildings in mountainous areas with building envelop variations // Journal of Applied Engineering Science. 2019. Vol. 17. Issue 3. Pp. 321–332. DOI: 10.5937/jaes17-20617

4. Дашко Л.В., Довбня А.В., Ключников В.Ю., Плотникова Г.В. Применение методов термического анализа при производстве пожарно- технических экспертиз // Вестник Восточно- Сибирского института МВД России. 2012. № 1 (60). С. 59–64. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23638887

5. Флегонтов Д.В., Акулова М.В., Петров А.В., Потемкина О.В. Методика комплексного исследования бетонов, подвергшихся термическому воздействию на пожаре // Современные проблемы гражданской защиты. 2019. № 1 (30). С. 36–43. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=37288098

6. Samson G., Phelipot-Mardele A., Lanos C. Thermal and mechanical properties of gypsum-cement foam concrete: effects of surfactant // European Journal of Environmental and Civil Engineering. 2016. Vol 21. Issue 12. Pp. 1–20. DOI: 10.1080/196481 89.2016.1177601

7. Корзанов В.С., Красновских М.П. Влияние термического воздействия на прочность бетона // Вестник Пермского университета. Серия: химия. 2020. Т. 10. Вып. 3. С. 277–284. DOI: 10.17072/ 2223-1838-2020-3-277-284

8. Annerel E., Taerwe L. Damage assessment of concrete structures exposed to fire // IABSE Conference, Rotterdam 2013: Assessment, Upgrading and Refurbishment of Infrastructures. Rotterdam, Netherlands. 2013. Pp. 112–113. DOI: 10.2749/222137813806474417

9. Дашко Л.В., Синюк В.Д., Плотникова Г.В. Экспертное исследование цементного камня после высокотемпературного воздействия // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2015. Т. 24. № 12. С. 22–32. DOI: 10.18322/ PVB.2015.24.12.22-32

10. Плотникова Г.В., Дашко Л.В., Ключников В.Ю., Синюк В.Д. Применение методов термического анализа при исследовании цементного камня // Вестник Восточно-Сибирского института Министерства внутренних дел России. 2013. № 2 (65). С. 47–54. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23272420

11. Беззапонная О.В., Акулов А.Ю., Порхачев М.Ю. Исследование термостойкости современных строительных материалов методом синхронного термического анализа // Техносферная безопасность. 2017. № 1 (14). С. 3–12. URL: https:// elibrary.ru/item.asp?id=28857749

12. Наймушин Е.В., Дементьев Ф.А., Минкин Д.Ю. Исследование гипса методом синхронного терми ческого анализа для целей установления температурного режима нагрева // Технологии техносферной безопасности. 2013. № 6(52). Ст. 9. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=21487182

13. Беззапонная О.В. Оценка температуры воздействия на древесину в условиях пожара мето дами термического анализа // Техносферная безопасность/Technosphere safety. 2020. № 3 (28). С. 70–80. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44023010

14. Candelier K., Thevenon M.-F., Petrissans A., Dumarcay S., Gerardin P., Petrissans M. Control of wood thermal treatment and its effects on decay resistance: a review // Annals of Forest Science. 2016. Vol. 73. Issue 3. Pp. 571–583. DOI: 10.1007/s13595-016-0541-x

15. Сивенков А.Б. Влияние физико-химических характеристик древесины на ее пожарную опасность и эффективность огнезащиты : дис. ... д-ра физ.-мат. наук. М., 2015. 289 с.

16. Принцева М.Ю., Лобатова О.В. Определение степени термического поражения лакокрасочных покрытий методом синхронного термического анализа // XXI век: итоги прош лого и проблемы настоящего плюс. 2022. Т. 11. № 2. С. 131–136. DOI: 10.46548/21vek-2022- 1158-0023URL:https://elibrary.ru/item.asp?id=48699715

17. Беззапонная О.В., Пискашева А.С., Ефимов И.А., Выгузова Е.В., Глухих П.А. Диагностика температуры воздействия пожара на огнезащитные покрытия интумесцентного типа методами термического анализа // Техносферная безопасность/ Technosphere safety. 2019. № 4 (25). С. 73–81. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=41752965

18. Jimenez M., Duquesne S., Bourbigot S. Kinetic analysis of the thermal degradation of an epoxybased intumescent coating // Polymer Degradation and Stability. 2009. Vol. 94. Issue 3. Pp. 404–409. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2008.11.021

19. Беззапонная О.В., Головина Е.В., Акулов А.Ю., Калач А.В., Шарапов С.В., Калач Е.В. Пути совершенствования огнезащитных терморасширяющихся составов для использования на объектах нефтегазового комплекса // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2017. Т. 26. № 12. С. 14–24. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.12.14-24

20. Fang W.Z., Zeng X.R., Lai X.J., Li H.Q., Chen W.J., Zhang Y.J. Thermal degradation mechanism of addition-cure liquid silicone rubber with urea-containing silane // Thermochimica Acta. 2015. Vol. 605. Pp. 28–36. DOI: 10.1016/j.tca.2015.02.011

21. Palacios A., Gracia A., Haurie L., Cabeza L.F., Fernández A.I., Barrenech C. Study of the thermal properties and the fire performance of flame retardant-organic PCM in bulk form // Materials. 2018. Vol. 11. P. 117. DOI: 10.3390/ma11010117

22. Bezzaponnaya O.V., Golovina E.V. Effect of mineral fillers on the heat resistance and combustibility of an intumescent fireproofing formulation on silicone base // Russian Journal of Applied Chemistry. 2018. Vol. 91. Issue 1. Pp. 96–100. DOI: 10.1134/S1070427218010159

23. Fateha T., Guillaume E., Joseph P. An experimental study of the thermal performance of a novel intumescent fire protection coating // Fire Safety Journal. 2017. Vol. 92. Pp. 132–141. DOI: 10.1016/j.firesaf.2017.05.021

24. Ustinov A., Babikova A., Zybina O., Lobov D., Printseva M., Klaptyuk I. и др. Improvement of methodology for assessing fire-protective efficiency of intumescent coatings applied on metal constructions // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 320. P. 02009. DOI: 10.1051/e3sconf/202132002009