Полимерные материалы

1. Полимерные материалы.

В отличие от древесины полимерные материалы содержат меньше углерода и кислорода. Поэтому для их горения требуется в 1,5-2 раза больший объем воздуха. Так как процесс горения обеспечен недостаточным количеством кислорода, то происходит неполное сгорание, что сопровождается большим дымовыделением. Параметры дымообразования изменяются в широком диапазоне, при этом общее время достижения максимального дымообразования колеблется от 1 до 20 мин. Наполнители и другие компоненты делают процесс горения неоднородным. Отличительными особенностями горения полимеров в сравнении с древесиной являются повышенное потребление кислорода, высокие температуры (1400°С) и выделение большого количества тепла, дыма и токсинов.

Многие полимеры характеризуются высокой скоростью распространения пламени, которая в 5-6 раз выше, чем у древесины (от 1,5 до 3,9 см/мин). Полистирольные пенопласты по распространению пламени наиболее пожароопасны (4-5 см/мин).

Полихлорвинил (ПХВ) при температуре выше 230°С разлагается с выделением газообразных продуктов, которые при 300°С воспламеняются, и пламя достаточно быстро распространяется по поверхности материала, самовоспламенение которого происходит при 450-600°С. При 600°С ПХВ выделяет хлористый водород (55 мг/л) - наиболее токсичный продукт, который через 5-10 мин вызывает смерть при концентрации 4,5 мг/л воздуха. Горение сопровождается интенсивным выделением дыма.

Полистиролы также воспламеняются от малозначительных источников зажигания, горят с большим выделением дыма и сажи. Температура воспламенения 210-310, самовоспламенения - 440°С. Продукты горения токсичны.

1. Тепло- и звукоизоляционные материалы.

Тепло- и звукоизоляционные материалы бывают горючими и негорючими. Горючие материалы имеют низкую теплостойкость (колеблется от 70 до 200°С). Пенопласт уже при 80°С начинает выделять соединения перекисного типа, а при 180°С в газовой смеси появляется фосген.

Строительный войлок имеет температуру воспламенения 287°С, самовоспламенения - 370 °С и обладает способностью к самовозгоранию; при горении выделяет много едкого дыма.

С введением в действие СНБ 2.02.01-98 «Пожарно-техническая классификация зданий, строительных конструкций и материалов» номенклатура основных пожарно-технических показателей строительных материалов несколько расширена и изменена, что позволит более детально подойти к оценке пожарной безопасности строительных материалов и конструкций при определении области их применения.

В соответствии с указанным документом устанавливаются следующие пожарно-технические показатели строительных материалов - горючесть, воспламеняемость, распространение пламени по поверхности, токсичность продуктов горения и дымообразующая способность.

По горючести строительные материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г).

Для негорючих строительных материалов другие показатели пожарной опасности не определяются и не нормируются.

Горючие строительные материалы подразделяются на группы Г1 (слабогорючие), Г2 (умеренно горючие), Г3 (нормально горючие) и Г4 (сильногорючие).

По воспламеняемости стройматериалы подразделяются на три группы - В1 (трудновоспламеняемые), В2 (умеренно воспламеняемые) и В3 (легковоспламеняемые).

По строительным материалам, относящимся к легковоспламеняющимся, а также горючим жидкостям дополнительно устанавливаются такие показатели пожаровзрывоопасности по ГОСТ 12.1.044, как температура вспышки, температура самовоспламенения, концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения), а также способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами.

Для классификации материалов по группам воспламеняемости используют показатель критической поверхностной плотности теплового потока, при котором возникает устойчивое пламенное горение.

По распространению пламени по поверхности материалы делятся на четыре группы - РП1 (не распространяющие), РП2 (слабо распространяющие), РП3 (умеренно распространяющие) и РП4 (сильно распространяющие).

По токсичности продуктов горения материалы делятся на четыре группы - Т1 (малоопасные), Т2 (умеренно опасные), ТЗ (высокоопасные) и Т4 (чрезвычайно опасные).

Группы строительных материалов по токсичности продуктов горения определяются в соответствии с ГОСТ 12.1.044. Показатель токсичности - это отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызвали гибель 50% подопытных животных[2].

По дымообразующей способности материалы делятся на три группы - Д1 (с малой дымообразующей способностью), Д2 (с умеренной дымообразующей способностью) и ДЗ (с высокой дымообразующей способностью).

Обязательность определения данных показателей обусловлена введением в разрабатываемые нормативные документы системы противопожарного нормирования и стандартизации ограничений к применению строительных материалов, имеющих худшие показатели.

2 Воздействие строительных материалов

Техногенное загрязнение природы, появление на рынке новых, плохо изученных с точки зрения воздействия на человека, строительных материалов, нарушение технологических процессов при строительстве, использование в быту и для промышленных целей мощного электротехнического и электронного оборудования могут существенно ухудшить качество окружающей среды.

Если каждый отдельно взятый человек не в состоянии изменить к лучшему макросреду своего обитания (города, поселка, района или отдельной улицы), то свою квартиру, загородный дом, участок земли необходимо изучить на предмет отсутствия загрязнений и, при их выявлении, устранить вредное воздействие.

Среди вредных для человека химических и физических факторов следующие:

1.  Вредные летучие вещества, растворенные в воздухе – пары растворителей красок, грунтовок, шпатлевок, строительных мастик, клеев, герметиков, компаундов, наполнителей, связующих веществ. Всего 42 химических соединения.

2.  Вредные пылеобразные вещества, содержащиеся в воздухе помещений и улицы, внесенные в помещения извне, а также в результате производства строительных работ. Всего 100 веществ – пылевидных загрязнителей.

3.  Акустическое (шумовое) загрязнение в слышимом человеком диапазоне, а также ультразвуковом и инфразвуковом.

4.  Все параметры микроклимата, включая интенсивность теплового излучения.

5.  Излучения ионизирующие и не ионизирующие, поля электромагнитные, электростатические.

6.  Световая среда.

7.  Наличие и концентрация Радона в помещениях[3].

Приведенный список факторов практически всесторонне учитывает современные потребности в изучении комплекса возможных вредных воздействий техногенного характера на человека.

3 Химический состав строительных материалов

В строительстве применяют разнообразные строительные материалы и изделия, отличающиеся внешним видом, строением, химическим составом, показателями свойств и качеств.

В зависимости от происхождения, назначения, условий эксплуатации, вида сырья, технологии получения, свойств все строительные материалы разделяют на отдельные группы, т. е. их классифицируют.

По происхождению различают строительные материалы природные и искусственные. Природными материалами являются древесина, горные породы (природные камни), природные битумы и асфальты. К искусственным материалам и изделиям относят цемент, керамзитовый гравий и песок, керамический кирпич, железобетонные конструкции, стекло и др.

Химические свойства выражают степень активности материала к химическому взаимодействию с реагентами внешней среды и способность сохранять постоянными состав и структуру материала в условиях инертной окружающей среды. Некоторые материалы склонны к самопроизвольным внутренним химическим изменениям в обычной среде. Ряд материалов проявляет активность при взаимодействии с кислотами, водой, щелочами, растворами, агрессивными газами и т. д. Химические превращения протекают также при технологических процессах производства и применения материалов.

Рассмотрим более подробно химический состав некоторых материалов.