8.3 Класифікація твердих горючих матеріалів
У відповідності з ГОСТом 12.1.044-89 “Пожаровзрывоопасность веществ и материалов” твердими називаються матеріали, температура плавлення або розкладання яких перевищує 50оС, а також речовини, що не мають температуру плавлення (деревина, тканини).
ТГМ можна класифікувати за декількома ознаками: 1) за хімічним складом і 2) за їх поведінкою при нагріванні.
За хімічним складом (рис.8.4).
Рис. 8.4
За своїм хімічним складом всі тверді речовини можна поділити на два великих класи:
1. Органічні.
2. Неорганічні.
Органічні тверді речовини, в свою чергу, діляться на підкласи. Матеріали, основою яких служать вуглеводневі сполуки, прийнято відносити довуглеводнів. Це можуть бути природні, штучні і синтетичні полімерні матеріали, до складу яких входять вуглець, водень, азот і кисень. По структурі вуглеводні - це матеріали однорідної будови.
У окрему підгрупу можна винести природні органічні речовини, основою яких служить целюлоза. До них відносяться матеріали рослинного походження (деревина, бавовна), і на відміну від штучних і синтетичних полімерів вони є не однорідними матеріалами, а являють собою суміш природних полімерів. Поведінка в умовах пожежі всіх рослинних матеріалів досить схожа, і з цієї причини їх об'єднують в одну групу – целюлозовмісних матеріалів.
Органічні речовини, до складу яких входять такі елементи, як сірка, фосфор, кремній, галоїди і метали, в умовах пожежі характеризуються особливим режимом горіння, виділенням при згорянні особливо токсичних речовин і з цієї причини їх виділяють в особливу групу - елементоорганічних сполук.
Неорганічні тверді горючі речовини - це метали і металоїди. Практично всі метали, крім металів платинової групи, при нормальних умовах окислюються на повітрі. Але до горючих відносяться тільки ті, які можуть запалюватися на повітрі від відкритого джерела запалювання середньої потужності і самостійно горіти після його видалення. Найбільш горючими є лужні і лужноземельні метали.
Металоїди - це речовини, у яких нарівні з металевими властивостями спостерігаються і неметалічні. До них відносять фосфор, миш'як, кремній, сірку. Механізм їх займання багато в чому нагадує особливості горіння металів.
За поведінкою матеріалів при нагріванні.
Найбільше значення для працівників пожежної охорони має поведінка ТГМ при їх нагріванні. Різні тверді матеріали при нагріві поводяться по-різному. Так парафінова свічка при нагріванні спочатку починає плавитися, переходить в рідкий стан, а потім пари парафіну займаються і горять. При нагріванні ж деревини матеріал не плавиться, а розкладається, і займаються летючі продукти розкладання. У процесі горіння утворюється твердий вуглецевий залишок, який потім горить в гетерогенному режимі, і це горіння ми можемо спостерігати у вигляді розжареного вугілля.
Таким чином, якщо при нагріванні рідин відбувається лише їх випаровування, то у разі твердих матеріалів процеси, що супроводжують нагрівання, значно більш складні і різноманітні.
Розглянемо основні процеси, що протікають в матеріалі з поглинанням теплової енергії, яка поступає ззовні. Їх можна представити у вигляді наступної схеми (рис. 8.5).
Рис. 8.5
Як видно зі схеми, всі тверді речовин можна розділити на два класи: що газифікуються при нагріванні і безгазові (рис. 8.6).
Рис. 8.6
Безгазові конденсовані речовини при горінні не утворюють газоподібних продуктів, а, отже, горіння протікає в гетерогенному режимі. Сюди можуть бути віднесені антрацит, кокс, вуглець, деякі нелеткі метали, а також різні термітні суміші, продуктами згоряння яких є нелеткі конденсовані речовини - оксиди металів.
Переважна більшість конденсованих речовин відносяться до першого класу – ТГМ, що газифікуються. При нагріванні вони за рахунок випаровування (сублімації) або розкладання переходять в газоподібний стан, після чого здійснюється гомогенне горіння продуктів газифікації.
У свою чергу ТГМ, що газифікуються, ділять на дві великі групи за ознакою, яким чином вони переходять в паро- газовий стан. Тверді горючі речовини, які переходять в газоподібний стан через рідку фазу (в умовах підвищеної температури плавляться), прийнято називати твердими горючими речовинами першого роду.
Процес займання ТГМ 1-го роду повторює процес підготовки і займання горючих рідин. Горіння протікає повністю в гомогенному режимі.
Тверді горючі матеріали, які переходять в газоподібний стан за рахунок сублімації або термічної деструкції молекулярного складу і при цьому не переходять в рідкий стан, прийнято називати твердими горючими речовинами другого роду. При горінні речовин цієї групи можливе горіння як в гомогенному режимі газоподібних продуктів розкладання або сублімації, так і окислення на поверхні твердого залишку, що утворився при розкладанні, – гетерогенний режим горіння.
ВИСНОВОК: Характер поведінки ТГМ при нагрівання потрібно враховувати при використанні цих матеріалів в будівництві. Пожежна небезпека ТГМ, що газифікуються, більша ніж безгазових ТГМ. Найбільшу небезпеку мають ТГМ 1-го роду, тому що при пожежі за рахунок розплавлення та розтікання цих матеріалів площа горіння може збільшуватися. На пожежах відбувається одночасне горіння ТГМ першого і другого роду, тому процеси плавлення одних і розкладання інших протікають паралельно, хоч в більшості будівель основну масу становлять матеріали другого роду.