18.06.2020 by Milena Riedl

Оценка пожарной опасности облицовочных материалов в существующих зданиях

Университет Квинсленда в сотрудничестве с Целевой группой по аудиту несоответствующей строительной продукции (NCBP) в Квинсленде, Австралия, предложил схему, обеспечивающую надежную методологию оценки пожарной опасности облицовочных материалов в существующих зданиях, основанную на глубоком понимании соответствующих явлений пожара. Термогравиметрический анализ повышает надежность системы. Читайте здесь о том, как этот метод применяется для оценки риска распространения внешнего огня на здания.

Сайт "Облицовочные материалы" Library содержит обширную базу данных по облицовочным материалам, основанную на их составе и воспламеняемости как отдельных компонентов. В дальнейшем она может быть использована для проведения анализа опасности. База данных является инструментом для квалифицированных инженеров, позволяющим адекватно идентифицировать пожарную опасность и количественно оценить потенциальное распространение огня от облицовочных материалов. Университет Квинсленда в сотрудничестве с Целевой группой по аудиту несоответствующей строительной продукции (NCBP) в Квинсленде, Австралия, предложил структуру, обеспечивающую надежную методологию оценки пожарной опасности облицовочных материалов в существующих зданиях, основанную на глубоком понимании соответствующих пожарных явлений. Горючесть облицовочных материалов (алюминиевых композитных панелей, изоляции и т.д.) определяется на основе устоявшихся схем испытаний, широко принятых в инженерном сообществе по пожарной безопасности. Эти системы были применены и прошли экспертную оценку в рамках исследований пожарной безопасностиarch по изучению огнестойкости алюминиевых композитных панелей и изоляционных материалов в Квинслендском университете и Эдинбургском университете. Подробную информацию о методологии можно найти здесь! Методология включает в себя определение пиролиза и окисления с помощью NETZSCH STA 449 F3 Jupiter® .

Как анализ с помощью термогравиметрии поддерживает концепцию?

Термогравиметрический анализ (ASTM E1131) используется для анализа термического разложения материалов в зависимости от температуры. С помощью этого метода можно определить реакции, при которых происходит потеря массы, такие как пиролиз и окисление. ТГА включен в протокол испытаний для повышения надежности системы. Теоретически других методов идентификации и количественного определения материалов достаточно, но добавление дополнительного метода для проверки результатов позволяет уменьшить возможную ошибку.

Подготовка образцов

Образцы ТГА отбирались с боковой стороны образца, поэтому данные усреднялись по всей глубине. Для устранения влияния инструмента для отбора образцов сначала удалялся самый внешний слой инкапсуляции. Образцы имели форму чешуек small (0,5-3 мм в длину), чтобы минимизировать тепловые градиенты через образец. Они слегка вдавливались в дно тигля, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт с термопарой на тензодатчике.

Как проводить анализ с помощью термогравиметрического анализа

  • Постоянная скорость нагрева 20°C мин-1 от 50 до 800°C. В конце каждого испытания добавлялся десятиминутный изотермический режим нагрева в воздухе для предотвращения прилипания тиглей к тензодатчику;
  • Одно испытание в атмосфере воздуха и одно испытание в атмосфере азота, в общей сложности два испытания на образец;
  • Скорость потока газа 150 мл мин-1 с дополнительным потоком азотной продувки 20 мл мин-1 во всех случаях;
  • Использовались тигли из глинозема (Al2O3) объемом 85 мкл, диаметром 8 мм и без крышек;
  • Масса образца в общем случае составляла 10,0 мг с максимальным отклонением в 2,5 мг. Тем не менее, для некоторых образцов это было невозможно из-за объема тигля, поэтому целевая масса была уменьшена.
Рисунок 1: Измерение ТГА материала плакировки в атмосфере азота (справа) и воздуха (слева)

Приведенные на сайтеots результаты ТГА относятся к одному из видов изоляционной пены, причем один тест проводится на воздухе, а другой - в азоте. Результаты показывают, что материал подвергается пиролизу (245 - 383°C) и образует уголь в азоте. В кислороде этот уголь вступает в экзотермическую реакцию окисления (пик 581°C). Выход древесного угля довольно низок и схож с некоторыми пенопластами с низкими эксплуатационными характеристиками при пожаре, поэтому можно ожидать, что эксплуатационные характеристики этого пенопласта также будут низкими.

Заключение

Несмотря на высокую температуру окисления, тепловая инерция этого материала чрезвычайно мала, поэтому он быстро воспламеняется. Альтернативные варианты облицовочных материалов Library просто указывают, что это изоляция, и не содержат никаких указаний на возможное поведение при пожаре.

„Цель создания базы данных "Облицовочные материалы" Library - предоставить инженерам-практикам данные о пожарных характеристиках, чтобы они могли оценить риск распространения внешнего огня на здания. База данных помогает инженерам в принятии решений, она дешева и проста для перекрестных ссылок. Результаты TGA обеспечивают дополнительную надежность идентификации материала, которая используется для перекрестного сопоставления пожарных характеристик материала без необходимости проведения инженером собственных пожарных испытаний.“

Dr Martyn S. McLaggan
arcНаучный сотрудник и координатор проекта "Облицовочные материалы Library"