Экспертное исследование бетонных строительных конструкций при поисках очага пожара

Точное установление причин пожаров, их учёт и глубокий анализ имеют первостепенное значение в организации работы по предупреждению пожаров, в решении вопросов о наличии или отсутствии состава преступления.

Достоверное определение причины пожара возможно только при установлении очага его возникновения. Однако выявление очага пожара представляет подчас сложную задачу .

Общая схема и основные положения методики определения очага пожара, основанные на закономерностях протекания процессов горения и специфических особенностях проявления отдельных причин пожаров, изложены в [1, 2, 3]. В большинстве случаев специалист делает вывод об очаге на основе данных визуального осмотра места пожара, опроса очевидцев, изучения строительной или технической документации по объекту. Однако на крупных и сложных пожарах этой информации оказывается явно недостаточно. Большие пожары характеризуются тем, что горение распространяется на большие площади, практически полностью выгорает пожарная нагрузка, визуальные признаки очага оказываются «стертыми «тепловым воздействием. Поэтому необходимо проведение дополнительных инструментальных исследований для определения степени термических поражений предметов и конструкций, находившихся на пожаре.

Неорганические строительные материалы, изготовленные безобжиговым методом на основе цементного связующего, являются одним из основных объектов экспертного исследования при поиске очага пожара. В отличие от сгораемых конструкций, стены и перекрытия, изготовленные из бетона и железобетона остаются на месте пожара и являются важным потенциальным источником информации о нем. При этом задача установления очага пожара при исследовании бетонных и железобетонных строительных конструкций 6 далее по тексту «бетонных конструкций») базируется на определении изменения тех или иных физико-химических свойств этих изделий, коррелируемых со степенью термического поражения. На основании полученной информации выявляются очаговые признаки.

Анализ литературных данных показал, что в настоящее время для экспертного исследования после пожара изделий из бетонов применяются, в основном, лабораторные методы: ШСспектроскопия, рентгеновский фазовый анализ, термический анализ (весовой метод остаточного содержания термолабильных компонентов). Эти методы обладают высокой информативностью, но, наряду с этим, и весьма существенными недостатками, связанными с вышкой стоимостью оборудования, длительностью и трудоемкостью подготовки проб в лабораторных условиях, необходимостью глубоких специальных знаний физико-химических свойств неорганических строительных материалов. Поэтому такие исследования на практике проводятся довольно редко [4].

Исходя из выше изложенного, актуальной задачей является разработка простых, а недорогих экспресс-методов анализа термических повреждений этих материалов, позволяющих производить исследование оперативно на месте пожара.

В практической деятельности применяется пока единственный полевой экспресс-метод — ультразвуковая дефектоскопия бетонных изделий. Данный метод служит для выявления зон термических поражений и основан на измерении скорости прохождения ультразвукового импульса на различных участках бетонных конструкций [4, 5]. Разрушение бетона под воздействием температуры, возникновение в его массе микротрещин, приводит к последовательному снижению скорости УЗ-волны с увеличением температуры и длительности нагрева. Данный метод применим только до температур 600 700 °C предварительного прогрева конструкций, что явно недостаточно для работы на месте крупных развившихся пожаров, где температура нагрева бетонных конструкций достигает 900 — 100(ХоС. 7.

Целью работы является расширение аналитических возможностей существующей методики экспертного исследования после пожара бетонных конструкций. Под этим понимается увеличение температурного диапазона применимости методики, а также повышение ее информативности за счет определения качественно нового для данных материалов параметрадлительности нагрева конструкций в различных зонах пожара.

Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:

— проанализировать известные литературные данные об изменении структуры и свойств бетона при нагревании и разработать методические подходы к достижению поставленной цели — расширению температурного диапазона и определению длительности нагрева конструкций в ходе пожара;

— выбрать методы исследования поверхностного слоя бетонных конструкций, позволяющие определять зоны термических поражений от 100 до 1000 °C;

— выбрать метод послойного анализа бетона, который позволит достаточно быстро и точно определять продвижение тепловой волны зглубь материала;

— исследовать изменение структуры и свойств бетона выбранными методами в условиях, характерных для пожара (температура и длительность нагрева, скорость охлаждения, состав атмосферы и др.), определить влияние указанных условий на результаты: измерений;

— на основе полученных экспериментальных данных установить закономерности длительности теплового воздействия на строительную конструкцию;

— по результатам проведенных исследований и разработок, сделанных ранее, сформировать комплекс методов для определения степени термического поражения, температуры ж длительности нагрева бетонных конструкций в ходе пожара;

Вывод.

Наиболее вероятно, что очаг расположен под первой зоной в районе между столом у окна и трюмо, находившемся до пожара в правом ближнем ко входу в большую комнату углу. Расчетное время активного горения составляет 120−150 минут.

Проведенная апробация методики комплексного использования методов исследования бетонных строительных. конструкций на месте пожара позволила констатировать следующее:

1. Методы работоспособны в условиях реальных пожаров. Полученная информация позволяет выявлять зоны, термических поражении, температуру и длительность нагрева бетонных строительных конструкций^ в ситуациях, когда это невозможно сделать визуальным осмотром, и, в совокупности с прочей информацией по пожару, позволяет находить в конечном счете его оч^г, реконструировать пути распространения горения.

2. Предложенные методы работоспособны при исследовании как крупных пожаров, происходящих в объеме высотного здания, так и при горении в ограниченных, замкнутых объемах.

3. Широкое внедрение разработанной методики в практику исследования и экспертизы пожаров подготовлено методологически. Разработанная методика комплексного использования методов^ исследования бетонных строительных конструкций на месте пожара внедрена в практическую деятельность по исследованию пожаров в УГПС ГУВД Санкт-Петербурга и Ленинградской области (прил. 1 и 2) и в учебный процесс, но дисциплине «Расследование и экспертиза пожаров» в Санкт-Петербургском университете МВД России (прил. 3).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате выполнения диссертационной работы получены следующие основные результаты:

1. Анализом литературных данных о структуре, составе, свойствах бетона и методах их исследования определены: круг методов, потенциально пригодных для экспресс-анализа поверхностного слоя бетона и подлежащих — экспериментальнойпроверке (ультразвуковой, ударно-акустический, калориметрический).

— компонент бетона — портландит (Са (ОН)2) — наиболее подходящий для определения глубины прогрева конструкции до определенной температуры (510 ±Ш°С).

2. Экспериментально обоснован выбор двух методов для исследования поверхностного слоя бетонных строительных конструкций — ультразвукового с рабочим диапазоном от 100 °C до 700 °C и калориметрического (650 °С — 900.

С).

3. Экспериментально обоснован выбор метода световой микроскопии в иммерсионных жидкостях для послойного анализа проб бетона с определением глубины продвижения фронта разложения гидроксида кальция .

4. Исследованы изменения параметров, определяемых указанными методами, при изотермическом и динамическом нагреве от 100 до 1000 °C, в течение 5 — 120 мин. Проведены эксперименты при разных составах газовой среды (в присутствии газообразных продуктов сгорания и при нормальной воздушной атмосфере) — при разных способах охлаждения (воздухом или подачей воды). Практическое отсутствие влияния состава газовой среды и способа охлаждения на результаты анализов позволяет использовать выбранные методы на реальных пожарах вне зависимости от указанных факторов.

5. Зависимость относительной скорости поверхностной УЗ-волны в бетоне от температуры нагрева поверхности описана уравнением аррениусового типа. Решение данного уравнения совместно с теплофизическим уравнением прогрева бетона вглубь позволило получить расчетные уравнения для.

152 определения длительности нагрева на пожаре бетонных (М 200 и М 400) строительных конструкций.

6. На основании проведенных исследований и разработок, сделанных ранее, сформирован комплекс методов для определения степени термического поражения, температуры и длительности нагрева бетонных конструкций .

Предложенный комплекс состоит из трех методов, в том числе двухвпервые примененных в экспертизе пожаров: ультразвукового, калориметрического, световой микроскопии в иммерсионных жидкостях.

Сформулированы общие положения методики использования комплекса и получаемых с его помощью результатов при поисках очага пожара.

7. Температурный диапазон информативности методики — 100−1000 °С. Данный диапазон практически полностью перекрывает характерные для пожара температурные зоны и поэтому позволяет успешно решать задачи установления непосредственного очага пожара и путей распространения горения в самых различных ситуациях.

Практическая апробация результатов работы на реальных пожарах показала, что комплекс работоспособен при исследовании как крупных пожаров, происходящих в объеме высотного здания, так и при горении в ограниченных, замкнутых объемах отдельных помещений.

8. Применение методики должно способствовать повышению достоверности и качественного уровня экспертиз по делам о пожарах.

9. Результаты диссертационной работы могут быть использованы не только подразделениями, занимающимися исследованием пожаров и пожарно-технической экспертизой (испытательными пожарными лабораториями гарнизонов пожарной охраны, экспертно-криминалистическими подразделениями, органов внутренних дел и Министерства юстиции), но и специалистами других специальностей, например, для технической экспертизы объектов, поврежденных пожарами, в том случае, если решается вопрос о возможности (невозможности) восстановления и дальнейшей эксплуатации таких объектов.