Виды горения и пожароопасные свойства веществ и материалов
Горением называют физико-химический процесс, для которого характерны три признака: химическое превращение, выделение тепла, излучение света. Основа горения - экзотермическая окислительно-востановительная реакция (или комплекс реакций) вещества с окислителем. Окислителями могут быть хлор, бром, сера, кислород, кислородосодержащие и другие вещества.
Однако чаще приходится иметь дело с горением в атмосфере воздуха, когда окислителем является кислород.
Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника воспламенения. Но и в этом случае горение будет возможным, если горючие вещество и кислород (или другой окислитель) находятся в определенном количественном соотношении, а тепловой импульс имеет запас тепла, достаточный для нагревания вещества до температуры его воспламенения. Если мало горячего вещества в смеси с воздухом или мало кислорода (менее 14-16%), процесс горения не начнется.
Горение может быть вызвано непосредственным воздействием на горючее вещество открытого пламени или накаленного тела, слабым, но беспрерывным и продолжительным нагреванием горючего вещества, самовозгоранием, взрывом, химической энергией (трение, удар, давление), лучистой энергией тепла, нагретым до высоких температур воздухом и т.д.
Количество тепла, выделяемого при полном сгорании вещества и горючего вещества, называют теплотой сгорания.
При горении большая часть тепла идет на нагревание окружающей среды, строительных конструкций и самих горючих веществ. Тепло в окружающую среду передается путем теплопроводимости, конвекции и излучения.
Под теплопроводимостью понимают перенос тепловой энергии при непосредственном соприкосновенном веществ, материалов и конструкций. Конвекция - это перенос тепловой энергии в результате перемещения или перемешивания частиц жидкости или газа. Конвективные потоки на крупных пожарах достигают больших скоростей, что приводит к перебросу на значительные расстояния горящих головней и искр. Тепловое излучение представляет собой перенос тепловой энергии в виде электромагнитных волн.
Скорость распространения горения по поверхности горючего материала зависит от его агрегатного состояния, теплофизических свойств, плотности распределения в пространстве и сечения элементов горючей загрузки, метеорологических и других условий.
Существенное значение для оценки пожарной опасности того или иного вещества, материала имеет температура его воспламенения, совоспламенения и вспышки.
Воспламенение - это возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Температурой воспламенения является температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.(Температура воспламенения зависит не только от природы вещества, як и от атмосферного давления, процентного содержания кислорода в воздухе других условий. Даже для одного и тогоже вещества температура воспламенения может колебаться от 250 до 350°С, для торфа 225 до 280°С.
К причинам, которые могут вызвать повышение температуры вещества с его воспламенения, относятся непосредственное воздействие открытого огня лучистая энергия, искра электрического тока, теплота солнечных лучей, раз-
ряд молнии и др. Чем ниже температура воспламенения материала, тем более он огнеопасен.
Есть материалы, которые при известных условиях могут самовозгораться. Самовозгорание - это появление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества в отсутствие источника зажигания. Процесс самовозгорания ускоряется, когда накопление тепла, а следовательно и нарастание температуры, происходящее в результате процесса окисления (привлечение кислорода из воздуха), превышав количество тепла, рассеиваемого в окружающую среду.
Процесс теплового самовозгорания состоит из двух стадий - самонагревания и самовоспламенения (тления).( Температурой самовозгорания называют самую низкую температуру вещества, при которой возникает его самонагревание, температурой самовоспламенения - самую низкую температуру вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся возникновением пламенного горения.
В зависимости от температуры самовоспламенения все горючие вещества условно делят на две группы: вещества с температурой самовоспламенения выше температуры окружающей их среды и вещества с температурой ниже температуры окружающей среды. Относящиеся к первой группе вещества способны самовоспламеняться только в результате нагрева их выше температуры окружающей среды. Вещества второй группы могут самовоспламеняться без нагрева, так как окружающая их среда уже нагрела их до температуры самовоспламенения. Такие вещества представляют большую пожарную опасность и называются самовозгорающимися.
Среди материалов, используемых в строительстве, особенно подвержены самовозгоранию волокнистые материалы: пакля, тряпки, опилки, пропитанные различными маслами, а также торф, каменные и бурые угли, сложенные в штабеля. При перевозке грузов самовозгораются хлопковая шелуха, пряжа, прядильные отходы, промасленные концы и очесы, древесный уголь, дробленые жмыхи и др.
По скорости, с которой протекает горение, различают вспышку, воспламенения и взрыв.
Температурой вспышки паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей называют самую низкую температуру горючего вещества, при которой над поверхностью его образуются газы и пары, способные вспыхивать в воздухе от источника от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения. Температура вспышки веществ колеблется в широких пределах. Для ацетона, бензина, сырой нефти она составляет 28°С и ниже, керосина, скипидара - от 28 до 45°С, креозота, мазута, дизельного топлива- от 45 до 120°С.
В процессе вспышки, протекающий крайне быстро, смесь газов и паров жидкости или другого вещества с воздухом сгорает, после чего горение прекращается. Быстрое прекращение горение объясняется тем, что выделенного при вспышке количества тепла не хватает для воспламенения.
Особенно опасны взрывы. Взрывом называют мгновенное разложение или сгорание вещества, при котором выделяется большое количество газов и пара, создающих огромное давление на окружающую среду.
Горение смесей горючих газов и паров с воздухом способно распространяться не при любых соотношениях компонентов, а лишь в определенных пределах, называемых концентрационными пределами воспламенения (взрыва). Минимальную и максимальную концентрации горючих газов и паров в воздухе, при которых смеси способны воспламеняться, называют нижним концентрационными пределами воспламенения,
Все смеси, концентрация которых находятся между пределами воспламенения и способны распространить горение, называют взрывоопасными.
Смеси, концентрации которых находятся ниже нижнего и выше верхнего пределов воспламенения, а замкнутых объемах гореть не способны и являются безопасными. Однако смеси, концентрации которых находятся выше верхнего предела воспламенения, при выходе из замкнутого объема в воздухе гореть диффузным пламенем, т.е. ведут себя, как пары и газы, не смешанные с воздухом.
Все строительные материалы по их способности возгораться (воспламеняться) под действием источника зажигания подразделяются на три группы: негорючие, трудногорючие и горючие.
Негорючие материалы под действием огня или высокой температуры не тлеют и не обугливаются. К ним относятся все естественные и искусственные неорганические материалы (пемза, туф, мрамор, глиняный и силикатный кирпич, железобетон и др.), применяемые в строительстве металлы, а также гипсовые и гипсоволокнистые плиты при содержании органической части до 8% массы, минераловые плиты при на синтетическом, крахмальном или битумном связующем при содержании его до 6%.
Трудногорючие материалы способны гореть под действием источника зажигания, но не способны к самостоятельному горению после его удаления.
Трудногорючими являются материалы, состоящие из негорючих и горючих составляющих. Это асфальтовый бетон, гипсовые бетонные материалы, содержащие органический наполнитель более 8% массы, минераловатные плиты на битумном связующем при содержании его от 7 до 15%, глиносоломенные материалы со средней плотностью менее 900кг/м2,войлок, вымоченный в глиняном растворе, древесина, подвергнутая глубокой пропитке огнезащитными составами, цементный фибролит, некоторые полимерные материалы.
Горючие материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня. К этим материалам относят древесину, толь, рубероид, торфоплиты, войлок, а также материалы на основе пластических масс (древесностружечные и древесноволокнистые плиты и т.п.).
Профилактика пожаров.
Как показывает практика, наибольшее количество пожаров возникает в результате нарушения правил пожарной безопасности: случаи неосторожности обращения с открытыми источниками огня, в том числе небрежность, допускаемая при курении или пользовании электробытовыми приборами; нарушение правил пожарной безопасности при производстве электрогазосварочных работ; при эксплуатации печей, теплогенерирующих агрегатов и устройств; неисправное состояние электропроводки и электроприборов; неисправное хранение различных веществ и материалов и т.п. В отдельных случаях причиной пожаров являются действия сил природы: грозовые разряды, солнечные лучи.
Названные причины являются общими или основными. Каждая из этих причин может содержать, в свою очередь, непосредственные причины, то есть конкретные причины зажигания, приводящие к возникновению пожара.
К ним могут относиться: непогашенная папироса или сигарета; открытое пламя и теплоизлучение электробытовых приборов; искрение, открытое пламя и электрические дуги при производстве электрогазосварочных и других огнеопасных работ; высокая температура наружных поверхностей отопительных устройств, машин и оборудования; короткое замыкание, перегрузка, большие переходные сопротивления в электрической цепи; самовозгорание и т.п.
Кроме пожаров, возникших в результате нарушений правил безопасноусти, наблюдаются случаи возникновения пожаров в результате поджогов. О поджогах, их способах могут свидетельствовать такие обнаруженные при осмотре мета пожара факты, как оставление горящего или тлеющего фитиля, обливание бензином или другой ЛВЖ предметов и поджигание их, оставление включенными в электросеть чайника, утюга, электроплитки и т.п. Но следует иметь в виду, что подобные факты могут наблюдаться. При преступно-небрежном отношении к соблюдению правил пожарной безопасности.
Возникновение пожара от производственного оборудования возможно при;
перебоях в работе и неисправностях (перекосах, заклинивании, сухом трении, нагревании, утечки продукта и т.п.);
использовании в технологическом процессе или при эксплуатации оборудования огнеопасных веществ и материалов, способных образовать огнеопасные концентрации или склонных к самовозгоранию, самовоспламенению, образованию статического электричество;
возможности образования и скопления в процессе производства пожароопасных отходов, способных самовозгораться или самовоспламеняться.
При перегрузке в электросетями установках увеличивается количество выделяемого проводниками тепла, которое приводит к чрезмерному нагреванию, разрушению и воспламенению сгораемых покровов изоляции, частей арматуры и близко расположенных предметов.
Основные причины в-йероприятия по предупреждению пожаров.
Для разработки и осуществления мер по предупреждению пожаров следует знать не только причины их возникновения, но и тот громадный материальных ущерб, который причиняется пожарами-
Пожарами уничтожается не только материальные ценности, от них гибнут люди. Пожары крайне отрицательно влияют на экологию окружающей среды, уничтожая лесные массивы, загрязняя атмосферу продуктами горения и т.д.
Причинами пожаров, наиболее часто встречающихся на железнодорожном транспорте и в транспортном строительстве, являются неосторожное обращение с огнем.О искры локомотивов, печей вагонов-теплушек, котлов отопления пассажирских вагонов, техническая неисправность электрооборудования, нарушение требований государственных стандартов и правил погрузки легкогорючих грузов, попадание различных источников зажигания на открытый подвижной состав, недосмотр за приборами отопления и их неисправность, шалость детей с огнем. Пожары могут возникать также в результате короткого замыкания, больших переходных сопротивлений, перегрузки электропроводов и кабелей, нарушение правил устройства электроустановок, несоответствия классу пожаро- и взрывоопасности помещений, несоблюдения правил пожарной безопасности при огневых работах, нарушения технологии производства и др.
Одной из важных мер противопожарной защиты при проектировании и застройке населенных пунктов и промышленных предприятий является строгое соблюдение противопожарных разрывов. Они предназначены для предупреждения распространения огня на соседние здания и сооружения, а также обеспечения успешного маневрирования пожарных подразделений, прибывших для тушения пожара. Противопожарные разрывы между отдельными зданиями зависят от степени их огнестойкости.
В случаях, когда при реконструкции зданий или сооружений невозможно соблюсти разрывы, разрабатывают мероприятия, компенсирующие их недостаточную величину. К таким мероприятиям относят сооружения противопожарных преград, снижение пожарной опасности производственных процессов, применение негорючих материалов, обвалование или заглубление зданий и сооружений, устройство установок пожаротушения и др.
Противопожарные преграды (противопожарные стены, перекрытия, перегородки, экраны, водяные завесы и т.п.) служат для разделения объема здания на противопожарные отсеки. В пределах отсека противопожарными стенами или перегородками разделяют различные от пожарной опасности помещения и процессы, например складские, вспомогательные, административные и бытовые помещения от производственных. При наличии трудногорючих наружных стен зданий противопожарные стены должны выступать за наружные стены, за карнизы и свесы крыш не менее чем на 30 см, а над кровлей при горючем перекрытии возвышаться на 60 см, при негорючем или трудногорючем - на 30 см. Противопожарные перегородки представляют собой разновидность противопожарных стен.Их широко применяют как в промышленности, так и в гражданском строительстве. Помимо разделения различных по пожарной опасности технологических процессов, противопожарные перегородки выполняют функцию преграды, исключающей распространение продуктов горения при пожаре и последствий взрыва на смежные помещения.
На действующих и проектирующих предприятиях при необходимости применяют зонирование. Противопожарные зоны устраивают с целью ограничения распространения пожара по конструктивным элементам и технологическому оборудованию. Наиболее распространены зоны в виде целых пролетов здания, разделяемых негорючими стенами и покрытиями.
При проектировании зданий и сооружений должны быть предусмотрены эвакуационные выходы для быстрой и безопасной эвакуации людей и материальных ценностей в случае возникновения пожара. Выходы считаются эвакуационными, если они ведут: из помещений первого этажа наружу непосредственно или через коридор, вестибюль, лестничную клетку; из помещений любого этажа (кроме первого) в коридор или проход, ведущий к лестничной клетке или на лестничную клетку, имеющую выход непосредственно наружу или через вестибюль, отделенный от коридора перегородками с дверями (включая остекленные); из помещений в соседние помещения на томжеэтаже, обеспеченные выходами наружу.
Лифты, эскалаторы и другие механические средства передвижения людей в расчет эвакуации не принимаются. Суммарная ширина лестничных клеток в зависимости от числа людей; находящихся на наиболее населенном этаже (кроме перового), а также ширина дверей, коридоров или проходовнапутях эвакуации должна составлять не менее 0,6 м на 100 чел. (за исключением случаев, указанных в соответствующих главах СНиП 2.01.02-85). Минимальная ширина эвакуационных дверей должна быть 0,8 м, а высота дверей и проходов на путях эвакуации 2 м. Предусматривается устройство не менее двух эвакуационных выходов из здания. В отдельных случаях разрешается устраивать один выход.
Двери на путях эвакуации должны открываться по направлению выхода из здания. Двери, ведущие на балконы и площадки, предназначены для эвакуации, двери из помещений, в которых одновременно находится не более 15 чел., а также двери из кладовых площадью не более 200 м2и санитарных узлов допускается устраивать с открыванием внутрь помещений.
Проходы, выходы, коридоров, тамбуры и лестницы не разрешается загромождать различными предметами и оборудованием. На лестничных клетках зданий запрещается устраивать рабочие, складские и другие помещения, выходы из шахт грузовых подъемников, прокладывать промышленные газопроводы, трубопроводы с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями, устанавливать оборудование, препятствующие передвижение людей.