Исследование обгоревших остатков древесно-стружечных плит

 

Древесно-стружечные плиты (ДСП) получают, как известно, горячим прессованием древесных частиц (древесной стружки), смешанных со связующим веществом. По способу прессования ДСП подразделя­ются на плиты плоского прессования (однослойные, трехслойные, мно­гослойные) и экструзионные. Подробно номенклатура плит ДСП приведена в ГОСТ 10632-77. Наибольшее распространение имеют плиты плоского прессования, плотностью 600-800 кг/м³, толщиной 16-19 мм. В качестве связующего почти во всех отечественных производствах в на­стоящее время используется мочевино-формальдегидная (кар­ба­мид­ная) смола КФ-МТ. Среднее содержание ее в плите 8-11 % масс. [54].

Процесс термического разложения древесных композиционных материалов аналогичен термическому разложению древесины и состоит из нескольких стадий: нагревание, низкотемпературный пиролиз компонентов древесного комплекса, выделение летучих продуктов, их воспламенение, пламенное горение газообразных летучих и гетерогенное горение твердого остатка. Этот процесс также сопровождается рядом сложных химических превращений, основные из которых рассмотрены выше для древесины.

Рис. 1.25. Зависимость величины потери сечения ДСП (hп) от длительности горения при различных средневременных температурах на поверхности горящей плиты, 0С: 1 - 350; 2 - 400; 3 - 500; 4 - 600, (± 50 0С). (Плиты плоского прессования толщиной 16 мм, Балдерайского завода, г. Рига и Ленинградского завода им. Халтурина; закрашены точки для экструзионных плит Череповецкого ДОЗ толщиной 19 мм)

Аналогично древесине, кинетика обугливания ДСП и физико-химические свойства их обугленных остатков, образующихся в условиях, приближенных к пожару, определяются, главным образом, двумя факторами: температурой и длительностью теплового воздействия. Однако, в отличие от древесины, в ДСП не наблюдается достаточно четко выраженного различия по плотности между углем и недеструктированной частью, поэтому замерить глубину обугливания Н довольно сложно. Необходим другой параметр, объективно отражающий степень термического поражения данного материала и надежно коррелирующийся с условиями теплового воздействия на плиту. Исследования показали, что таковым параметром является убыль сечения плиты в точке отбора пробы (h_п). ДСП как плоского прессования, так и экструзионные, практически не вспучиваются при горении и образуют плотную массу. Убыль сечения плиты за счет выгорания происходит уже с первых минут и последовательно возрастает с увеличением температуры и длительности нагрева (рис. 1.25).

Из физико-химических свой­ств углей с условиями теплового воздействия на плиту коррелируется удельное электросопротивле-ние (рис. 1.26), содержание углерода, остаточное содержание летучих веществ, функциональный состав по данным ИК-спект­ро­скопии, интенсив­ность люминесценции ацетоновых экстрактов. Однако, наиболее ин­форма­тивен и удобен для использования в экспертных целях метод определения удельного электросопротивления. Зависимость удельного электросопротивления от температуры и длительности горения фор­мально мо­жет быть выражена ки­нетиче­ским урав­нением Аррениусова ти­па для химических реакций второго порядка. Совместное его решение в системе с кинетическим уравнением потери се­чения конструкции да­ет возможность рассчитать ориентировочную температуру и дли­­тельность го­рения ДСП в точ­ке отбора проб обугленных остатков [33, 55].

Рис.1.26. Зависимость логарифма удельного электросопротивления обугленных остатков ДСП от длительности горения и средневременной температуры, 0С: 1- 350; 2- 500; 3- -600; 4-700, (± 50 0С)

При необходимости исследования обугленных ос­татков ДСП на мес­те пожара выполняется тот же объем работы, что и при исследовании обуг­ленных остатков дре­весины. От­бор проб углей осу­ществ­ляют аналогич­но древесине. Предварительно в точках отбора проб штангенциркулем измеряют величину потери сечения пли­ты (h_п). Делают это либо путем прямого замера, либо находят по разности меж­ду толщиной пли­ты в точке отбора пробы и толщиной ее на участке, не подвергавшемся термическому воздействию. Аналогично уг­лям древесины проводят также подготовку проб к исследованию и измеряют их удельное электросопротивление.

Расчет ориентировочных значений температуры T и длительности термоокислительной деструкции плиты t в ходе пожара проводят по результатам определения h_п и P с помощью следующих формул:

 

T = 4080/{ln [h_п × P/(11-P)]+3,61}, K, (1.29)

 

t = exp{1,5 ln (h_п)+0,5 ln [P/(11-P)]+0,51}, мин. (1.30)

 

 

Кроме того, Т и t по результатам измерения удельного электросопротивления проб обугленных остатков можно определить с помощью номограммы (рис. 1.27), которой пользуются аналогично номограмме для древесины.

Формулы и номограмма получены по экспериментальным данным для трехслойных плит плоского прессования плотностью 700 кг/см³ и толщиной 16 мм (как указывалось выше - наиболее распространенных). Однако они могут быть применены для ориентировочного определения Т и t и на других типах неогнеза­щищенных ДСП, в том числе, сплошных экструзионных.

Рис. 1.27. Номограмма для ориентировочного определения температуры и длительности горения ДСП (—hп, мм; - - - Р = lgR, Ом × см)

В заключение приведем пример пожара, на котором исследование обугленных деревянных конструкций использовалось для выявления очага пожара.

Пожар произошел в апреле 1987 г. в кирпичном одноэтажном здании постройки XIX века, переоборудованном под склад. Здание имело размеры 44´15 м, высоту 9 м. Здание было бесчердачное с деревянным покрытием и шиферной кровлей, полы дощатые по деревянным лагам; по периметру здания имелись оконные проемы щелевого типа шириной 0,3 м и высотой 2,5 м. Внутри здание разделялось пополам кирпичной стеной на два складских помещения. В обоих помещениях были устроены деревянные настилы по деревянным балкам и стойкам, создававшие в этих помещениях как бы вторые этажи. Вход в склад и проход на первый и второй этажи был из тамбура, выгороженного кирпичными стенами в центре здания. Отопления склад не имел и кладовщики приходили в него из основного здания только для выдачи материалов; освещение осуществлялось светильниками марок РН-200 и ПГ-60. Склад был закрыт и опечатан накануне пожара в 14 часов 20 мин. Общий пакетный выключатель на щите во входном тамбуре склада был выключен.

Пожар был обнаружен ночью в 3 часа 52 мин по внешним признакам горения (пламени в окнах). Пожарные прибыли быстро, т.к. склад находился рядом с объектовой пожарной частью, но интенсивное горение происходило уже на значительной части помещения склада. Активному развитию пожара склада способствовала очень эффективная естественная вентиляция; здание было построено и использовалось в прошлом веке в качестве арсенала, и, чтобы " порох всегда был сухим", в стенах по всему периметру здания с интервалом в 1,5 м были проложены специальные вертикальные вентканалы. Отдушины этих каналов размером 20´15 см располагались внутри помещения, на уровне пола.

В результате пожара произошло обрушение кровли, почти полностью выгорели и обрушились строительные конструкции внутри склада; сгорели (полностью и частично) находившиеся на складе материалы и изделия.

Пожарная нагрузка на складе была большой и разнообразной - там хранились канцелярские товары и бумага в рулонах, спецодежда, обувь, резиновые изделия, электротехнические приборы, изделия из пластмассы и т.д.

По визуальным признакам очаг пожара следовало искать в левой (от входа) части склада (рис. 1.28); здесь больше, нежели в правой части, выгорели материалы, изделия, деревянные конструкции; кроме того, пожарные утверждали, что в момент их прибытия более интенсивное горение происходило именно в левой части склада. А вот где конкретно в левом крыле здания на площади 300 м² мог располагаться очаг, визуальным осмотром установить было невозможно. Не помогла и расчистка пола на стадии динамического осмотра - в полу имелись не один - два, а множество прогаров, практически на всей площади склада.

Чтобы обнаружить зону очага, поначалу попробовали исследовать пробы цементного камня между кирпичами, отобранные на высоте 1,5 м от пола по всему периметру стен левого крыла склада. Методика анализа такого рода материалов при поисках очага пожара (см. далее гл.6) тогда еще не была разработана, поэтому исследования решили провести в порядке эксперимента. Пробы цементного камня перетирали с бромистым калием, прессовали в таблетки и снимали ИК-спектры на спектрофотометре ИКС-29. По спектрам рассчитывали величину спектрального критерия:

S = ,

который, по нашему мнению, должен был бы отражать степень термического разложения карбонатов кальция в цементном камне (полоса 1440 см^-1) в пределах от 0 до 1. Полученные расчетные значения критерия приведены на рис. 1.28. Из имеющихся данных можно заключить, что зон наибольших термических поражений стен в складе, как минимум, четыре. Но как здесь дифференцировать очаг пожара и очаги горения?

Рис. 1.28. Результаты инструментальных исследований стен и пола склада: а) ИК-спектроскопия проб цементного камня между кирпичами стен (цифрами показаны расчетные значения критерия S; заштрихована зона наибольших термических поражений); б) измерение электросопротивления древесных углей лаг пола; расчетные значения Т и t. Обозначения на плане: 1 - левая (северная) часть склада; 2 - правая (южная) часть склада; 3 - входной тамбур

При большом количестве и разнообразии пожарной нагрузки, причем на двух этажах склада, сделать это было нелегко. И, чтобы определиться с местом расположения очага пожара, пришлось отбирать и исследовать древесные угли.

Выше отмечалось, что на полу при динамическом осмотре были обнаружены множественные прогары, рассредоточенные практически по всей площади пола. Пробы углей отбирали в этих прогарах с боковых поверхностей лаг пола, так как на самом полу и верхней стороне лаг угольный слой, как правило, был нарушен растоптан, сколот при тушении и расчистке пола). Пробы углей готовили и исследовали измеряли электросопротивле-ние, рассчитывали температуру и длительность пиро лиза древесины) по методике, изложенной выше. Полученные результаты приведены на рис. 1.28. Судя по этим данным, наибольшая длительность пиролиза балок пола (3,0-4,8 час) имела место в северо-восточной части ле­вого (северного) кры­ла склада. Эта зона соответствует одной из зон наибольших термических поражений кирпичной кладки стен (рис. 1.28, а) и есть все основания предполагать, что это и есть очаг пожара. В других зонах горение происходило значительно менее длительно, хотя температура в некоторых из них была выше, а в некоторых (зона справа от входа в левое крыло склада) даже аномально высока. В последней зоне на находившихся там изделиях (рулонах сетки Рабица) имелись очень странные проплавления. Впрочем, к вопросу о природе этих проплавлений и аномальной температурной зоны на полу мы вернемся позже, в главе 5. Итак, благодаря исследованию обугленных лаг пола, очаг пожара был установлен. Сложнее было с вопросом о причине пожара. В конечном счете эксперты пришли к выводу, что источник зажигания не находился в закрытом складе, а, вероятно, был заброшен через окно в северо-восточной части склада. Северо-восточный угол здания обращен к лесу, не виден со стороны дороги и соседней пожарной части; он был, таким образом, идеальным местом для подхода злоумышленника к складу.

Через несколько лет после пожара выяснилось, что версия о поджоге была верной. Обнаружился и поджигатель - бывший работник пожарной части, расположенной рядом со складом.

 

 

ГЛАВА 3

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: