Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

Кафедра пожарной и промышленной безопасности

ИЗУЧЕНИЕ ОБУГЛЕННЫХ ОСТАТКОВ МАТЕРИАЛОВ

ПРИ РАССЛЕДОВАНИИ И ЭКСПЕРТИЗЕ ПОЖАРОВ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

для студентов 5-го курса, обучающихся по специальности 2800104

«Пожарная безопасность»

Воронеж 2014

УДК 614.8(07)

ББК 38.96я73

Составители

К.А. Скляров, Е.А. Сушко, А.П. Паршина

Изучение обугленных остатков материалов при расследовании и экспертизе пожаров: метод. указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Расследование и экспертиза пожаров» для студ. спец. 280104 / Воронежский ГАСУ; составители: К.А. Скляров, Е.А. Сушко, А.П. Паршина. – Воронеж, 2014. – 32 с.

Приводится последовательность выполнения лабораторных работ по всем разделам курса «Расследование и экспертиза пожаров»: цель исследований, теоретические сведения по данному разделу, описание применяемых установок и приборов, методика проведения работы и оформление результатов. Приведены справочные данные.

Предназначены для студентов специальности 280104 «Пожарная безопасность» очной формы обучения.

Ил. 17. Табл. 5. Библиогр.: 7 назв.

УДК 614.8(07)

ББК 38.96я73

Печатается по решению научно -методического совета

Воронежского ГАСУ

Рецензент – Г.И. Сметанкина, полковник внутренней службы, к. т. н., начальник кафедры государственного надзора

Оглавление

Введение………………………………………………………………………….	4
1. Техника безопасности…………………………………………………….......	4
Лабораторная работа №1 «Исследование лакокрасочных покрытий»……….	5
Лабораторная работа №2 «Исследование полимерных материалов»..……….	12
Лабораторная работа №3 «Изучение горения металлов и сплавов»…………	17
Лабораторная работа №4 «Исследование обугленных остатков древесины и древесных композиционных материалов»…………………………………	22
Библиографический список…………………………………………………......	32

Введение

Методические указания для проведения лабораторных работ по дисциплине «Расследование и экспертиза пожаров» предназначены для слушателей высших учебных заведений пожарно-технического профиля при обучении их инженерно-техническим аспектам мероприятий по установлению очага и причины пожара. В работе кратко изложены основы исследования обгоревших остатков основных отделочных и строительных материалов, наиболее часто применяемых при строительстве общественных и производственных зданий и сооружений. А также описана техника осмотра и изъятия на исследование отдельных объектов с применением современных методов и технических средств.

Методические указания разработаны в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Расследование и экспертиза пожаров».

Целью проведения лабораторных работ является обучение студентов навыкам установления причины и места очага пожара. В результате изучения курса студент должен изучить:

- цели, задачи и основной круг вопросов, решаемых при осмотре места пожара, при исследовании обгоревших остатков отделочных и строительных материалов, пожарно-технической экспертизе;

- основы методологии выявления очаговых признаков и установления места возникновения (очага) пожара;

- методические основы определения причины пожара;

- современные инструментальные методы и средства исследования вещественных доказательств, изъятых с места пожара.

В описании каждой лабораторной работы приводится последовательность действий студента при выполнении работы. Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы проводится инструктаж по общим правилам безопасности, приемам работы с отдельными приборами и установками, мерам пожарной профилактики. По окончании инструктажа студенты расписываются в специальном журнале.

1. Техника безопасности

1. Приборы и установки должны быть заземлены.

2. Рабочие места должны удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям.

3. Приступать к выполнению лабораторной работы необходимо только после тщательного изучения методических указаний и разрешения преподавателя.

Лабораторная работа №1

Исследование лакокрасочных покрытий

1.1. Цель работы: изучить состав, свойства, номенклатуру и температурные диапазоны информативности лакокрасочных покрытий, цели, задачи и порядок проведения визуального осмотра обгоревших лакокрасочных покрытий, а также методы их исследования.

1.2. Теоретические сведения

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) — это композиционные составы, наносимые на отделываемые поверхности в жидком или порошкообразном виде равномерными тонкими слоями и образующие после высыхания и отвердения пленку, имеющую прочное сцепление с основанием. Сформировавшуюся плёнку называют лакокрасочным покрытием, свойством которого является защита поверхности от внешних воздействий (воды, коррозии, температур, вредных веществ), придание ей определённого вида, цвета и фактуры.

Лакокрасочные покрытия (ЛКП) обычно состоят из трех групп компонентов (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схема состава лакокрасочного покрытия

Пленкообразователь – это обычно органический синтетический полимерный материал, образующий пленку при высыхании краски.

Пигменты (красители) придают краске необходимый цвет. В красках и эмалях на основе органических растворителей применяются в основном неорганические пигменты, реже используются органические пигменты.

Наполнители в красках тоже в основном неорганической природы. В водно-дисперсионных красках наполнитель – мел.

При нанесении лакокрасочного покрытия растворитель по мере высыхания испаряется. На окрашенной поверхности образуется покрытие, состоящее из пленкообразователя и пигмента.

Лакокрасочные покрытия классифицируются по типу растворителя и маркируются по типу пленкообразователя (рис 1.2).

Рис. 1.2. Схематическое изображение маркировки лакокрасочных покрытий

Изменение свойств ЛКП при нагревании

При воздействии температуры пожара органические составляющие ЛКП (в первую очередь пленкообразователь, а также пигмент) подвергаются термической деструкции.

Неорганический пигмент или продукт его разложения обычно остается. В лаковом покрытии пигмент и наполнители отсутствуют, поэтому оно выгорает полностью.

Визуальный осмотр окрашенных поверхностей после пожара

При визуальном осмотре обгоревшего ЛКП оценивается только цвет обгоревшего покрытия.

Тенденции в изменении цвета лакокрасочного покрытия при нагревании можно проследить на примере покрытия из белой водно-дисперсионной краски по изменению при изотермическом нагреве относительной оптической плотности в спектрах отражения (рис. 1.3.). Величина оптической плотности D характеризует степень черноты слоя краски – чем больше D, тем краска темнее.

Любое красочное покрытие изменяет цвет по следующей схеме: желтеет→коричневеет→чернеет→светлеет→достигает цвета наполнителя (пигмента). При этом, после выгорания пленкообразователя красочное покрытие меняет свои физико-механические свойства. Цвет ЛКП позволяет оценить степень термического поражения окрашенных конструкций (табл. 1.1., табл. 1.2.).

Рис. 1.3. График изменения относительной оптической плотности спектра отражения белой водно-дисперсионной краски при нагревании

Таблица 1.1

Изменение цвета НЦ, МА и ПФ покрытий при нагреве

Температура, оС	НЦ	МА, ПФ
200 300 400 500 600	Среднее потемнение Темный (черный)	Легкое потемнение Среднее потемнение
	Черный цвет Среднее потемнение Цвет неорганических пигментов и наполнителей

Таблица 1.2

Изменение цвета белого водно-дисперсионного покрытия при нагревании

Температура, оС	Цвет
100 200 300 400 500 и выше	Белый Светло-желтый Бежевый - коричневый Темно-коричневый – черный Белый

Инструментальное исследование проб обугленных остатков ЛКП

Для выявления зон термических поражений на окрашенных конструкциях и предметах на месте пожара сначала отбирают пробы обгоревших остатков лакокрасочного покрытия. Обгоревшую краску аккуратно соскабливают, стараясь не захватывать подложку (штукатурку и другие материалы с малой механической прочностью). Отбор проб целесообразен на одной высоте по периметру помещения. Масса пробы, в зависимости от метода исследования, составляет от 1-2 мг до 0,5 г.

Исследование обугленных проб ЛКП можно проводить двумя методами:

- определение зольности обугленных остатков ЛКП и величины убыли органической массы. Метод заключается в сравнении зольности проб одной и той же краски взятых на одной высоте по периметру помещения. При этом, чем выше зольность пробы, тем выше степень ее термических поражений.

- ИК-спектроскопия обугленных остатков ЛКП заключается в определении спектральных критериев, позволяющие оценить степень термического поражения красочного покрытия. Данный метод позволяет достаточно точно определить температуру нагрева окрашенной конструкции. Осуществляется это с помощью обработки результатов на ЭВМ, при этом определяется максимальная температура нагрева с точностью до 10 ^оС.

Исследование обгоревших остатков ЛКП позволяет получать информацию в зависимости от состава ЛКП в различных температурных зонах места пожара. Так, например, НЦ – покрытие дает информацию в диапазоне температур от 150 до 450 ^оС, МА, ПФ покрытия от 200 до 500 ^оС, а водно-дисперсионные от 200 до 950 ^оС. У водно-дисперсионных красок верхняя температурная граница выше – за счет того, что они содержат в качестве наполнителя мел (карбонат кальция), который разлагается при нагревании на окись кальция и углекислый газ при температуре 900-950 ^оС, таким образом, по составу обгоревших остатков можно определить достигала ли в исследуемой зоне температура 900-950 ^оС.

При температуре ниже 150 – 200 ^оС изменений в покрытиях, которые можно зафиксировать, практически не происходит. Выше 450 – 500 ^оС органическая составляющая ЛКП полностью выгорает.

Методика исследования обугленных остатков ЛКП хорошо дополняет другие методики исследования строительных и конструкционных материалов в низкотемпературном диапазоне. В целом различные объекты и методы исследования хорошо дополняют друг друга, перекрывая практически весь температурный диапазон возможный при пожаре (рис. 1.4).

ЛКП окалина

1000 ^оС

900

800

700

600

500

400

300

200

Холоднодеформированные

изделия