Введение

Первым из всех технических регламентов, который был утверждён в России, является Федеральный закон №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [4] (далее №123-ФЗ), что говорит о важности вопроса пожарной безопасности. Пожарная безопасность актуальна для всех потребителей тепловой изоляции, как для юридических, так и для физических лиц. В ст. 13 №123-ФЗ установлена классификация строительных материалов по пожарной опасности. Данная классификация основывается на способности материалов образовывать опасные факторы пожара.

Выдержки из №123-ФЗ:

«…2. Пожарная опасность строительных, текстильных и кожевенных материалов характеризуется свойствами:

1) горючесть;

2) воспламеняемость;

3) способность распространения пламени по поверхности;

4) дымообразующая способность;

5) токсичность продуктов горения.

3. По горючести строительные материалы подразделяются на горючие (Г) и негорючие (НГ)…

…Горючие строительные материалы согласно №123-ФЗ подразделяются на следующие группы:

1) слабогорючие (Г1);

2) умеренногорючие (Г2);

3) нормальногорючие (Г3);

4) сильногорючие (Г4)…»

Для материалов, относящихся к группам горючести Г1-Г3, по №123-ФЗ не допускается образование горящих капель расплава при испытании, при этом для материалов, относящихся к группам горючести Г1 и Г2, не допускается в принципе образование капель расплава.

В рамках данного исследования рассматривался только показатель «Горючесть», так как показателем «Горючесть» в России регламентируется применение теплоизоляционного материала. В других странах, как правило, «Горючесть» менее важна, нежели токсичность и дымообразующая способность.

В соответствии с ГОСТ 30244–94 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть» [5] (далее ГОСТ 30244) имеется классификация — табл. 1.

Исследование тепловой изоляции на основе вспененного полиэтилена в форме трубок. Часть 4. Пожарная безопасность теплоизоляционных материалов. 1/2020. Фото 1

Потребителям необходимо достоверно знать группу горючести, так как от неё напрямую зависит вероятность возгорания материала. Например, при попадании искр от сварки или работы угловой шлифовальной машины на материал Г1 риск возгорания будет невысок, а при попадании на Г4 риск возгорания будет существенным.

Помимо классификации материалов по группам горючести, нормируются по степени ответственности объекты, на которых действуют требования по минимально разрешённой группе горючести используемых строительных материалов.

Так, для объектов с низкой степенью ответственности (объекты, на которых пожарная безопасность незначительно влияет на возможные риски нанесения вреда здоровью людей) допускается предусматривать материалы Г3-Г4.

Для объектов, где высок риск нанесения вреда одновременно большому количеству людей (это школы, жилые дома, бизнес-центры и т. д.), необходимо предусматривать материалы с Г1-Г2. Это регламентируется в СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» [6] пунктом 5.18:

«Теплоизоляционные конструкции из материалов с группой горючести Г3 и Г4 не допускается предусматривать для оборудования и трубопроводов, расположенных:

а) в зданиях, кроме зданий IV степени огнестойкости, одноквартирных жилых домов и охлаждаемых помещений холодильников;

б) в наружных технологических установках, кроме отдельно стоящего оборудования;

в) на эстакадах и галереях при наличии кабелей и трубопроводов, транспортирующих горючие вещества».

Данный пункт обязателен к применению по Постановлению Правительства РФ №1521-ПП «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений«» [7].

В связи с изложенным выше очевидно, что показатель пожарной опасности по группе горючести подлежит обязательному контролю. Нарушения или подделки должны отслеживаться, поскольку это напрямую влияет на жизнь и здоровье множества людей. К сожалению, практика ЛТИ доказывает актуальность высказывания М. Е. Салтыкова-Щедрина: «Строгость российских законов смягчается необязательностью их исполнения».

Примечание: теплоизоляция на основе вспененного полиэтилена может соответствовать Г1; материалы Г2-Г4, как правило, получаются не из-за завышенных требований к безопасности в России, а из-за желания производителя сэкономить на антипиренах [по ГОСТ 12.1.033 [8] — это вещества или смеси, добавляемые в материал (вещество) органического происхождения для снижения его горючести], поскольку антипирены существенно усложняют процесс производства изделия из вспененного полиэтилена, а также увеличивают количество брака среди готовой продукции, а некоторые антипирены увеличивают и токсичность материала.

Проблематика испытаний вспененного полиэтилена в форме трубок

В соответствии с ГОСТ Р 56729–2015 «Изделия из пенополиэтилена теплоизоляционные заводского изготовления, применяемые для инженерного оборудования зданий и промышленных установок. Общие технические условия» [9], пожарнотехнические характеристики изделия определяются по ГОСТ 30244–94 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть» [10] (далее ГОСТ 30244).

Метод, приведённый в ГОСТ 30244, однозначно не подходит для определения горючести теплоизоляционного материала из вспененного полиэтилена в форме трубок по следующим моментам:

1. ГОСТ 30244 регламентирует требования, применимые к большинству строительных материалов, обладающих в основном высокой плотностью (от 1000 до 3000 кг/м³) в сравнении с теплоизоляционными материалами (ТИМ), которые имеют сверхнизкие показатели (например, плотность вспененного полиэтилена составляет 20–40 кг/м³).

Данная особенность ТИМ накладывает ряд дополнительных требований на проведение испытаний по методу из ГОСТ, которые не учтены в стандарте, что делает невозможным получение качественных, истинных результатов.

2. В связи с тем, что ГОСТ 30244 не регламентирует проведение испытаний для ТИМ в форме трубок, производители поставляют на экспертизу листовой материал (плоские образцы для испытаний) и его результаты распространяет на трубчатые изделия, что некорректно.

3. Следует отметить, что горючесть можно считать условным показателем, так как разработчики ГОСТ 30244 и №123-ФЗ условно и в некоторых случаях безосновательно приняли, что какой-то материал относится к группе горючести Г1, а другой — к Г2. Так, теплоизоляция в любом случае сгорает за десять минут после начала испытания, поэтому речь идёт уже о распространении и поддержании самостоятельного горения. Если смотреть на проблему шире, то способность к возгоранию и дальнейшему горению присуща каждому материалу (например, пожары категории D «Пожары металлов»), поэтому очень сложно чётко ввести структуру определения группы горючести для всех строительных материалов одновременно.

Очевидно, что применение метода по ГОСТ 30244 для всех строительных материалов, в частности, для тепловой изоляции, некорректно, но отойти от него или заменить его невозможно без пересмотра и актуализации самого стандарта. Дополнительно следует указать, что в Российской Федерации вопрос пожарной безопасности на сегодняшний момент является политическим и экономическим, но никак не техническим, что замедляет актуализацию и гармонизацию стандартов в области пожарной безопасности.

Поиском объективности по показателям горючести для ТИМ и решением о внесении изменений в ГОСТ 30244 озадачилась компания ROLS Isomarket совместно с Академией Государственной противопожарной службы Министерства РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (далее Академия ГПС МЧС России).

Компания ROLS Isomarket предложила модель оснастки, основанную на EN 15715:2009 «Thermal insulation products. Instructions for mounting and fixing for reaction to fire testing. Factory made products». О качестве данной конструкции выразила свою точку зрения Академия ГПС МЧС России в письме: «Данную конструкцию держателей можно рекомендовать для оценки горючести образцов трубчатой формы при пересмотре или внесении изменений в ГОСТ 30244–94, метод 2».

Оснастка представляет из себя разборную конструкцию, состоящую из четырёх стальных разборных рам для удержания образцов ТИМ в форме трубок. Каждая рама представляет собой разборную конструкцию с тремя стальными трубами, закреплёнными между двумя стальными основаниями. Образцы длиной до 1 м помещаются в держатель, при этом внешний диаметр стальных труб должен быть сопоставимым с внутренним диаметром образца ТИМ (рис. 1).

Исследование тепловой изоляции на основе вспененного полиэтилена в форме трубок. Часть 4. Пожарная безопасность теплоизоляционных материалов. 1/2020. Фото 2

Основная часть

Объём выборки испытываемых изделий приведён в табл. 2. ЛТИ проводила испытания на горючесть ТИМ с исследовательской целью, а не для подтверждения соответствия декларируемой производителями группы горючести их продукции. Поэтому было проведено только одно испытание, а не три, как следует по ГОСТ 30244. Дополнительно сокращение количества испытаний обусловлено тем, что НИОКР финансировался АО «НИИСТ» (в соответствии с планом проведения НИОКР на 2019 год, пункт 2.2).

Исследование тепловой изоляции на основе вспененного полиэтилена в форме трубок. Часть 4. Пожарная безопасность теплоизоляционных материалов. 1/2020. Фото 3

Определение группы горючести по ГОСТ 30244 выполнялось следующим образом. Для каждого материала проводилось одно испытание, которое заключается в одновременном испытании 12 образцов материала по одному метру каждый. Образец теплоизоляции в виде цилиндра закрепляют на специальной оснастке вертикально (рис. 1). После закрепления источника необходимо убедиться в исправности всех измерительных приборов, источника зажигания и вентиляции. Продолжительность воздействия на образец пламени от источника зажигания составляет десять минут, далее источник зажигания выключают. При наличии пламени определяют продолжительность самостоятельного горения. Испытание считают завершённым после остывания образца до температуры окружающего воздуха.

В процессе проведения испытания регистрируют температуру дымовых газов не менее двух раз в минуту с помощью термопар, установленных в газоотводной трубе. При испытании, помимо показателей, приведённых в табл. 1, фиксируют также следующие наблюдения:

  • время достижения максимальной температуры дымовых газов;
  • переброс пламени на торцы и необогреваемую поверхность образцов;
  • сквозное прогорание образцов;
  • образование горящего расплава;
  • время до распространения пламени по всей длине образца;
  • продолжительность горения по всей длине образца.

Все перечисленные выше наблюдения очень важны, так как они непосредственно влияют на скорость распространения пламени. В свою очередь, необходимо выделить пункт образования горящего расплава, поскольку именно этот параметр влияет на распространение пламени не только вверх, но и вниз, ведь падающие горящие капли могут вызвать пожар на нижних ярусах помещения.

Испытательная установка

Испытания проводились на метрологически аттестованном оборудовании Испытательной лаборатории ООО «Пожарная сертификационная компания» — «Установке для испытания строительных материалов на горючесть» (инв. №39, срок действия аттестации до 3 декабря 2019 года).

Исследование тепловой изоляции на основе вспененного полиэтилена в форме трубок. Часть 4. Пожарная безопасность теплоизоляционных материалов. 1/2020. Фото 4

В камере сжигания устанавливается держатель образцов (фото 1 и 2), представляющий из себя четыре прямоугольные рамы, расположенные по периметру источника зажигания. Для увеличения прочности конструкции держатель образцов необходимо закреплять на опорной раме. Источником зажигания является газовая горелка, а система подачи воздуха состоит из вентилятора, диафрагмы и вытяжного зонта. Данная конструкция удовлетворяет требованиям ГОСТ 30244 и рекомендована для определения степени горючести образцов теплоизоляционных материалов трубчатой формы.

Исследование тепловой изоляции на основе вспененного полиэтилена в форме трубок. Часть 4. Пожарная безопасность теплоизоляционных материалов. 1/2020. Фото 5

Результаты испытаний

По данным, приведённым в табл. 3, можно отследить несоответствие истинных значений горючести заявленным заводским характеристикам.

Исследование тепловой изоляции на основе вспененного полиэтилена в форме трубок. Часть 4. Пожарная безопасность теплоизоляционных материалов. 1/2020. Фото 6

Рассмотрим полученные результаты испытаний на примере двух абсолютно противоположных исходов определения характеристик горючести материалов. Один теплоизоляционный материал показал высокие результаты испытаний, на основании которых его можно отнести к первой группе горючести Г1.

В ходе проведения испытания не было выявлено формирование горящих капель, образцы получили повреждения от горения только с нижнего конца и до середины, затем горение остановилось. В случае пожара этот материал не усугубит ситуацию и не станет самостоятельным источником распространения пламени, следовательно, его можно применять на объектах повышенной ответственности в соответствии с СП 61.13330.2012 [6]. 

Далее рассмотрим испытания с противоположным исходом. По полученным результатам второй рассматриваемый в качестве примера материал соответствует группе горючести Г4, обладая низкими показателями качества с точки зрения пожарной безопасности (фото 3 и 4).

Исследование тепловой изоляции на основе вспененного полиэтилена в форме трубок. Часть 4. Пожарная безопасность теплоизоляционных материалов. 1/2020. Фото 7

БОльшая часть образцов была повреждена горением и «выгорела» на всю длину, в ходе испытания были выявлены горящие капли. Следовательно, данный ТИМ с высокой вероятностью воспламенится при попадании искры и станет самостоятельным источником горения, что недопустимо на объектах с повышенной пожароопасностью.

Исследование тепловой изоляции на основе вспененного полиэтилена в форме трубок. Часть 4. Пожарная безопасность теплоизоляционных материалов. 1/2020. Фото 8

Все проведённые испытания вызвали следующие характерные повреждения материалов (фото 3 и 4). Материалы первой группы прогорали с нижней части до середины, затем горение останавливалось (группы горючести Г-1 и Г-2).

У второй группы материалов лишь несколько образцов поддерживали самостоятельное горение и прогорали целиком. Все исследованные образцы третьей группы материалов поддерживали самостоятельное горение и прогорали по всей длине. Но один образец заслуживает отдельного внимания: этот материал горел постоянным, сильным пламенем, из-за чего сотрудники лаборатории были вынуждены прекратить испытание, применив средства пожаротушения, при этом понадобилось достаточно много времени, чтобы потушить пламя даже с применением специальных средств. Таким образом, если на данный материал в реальных условиях эксплуатации попала бы искра, произошёл бы крупный пожар.

Видео с испытанием этого конкретного образца можно посмотреть на официальной страничке АО «НИИСТ» в социальной сети Facebook.

Общие выводы

1. В ГОСТ 30244 или в ГОСТ Р 56729 необходимо добавить раздел, прописывающий методику испытаний теплоизоляционных материалов в форме трубок на основе предложенной и разработанной программы компании ROLS Isomarket и Академии ГПС МЧС России.

2. Предложенную методику испытаний необходимо доработать и учесть тот факт, что при стекании капель расплавов становится непонятным — были они горящими в тот момент или нет. Необходимо отразить критерии каплеобразования, это обстоятельство не позволяет определить разницу между группами горючести Г3 и Г4.

3. ГОСТ Р 56729 необходимо включить в качестве обязательного для выполнения в Постановление Правительства РФ №1521-ПП «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» [7]. 

4. АО «НИИИСТ» будет регулярно следить за соблюдением производителями требований ГОСТ Р 56729 и за соответствием производимой продукции декларируемым показателям горючести и других показателей пожарной безопасности. В первую очередь это будет касаться ритейлеров, таких как «Леруа Мерлен», «Петрович» и т. д. Позже планируется отслеживание по отзыву продукции с гражданского строительства.