ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ЭКСПЕРТИЗ

За прошедшие годы значительно возросли показатели количества пожаров в учреждениях с массовым пребыванием людей. В связи с этим следственные органы на разрешение пожарно-технической экспертизы стали выносить вопросы следующего характера:

• скорость распространения горения;
• характеристики пожарной опасности строительных материалов;
• содержание термозащитной пропитки.

Исследование научно-технической литературы показывает, что обозначенные задачи в криминалистической работе могут быть решены с помощью метода синхронного термического анализа веществ, из-за способности сохранять постоянство их параметров, по которым выявляются потенциальные отклонения состава или технологическую рецептуру при сопоставлении с аналогами.

Анализ термической и химической стойкости, динамики процессов разложения позволяет прогнозировать поведение различных конструкционных материалов в случае пожара, определять зоны термического поражения и основное направление теплового потока.

Методы термического анализа применяют для изучения фазовых и физико-химических превращений, которые происходят внутри соединений или между отдельными соединениями. Тепловые факторы всегда сопровождаются изменением теплотворной способности внутри системы с последующим выделением (поглощением) тепла, а для обнаружения используют метод синхронного термического анализа. Однако, во многих случаях переход может быть связан с изменением массы, которая определяется при помощи термогравиметрического метода.

В конце ХХ века для обнаружения пожароопасных качеств вещества и материалов стали применять термогравиметрический и дифференциально-термический анализы. Для этого вычисляли взаимосвязи между общепризнанными свойствами пожарной опасности (с использованием типового метода) и качествами, полученными с помощью ТГ и ДТ анализов. Работы по экспериментальному обоснованию метода авторы проводили на приборе типа "Линзцейз", а в качестве образца использовали бурые каменные угли с разным содержанием углерода. Было выяснено, что максимум на кривой dt/t = f(t) следует принимать за температуру самовоспламенения вещества. Температурные данные, присвоенные при анализе дифференциально-термических кривых, были ниже, но соответствовали тем значениям, которые определялись обычными методами испытаний (табл. 1).

Таблица 1.

Сравнительные данные по определению температуры самовоспламенения бурых и каменных углей методом ДТА и классическим методом (аппарат Феделера)

Некоторую информацию дает и термогравиметрическая кривая. В статье отмечаются приближенные к температуре воспламенения значения, определяемые некоторыми стандартными методами для исследуемых веществ и материалов, температуры начала потери массы при термогравиметрических исследованиях. Температура же самовоспламенения близка к температуре, при которой теряется 50 % массы образца (табл. 2).

Таблица 2.

Показатели пожарной опасности и термогравиметрические параметры некоторых веществ и материалов

Одной из областей применения дифференциального термического анализа при пожарной инспекции является оценка вероятности возгорания отдельных материалов, которая при нормальных условиях пожара не проявляется. Величина теплоты сгорания материалов и веществ используется в ходе расчета пожарной нагрузки помещения, необходимого для нахождения температурных режимов, локальности возгорания и их источников.

Возможность реагирования материала или продуктов термического разложения с кислородом воздуха определяется методом термогравиметрических и дифференциально-термических анализов по наличию экзоэффектов на кривой. По площади пика можно судить о величине внешнего эффекта и сравнивать по ней различные материалы друг с другом.

В случаях, когда возникает необходимость оценивания теплоты сгорания материала по величине экзоэффекта на кривой не в относительных, а в абсолютных единицах (Дж/г), кроме исследуемого образца, нужно проанализировать в тех же условиях эталон – вещество, при нагреве которого происходят реакции с известным выделением тепла. Обычно в качестве стандарта используют одно вещество с известной теплотой плавления, к примеру – бензойная кислота (C₇H₆O₂).

В расчетах, не требующих абсолютной достоверности, в качестве образца может быть взят наиболее распространенный вид пожарной нагрузки – древесину.

Таким образом, исследовательские методы теплового анализа могут быть использованы при производственных пожарно-технических обследованиях для оценки возможности воспламенения различных веществ и материалов, теплоты сгорания и вероятности распространения горения.