Использование диаграмм совместимости для оптимизации исследования огнезащитных материалов

Введение. Одним из актуальных вопросов в науке и образовании является проведение исследований междисциплинарного уровня. Основной целью развития таких исследований в международной практике признано объединение интеллектуальных ресурсов и научно-производственной инфраструктуры.
Основная (аналитическая) часть. Авторами предлагается методологический подход к исследованию, основанный на разделении междисциплинарных методов на группы по уровню масштаба объекта исследования (материала): микроуровень, надмолекулярный уровень, исследование материала, исследование конструкции. В работе представлены методы, используемые при исследовании на каждом из указанных уровней. На основании проведенного разделения на уровни исследования, а также анализа возможных используемых экспериментальных методов на каждом уровне предлагается оптимизация исследования эксплуатационных свойств строительных материалов и огнезащитных материалов посредством применения диаграммы совместимости.
Использование диаграммы совместимости. Методология исследования. В качестве практического примера использования диаграмм совместимости выбрано исследование огнезащитной эффективности группы эфиров кислот фосфора при модифицировании древесины. В работе определен ряд методов, подходящих для предложенной диаграммы совместимости: метод элементного анализа, метод оценки энергии Гиббса, метод оценки удельной поверхности образца, электронная микроскопия, методы оценки пожароопасных характеристик древесины, метод сорбции воды и метод оценки прочности, и метод оценки биозащищенности.
Выводы. Впервые предложен алгоритм обобщения эмпирических данных о механохимических характеристиках материалов с использованием междисциплинарных методов в виде диаграммы совместимости. Данная методология позволяет оптимизировать исследования для любых композитных материалов, сохранив целевые методы исследования и исключив нецелесообразные и сопутствующие экспериментальные исследования со снижением трудозатрат и, как следствие, влияния на окружающую среду.

1. Гевель Е.В., Майничева А.Ю., Мыглан В.С. Проблемы сохранения памятников деревянного зодчества г. Енисейска: роль междисциплинарных исследований // Баландинские чтения. 2016. Т. 11. № 1. С. 83–89. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27238485

2. Ширина Е.В., Крюков К.М. BIM-технологии в междисциплинарных исследованиях технических и гуманитарных наук // Актуальные проблемы науки и техники 2020 : мат. национальной науч.-практ. конф. Ростов-на-Дону, 25–27 марта 2020 г. Ростов н/Д., 2020. С. 1300–1301. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44086434

3. Маковей В.А. Направления развития огнезащиты материалов, изделий и конструкций, огнезащитных веществ и материалов // Чрезвычайные ситуации: промышленная и экологическая безопасность. 2016. № 1. С. 6–13. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25953543

4. Смелков Г.И., Рябико А.И., Пехотиков В.А., Грузинова О.И., Дармина Н.М. К вопросу об актуализации нормативной базы на средства огнезащиты кабелей // Современные пожаробезопасные материалы и технологии : сб. мат. IV междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 30-й годовщине МЧС России. Иваново, 2020. С. 400–402.

5. Кропотова Н.А. Огнезащита металлических конструкций быстровозводимых зданий // Ройтмановские чтения : сб. мат. VIII науч.-практ. конф. М., 2020. С. 65–70. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42880349

6. Yew M.C., Ramli Sulong N.H., Yew M.K., Amalina M.A., Johan M.R. Influences of flame-retardant fillers on fire protection and mechanical properties of intumescent coatings // Progress in organic coatings. 2015. Vol. 78. Pp. 59–66. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2014.10.006

7. Nemtsov I.V. Fire protection in construction // Science of the XXI century: the experience of the past –– a look into the future. 2015. Pp. 103–108.

8. Дейнеко В.А., Зыбин А.О., Торопчина Т.Ю. Comparative study of fire-retardant indicators of flame retardant impregnations for cellulosic materials // Неделя науки СПбПУ : мат. науч. конф. с междунар. участием. 19–24 ноября 2018 г. СПб. : ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2018. Pp. 84–87. URL: https://week-science.spbstu.ru/userfiles/volumes/86/file.pdf

9. Ройтман В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. М. : Пожнаука, 2001. 382 с.

10. Danilov V.E., Ayzenshtadt A.M., Makhova T.A., Frolova M.A. Determination of size properties of the organomineral insulation nanofiller based on the wood matrix // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publ., 2016. Vol. 177. P. 012063. DOI: 10.1088/1757-899X/177/1/012063

11. Руденко Б.Д., Плотников С.М. Исследование процесса структурообразования искусственных строительных конгломератов на основе древесных частиц. Роли : Open Science Publishing, 2017. 195 с.

12. Руденко Б.Д., Плотников С.М. Формирование структуры цементно-древесного композита при обработке известью древесного заполнителя // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2012. № 34. С. 82–84. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22573951

13. Покровская Е.Н. Огнезащита деревянных конструкций модификацией в тонком поверхностном слое // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2018. № 2. С. 86–90. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35333318

14. Анохин Е.А., Полищук Е.Ю., Савиньков А.Б. Применение огнезащитных пропиточных композиций для снижения пожарной опасности деревянных конструкций с различными сроками эксплуатации // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2017. Т. 26. № 2. С. 22–35. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.02.22-35.

15. Pokrovskaya E.N. Survey of the designs of wooden architectural monuments // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publ., 2020; 728:012003. DOI: 10.1088/1757-899X/728/1/012003

16. Pokrovskaya E.N. Increase of fire protection and strength of wooden structures by modification in a thin surface layer by nanodispersion composites // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1425. P. 012091. DOI: 10.1088/1742-6596/1425/1/012091

17. Tutygin A.S., Shinkaruk A.A., Aisenstadt A.M., Frolova M.F., Pospelova T.A. Ways to increase and monitor bearing capacity of soils // Journal of International Scientific Publications: Ecology and Safety. 2013. Vol. 7. Part 1. Pp. 37–45.

18. Айзенштадт А.М. Термодинамическая оптимизация состава нанокомпозитов горных пород // Инновационные материалы и технологии для строительства в экстремальных климатических условиях : мат. I Всеросс. науч.-техн. конф. с междунар. участием. Архангельск, 02–04 декабря 2014 г. Архангельск, 2014. 244 с.

19. Ruthven D.M. Principles of adsorption and adsorption processes. New York : John Wiley & Sons, 1984. 443 p.

20. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М. : Мир, 1984. 592 с.