Огнестойкая кровля: выполнение теплоизоляции плоской кровли по профилированному листу

Последние годы в строительной отрасли России широкое распространение получили технологии, позволяющие быстро возводить здания больших площадей. Так, популярность приобрели сооружения с металлическим каркасом, стенами из сэндвич-панелей заводского производства и плоской кровлей по профилированному листу. 

Примерами таких построек являются гипермаркеты «Ашан», Metro Cash and Carry; крупные логистические терминалы «Логопарк Север», «Белый Раст Логистика», а также сборочные предприятия мировых автоконцернов Volkswagen, Toyota, Nissan и пр.

Несмотря на лёгкие и быстровозводимые конструкции указанных зданий, пожарные требования к ним не предусматривают никаких послаблений, так как в огромном внутреннем пространстве может находиться большое количество людей и товаров. Особого внимания требует кровля, ведь при пожаре именно она является источником повышенной опасности из-за возможного обрушения. Кроме того, данная конструкция может стать распространителем огня и дыма.

Наученные горьким опытом

Почти 20 лет назад, в 1996 году, в Германии случился пожар, который жители помнят до сих пор – загорелась внутренняя часть кровли аэропорта в Дюссельдорфе. Погибло 17 человек, более 150 получили ранения. Огонь, вспыхнувший от искры сварочного аппарата, через вентиляционные шахты распространился по потолку одного из терминалов. В итоге он прогорел и начал обрушиваться, здание заполонил ядовитый дым. 

Густая завеса поднялась на высоту до 200 м над аэровокзалом. Огонь удалось потушить только через пять часов. Одной из причин возгорания и быстрого распространения пламени стала пенополистирольная изоляция кровли [1]. Стоит отдельно отметить, что большинство пострадавших отравились продуктами горения, т.к. вспененный пластик при пожаре выделяет токсичный ядовитый дым.

Поскольку полистирол до сих пор довольно распространён в Германии, подобные пожары по-прежнему не редкость. Так, в 2005 г. в одном из жилых домов Берлина загорелась квартира; пожарная бригада на вызов среагировала в кратчайший срок, однако всего за несколько минут огонь по фасаду, утеплённому полистиролом, распространился во все стороны, захватывая всё новую и новую площадь. В 2011 году в немецком городе Дельменхорсте одновременно загорелось пять многоквартирных домов. 

Всего несколько месяцев спустя произошёл очередной крупный пожар: в центре Франкфурта-на-Майне вспыхнул фасад здания, огонь поднялся на высоту 20 м. Безусловно, происходящее не могло и дальше оставаться без внимания общественности, и сейчас в Германии многие активисты и телеканалы проводят эксперименты по тестированию пенополистирола в различных условиях, чтобы доказать опасность его применения и добиться сокращения использования этого материала в жилом строительстве.

К сожалению, и в России с ростом числа объектов с огромными по площади фасадами и кровлями опасность крупных пожаров по-прежнему сохраняется. В частности, кровельный «пирог» – это сочетание нескольких слоёв различных материалов, и ошибки при выборе и монтаже одного из них сводят к нулю всю противопожарную защиту. 

В ряде случаев встречается неэксплуатируемая плоская кровля комбинированного типа, которая включает в себя следующие компоненты: несущее основание из профилированного листа (часто марки Н75), пароизоляционный слой из полиэтиленовой плёнки, теплоизоляционный слой комбинированного типа (из негорючего и горючего материалов) и водоизоляционный слой из армированной ПВХ-мембраны.

Тип крепления теплоизоляционных и водоизоляционных материалов преимущественно механический – с помощью тарельчатых элементов и самонарезающего винта диаметром 4,8 мм.

Что говорит Закон

В нашей стране основополагающим отраслевым документом является Федеральный закон №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Согласно нормам, в зависимости от своего функционального типа, этажности, площади пожарных отсеков, количества людей и опасности хранящихся веществ или идущих процессов зданиям присваиваются различные категории по степени огнестойкости, классу конструктивной пожарной опасности и классу функциональной пожарной опасности. 

На их основе для конструкций выбирают пределы огнестойкости и классы пожарной опасности конструкций, из которых будет выполнено строение. В частности, плоская кровля объекта с классом конструктивной пожарной опасности С0 (по классификации зданий) должна соответствовать классу пожарной опасности конструкции К0 (по классификации конструкций).

Согласно ГОСТ 30403-2012 «Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности», класс пожарной опасности конструкции характеризуется временем огневого воздействия, при котором может возникнуть горение материалов в заданном размере.

Пределы огнестойкости кровельных конструкций определяют по результатам сертификационных испытаний в аккредитованных лабораториях. Это то время, которое выстоит конструкция при реальном пожаре до наступления одного из предельных для неё состояний (прогиб, разрушение, избыточный нагрев).

Пожар – непредсказуемая стихия, поэтому расчётом смоделировать и оценить предел огнестойкости «изобретённой» конструкции нельзя. Он определяется только натурными испытаниями собранной по регламенту конструкции. При монтаже на объекте отступать от такого регламента или заменять материалы недопустимо.

Предел огнестойкости для покрытия определяют по предельным состояниям, которые обозначаются латинскими буквами R (несущая способность) и E (целостность конструкции) в течение 15 и 30 минут огневого воздействия по методикам испытаний, которые указаны в ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования» и ГОСТ 30247.1-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции».

Традиционно для кровельных конструкций используется пожаробезопасный двухслойный теплоизоляционный пирог из негорючего утеплителя: например, каменной ваты. В соответствии с ГОСТ 30244 она относится к группе негорючих (НГ) строительных материалов, волокна материала способны выдерживать, не плавясь, температуру до 1000 С. В двухслойных конструкциях эксперты компании ROCKWOOL рекомендуют использовать плиты РУФ БАТТС В ЭКСТРА для верхнего слоя и РУФ БАТТС Н ЭКСТРА для нижнего. 

Однако в целях экономии всё чаще и чаще в последнее время происходит замена плиты верхнего слоя из негорючего материала на плиту из экструдированного пенополистирола с высокой группой горючести Г3-Г4, дымообразующей способности Д3 и токсичности продуктов горения Т2-Т3. И эта экономия может выйти боком.

Полимер или каменная вата?

Ознакомимся подробнее с пожарными характеристиками теплоизоляционных пирогов с верхним слоем из экструдированного пенополистирола. Часто система комбинированной кровли имеет сертификат на класс пожарной опасности строительной конструкции К0 (15) (ГОСТ 30403), но не располагает сертификатами по пределу огнестойкости RE (ГОСТ 30247.0-94, ГОСТ 30247.1-94). Получается, что формально такая кровля имеет документальное подтверждение только одного критерия оценки пожарной опасности из необходимых двух. Если же настоять на подтверждении протоколом предела огнестойкости, то можно столкнуться с любопытными вещами.

Дело в том, что испытания на предел огнестойкости проводятся под предельными нагрузками по первому состоянию, в частности – идёт имитация снеговой нагрузки, и самыми важными элементами конструкции становятся тип основания, т.е. профлиста, и расстояние между опорными балками, на которых он закреплён. Как правило, в документах встречаются следующие параметры: тип листа Н114, толщина – 0,9 мм, расстояние между балками – не более 2,5 м. На практике же наибольшее распространение получил профилированный лист марки Н75 с толщиной 0,8 мм, а шаг между балками достигает 3 м, так как стоимость металлоконструкций довольно высока и использовать их с запасом не считается необходимым. 

Несущая способность такого основания гораздо ниже, чем варианта, отражённого в испытаниях. А это прямое нарушение требований законодательства, так как в случае реального пожара подобная кровля не обеспечит необходимого предела огнестойкости, не устоит необходимое для эвакуации время (конструкция в таком сертификате и реальная конструкция – различны).

Кроме того, нередко в реальности происходит подмена понятий предела огнестойкости, например, RE30 и класса пожарной опасности К0 (30). Формально это не значит, что кровля К0 (30) выстоит полчаса до критического прогрева или разрушения. Это значит, что её поверхность без имитации снеговой нагрузки будет противостоять сильному возгоранию ровно обозначенное в сертификате время, то есть не прогорит насквозь. 

Кроме того, одна и та же конструкция может иметь разные классы пожарной опасности в зависимости от времени огневого воздействия: К0 (15) и К2 (30). Только конструкции кровли с гидроизоляцией из ПВХ - мембраны и негорючим утеплителем допускается присваивать класс пожарной опасности строительной конструкции К0 без указания времени огневого воздействия.

Таким образом, применять систему комбинированной кровли можно только на зданиях II-IV степеней огнестойкости по основанию из профилированного листа Н114 толщиной 0,9 мм и шагом между балками не более 2,5 м. Данное решение лишено экономического смысла, так как стоимость более дорогого профлиста и большая металлоёмкость несущих конструкций сводят на нет низкую стоимость комбинированного решения теплоизоляции.

Стоит отметить и опасность стремительного распространения огня по поверхности кровли. Чтобы этого избежать, необходимо при подборе теплоизоляции руководствоваться положениями СП 17.13330.2011 «Кровли», где установлено строгое соответствие групп горючести и распространения пламени водоизоляционного ковра и группы горючести утеплителя, на который он уложен. На основании этих данных приводится размер максимально допустимой площади кровли здания, ограниченной парапетом или противопожарными поясами. Так, для комбинированной кровли с водоизоляционным слоем из ПВХ-мембраны предельная площадь кровли не может превышать 10 000 м². 

Если площадь такой кровли больше ограничения, то её необходимо разделить противопожарным поясом шириной 6 м на всю ширину кровли с полностью негорючим слоем теплоизоляции. Сверху на водоизоляционный слой такого пояса дополнительно должен быть уложен пригруз в виде негорючего материала, например, тротуарной плитки. Это существенно увеличит не только трудоёмкость работ, но и нагрузку на профлист и несущие балки, что нежелательно, а в некоторых ситуациях попросту нереализуемо.

Поэтому, согласно Рекомендациям ФГУ ВНИИПО МЧС России «Огнестойкость и пожарная опасность совмещённых покрытий с основой из стального профилированного листа и утеплителями из пенополистирола» в части раздела 7 «Рекомендации по дополнительной огнезащите совмещённых покрытий с утеплителями из горючих пенополистиролов», предлагается выполнять ряд технических мероприятий для совмещённых покрытий с требуемым пределом огнестойкости RE 15 и классом пожарной опасности К0 (15). В качестве основной рекомендации предлагается полная замена утеплителей из полистирола на материалы с группой горючести НГ, к которой относятся изделия из каменной ваты.

Комплексное решение

Учитывая множество технических тонкостей и сложностей, возникающих при подборе материалов и выполнении слоя теплоизоляции плоской кровли по профилированному листу, производители предлагают рынку комплексные решения. Так, компания ROCKWOOL разработала решение «Огнестойкая кровля» на основе системы утепления ROCKROOF. Продукция создана и испытана для климатических зон со снеговой нагрузкой до 240 кг/м² включительно, что соответствует IV снеговому району по СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». В состав конструкции входят:

• Стальной оцинкованный профилированный лист марки Н-114 с толщиной металла от 0,9 мм;
• Стальная балка двутаврового сечения (двутавр № 20 ГОСТ 8239-89 с приведённой толщиной металла 3,4 мм), длина прогона между балками составляет не более 3 м;
• Пароизоляционный материал ROCKbarrier (пароизоляция на основе полиэтилена толщиной 200 мкм);
• Утеплитель из каменной ваты в 2 слоя: нижний слой РУФ БАТТС Н ЭКСТРА толщиной 100 мм, верхний слой РУФ БАТТС В ЭКСТРА толщиной 40 мм;
• Элементы крепления утеплителя: полимерный тарельчатый дюбель и металлический самонарезающий винт;
• Гидроизоляционный слой: ПВХ - мембрана ROCKmembrane толщиной 1,2 мм;
• Огнезащита выполняется специальной краской CONLITM (покрываются балки и настил в соответствии с регламентом по монтажу ТР №14-11-13).

Настил бесчердачного покрытия данной конструкции имеет предел огнестойкости RE30 и класс пожарной опасности К0 по п. 10.5 ГОСТ 30403-2012, так как материалы, входящие в её состав, имеют группу горючести НГ, или толщину менее 0,2 см (ПВХ-мембрана и пароизоляция), что полностью подтверждает возможность применения подобного решения для зданий с самыми высокими пожарными требованиями.

Для объектов, которые имеют II-V степень огнестойкости зданий и класс конструктивной пожарной опасности C0-С3, при этом находятся в климатических зонах со снеговой нагрузкой до 180 кг/м² (III снеговой район) включительно, также существует комплексное решение, в состав конструкции которого входят:

• Стальной оцинкованный профилированный лист марки Н-75 с толщиной металла от 0,9 мм;
• Стальная балка двутаврового сечения (двутавр № 20 ГОСТ 8239-89 с приведённой толщиной металла 3,4 мм), длина прогона между балками составляет не более 3 м;
• Пароизоляционный материал ROCKbarrier (пароизоляция на основе полиэтилена толщиной 200 мкм);
• Утеплитель из каменной ваты в 2 слоя: нижний слой РУФ БАТТС Н ЭКСТРА толщиной 100 мм, верхний слой РУФ БАТТС В ЭКСТРА толщиной 40 мм;
• Элементы крепления утеплителя: полимерный тарельчатый дюбель и металлический самонарезающий винт;
• Гидроизоляционный слой: ПВХ-мембрана ROCKmembrane, толщиной 1,2 мм.

Данная конструкция имеет предел огнестойкости RE15 и класс пожарной опасности К0 по п.10.5 ГОСТ 30403-2012. Кстати, теплоизоляция подобной конструкции может быть выполнена в том числе в один слой плитами ROCKWOOL РУФ БАТТС Д ЭКСТРА и РУФ БАТТС Д ОПТИМА, изготавливаемыми по запатентованной технологии двойной плотности без изменения пределов огнестойкости. Они, так же, как и материалы, указанные выше, входят в состав новой линейки ROCKWOOL для плоских кровель, появившейся в продаже 1 июля 2015 г. Теперь материалы поделены на группы СТАНДАРТ, ОПТИМА и ЭКСТРА. Такая структура даёт возможность подбирать комплексное решение с учётом индивидуальных особенностей объекта.

Произвести расчёт необходимого количества всех продуктов, входящих в систему для плоских кровель ROCKROOF, можно при помощи нового кровельного калькулятора компании ROCKWOOL. Среди преимуществ инструмента стоит отметить отсутствие ограничений в геометрии кровли и наличие встроенного модуля по расчёту требуемой толщины теплоизоляционного слоя. Все вычисления можно распечатать, сохранить в формате PDF или отправить по e-mail.

В таком вопросе, как устройство огнестойкой кровли, не бывает мелочей, ведь на кону стоит не только материальное имущество, но и человеческие жизни.

Ирина Орлова

[1]http://www.kommersant.ru/doc/131006