Пожаробезопасность применения современных полимерных строительных материалов при внутренней отделке





Пожаробезопасность применения современных полимерных строительных материалов при внутренней отделке



Выполнила
Корягина Ирина Евгеньевна
ученица 11б класса
МОУ-СОШ № 35 г. Белгорода

Научный руководитель
Черных Вера Николаевна
учитель химии


Белгород, октябрь 2010


Содержание
1. Введение 3
2. Пожаробезопасность применения современных полимерных строительных материалов.. 5
2.1 Характеристика полимерных материалов, используемых при внутренней
отделке (обзор литературы и интернет-источников).....5
2.2 Анализ пожарной обстановки в стране.....9
2.3 Современные подходы к выбору отделочных материалов.10
3 Заключение. 11
4 Список литературы.12
5 Приложение.13




















ВВЕДЕНИЕ
Применение в современном строительстве высокоэффективных полимерных материалов стало настоятельной необходимостью. «Они придают сооружениям современные формы, сокращают затраты труда при монтаже и перевозке, уменьшают массу зданий, что в целом дает значительный технический и экономический эффект»[2]. Полимерные материалы позволили, там, где это, возможно, заменить коррозийно-нестойкие металлы и сплавы, они обладают эластичностью, гибкостью, позволяют создать на их основе материалы с заданными разработчиками свойствами.
Исходным сырьем для получения полимеров служат природный и попутный нефтяной газы, каменноугольный деготь, получаемый при коксовании угля. Крупномасштабное производство полимерных материалов и их использование в строительстве началось в 60-е годы прошлого столетия. В настоящее время в мире производится более 100 млн. тонн полимеров в год, значительная часть которых используется в строительстве. В настоящее время наиболее широко используются такие полимеры, как полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и полистирол. Полимеры используют также как важнейшую составную часть композиционных материалов. При внутренней отделке помещений полимеры повсеместно используются для: покрытия полов (линолеум, ремен, поливинилхлоридная плитка), стен и потолков, тепло- и звукоизоляционного материала (поропласты, пенопласты, сотопласты), краски, эмали, клеи и мастики на полимерной основе.
Мнение о том, что применение полимерных материалов небезопасно оправдывает себя. Некоторые полимерные отделочные строительные материалы способны уже при обычных условиях выделять токсичные субстанции. «Ученые института строительной экологии в Швеции к числу наиболее опасных химических соединений, выделяющихся в атмосферу жилища из полимерных строительных материалов, относят изоцианты, кадмий и антипирены »[2]. Эти компоненты приводят к астме, аллергии, необратимым изменениям в скелете, малокровию, заболеванию почек и другим негативным последствиям. При повышенных температурах и в условиях пожара негативное влияние полимеров и продуктов их разложения усиливается и порой многократно.
Тема предложенной исследовательской работы актуальна, так как участившиеся в последнее время пожары в общественных местах в нашей стране подтверждают, что зачастую гибель людей происходит не из-за контакта с огнем, а при отравлении ядовитыми газами.
Поэтому, целью данной исследовательской работы является выявление опасности, которую таят продукты термического разложения полимерных строительных материалов и обоснование целесообразности использования при отделке жилых помещений некоторых видов полимерных строительных материалов.
Задачи исследования:
- выборочно изучить имеющиеся литературные источники о современных полимерных строительных материалах, используемых при отделке жилых помещений, их устойчивости в ситуации пожара и продуктах термического разложения;
- проанализировать изученный материал и выдвинуть свою гипотезу о безопасности применения некоторых видов полимерных строительных материалов;
- изучить официальные материалы о трагедиях при пожаре, связанных с отравлением продуктами разложения полимерных отделочных материалов;
- сделать вывод о целесообразности использования при отделке жилых помещений некоторых полимерных строительных материалов.
Методы исследования: целенаправленное изучение литературных и Интернет - источников по заявленной проблеме; сравнительный анализ изученного материала; выдвижение и обоснование собственной точки зрения по проблеме, подтверждение точки зрения жизненными ситуациями.
Объектная область- химия полимерных строительных материалов.
Объект исследования - современные полимерные отделочные строительные материалы.
Предмет исследования – устойчивость современных полимерных строительных материалов в ситуации пожара и опасность для человека продуктов термического разложения и горения полимерных отделочных материалов.










Пожаробезопасность применения современных полимерных строительных материалов
(обзор литературных и интернет-источников)

Полимерные материалы, используемые в строительстве при отделке внутренних помещений, имеют органическое происхождение. Как нам известно из школьного курса химии, органические вещества, помимо того, что обязательно содержат в своем составе углерод, еще являются термически нестойкими, поэтому при повышенных температурах они не переходят в новое агрегатное состояние, как большинство неорганических веществ, а разлагаются на новые продукты, как органического, так и неорганического происхождения, которые невсегда являются безопасными. Поэтому, используя для отделки жилых помещений полимерных строительных материалов об этом не следует забывать, так как в случае пожара люди могут погибнуть не в огне, а от удушья ядовитыми продуктами, полученными из, на первый взгляд безопасных, полимерных материалов. Это не значит, что стоит отказаться полностью от синтетических строительных материалов органического происхождения. Без них мы уже не представляем современную жизнь. Они просты в применении, эстетически привлекательны, сравнительно недорогие. Но необходимо подходить к их применению избирательно, не забывая о личной безопасности.
При выборе современных строительных материалов учитывают следующие критерии: достаточная стойкость, надежность и долговечность и зачастую забывают о безопасности. В последнее время в качестве полимерных отделочных материалов чаще используются полимерные композиционные материалы. Помимо полимера они содержат наполнители, пластификаторы, технологические добавки, пигменты и красители, стабилизаторы и другие составляющие. Некоторые добавки также влияют на пожарную опасность материала. Так, например, неорганические наполнители (тальк, мел, слюда, кварц и др.) снижают пожарную опасность, повышают тепло- и химстойкость, твердость и долговечность материала. А вот добавление пластификаторов для придания пластичности и высокоэластичных качеств, которые являются высококипящими малолетучими жидкостями или твердыми веществами, способными растворяться в полимере, наоборот, повышает горючесть полимерного строительного материала, дымовыделение и токсичность продуктов пиролиза и горения. Остальные добавки вводятся в незначительных количествах и практически не влияют на пожарную опасность отделочного материала. Для придания полимерным материалам устойчивости к возгоранию в них специально добавляют антипирен. Химическая природа антипиренов самая разнообразная и невсегда безопасна, но об этом чуть позднее. Какие же полимерные строительные материалы считаются наиболее опасными при пожаре и в чем их отравляющее действие? Значимость фактора токсичности во многих случаях пожаров становится доминирующей. «В продуктах горения многих полимерных строительных материалов наряду с оксидом и диоксидом углерода, присутствуют цианистый и хлористый водород, оксиды азота, акролеин и другие высокотоксичные соединения. Недостаток кислорода, повышенная температура усугубляют токсическое действие продуктов горения»[1] . Существует классификация полимерных строительных материалов по токсичности на: чрезвычайно опасные, опасные, высоко опасные, умеренно опасные и малоопасные. В нашей стране проблемами изучения опасности полимерных строительных материалов занимается Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны. Широко используемые в последнее время термопластичные полимерные материалы, такие как поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, полистирол и др. ставят новые задачи перед исследователями. Сложность оценки поведения этих материалов заключается в том, что они сначала плавятся, а потом горят в виде плава. В некоторых из этих полимерных материалов часто возникает и развивается процесс тления. Особенно это касается теплоизоляционных материалов. Процесс тления часто предшествует развитию пожара. Этот процесс тоже сопровождается выделением токсичных газов. Введение в полимерные материалы антипирирующих добавок, подавляющих пламенное горение, далеко не всегда приводит к замедлению процесса тления. Пожароопасными материалами могут быть полимерные строительные материалы на основе полистирола, полиэтилена, полиметилметакрилата, полиуретана и др. Они загораются от источника зажигания незначительной мощности и активно горят в виде плава. Пенополистирол считают достаточно опасным материалом, он часто применяется для тепло- и звукоизоляции помещений, из него изготавливают плитку для потолка. Считают, что этот материал выделяет токсичное вещество стирол. «Помимо стирола в условиях пожара могут выделяться формальдегид, угарный газ. Если для отделки помещений использовали полиуретан, то при его горении может выделяться большой набор высокотоксичных летучих веществ, в том числе синильная кислота»[2]. «На практике проблема пожарной опасности пенополистирола обычно рассматривается с двух точек зрения – опасности собственного горения материала и опасности продуктов термического разложения и окисления материала. В некоторых изданиях утверждается, что основным поражающим фактором пожаров являются летучие продукты горения. В среднем только 18% людей гибнет от ожогов, остальные -от отравления в сочетании с действием стресса, тепла и др.. Даже при сравнительно небольшом пожаре в помещении, насыщенном полимерными материалами, происходит быстрая гибель находящихся там людей главным образом от отравления ядовитыми летучими продуктами»[3].
Однако существуют и другие точки зрения. «По сравнению с другим большинством современных строительных материалов, остаются недооцененными те качества пенополистирола, благодаря которым он является менее пожаробезопасным [приложение 1].Сам пенопласт не является источником возгорания, но обладает важным свойством самозатухания. При утеплении промышленных и жилых зданий необходимо только соблюдать правила монтажа. При этом следует применять негорючую отделку внутренних поверхностей помещения, также электропроводка должна быть надежной и исправной. Необходимо учесть, что для снижения возможности случайного возгорания теплоизоляционных полистирольных плит вносят на производстве огнеупорные добавки-антипирены » [5]. «Вопреки кажущимся представлениям полимеры, в том числе и полиуретан, сами не горят, горят продукты их термического разложения после длительного воздействия открытого огня Основным компонентом продуктов сгорания на всех стадиях пожара, как при низкой, так и при высокой температурах, является окись углерода»[6]. По данным вышеупомянутых источников, при лабораторных исследованиях «концентрация следов синильной кислоты и окислов азота не достигла предельных значений»[6]. Обычно, условия, созданные лабораторным путем являются экстремальными и в практике реальных пожаров возникнуть не могут. Следы синильной кислоты и оксидов азота образуются также и при сгорании натуральных органических азотсодержащих продуктов, таких как шерсть, кожа, хлопок, древесина. Угарный газ также непременно образуется при горении всех продуктов органического происхождения. Поэтому токсичность, например, пенополиуретана в условиях пожара ничем не выше, сем сосновой древесины или шерсти. «Профессор Эффектергер из Института Гигиены (Германия, Гамбург)» установил на основе своих многочисленных исследований, что продукты сгорания и полукоксования пеноматериалов из жестких пенополиуретанов оказывают заметно меньшее токсичное воздействие, чем натуральные вещества, как еловая древесина или пробка. Это доказывают и результаты пожара в производственном помещении одной из фирм: сгорели или обуглились все деревянные строения, а скорлупы и изделия из пенополиуретана не загорелись, а только покрылись черной копотью» »[6]. Ведущие европейские фирмы, занимающиеся выпуском полимерных строительных материалов, таких как пенополиуретан, поливинилхлорид, пенополистирол и др. прежде, чем предложить материал потребителю проводят многочисленные лабораторные исследования, подтверждающее его безопасность, в том числе и пожарную. По результатам этих исследований дерево считается куда более опасным материалом, чем вышеперечисленные полимеры. «В ходе экспериментов установлено, что в случае пламенного горения дым пластмасс не является более токсичным, чем дым древесины. В случае термоокислительного разложения (без пламени) если образцы имеют одинаковый объем, то дым древесины более токсичен»[6]. К сожалению, на рынке появилось большое число «кустарных» производителей строительных материалов. Качество изготавливаемого ими строительного материала, в том числе и на полимерной основе не соответствует всем разумным нормативам. Теплофизические характеристики такого материала на порядок ниже рекомендуемых, такой материал легко разлагается, понятие «долговечность» в таком случае неприменимо. Как правило, в такой суррогат не добавляют антипирен, поэтому он хорошо горит, а так как химический состав его не известен даже самим химикам – самоучкам, при горении и даже обычной эксплуатации происходит выделение самых разнообразных, в том числе и небезопасных химических веществ.
Изучив имеющуюся литературу о полимерных отделочных строительных материалах, выдвигаем гипотезу, что их применение можно считать пожаробезопасным только в том случае, если материалы высокого качества, и эксплуатируются без нарушений техники противопожарной безопасности.
Для подтверждения своей гипотезы обратимся к официальным источникам трагических событий, связанных с пожарами. К сожалению, эти события являются печальным доказательствами влияния на жизнь и здоровье людей в условиях пожара продуктов горения отделочных строительных материалов, в том числе и полимерного происхождения.



Как известно, в России традиционно две беды: дураки и дороги. Но в последнее время к ним прибавились и другие беды, среди них многочисленные пожары в жилом секторе и местах отдыха и развлечения населения прокатившиеся по стране. При этом в России в огне погибает почти в пять раз больше россиян, чем, например, в аналогичных ситуациях американцев. Особенно остро и трагично это проявилось при пожаре в ночном клубе – ресторане «Хромая лошадь» в Перми. Жертвами этого пожара стали 156 человек погибшими и еще многочисленное количество пострадавших. Причиной пожара СКПРФ называет возгорание пенопласта (на основе полистирола), которым был покрыт потолок зала кафе, от попавшей в него горячей частицы, выброшенной из сработавшего пиротехнического устройства. По данным следствия основная масса людей погибли от отравления угарным газом и продуктами горения. И здесь уместно привести слова доктора технических наук профессора (так уж совпало) Пермского государственного технического университета Бориса Семеновича Баталина, которые были сказаны задолго до пожара, но были услышаны не всеми: «Если пенополистирол нагреть при ограниченном доступе воздуха, то образуется фосген, потому что туда добавлен антипирен, который предохраняет от возгорания. Но фосген – это газовая камера»[4]. Были ли отравления фосгеном или же в пенополистироле содержались бромсодержащие антипирены, которые способны выделять не менее опасный бром, следствие пока эти данные не обнародует. Но то, что полимерные отделочные строительные материалы в «Хромой лошади» были низкого качества уже не вызывает сомнений. Да и эксплуатировались они с халатной, даже преступной небрежностью. Все мы видели с экранов телевизоров, наблюдая за хроникой того страшного пожара, как люди в дыму старались покинуть горящее помещение, а на голову им стекал горящий плав полистирола. Это также усугубило и без того трагическую ситуацию и прибавило пострадавшим дополнительное количество ожогов, которые зачастую повлекли за собой и летальный исход. «Ситуацию при пожаре в пермском клубе «Хромая лошадь» усугубило воспламенение звукоизоляционного материала. Как сообщил ИТАР-ТАСС источник, близкий к следствию, за подвесным потолком был проложен слой пенополистирола. Экспертиза показала, что при горении этот пластик начинает испаряться, выделялся удушливый дым. «Его горение сравнимо с напалом, при возгорании огонь буквально лился сверху на людей», отметил источник агентства. При горении пенополистирол образует высокотоксичные вещества, такие как синильная кислота, оксиды азота. Достаточно одного – двух вздохов и человек погиб»[4]
Эта трагедия, как это не страшно отмечать, послужила фактически доказательством выдвинутой нами гипотезы, что нельзя экономить на безопасности, что нельзя нарушать правила эксплуатации тех или иных материалов, что даже самый безобидный строительный материал в распоряжении халатного человека может оказаться взрывоопасным. К сожалению, российские предприниматели еще не владеют в должной мере культурой бизнеса, когда престиж своего заведения ставится во главу, когда для отделки помещений, где должны находиться люди выбирается качественный, сертифицированный материал. В такой полимерный материал для повышения его устойчивости к возгоранию в качестве антипиренов добавляют, например, фосфорсодержащие соединения, это способствует низкому дымообразованию при возгорании, препятствует коррозии оборудования при переработке. Еще лучшим качествами обладают добавки нанокомпозитов, у которых вредное влияние на окружающую среду сведены к минимуму. В последнее время на мировом рынке появляется все больше огнезащитного отделочного строительного материала на основе полимеров. Появляются современные разработки и отечественного происхождения. Так, например, специалистами научно – исследовательской лаборатории (ЦНИИСК) был разработан ряд оригинальных огнезащитных составов, не уступающих по своим свойствам лучшим зарубежным аналогам. «Такие материалы как «Джокер» и «Монолит» признаны победителями конкурса «Лучший инновационный продукт» в рамках проведения выставки МТРS-2003, MIPS-2004. Эти материалы только за 2003-20004 г.г. были использованы при строительстве более чем 500 объектов в Москве и Московской области. В их числе здание Госдумы, Совета Федерации, Московской Мэрии, сооружения на территории Кремля, стадиона «Лужники» и «Локомотив»»[7]. Инновационными продуктами считаются также кровельные фонари европейских фирм производителей, которые помимо дополнительного безопасного освещения помещений, выполняют функцию вентиляции. Они позволяют предотвратить скопление дыма и газа во время пожара, выполняя одновременно и роль дополнительного люка для возможной эвакуации людей. Открываются эти кровельные фонари автоматически при помощи температурных датчиков. Это лишь небольшая часть примеров имеющихся на современном рынке инновационных материалов, позволяющих обеспечить пожаробезопасность и избежать большого количества жертв. Поэтому представителям бизнеса не следует экономить на безопасности, следить за стремительно развивающим рынком современных строительных материалов и выбирать на нем самые безопасные и качественные продукты.
Заключение
Цели и задачи исследовательской работы достигнуты. Выдвинутая гипотеза нашла свое подтверждение фактами из жизни и позволяет сделать следующие выводы:
в жилых помещениях и в местах пребывания большого скопления населения для отделки использовать только качественные, сертифицированные материалы;
ограничить, а по возможности и полностью исключить в помещениях длительного пребывания людей, особенно детей и подростков использование в качестве отделочного строительного материала композитов на основе термореактивных полимеров;
неукоснительно соблюдать правила противопожарной безопасности и иметь все необходимые средства защиты.
И в заключении хотелось бы отметить, что в этом учебном году нашей школе пришлось отказаться от отделки рекреаций и лестничных пролетов панелями ПВХ. К сожалению, вы вернулись к покраске панелей. Но очень хочется верить, что это не надолго и скоро мы сможем украсить помещение нашей школы безопасными инновационными строительными материалами









Список литературы и Интернет-ресурсов
Баратов А. Н., Андрианов Р. А., Корольченко А. Я. и др. Пожарная опасность строительных материалов. - М.: Стройиздат,1988
Воробьев В.Д., Андрианов Р.А., Ушков В.А. Горючесть полимерных строительных материалов. – М.: Стройиздат, 1978
Баталин Б.С., Евсеев Л.Д. Эксплуатационные свойства пенополистирола вызывают опасения. Журнал «Строительные материалы», №10, 2009
Мальцев В.В. Причиной гибели людей в «Хромой лошади» стали пары пенополистирола. Комментарии к заметке на сайте Вести.ru
www.cgamma.ru/spravochnik/pogarobesopas.nost
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
www.nm.ru














Приложение 1



Материал
Температура самовозгорания, °С
Температура возгорания в результате вспышки огня, °С

Пенополистирол
491
346

ПВХ
454
391

Полиэтилен
349
341

Древесина
260
228-264

Хлопок
254
230-266

Бумага
230
230




















13PAGE 15


13PAGE 141315
















Заголовок 115

Приложенные файлы


Добавить комментарий