Здания и сооружения, их устойчивость при пожаре

Для испытаний  готовят 10 - 15 образцов исследуемого материала  размером (40х40) мм и фактической толщиной, но не более 10 мм (для образцов пенопластов  допускается толщина до 15 мм). Лакокрасочные  и пленочные покрытия испытывают нанесенными на ту же основу, которая  принята в реальной конструкции. Если область применения лаков и  красок неизвестна, то их испытывают нанесенными  на алюминиевую фольгу толщиной 0,2 мм.

Подготовленные  образцы перед испытаниями выдерживают  при температуре (20±2) °С не менее 48 ч, затем взвешивают с погрешностью не более 0,01 г. Образцы должны характеризовать  средние свойства исследуемого материала.

Проверку режимов  работы установки проводят с помощью  стандартного образца, описание которого приведено в приложении 9. При  этом значения коэффициента дымообразования (D_m) должно быть в пределах:

режим тления (без  инициирующего пламени) D_m = (360±20) м²·кг^-1;

режим горения (с  инициирующим пламенем) D_m = (120±8) м²·кг^-1.

Проведение испытаний

Испытание образцов проводят в двух режимах: в режиме тления и в режиме горения с  использованием газовой горелки (длина  пламени горелки 10 - 15 мм).

Включают электропитание установки в таком режиме, чтобы  плотность теплового потока, падающего  на образец, составляла 35 кВт·м^-2 Контролируют плотность падающего теплового потока с помощью теплоприеминка типа Гордона с погрешностью не более 8 %.

Включают источник и приеминк света. Устанавливают  начальное значение светопропускания, соответствующее верхнему пределу  измерений регистрирующего прибора  и принимаемому за 100%.

Подготовленный  образец помещают в лодочку из нержавеющей стали. Открывают дверцу камеры сгорания и без задержки устанавливают  лодочку с образцом в держатель, после чего дверцу закрывают.

Испытание прекращают при достижении минимального значения светопропускания.

В случае, когда  минимальное значение светопропускания выходит за пределы рабочего диапазона  или находится вблизи его границ, допускается уменьшать длину  пути луча света (расстояние между источником и приеминком света) либо изменять размеры  образца.

При испытаниях в режиме тления образцы не должны самовоспламеняться. В случае самовоспламенения  образца последующие испытания  проводят при уменьшенном на 5 кВт·м^-2 значении плотности теплового потока. Плотность теплового потока снижают до тех пор, пока не прекратится самовоспламенение образца во время испытания.

По окончании  испытания лодочку с остатками  образца вынимают из камеры сгорания. Установку вентилируют в течение 3 - 5 мин, но не менее чем требуется  для достижения исходного значения светопропускания в камере измерений.

В случае, когда  не достигается начальное значение светопропускания, защитные стекла фотометрической  системы протирают тампоном из мягкой ткани, слегка смоченным этиловым спиртом.

В каждом режиме испытывают по пять образцов.

Оценка результатов

Коэффициент дымообразования (D_m) в м²·кг^-1 вычисляют по формуле

, (28)

где V - вместимость камеры измерения, м³;

L - длина пути луча света в задымленной среде, м;

m - масса образца, кг;

Т₀ , T_min - соответственно значения начального и конечного светопропускания, %.

Для каждого режима испытаний определяют коэффициент  дымообразования как среднее  арифметическое по результатам пяти испытаний.

За коэффициент  дымообразования исследуемого материала  принимают большее значение коэффициента дымообразования, вычисленное для  двух режимов испытания.

Сходимость и  воспроизводимость метода при доверительной  вероятности 95 % не должна превышать 15 %.

Условия и результаты испытаний регистрируют в протоколе, форма которого приведена в приложении 1.

Требования безопасности

Установку для  определения коэффициента дымообразования  необходимо помещать в вытяжной шкаф. Рабочее место оператора должно удовлетворять требованиям электробезопасности  по ГОСТ 12.1.019 и санитарно-гигиеническим  требованиям по ГОСТ 12.1.005.

Метод экспериментального определения показателя токсичности продуктов горения полимерных материалов

Аппаратура

Установка для  определения показателя токсичности (рисунок 2) включает в себя следующие элементы.

Рисунок 2 - Установка для определения показателя токсичности

1 - камера сгорания; 2 -держатель образца; 3 - элелектронагревательный излучатель; 4 - заслонки; 5, 18 - переходные рукава; 6 - стационарная секция экспозиционной  камеры; 7 - дверца предкамеры; 8 - подвижная  секция экспозиционной камеры; 9, 15 - штуцеры; 10 - термометр; 11 - клетка для подопытных животных; 12 - предкамера; 13 - предохранительная мембрана; 14 - вентилятор; 16 - резиновая прокладка; 17 - клапан продувки.

Камера сгорания вместимостью 3·10^-3 м³, соединенная с экспозиционной камерой переходными рукавами, выполнена из листовой нержавеющей стали толщиной (2,0±0,1) мм. Внутренняя поверхность, камеры сгорания изолирована асбоцементными плитами толщиной 20 мм. В камере установлен экранированный электронагревательный излучатель размерами (120х120) мм и держатель образца размерами (120х120х25) мм. Излучатель представляет собой нагревательную спираль, размещенную в трубках из кварцевого стекла и расположенную перед стальным полированным отражателем с водяным охлаждением. Он закреплен на верхней стенке камеры под углом 45° к горизонтали. Спираль излучателя сопротивлением (22,0±0,1) Ом изготовлена из проволоки марки Х20Н80-Н (ГОСТ 12766.1) диаметром (0,9±0,1) мм. Электропитание излучателя регулируют с помощью трансформатора и контролируют по показаниям вольтметра с погрешностью не более 0,5 В.

Держатель образца  выполнен в виде металлической рамки, в которой закреплен асбоцементный  поддон. Поддон имеет углубление для  размещения вкладыша с образцом материала. Нагреваемая поверхность образца  и поверхность электронагревательного излучателя параллельны, расстояние между  ними равно 60 мм.

На боковой  стенке камеры сгорания имеется окно из кварцевого стекла для наблюдения за образцом при испытаниях.

На выходе из камеры сгорания размещены заслонки верхнего и нижнего переходных рукавов. Длина верхнего рукава 250 мм, нижнего - 180 мм, проходные сечения рукавов  соответственно (160х40) мм и (160х30) мм. Внутренняя поверхность верхнего переходного  рукава также облицована асбоцементными плитами.

Экспозиционная  камера, состоящая из стационарной и подвижной секций. По периметру  стационарной секции имеется паз  для надувной резиновой прокладки  с рабочим давлением не менее 6 МПа. В верхней части камеры находится  четырехлопастный вентилятор перемешивания  диаметром 150 мм с частотой вращения 5 с^-1. На боковой стенке установлен клапан продувки. На торцевой стенке подвижной секции закреплены предохранительная мембрана, предкамера, штуцеры для подключения газоанализаторов, термометр для измерения температуры в нижней части камеры. Перемещение подвижной секции позволяет изменять объем экспозиционной камеры от 0,1 до 0,2 м³.

Предкамера объемом 0,015 м³, оборудованная наружной и внутренней дверцами и смотровым окном.

Водоохлаждаемый датчик типа Гордона ФОА-013 и регистрирующий прибор типа А 565-001-06 с диапазоном измерений  от 0 до 100 мВ для контроля плотности  теплового потока. Погрешность измерения  плотности теплового потока не должна быть более ± 8 %.

Для непрерывного контроля состава газовоздушной  среды в экспозиционной камере используют газоанализаторы оксида углерода (ГИАМ-5М  с диапазоном измерений от 0 до 1 %, допустимой погрешностью ±2%), диоксида углерода (ГИАМ-5М с диапазоном измерений  от 0 до 5 %, допустимой погрешностью ±2 %) и кислорода (МН 5130-1 с диапазоном измерений от 0 до 21 %, допустимой погрешностью ±2 %).

Термометр лабораторный любого типа с диапазоном измерений  от 0 до 100 °С, с погрешностью не более 1 °С.

Подготовка к  испытаниям

При наладке установки  следует определить параметры напряжения на спирали электронагревательного излучателя, при которых обеспечиваются заданные уровни плотности теплового  потока. Для измерения величины падающего  теплового потока водоохлаждаемый  датчик ФОА-013 закрепляют на нейтральном  участке держателя образца. Измерения  проводят при герметизированной  экспозиционной камере и открытых заслонках  переходных рукавов. По результатам  измерений строят график зависимости  плотности падающего тепловою потока (Q) от напряжения на спирали электронагревательного излучателя.

По величине плотности  теплового потока определяют значение температуры испытания (t_исп), соответствующее температуре нагреваемой поверхности контрольного (негорючего) образца из асбоцемента. Для определения (t_исп) используют данные, приведенные в табл. 1.

Таблица 1 -  Величина плотности теплового  потока

Q, кВт·м-2	10,0	13,5	18,0	23,0	28,0	32,5	38,0	44,0	52,5	65,02
tисп , °С	300	350	400	450	500	550	600	650	700	750

 

Установку следует  считать готовой к испытаниям материалов, если при контрольной  проверке:

значения плотности  падающего теплового потока соответствуют  установленным значениям напряжения на спирали электронагревательного излучателя;

выход СО в условиях термоокислительного разложения порошковой целлюлозы (фракция 0,25-0,75) массой 2,5 г  при температуре испытания 450 °С (плотность падающего теплового  потока 23 кВт·м^-2) составляет (200±4) мг·г^-1;

концентрация  СО в экспозиционной камере за время  выдерживания 30 мин снижается не более чем на 5 % от первоначального  уровня.

Для испытаний  готовят не менее 10 образцов размером (40х40) мм фактической толщины, но не более 10 мм. Образцы кондиционируют в лабораторных условиях не менее 48 ч и затем взвешивают с погрешностью не более 0,1 г. Они должны характеризовать  средние свойства исследуемого материала.

Предварительно  образцы каждого материала подвергают воздействию тепловых потоков различной  плотности, обеспечивающих в каждом последующем опыте повышение  температуры испытания образца  на 50 °С. При этом находят значение температуры испытания материала  в режиме термоокислительного разложения (тления). Оно должно быть на 50 °С ниже температуры, при которой наблюдается самовоспламенение образца.

Проведение испытаний

Материалы испытывают в одном из двух режимов - термоокислительного  разложения или пламенного горения, а именно в режиме, способствующем выделению более токсичных смесей летучих веществ. Режим пламенного горения обеспечивается при температуре  испытания 750°С (плотность падающего  теплового потока 65 кВт·м^-2). Критерием выбора режима основных испытаний служит наибольшее число летальных исходов в сравниваемых группах подопытных животных.

При проведении основных испытаний в установленном  режиме находят ряд значений зависимости  токсического действия продуктов горения  от величины отношения массы образца  к объему установки. Для получения  токсических эффектов ниже и выше уровня 50 % летальности изменяют объем  экспозиционной камеры при постоянных размерах образцов материалов.

Примечание - При  определении токсического эффекта  учитывают гибель животных, наступившую  во время экспозиции, а также в  течение последующих 14 суток.

Затравку животных проводят статическим способом. В  каждом опыте используют не менее 8 белых мышей массой (20±2) г. Продолжительность  экспозиции составляет 30 мин. Температура  воздуха в предкамере за время  экспозиции не должна превышать 30 °С , а концентрация кислорода должна быть менее 16 % об.

Примечание - В  отдельных случаях по требованию заказчика время экспозиции может  быть изменено в пределах 5 - 60 мин.

Предусматривают следующий порядок проведения испытания. Нагнетают воздух в надувную прокладку  до давления 0,6 МПа, проверяют заземление установки, исправность приборов и  оборудования, эффективность вентиляции. Подают воду для охлаждения излучателя, после чего включают его на соответствующее  напряжение. Заслонки переходных рукавов, клапан продувки, дверца камеры сгорания находятся в положении “закрыто”.

Взвешенный образец  материала помещают, а при необходимости  закрепляют во вкладыше, имеющем комнатную  температуру. Клетку с животными  устанавливают в предкамере, наружную дверцу которой закрывают.

С момента выхода электронагревательного излучателя на стабилизированный режим (через 3 мин  после включения) открывают заслонки переходных рукавов и дверцу камеры сгорания. Вкладыш с образцом без  задержки помещают в держатель образца, после чего дверцу камеры сгорания быстро закрывают. Отмечают время начала экспозиции животных в токсический среде.

По достижении максимальных значений концентрации СО и СО₂ в экспозиционной камере заслонки переходных рукавов закрывают. Снимают напряжение с нагревательного элемента излучателя. Включают на 2 мин вентилятор перемешивания.

По истечении  времени экспозиции животных открывают  клапан продувки, заслонки переходных рукавов и наружную дверцу предкамеры. Установку вентилируют не менее 10 мин. Регистрируют число погибших и выживших животных.

Примечание - В  случае определения показателя токсичности  продуктов горения при условии  кратковременной (5 - 20 мин) экспозиции затравку животных начинают с момента  достижения максимальных значений концентрации СО и СО₂, но не позднее чем через 15 мин после разложения образца.