Виды горения и пожароопасные свойства веществ и материалов.

Горением называют физико-химический процесс, для которого характерны три признака: химическое превращение, выделение тепла, излучение света. Основа горения - экзотермическая окислительно-востановительная реакция (или комплекс реакций) вещества с окислителем. Окислителями могут быть хлор, бром, сера, кислород, кислородосодержащие и другие вещества.

Однако чаще приходится иметь дело с горением в атмосфере воздуха, когда окислителем является кислород.

Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника воспламенения. Но и в этом случае горение будет возможным, если горючие вещество и кислород (или другой окислитель) находятся в определенном количественном соотношении, а тепловой импульс имеет запас тепла, достаточный для нагревания вещества до температуры его воспламенения. Если мало горячего вещества в смеси с воздухом или мало кислорода (менее 14-16%), процесс горения не начнется.

Горение может быть вызвано непосредственным воздействием на горючее вещество открытого пламени или накаленного тела, слабым, но беспрерывным и продолжительным нагреванием горючего вещества, самовозгоранием, взрывом, химической энергией (трение, удар, давление), лучистой энергией тепла, нагретым до высоких температур воздухом и т.д.

Количество тепла, выделяемого при полном сгорании вещества и горючего вещества, называют теплотой сгорания.

При горении большая часть тепла идет на нагревание окружающей среды, строительных конструкций и самих горючих веществ. Тепло в окружающую среду передается путем теплопроводимости, конвекции и излучения.

Под теплопроводимостью понимают перенос тепловой энергии при непосредственном соприкосновенном веществ, материалов и конструкций. Конвекция - это перенос тепловой энергии в результате перемещения или перемешивания частиц жидкости или газа. Конвективные потоки на крупных пожарах достигают больших скоростей, что приводит к перебросу на значительные расстояния горящих головней и искр. Тепловое излучение представляет собой перенос тепловой энергии в виде электромагнитных волн.

Скорость распространения горения по поверхности горючего материала зависит от его агрегатного состояния, теплофизических свойств, плотности распределения в пространстве и сечения элементов горючей загрузки, метеорологических и других условий.

Существенное значение для оценки пожарной опасности того или иного вещества, материала имеет температура его воспламенения, совоспламенения и вспышки.

Воспламенение - это возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Температурой воспламенения является температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.(Температура воспламенения зависит не только от природы вещества, як и от атмосферного давления, процентного содержания кислорода в воздухе других условий. Даже для одного и того же вещества температура воспламенения может колебаться от 250 до 350°С, для торфа 225 до 280°С.

К причинам, которые могут вызвать повышение температуры вещества с его воспламенения, относятся непосредственное воздействие открытого огня лучистая энергия, искра электрического тока, теплота солнечных лучей, раз-

ряд молнии и др. Чем ниже температура воспламенения материала, тем более он огнеопасен.

Есть материалы, которые при известных условиях могут самовозгораться. Самовозгорание - это появление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества в отсутствие источника зажигания. Процесс самовозгорания ускоряется, когда накопление тепла, а следовательно и нарастание температуры, происходящее в результате процесса окисления (привлечение кислорода из воздуха), превышав количество тепла, рассеиваемого в окружающую среду.

Процесс теплового самовозгорания состоит из двух стадий - самонагревания и самовоспламенения (тления).(Температурой самовозгорания называют самую низкую температуру вещества, при которой возникает его самонагревание, температурой самовоспламенения - самую низкую температуру вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся возникновением пламенного горения.

В зависимости от температуры самовоспламенения все горючие вещества условно делят на две группы: вещества с температурой самовоспламенения выше температуры окружающей их среды и вещества с температурой ниже температуры окружающей среды. Относящиеся к первой группе вещества способны самовоспламеняться только в результате нагрева их выше температуры окружающей среды. Вещества второй группы могут самовоспламеняться без нагрева, так как окружающая их среда уже нагрела их до температуры самовоспламенения. Такие вещества представляют большую пожарную опасность и называются самовозгорающимися.

Среди материалов, используемых в строительстве, особенно подвержены самовозгоранию волокнистые материалы: пакля, тряпки, опилки, пропитанные различными маслами, а также торф, каменные и бурые угли, сложенные в штабеля. При перевозке грузов самовозгораются хлопковая шелуха, пряжа, прядильные отходы, промасленные концы и очесы, древесный уголь, дробленые жмыхи и др.

По скорости, с которой протекает горение, различают вспышку, воспламенения и взрыв.

Температурой вспышки паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей называют самую низкую температуру горючего вещества, при которой над поверхностью его образуются газы и пары, способные вспыхивать в воздухе от источника от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения. Температура вспышки веществ колеблется в широких пределах. Для ацетона, бензина, сырой нефти она составляет 28°С и ниже, керосина, скипидара - от 28 до 45°С, креозота, мазута, дизельного топлива- от 45 до 120°С.

В процессе вспышки, протекающий крайне быстро, смесь газов и паров жидкости или другого вещества с воздухом сгорает, после чего горение прекращается. Быстрое прекращение горение объясняется тем, что выделенного при вспышке количества тепла не хватает для воспламенения.

Особенно опасны взрывы. Взрывом называют мгновенное разложение или сгорание вещества, при котором выделяется большое количество газов и пара, создающих огромное давление на окружающую среду.

Горение смесей горючих газов и паров с воздухом способно распространяться не при любых соотношениях компонентов, а лишь в определенных пределах, называемых концентрационными пределами воспламенения (взрыва). Минимальную и максимальную концентрации горючих газов и паров в воздухе, при которых смеси способны воспламеняться, называют нижним концентрационными пределами воспламенения,

Все смеси, концентрация которых находятся между пределами воспламенения и способны распространить горение, называют взрывоопасными.

Смеси, концентрации которых находятся ниже нижнего и выше верхнего пределов воспламенения, а замкнутых объемах гореть не способны и являются безопасными. Однако смеси, концентрации которых находятся выше верхнего предела воспламенения, при выходе из замкнутого объема в воздухе гореть диффузным пламенем, т.е. ведут себя, как пары и газы, не смешанные с воздухом.

Все строительные материалы по их способности возгораться (воспламеняться) под действием источника зажигания подразделяются на три группы: негорючие, трудногорючие и горючие.

Негорючие материалы под действием огня или высокой температуры не тлеют и не обугливаются. К ним относятся все естественные и искусственные неорганические материалы (пемза, туф, мрамор, глиняный и силикатный кирпич, железобетон и др.), применяемые в строительстве металлы, а также гипсовые и гипсоволокнистые плиты при содержании органической части до 8% массы, минераловые плиты при на синтетическом, крахмальном или битумном связующем при содержании его до 6%.

Трудногорючие материалы способны гореть под действием источника зажигания, но не способны к самостоятельному горению после его удаления.

Трудногорючими являются материалы, состоящие из негорючих и горючих составляющих. Это асфальтовый бетон, гипсовые бетонные материалы, содержащие органический наполнитель более 8% массы, минераловатные плиты на битумном связующем при содержании его от 7 до 15%, глиносоломенные материалы со средней плотностью менее 900кг/м²,войлок, вымоченный в глиняном растворе, древесина, подвергнутая глубокой пропитке огнезащитными составами, цементный фибролит, некоторые полимерные материалы.

Горючие материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня. К этим материалам относят древесину, толь, рубероид, торфоплиты, войлок, а также материалы на основе пластических масс (древесностружечные и древесноволокнистые плиты и т.п.).