Оценка температуры и продолжительности высокотемпературного воздействия на полимерные материалы для диагностики вторичных очагов пожара

Введение. Проблема дифференциации первичных и вторичных очагов пожара достаточно остро стоит при диагностике вторичных очагов пожара в рамках производства судебных пожарно-технических экспертиз. Сложность задачи заключается в необходимости определения сразу двух независимых переменных — температуры и продолжительности высокотемпературного воздействия. Решение этой комплексной задачи является актуальной задачей исследования.

Цели и задачи. Целью настоящей статьи является разработка способа оценки температуры и продолжительности высокотемпературного воздействия на полимерные отделочные материалы.

Для ее достижения были проведены испытания образцов отделочного строительного материала, в различной степени подверженных термическому воздействию; определены термоаналитические характеристики, значимо характеризующие процесс термоокислительной деструкции исследуемого материала; получены эмпирические уравнения для расчета температуры и времени предварительного высокотемпературного воздействия на материал.

Методы. При испытаниях образцов полимерного материала применялся метод синхронного термического анализа, а для разработки способа оценки температуры и продолжительности высокотемпературного воздействия на материал — корреляционно-регрессионный метод анализа и метод множественной линейной регрессии.

Результаты. Изучены закономерности термоокислительной деструкции исследуемого полимерного материала. Установлено, что значимыми термоаналитическими характеристиками (критериями) для оценки температурно-временного воздействия на исследуемый полимерный материал являются зольный остаток и температура термоокислительной деструкции. Получены эмпирические уравнения, позволяющие рассчитать температуру и продолжительность высокотемпературного воздействия на ламинат в ходе пожара.

Выводы. Разработан способ оценки температуры и продолжительности высокотемпературного воздействия на строительные полимерные материалы, позволяющий диагностировать вторичные очаги пожара. Апробация разработанного методического подхода и способа оценки двух независимых переменных показала надежность предлагаемого подхода и достоверность получаемых результатов.

1. Беззапонная О.В. Оценка кинетических параметров термоокислительной деструкции полимерных материалов для решения задач пожарно-технической экспертизы // Проблемы управления рисками в техносфере. 2025. № 1 (73). С. 166–174. DOI: 10.61260/1998-8990-2025-1-166-174. EDN QWMIMW.

2. 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. EDN VZETJH.

3. Корзанов В.С., Красновских М.П. Влияние термического воздействия на прочность бетона // Вестник Пермского университета. Серия: химия. 2020. № 10 (3). С. 277–284. DOI: 10.17072/2223-1838-2020-3-277-284. EDN MKYDAB.

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

5. 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. No. 21 (12). Pp. 1–20. DOI: 10.1080/19648189.2016.1177601

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

7. Наймушин Е.В., Дементьев Ф.А., Минкин Д.Ю. Исследование гипса методом синхронного термического анализа для целей установления температурного режима нагрева // Технологии техносферной безопасности. 2013. № 6 (52). С. 1–6. EDN SCFHST.

8. Беззапонная О.В. Изучение особенностей развития пожара с использованием метода синхронного термического анализа // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2022. № 31 (5). С. 26–32. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.05.26-32. EDN CSWEMZ.

9. Беззапонная О.В., Инкина П.С., Динисламов М.М. Оценка температуры воздействия на гипсовую шпаклевку методами термического анализа для диагностики очага пожара // Техносферная безопасность. 2022. № 3 (36). С. 26–32. EDN UOOAUU.

10. 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. No. 73 (3). Pp. 571–583. DOI: 10.1007/s13595-016-0541-x. EDN VOWWWK.

11. Беззапонная О.В. Оценка температуры воздействия на древесину в условиях пожара методами термического анализа // Техносферная безопасность. 2020. № 3 (28). С. 70–80. EDN ORZBZF.

12. Принцева М.Ю., Лобатова О.В. Определение степени термического поражения лакокрасочных покрытий методом синхронного термического анализа // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2022. № 11 (2-58). С. 131–136. DOI: 10.46548/21vek-2022-1158-0023. EDN VOVQSC.

13. 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. 2019. № 4 (25). С. 73–81. EDN HOJFRJ.

14. Sánchez-Jiménez P.E., Perejón А., Arcenegui-Troya J., Pérez-Maqueda L.A. Predictions of polymer thermal degradation: relevance of selecting the proper kinetic model // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2021. No. 147 (3). Pp. 2335–2341. DOI: 10.1007/s10973-021-10649-x. EDN EIYIER.

15. Chen T.B.Y., Yuen A.C.Y., Lin B., Liu L., Lo A.L.P., Chan Q.N. et al. Characterisation of pyrolysis kinetics and detailed gas species formations of engineering polymers via reactive molecular dynamics (REAXFF) // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2020. No. 153. P. 104931. DOI: 10.1016/j.jaap.2020.104931. EDN TIRDEG.

16. Lázaro D., Alonso А., Lázaro М., Alvear D. Simple Direct Method to Obtain Kinetic Parameters for Polymer Thermal Decomposition // Applied Sciences (Switzerland). 2021. No. 23 (11). P. 11300. DOI: 10/3390/app112311300. EDN ISQNHV.

17. Hohenwarter D., Mattausch H., Fischer Ch., Berger M., Haar B. Analysis of the Fire Behavior of Polymers (PP, PA 6 and PE-LD) and their improvement using various flame retardants // Materials. 2020. No. 13 (24). Р. 5756. DOI: 10.3390/ma13245756. EDN KBUWIW.

18. Jia Zh., Zhang X., Wang X., Zhao T., Chen X., Wu M. et al. Structural design and synthesis of naphthalene-containing phthalonitrile polymer with excellent processability and high temperature properties // Journal of Polymer Science. 2023. No. 61 (19). Pр. 2292–2302. DOI: 10.1002/pol.20230295. EDN CTYJZS.

19. Принцева М.Ю., Лобова С.Ф. Применение термического анализа для расчета кинетических параметров термодеструкции полимеров при выполнении реконструкции пожара // Современные пожаробезопасные материалы и технологии : сб. мат. IV Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 30-й годовщине МЧС России. Иваново, 2020. С. 95–99. EDN ASRIVQ.

20. Беззапонная О.В. Исследование кинетики термоокислительной деструкции полимерных материалов методом синхронного термического анализа // Полимерные материалы пониженной горючести : сб. тезисов XII Междунар. конф. Балашиха, 2025. С. 67–72. EDN HMDJED.