2. Сущность процесса горения

Треугольник огня. В XVIII в. Лавуазье доказал, что огонь возникает только в результате сочетания воспламеняющихся элементов. Сегодня мы знаем, что горение — это химическая реакция окисления, взаимодей­ствие вещества с кислородом. Эта химическая реакция может быть очень медленной, как в случае образования ржавчины; медленной, как в печи с плохой тягой; быстрой, как при горении дерева.

Для горения необходимо наличие трех объединенных факторов: горючего материала, окислителя (в основном в роли окислителя выступает кислород воздуха) и энергии загорания (источника огня). Схематически можно изобразить это явление в форме треугольника, каждая из сторон которого представляет собой один из вышеуказанных факторов.

Кривая температура — время — это стандартная кривая, формула которой Т – Т₀= 345 log₁₀ (8t+l)°C используется официальными органи­зациями для определения пределов огнестойкости строительных мате­риалов и конструкций. Фактически кривая температура — время реального пожара отличается от теоретической стандартной кривой фазой более или менее быстрого снижения температуры либо в силуc применения средств тушения пожара, либо в силу исчезновения окисли­теля или горючего материала.

Огнестойкость — это свойство строительных элементов и конструк­ций сохранять несущую способность, а также сопротивляться образо­ванию сквозных отверстий, прогреву до критических температур и рас­пространению огня.

Способность материала сопротивляться огню характеризуется: а) стойкостью против действия огня в зависимости от времени, прошед­шего с момента начала пожара до потери несущей способности; б) сопро­тивлением прониканию дыма и пламени в зависимости от времени, в течение которого материал отвечает условиям непроницаемости для горючих газов и пламени; в) обеспечением противопожарной защиты в зависимости от времени, в течение которого температура необогреваемой поверхности материала не поднимается выше определенных значений.

Таким образом, строительные элементы могут быть отнесены к разряду стойких к огню, защищающих от пламени или обеспечивающих противопожарную защиту. Одна и та же конструкция может быть отнесе­на к двум разрядам: например, дверь обеспечивает противопожарную защиту в течение получаса, но защищает от пламени на протяжении часа.

Сопротивление огню — это способность материала в большей или меньшей степени противодействовать развитию пожара.

Горючесть. Большую или меньшую горючесть тела (его способность гореть) определяют три фактора.

1. Теплотворная способность — количество тепла (в ккал), выде­ляемого при полном сгорании 1 кг вещества. Так, 1 кг дерева обладает теплотворной способностью 4000 ккал.

В противопожарной защите эта единица используется для опреде­ления теплового потенциала помещения, т.е. тепла, выделяющегося при полном сгорании находящихся в нем материалов.

Несколько примеров теплотворной способности вещества (ккал) приведены ниже:

Горючий спирт 6000

Уголь 7500

Нейлон 7500

Мазут для отопления 10000

Бутан 13000

Пропан 18000

Водород 35000

2. Содержание кислорода в воздухе. Способность тела гореть уменьшается с уменьшением содержания кислорода в воздухе. Обычное содержание его составляет 21%, однако горение возможно при падении уровня кислорода примерно до 15%.

3. Степень влажности среды также влияет на способность тела к воспламенению. Чем суше среда, тем быстрее воспламеняется тело. Так, корзины для бумаг вспыхивают от небрежно брошенного окурка из-за повышенной способности к воспламенению у сухой бумаги.

Если сегодня мы можем любоваться старым Парижем, то лишь благодаря гипсу, который Людовик XIV приказал применять при строитель­стве зданий. Бутовая кладка, грубо оштукатуренная гипсом по обрешетке, образуя перекрытие или внутренние стены, доказали свою хорошую огнестойкость. Когда пожарным приходится тушить пожар в старом здании, они поражаются его замечательной огнестойкости.

Это неудивительно: гипс содержит около 20% кристаллизационной воды. Он относится к разряду негорючих материалов, так как при действии огня вода высвобождается и ее пары препятствуют повышению темпе­ратуры, поглощая тысячи килокалорий и тем самым замедляя распро­странение огня на материал, который гипс защищает.

Древесина является горючим материалом, но вместе с тем обладает характерной особенностью обугливаться при горении с постоянной сред­ней скоростью 0,7 мм/мин, что создает изолирующий экран. В дополнение к низкой проводимости тепла этот экран защищает внутренние слои древесины от проникания огня.

Пожарники опасаются входить в охваченное огнем здание, имеющее металлические опоры. Действительно, металлические опоры, не покры­тые защитным слоем, расширяются под действием высокой температуры и сужаются под действием охлаждающей их воды. Кроме того, при 450 °С наступает предел текучести незащищенной стали, что увеличивает опасность обрушения конструкции. В старых жилищах с каркасом из толстых дубовых балок пожарники работают без опасений. Дерево, конеч­но, горит, но при больших сечениях переугливание древесины происходит медленно. Кроме того, при горении дерева выделяется светлый дым, что является редчайшим подарком для пожарных конца прошлого века.

Например, огнестойкость конструкции из дуба сечением в 1 мм превышает 1 мин. Это означает, что если ваша дверь имеет толщину 35 мм, то она будет сопротивляться огню по крайней мере 35 мин. Можно добиться еще лучшего результата, увлажняя дверь.

В таблице приведены результаты эксперимента, выполненного Научно-техническим центром по строительству. Материал: дубовая дверь размером 1,85 х 0,8, толщиной 35 мм.

Обычно в городах пожарным нужно не более 10 мин, чтобы прибыть на место происшествия. Запомните: глухая, плотно закрытая дверь спасет вам жизнь.

Скрытый и открытый пожары. Скрытый пожар протекает без видимого пламени и дает обильный дым либо из-за вида сгорающих материалов, либо из-за недостатка кислорода и отсутствия тяги. Открытый пожар отличается видимым пламенем, значительным излуче­нием тепла и слабым выделением дыма.

Таблица 16.2