О преимуществах металлических трехслойных с утеплителем из минераловатных плит кровельных панелей (сэндвич-панелей) для покрытия зданий и сооружений достаточно информации от производителей продукции. Менее известны пожароопасные свойства данных конструкций, характеризуемые, прежде всего, огнестойкостью, пожароопасными характеристиками составляющих элементов.
Кровельные сэндвич-панели, используемые в качестве элементов бесчердачных покрытий, настилов (в том числе с утеплителем) зданий, по огнестойкости характеризуются предельными состояниями:
• потерей несущей способности вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций (R);
• потерей целостности в результате образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя (Е).
Согласно статистике, предельное состояние по потере несущей способности (R) наступает по времени раньше, чем по потере целостности (Е), поэтому обратимся, прежде всего, к этому показателю. Устойчивость к обрушению покрытия из кровельных сэндвич-панелей определяется, с одной стороны, конструктивными свойствами – жесткостью несущих ребер, способов крепления конструкции на опорах и в стыках, а также прочностью склеивания утеплителя и обшивок, прочностными характеристиками утеплителя и обшивок, толщиной сэндвич-панелей. Факторами воздействия к обрушению служат – вес конструкции, расстояние между опорами конструкции и способ опирания, вес предполагаемой снеговой нагрузки (по СНиП 2.01.07-85*).
В технической документации разработчики указывают расстояние между опорами при монтаже сэндвич- панелей в 2,5–3,0 м, которое реализуется при испытаниях на предельные «холодные» нагрузки. При испытании на огнестойкость покрытия из кровельных сэндвич-панелей с распределенной нагрузкой, равной снеговой, и смонтированные с расстоянием между опорами 2,5–3,0 м не достигают предельного минимального нормативного времени 15 мин по состоянию несущей способности (R). Одна из причин состоит в том, что нижний слой клея при нагреве до температуры свыше 350 °С теряет связывающие свойства, и нижний слой металла толщиной 0,5–0,8 мм провисает. В ламелях утеплителя образуются щели, через которые теплый воздух проникает до верхней обшивки и нагревает ее. Верхний слой клея также теряет связывающие свойства, и вся конструкция держится только на несущих ребрах верхней обшивки. Прочность ребра определяется его высотой. Как правило – в 32 мм.
Толщина конструкции влияет на динамику прогрева. Так, в покрытиях из кровельных сэндвич-панелей с толщиной 50 мм теплый воздух быстрее проникнет через образующиеся щели в утеплителе до верхней обшивки и нагреет ее, чем при толщине 250 мм. Вместе с тем при толщине 250 мм прочность сэндвич-панели нарушается после прогрева клея в нижнем слое и между ламелями, и к снеговой нагрузке добавляется вес утеплителя. Итоговые показатели сэндвич-панелей с разными толщинами и расстояниями между опорами свыше 2,5 м по огнестойкости сильно не отличаются.
Для улучшения показателей огнестойкости производители в технической документации и при испытаниях на огнестойкость монтируют образцы изделий с уменьшенным расстоянием между опорами до 1,5 м. Но данное условие монтажа трудно проконтролировать на объектах строительства, где опоры для покрытий расположены, обычно, на расстоянии 2,5–3,0 м.
Некоторые производители изменяют в кровельных сэндвич-панелях ребра жесткости (по высоте, форме, расположению), конструкцию стыков, а также способы крепления изделий на опорах.
Пожароопасность кровельных покрытий в меньшей степени влияет на область применения, чем их огнестойкость. Однако эти характеристики следует всегда учитывать при выборе сэндвич-панелей.
Пожароопасность кровельных сэндвич-панелей определяется свойствами составляющих строительных материалов: обшивок, утеплителя и клея. Обшивки из металла относятся к негорючим материалам, но они покрываются грунтовками, красками, которые обладают горючестью, воспламеняемостью, токсичностью, дымообразующей способностью, многие распространяют пламя по поверхности.
В состав минераловатных плит входит не только сама минеральная вата, но и композиционные связующие материалы, которые придают им жесткость. В кровельных сэндвич- панелях в качестве утеплителя применяют минераловатные плиты плотностью свыше 80 кг/м3, содержанием органических веществпо массе не более 10%, что позволяет выдерживать значительные нагрузки без сжатия и деформации. С повышением плотности минераловатных плит увеличивается процент содержания композиционных связующих в их составе, которые определяют пожароопасные характеристики утеплителя. В кровельных сэндвич-панелях используются минераловатные плиты, которые относят к негорючим (НГ) или слабогорючим (Г1), трудновоспламеняемым (В1) строительным материалам. Все данные пожароопасных свойств минераловатных плит были получены по методам, предусматривающим тепловое воздействие на образец, ограниченное по времени. Однако наблюдалось, что минераловатные плиты некоторых образцов сэндвич-панелей, утилизированные после испытания на огнестойкость, продолжали тлеть в течение нескольких часов до полного выгорания композиционных связующих.
Для обеспечения прочного соединения облицовки и утеплителя в кровельных сэндвич-панелях используется высококачественный двухкомпонентный клей, реже – однокомпонентный. Как правило, клей двухкомпонентный полиуретановый состоит из двух компонентов: один – смесь полиэфиров с различными свойствами, второй – изоцианаты, обычно дифенилметандиизоцианат. При смешивании компонентов начинается полимеризация, в результате чего образуется сшитый полимер. Клей однокомпонентный полиуретановый содержит вместе изоцианат и полиэфир. Полимеризация клея происходит при поглощении клеем влаги из воздуха или склеиваемых материалов. При разработке составов клея основное внимание уделяется его физико- механическим свойствам. В то же время, клей при температуре свыше 500 °С способен расплавиться и воспламениться, что может инициировать горение в пространстве между облицовками. Большая часть полиуретановых клеев по пожарной опасности может быть отнесена к группе горючести Г3-Г4, по воспламеняемости – к В3, дымообразующей способности – к Д3, токсичности продуктов горения – к Т3. При горении клея на основе пенополиуретана выделяется такое токсичное соединение, как цианистый водород. Человеку достаточно двух-трех вдохов этой смеси, чтобы потерять сознание.
При использовании кровельных сэндвич-панелей возникает другой вопрос – соотношение цены и качества. Разница между панелями по стоимости бывает очень велика. В большинстве случаев застройщики используют более дешевые, но одновременно и пожароопасные конструкции. Необходимо перенести зарубежный опыт влияния на качество строительства через величину взносов при страховании объектов недвижимости, которая зависит от пожароопасности материалов, использованных для их возведения, и огнестойкости конструкций, используемых для строительства здания.
Панели металлические трехслойные кровельные с полистирольным утеплителем
Поведение утеплителей из пенополистиролов различных марок в покрытиях из кровельных сэндвич-панелей (в условиях испытаний конструкций по стандартному температурному режиму) существенно не отличается друг от друга. Практически все известные типы плит из пенопласта полистирольного (ПСБ, ПСБ-С, ПСБ-С-25 Ф, ПСБ-С-35 Ф различной плотности), в том числе из пенопластов, получаемых методом экструзии, а также плиты из пенополистирола зарубежного производства могут быть отнесены к группам горючести Г3-Г4, воспламеняемости – к В2 или В3, дымообразующей способности – к Д3, токсичности продуктов горения – к Т3. Покрытия из кровельных сэндвич-панелей с полистирольным утеплителем без дополнительной огнезащиты со стороны возможного теплового воздействия – классический пример пожароопасной конструкции. Использование таких покрытий при проектировании и строительстве зданий должно осуществляться в строгом соответствии с требованиями действующих норм пожарной безопасности. Дополнительную огнезащиту таких покрытий можно повысить, например:
• применением кровельных сэндвич-панелей с комбинированным утеплителем (нижний слой – минераловатные плиты плотностью не ниже 110 кг/м3 при толщине не менее 50 мм, верхний слой – плиты пенополистирольные);
• выполнением противопожарных поясов из негорючих материалов (шириной не менее 6 м на всю толщину покрытия);
• защитой нижней поверхности покрытия огнезащитным составом; устройством в межферменном пространстве подвесных потолков из негорючих материалов и т.п.
Пожарно-технические характеристики кровельных сэндвич-панелей с утеплителем из минераловатных плит или пенополистиролов и материалов, их составляющих, должны подтверждаться стандартными огневыми испытаниями их образцов, сертификатами пожарной безопасности или соответствующими экспертными заключениями организаций, аккредитованных на право проведения соответствующих испытаний.
В.В. Пономарев, руководитель группы испытаний, эксперт ООО «НТЦ «ПОЖ-АУДИТ», канд. техн. наук