"Разработка экспертной системы проверки безопасности асфальтобетонного дорожного покрытия в области обеспечения пожарной безопасности"
Введение
Пожарная безопасность - это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения используются необходимые меры по устранению негативного влияния опасных факторов пожара на людей, сооружения и материальных ценностей.
Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты.
Пожарная профилактика, в свою очередь, включает комплекс мероприятий, направленных на предупреждение пожара или уменьшение его последствий. Одним из ключевых моментов пожарной профилактики, является установление требований пожарной безопасности к материалам(изделиям), которые во время пожара могут влиять на его интенсивность и продолжительность.
Пожар невозможен ни при каких обстоятельствах, если исключается контакт источника зажигания с горючим материалом (исходя из этого принципа разрабатываются разделы правил пожарной безопасности, направленные на предотвращение и тушение пожаров).
Требования к пожарной безопасности для каждого отдельного изделия прописываются в ГОСТах, и по прохождении тестов каждое изделие подтверждает уровень защиты от огня. Делается это и для защиты людей, которые будут использовать проверяемые материалы в жизни и работе, и для того, чтобы такие изделия или конструкции смогли успешно противостоять огню в случае возникновения пожара. Это важно как для промышленных объектов, так и для частных лиц.
Для определения уровня пожарной опасности разрабатываются различные методики и экспертные системы, которые прописываются в ГОСТах и на основе которых проводят испытания материалов и изделий. В свою очередь, целью пожарных испытаний является оценка того, насколько огнестойкими являются тестируемые конструкции, оборудование и материалы, а также определение класса пожарной опасности.
Целью данной курсовой работы являлась разработка экспертной системы проверки качества асфальтобетонного дорожного покрытия в области обеспечения пожарной безопасности, которую можно будет использовать для проверки качества асфальтобетонных покрытий различных типов и марок.
В соответствии с данной целью были поставлены следующие задачи:
составление вербальной модели объекта исследования;
построение формальной модели объекта исследования;
составление математической модели исследования;
составление методического (программного) обеспечения для обработки результатов измерения и контроля.
пожарный экспертный асфальтобетонный
1. Асфальтобетонные смеси
.1 Определения понятия
«асфальтобетонная смесь»
Асфальтобетонная смесь - смесь, приготовленная путем смешения в смесительных установках в нагретом состоянии щебня (гравия) различной крупности, природного или дробленого песка, минерального порошка и нефтяного дорожного битума в рационально подобранных соотношениях.
Уплотненные асфальтобетонные смеси (асфальтобетон) применяют для устройства покрытий и оснований автомобильных дорог, аэродромов, городских улиц и площадей, дорог промышленных предприятий в соответствии с действующими строительными нормами и правилами.
Смесь асфальтобетонная состоит из оптимально подобранных:
· Минеральных материалов: щебня <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A9%D0%B5%D0%B1%D0%B5%D0%BD%D1%8C> (либо гравия <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%B9>), песка <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D1%81%D0%BE%D0%BA> (природного или дроблёного <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_(%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F)>) с тонкодисперсным минеральным порошком <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9C%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BF%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%88%D0%BE%D0%BA&action=edit&redlink=1> (либо без него);
· Органического вяжущего материала: битума <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D1%82%D1%83%D0%BC> (раньше также использовался дёготь <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D1%91%D0%B3%D0%BE%D1%82%D1%8C>, но был запрещён к применению в черте города, а позже и вовсе исключён из производства).
Составляющие асфальтобетонной смеси перемешиваются в нагретом состоянии.
Согласно ГОСТ <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2> 9128-2009, асфальтобетонные смеси и асфальтобетоны в зависимости от вида минеральной составляющей (каменного материала) разделяются на:
· щебеночные
· гравийные
· песчаные
Асфальтобетонные смеси в зависимости от используемого битума и температуры при укладке подразделяют на:
· горячие (вязкие и жидкие нефтяные дорожные битумы <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%91%D0%B8%D1%82%D1%83%D0%BC%D1%8B_%D0%BD%D0%B5%D1%84%D1%82%D1%8F%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5&action=edit&redlink=1>), укладываются с температурой не менее 120°С;
· холодные (жидкие нефтяные дорожные битумы), укладываются с температурой не менее 5°С.
Асфальтобетонные смеси и асфальтобетон в зависимости от наибольшего размера минеральных зёрен (щебень, гравий, песок) делят на:
· крупнозернистые (размер зёрен до 40 мм);
· мелкозернистые (размер зёрен до 20 мм);
· песчаные (размер зёрен до 10 мм).
Смеси холодные делятся на мелкозернистые и песчаные.
Асфальтобетоны из горячих смесей по величине остаточной пористости <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9E%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C&action=edit&redlink=1> (выраженному в процентах к объему количеству пор в покрытии после уплотнения) делятся на следующие виды:
· высокоплотные (остаточная пористость от 1,0 до 2,5%);
· плотные (остаточная пористость св. 2,5 до 5,0%);
· пористые (остаточная пористость св. 5,0 до 10,0%);
· высокопористые (остаточная пористость св.10,0 до 18,0%).
Покрытия из холодных смесей должны иметь остаточную пористость от 6,0 до 10,0%.
Горячие смеси, щебеночные и гравийные, и плотные асфальтобетоны по содержанию в них щебня (гравия) делятся на типы:
· А (содержание щебня (гравия) св. 50 до 60%);
· Б (содержание щебня (гравия) св. 40 до 50%);
· В (содержание щебня (гравия) св. 30 до 40%).
Холодные щебеночные и гравийные смеси и соответствующие асфальтобетоны по содержанию щебня (гравия) делятся на типы Бх и Вх.
Смеси песчаные, горячие и холодные, и соответствующие асфальтобетоны по виду песка делятся на следующие типы:
· Г и Гх - приготовленные на песках из отсевов дробления (остаточный материал, получаемый в результате дробления и фракционирования горных пород) или на их смесях с природным песком при содержании последнего не более 30% по массе;
· Д и Дх - приготовленные на природных песках или смесях природных песков с отсевами дробления при содержании последних менее 70% по массе.
В зависимости от применяемых материалов и физико-механических показателей асфальтобетонные смеси и асфальтобетоны подразделяются на следующие марки:
· горячие высокоплотные - МI;
· плотные типов:
· А - МI, МII;
· Б,Г - МI, МII, МIII;
· В,Д - МII, МIII;
· пористые и высокопористые - МI, МII;
· холодные типов:
· Бх,Вх - МI, МII;
· Гх - МI, МII;
· Дх - МII.
1.2 Показатели пожарной опасности
асфальтобетонной смеси
Как и любой другой строительный материал, для определения пожарной опасности, асфальтобетонная смесь проходит испытания на воспламеняемость и классификацию их по группам воспламеняемости. Воспламеняемость - это способность веществ и материалов к воспламенению.
Сущность метода состоит в определении параметров воспламеняемости материала при заданных стандартом уровнях воздействия на поверхность образца лучистого теплового потока и пламени от источника зажигания.
Параметрами воспламеняемости материала являются критическая поверхностная плотность теплового потока ( далее КППТП) и время воспламенения.
Плотность лучистого теплового потока должна находиться в пределах от 10 до 50 кВт/м2.
Начальная плотность лучистого теплового потока при испытаниях (ППТП) равна 30 кВт/м2.
Горючие строительные материалы (по ГОСТ 30244) <#"865395.files/image001.gif">
Рис 1.3 - Диаграмма Исикавы. Достоверность
результатов испытаний асфальтобетонного покрытия на воспламеняемость.
1.4 Нормативные документы
В настоящее время актуальными документами, сопровождающими все испытания на воспламеняемость асфальтобетонных дорожных покрытий являются следующие документы:
) Федеральный закон № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений <https://ru.wikisource.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B7%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%BE%D1%82_30.12.2009_%E2%84%96_384-%D0%A4%D0%97>».
1) ГОСТ 30402-96 Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость.
) ГОСТ 18124-2012 Листы хризотилцементные плоские. Технические условия.
) ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху санитарной зоны.
) ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.
) ГОСТ 12801-84 Смеси асфальтобетонные дорожные и аэродромные, дегтебетонные дорожные, асфальтобетон и дегтебетон. Методы испытаний.
6) СТ СЭВ 383-87 <#"865395.files/image002.gif">
Рис. 2.1.1 - Общий вид установки для испытаний
на воспламеняемость: 1 - радиационная панель с нагревательным элементом; 2 -
подвижная горелка; 3 - вспомогательная стационарная горелка; 4 - силовой кабель
нагревательного элемента; 5 - кулачок с ограничителем хода для ручного
управления подвижной горелкой; 6 - кулачок для автоматического управления
подвижной горелкой; 7 - приводной ремень; 8 - втулка для подсоединения
подвижной горелки к системе подачи топлива; 9 - монтажная плита для системы
зажигания и системы перемещения подвижной горелки; 10 - защитная плита; 11 -
вертикальная опора; 12 - вертикальная направляющая; 13 - подвижная платформа
для образца; 14 - основание опорной станины; 15 - ручное управление; 16 - рычаг
с противовесом; 17 - привод к электродвигателю
Установка состоит из следующих основных частей:
опорная станина;
подвижная платформа;
источник лучистого теплового потока (радиационная панель);
система зажигания (вспомогательная стационарная горелка, подвижная горелка с механизированной и ручной системой перемещения).
В состав вспомогательного оборудования входят: держатель образца, экранирующая пластина, держатель с образцом-имитатором, система регулирования расхода газовоздушной смеси, регулирующий и регистрирующие приборы, измеритель теплового потока, регистратор времени.
Установка должна быть оборудована защитным экраном и вытяжным зонтом.
Подробно с устройством установки «ВСМ» можно
ознакомиться в ПРИЛОЖЕНИИ А.
2.2 Подготовка образцов к испытанию
Для испытаний изготавливают 15 образцов, имеющих форму квадрата, со стороной 165 мм и отклонением минус 5 мм. Толщина образцов должна составлять не более 70 мм. При каждой величине ППТП испытания проводят на трех образцах.
При изготовлении образцов экспонируемая поверхность не должна подвергаться обработке.
При наличии на экспонируемой поверхности гофров, рельефа, тиснения и т.п. размер выступов (впадин) должен составлять не более 5 мм.
При несоответствии экспонируемой поверхности указанным требованиям допускается для проведения испытаний изготавливать образцы из материала с плоской поверхностью, т.е. без гофров, рельефа, тиснения и т.п.
Образцы для стандартного испытания материалов, применяемых только в качестве отделочных и облицовочных, а также для испытания лакокрасочных покрытий и кровельных материалов, изготавливают в сочетании с негорючей основой.
Способ крепления должен обеспечивать плотный контакт поверхностей материала и основы.
В качестве негорючей основы следует использовать асбестоцементные листы по ГОСТ 18124 <#"865395.files/image003.gif">
Рис.2.3.1 - Подготовка образца к испытанию.
)Образец для испытания помещают в держатель, устанавливают его на подвижную платформу и производят регулировку противовеса. После этого держатель с образцом для испытания заменяют держателем с образцом-имитатором.
) Устанавливают подвижную горелку в исходное положение, регулируют расход газа (19 - 20 мл/мин) и воздуха (160 - 180 мл/мин), подаваемых в подвижную горелку. Для вспомогательной горелки длина факела пламени составляет примерно 15 мм.
) Включают электропитание и по регулирующему термоэлектрическому преобразователю задают установленную при калибровке величину термоЭДС, соответствующую ППТП 30 кВт/м2.
После достижения заданной величины термоЭДС установку выдерживают в этом режиме не менее 5 мин. При этом величина термоЭДС, зафиксированная по контролирующему термоэлектрическому преобразователю, должна отличаться от полученной при калибровке не более чем на 1 %.
) Помещают экранирующую пластину на защитную плиту, заменяют образец-имитатор на образец для испытания, включают механизм подвижной горелки, удаляют экранирующую пластину и включают регистратор времени.
Время проведения этих операций должно составлять не более 15 с.
) По истечении 15 мин или при воспламенении образца испытание прекращают. Для этого помещают экранирующую пластину на защитную плиту, останавливают регистратор времени и механизм подвижной горелки, удаляют держатель с образцом и помещают на подвижную платформу образец-имитатор, убирают экранирующую пластину.
) Устанавливают величину ППТП 20 кВт/м2, если в предыдущем испытании зафиксировано воспламенение, или 40 кВт/м2 при его отсутствии. Повторяют операции.
) Если при ППТП 20 кВт/м2 зафиксировано воспламенение, уменьшают величину ППТП до 10 кВт/м2 и повторяют операции .
) Если при ППТП 40 кВт/м2 воспламенение отсутствует, устанавливают величину ППТП 50 кВт/м2 и повторяют операции .
) После определения двух величин ППТП, при одной из которых наблюдается воспламенение, а при другой - отсутствует, задают величину ППТП на 5 кВт/м2 больше той величины, при которой воспламенение отсутствует, и повторяют операции на трех образцах.
) Если при ППТП 10 кВт/м2 зафиксировано воспламенение, то следующее испытание проводят при ППТП 5 кВт/м2.
) В зависимости от результатов испытаний величину ППТП увеличивают на 5 кВт/м2 (при отсутствии воспламенения) или уменьшают на 5 кВт/м2 (при наличии воспламенения) и повторяют операции на двух образцах.
) Для каждого испытанного образца фиксируют
время воспламенения и следующие дополнительные наблюдения: время и место
воспламенения; процесс разрушения образца под действием теплового излучения и
пламени; плавление, вспучивание, расслоение, растрескивание, набухание либо
усадка.
3. Разработка моделей процесса проверки безопасности асфальтобетонной смеси на пожарную опасность