Наличие характерных зависимостей "время воспламенения — плотность теплового потока" т = f (q) при испытаниях на установке ISO 5657 (российский аналог ГОСТ 30402-96) было установлено и исследовано в работе. Однако конкретных способов применить полученные зависимости для определения способности материала к воспламенению, кроме как для оценки методом экстраполяции порогового значения соответствующего времени термического воздействия 900 с (которое может быть определено и экспериментальным путем) предложено не было. В то же время именно в зависимости х = f (q) содержится наиболее ценная информация о воспламеняемости материала, которая может быть использована для моделирования его поведения в условиях реального пожара.
В настоящее время в стандарте, при классификации материалов по воспламеняемости, такой параметр, как время воспламенения никаким образом не учитывается, хотя и фиксируется. В то же время использование при классификации лишь порогового значения плотности теплового потока, при которой в течение более чем 900 с не наблюдается воспламенение, может приводить к парадоксальным результатам.
Например, что считать более опасными с точки зрения воспламеняемости (табл. 3), материалы относящиеся к группе В3 (легковоспламеняемые) или к группе В2 (умеренновоспламеняемые)?
Как видно из результатов испытаний, представленных в табл. 3, для воспламенения материалов 1 и 2 нужна меньшая критическая плотность теплового потока, чем для материалов 3 — 6, но с другой стороны, время предварительного прогрева материалов 1 и 2 значительно превышает время предварительного прогрева образцов материалов 3-6, что позволяет сделать вывод, что для воспламенения образцов 1 и 2 требуется подвести значительно больше энергии.
Таблица 3. Результаты испытаний строительных материалов на воспламеняемость по ГОСТ 30402-96
В то же время, согласно классификации, они попадают в различные группы по воспламеняемости. Образцы 1 и 2 — в более опасную группу В3, а образцы 3-6 — в менее опасную группу В2.
Таким образом, критическим параметром при классификации материалов по воспламеняемости должна являться не только величина критической поверхностной плотности теплового потока (КППТП), но и время воспламенения, точнее зависимость х= f (q). Можно предположить, что наиболее опасными, с точки зрения воспламеняемости, являются материалы. Плотность теплового потока, соответствующего границе групп воспламеняемости (при которой в течение 900 с воспламенения не наблюдалось); q2 — максимальное значение теплового потока в условиях испытаний (согласно, q2 = 50 кВт/м2).
Очевидно, что материалы 1 и 2 (см. табл. 3) подойдут к граничному значению теплового потока (20 кВт/м2) со значительно большими величинами S, чем материалы 3 — 6.
Ввиду того, что пожар является нестационарным процессом и характеризуется непрерывным нарастанием температур и тепловых потоков, вряд ли можно считать абсолютно надежным критерием воспламеняемости КППТП без учета того, как быстро материал способен воспламениться при других тепловых потоках, более высоких, чем КППТП.
Оценка способности строительных материалов к распространению пламени по поверхности на основе анализа экспериментальных зависимостей "глубина распространения фронта пламени — время"
Метод испытаний по ГОСТ Р 51032-97 оперирует при классификации строительных материала по способности к распространению пламени по поверхности параметром КППТП, при которой материал не способен к дальнейшему распространению пламени. В данном методе испытаний также может наблюдаться ситуация, когда материалы, имея близкие значения КППТП, достигают данной критической точки поверхности за различное время.
Распространение фронта пламени в условиях испытаний характеризуется различными зависимостями v(x), где v — скорость распространения фронта пламени, х — время испытания. Очевидно, что зависимость v(x) имеет очень важное значение для динамики распространения пожара и было бы целесообразно использовать ее при классификации строительных материалов.
Не исключено, что при построении адекватной физической модели распространения фронта пламени в условиях стандартных испытаний данные характеристики, применяя масштабный фактор, станет возможным использовать и при моделировании распространения пламени на различных объектах в условиях реального возникновения и развития пожара.
Для использования при моделировании распространения пламени по поверхности в условиях реального пожара данных, полученных в условиях лабораторных испытаний, большое значение будет иметь оптимальное соответствие между лабораторным и реально наблюдающимся распределениями поверхностной плотности теплового потока.
Заключение
В настоящее время в отечественной методологии испытаний строительных материалов на пожарную опасность регистрируются и используются при классификации критические значения физических величин, и никаким образом не учитывается динамика их изменения. В то же время проведенный в статье анализ позволяет сделать вывод, что в действующих методиках существует возможность получения различных динамических характеристик, несущих весьма полезную информацию о потенциальной пожарной опасности материалов.
Учитывая нестационарность процесса развития реального пожара, представляется весьма перспективным направление дальнейшего совершенствования методов испытаний, позволяющих исследовать динамику различных испытательных процессов, а также использовать динамические характеристики при классификации материалов по степени пожарной опасности и, возможно, при моделировании поведения материалов в условиях реального пожара.
Необходимо заметить, что временные зависимости характеристик пожарной опасности более чувствительны к различным внешним факторам и поэтому немаловажным представляется параллельное совершенствование метрологических и калибровочных процедур, позволяющих учитывать влияние на процесс испытания различных факторов и жестко контролировать их влияние.
Именно одновременное решение этих двух вопросов (использование при классификации динамических характеристик и разработка надежных метрологических и калибровочных процедур) позволит достичь лучшей сходимости и воспроизводимости результатов, получаемых в различных лабораториях, повысит надежность получаемых результатов и приемлемый уровень их использования в системе противопожарного, в особенности "гибкого", нормирования.