СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПОЖАРО-ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ КРОВЕЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ (ВАРИАНТЫ) И КОНСТРУКЦИЯ КРОВЛИ Российский патент 1998 года по МПК E04D11/00 

Изобретение относится к строительству, касается защиты облегченных кровель от пожара и может быть использовано при ремонте и реконструкции покрытий зданий и сооружений.

Защита от пожаров плоских кровель становится неизбежной, особенно необходимо снижение скорости распространения огня в покрытиях с применением профнастила.

Известные способы повышения пожаробезопасности облегченных кровель с профнастилом не учитывают особенности их горения, заключающиеся в разнице температур плавления и вспышки битума с аналогичными параметрами синтетических легкоплавящихся утеплителей из пластмасс, в результате чего пожары характеризует повышенная скорость горения (5 - 6 м²/с).

Такая же скорость горения может быть с утеплителями из негорючих материалов с использованием большого количества битумных мастик в паро- и гидроизоляционном слоях.

Неучет этой особенности в облегченных покрытиях с продольным расположением несущих ребер настила (желобов) относительно длины здания приводит к направленному движению образующихся взрывоопасных битумных паров и огня в пространстве между ребрами, что сопровождается микровзрывами и большим объемом разрушения строительных конструкций в короткий промежуток времени.

Известны случаи, когда от момента воспламенения до обрушения кровли площадью 5 - 8 тыс. м² требовалось время 15 - 25 мин.

Известен мембранный способ снижения пожароопасности кровельных конструкций с полыми ребрами несущего настила, при котором крыша снабжается предохранительными мембранами для отвода давления. Предохранительные мембраны - это участки с чувствительной прочностью, которые разрушаются при достижении взрывоопасного давления. При этом эти участки изготавливают из асбестоцементного состава и металлического профилированного листа и могут быть скомбинированы с теплоизоляционным слоем [1 и 2]
Недостатком указанных технических решений является ограниченное их применение. Кроме того, они непригодны для облегченных покрытий, так как при микровзрывах горючих смесей в желобах профнастила происходит резкое повышение нагрузок на их несущие элементы, рассчитанные на относительно небольшие нагрузки и, следовательно, происходит их обрушение или значительные механические повреждения.

Известна пожаробезопасная плоская кровля, имеющая цель уменьшения возможности пожара и дальнейшего его распространения, особенностью которой является то, что между слоями теплоизоляции скомпонованы один или несколько противопожарных слоев, которые находятся преимущественно между верхним гидроизоляционным (уплотняющим) слоем и теплоизоляционным слоем, обладающими свойствами выделения пены при определенной температуре, а также противопожарный слой может находиться преимущественно между изолированным сверху теплоизоляционным слоем и находящимся под ним уплотняющим слоем [3].

Недостатком указанного технического решения является то, что в предложенных вариантах конструкции не учитывается газообразная, наиболее опасная фаза горения кровельных материалов с применением битумов и пенопластов, поэтому скорость движения горючих газов по каналам профнастила сохраняется.

Кроме того, сохраняются и условия для дальнейшего распространения пожара, а именно пузырение ковра на торцевых участках панелей и закрытых каналах и подъем ковра под давлением в области стыков с перебросом огня и газов в смежные секции, поэтому пожаробезопасность кровель остается достаточно низкой.

Кроме того, противопожарный слой, предусмотренный в указанном техническом решении, изготавливаемый преимущественно из пленочных материалов, может укладываться только над утеплителем или между его слоями и не может быть уложен по стальным ребрам профнастила, имеющим при пожаре наибольшую температуру нагрева, по причине низкой прочности пленок.

Кроме того, при газообразной фазе горения с применением легкоплавких утеплителей из пенопластов предлагаемый противопожарный слой малоэффективен, так как пенопласт плавится раньше, чем до него дойдет огонь.

Известен способ повышения пожаробезопасности кровельных покрытий, заключающийся в том, что сброс избыточного давления горючих газов осуществляют через створки плит с продольными швами между ними, герметично соединенных друг с другом с помощью материалов с заданной прочностью и разрывающихся при повышении давления. Под действием высокого давления газов во время пожара швы разрываются и газы под избыточным давлением сбрасываются в атмосферу [4] .

Недостатком указанного технического решения является необходимость изготовления большого числа продольных швов и обеспечение их высокой герметичности, что усложняет и удорожает конструкцию покрытия, снижает ее эксплуатационную надежность по причине увеличения количества стыков кровельного ковра.

Известна конструкция кровли, имеющей гофрированный настил, на который уложен плавкий теплоизоляционный слой, в желобах настила находится гранулированный материал, который может быть размещен "секторами" или распределен по всей длине желоба. Во время пожара масса гранулированного материала поглощает расплавленную изоляцию, удерживая ее в желобе [5].

Недостатком указанной конструкции является ее низкая надежность и высокая пожароопасность, так как после расплавления изоляции кровельный ковер, если он не будет разорван воздействием давления образующихся горючих газов, осядает на горячий стальной настил, и, имея значительное количество битумосодержащих материалов, ускорит развитие пожара.

Техническая задача изобретения заключается в отводе горючих газов в атмосферу, снижении скорости распространения пожара.

Для решения поставленной задачи по известному способу повышения пожаро-взрывобезопасности кровельных покрытий, основанному на снижении давления горючих газов при пожаре между несущим профнастилом и тепло- и гидроизоляционным слоями, горючие газы направляют по желобам секций профнастила, расположенным параллельно уклону кровли, к коньку кровли и через дефлектор или клапан в атмосферу, при этом желоба секций профнастила на нижней отметке уровня в зоне водостока заполняют невоспламеняющимся материалом, а поры и стыки теплоизоляционного слоя со стороны гидроизоляционного слоя затирают несгораемым клеем или раствором с последующей проклейкой пленкой или тканью.

Для решения поставленной задачи по известному способу повышения пожаро-взрывобезопасности кровельных покрытий, основанному на снижении давления горючих газов при пожаре между несущим профнастилом и тепло- гидроизоляционным слоями в секциях профнастила с расположением желобов вдоль длины здания направление горючих газов при выходе из желобов изменяют на перпендикулярное, через газосборный короб направляют к коньку кровли и через дефлектор в атмосферу, при этом торцевые участки желобов профнастила с обеих сторон заполняют невоспламеняющимся материалом, причем на участке со стороны газосборного короба заполнение осуществляют с возможностью образования проемов между стенками желоба и газосборным коробом для обеспечения свободного выхода горючих газов.

По верхней грани ребер желобов профнастила укладывают огнезащитный слой, например, из асбестоцементных плит, с перекрытием зазоров между смежными желобами.

Для решения поставленной задачи известная конструкция кровли, содержащая профнастил с желобами, засыпной несгораемый слой, тепло- и гидроизоляционный слои, снабжена газосборными коробами, расположенными с одной из сторон кровельных панелей с расположением желобов профнастила вдоль здания, количество которых должно быть не более одного на шаг панели ската кровли, при этом участки желобов, находящиеся под газосборными коробами с торца заполнены несгораемым материалом с обеспечением свободного пространства для выхода горючих газов из желобов; уровень засыпного несгораемого слоя в зоне водостока превышает высоту желобов; по уклону кровли над желобами уложен огнезащитный слой из несгораемых плит с возможностью образования закрытых полостей между стенками желобов, не сообщающихся друг с другом по длине желобов.

Желоба панелей, установленных вдоль уклона кровли, заполнены невоспламеняющимся материалом только в части, прилегающей к зоне водостока.

Желоба панелей, расположенные вдоль здания, заполнены негорючим материалом только с торцов.

Газосборный короб расположен под гидро- и теплоизоляционным слоями.

Предлагаемые способы снижения пожаро-взрывобезопасности кровельных покрытий реализуются с помощью конструкции кровли, изображенной на фиг. 1 - 5, где:
фиг. 1 - конструкция кровли с использованием предлагаемого технического решения;
фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, участок кровли в зоне водостока;
фиг. 3 - участок кровли с огнезащитным слоем;
фиг. 4 - вариант конструкции кровли с затирочным слоем по утеплителю;
фиг. 5 - участок кровли с расположением желобов профнастила вдоль длины здания.

Предлагаемая кровля содержит гофрированный профнастил 1 с желобами 2, которые в зоне водостока заполнены гранулированным негорючим материалом 3 (или бетоном при продольном расположении профнастила), уровень которого превышает высоту желобов 2 на Δh, по уклону кровли над желобами уложен огнезащитный слой 4 из несгораемых плит, а торцы 5 желобов 2 заглушены несгораемым материалом 6, при этом над засыпным несгораемым материалом 3 в зоне водостока и над огнезащитным слоем 4 уложен теплоизоляционный слой 7, у которого поры и стыки со стороны гидроизоляционного слоя 8 затерты несгораемым клеем или раствором с толщиной пропитки δ_п и проклеены негорючей пленкой или тканью 9.

В секциях с расположением желобов профнастила 2 вдоль здания 10 (стена) с одного из торцов расположен газосборный короб 11, под которым находятся участки желобов, с конца заполненные несгораемым материалом 6 с возможностью образования проемов 12 шириной "а" для выхода горючих газов из желобов в газосборный короб 11, на выходе которого в районе конька кровли установлен дефлектор 13 или клапан.

Реализация предлагаемых способов осуществляется с помощью описанной выше конструкции.

В диапазоне температур 60 - 190^oC во время пожара происходит плавление и возгонка битумов из кровельных материалов. Поскольку в приблизительно 90% случаях, как показывает практика, возгорание кровли происходит от причин внутри производственного помещения, то в первую очередь начинает нагреваться нижняя часть кровли, т.е. начинает плавиться битум пароизоляционного слоя, используемый для склеивания слоев друг с другом и с профнастилом, расход которого в последнем колеблется в пределах 2 - 5 кг/м², что по теплотворной способности соответствует 2 - 5 кг/м² мазута. При развитии пожара возрастает масса расплавленного битума за счет возгорания кровельного ковра, битум которого попадает на поверхность несущего настила. Вследствие этого резко возрастает давление горючих газов между кровельным ковром и профнастилом, кровельный ковер поднимается с образованием "воздушных" полостей (пузырей или мешков).

При образовании таких полостей на участках стыков кровельных панелей пожар начинает распространяться из одной замкнутой секции покрытия в другую, передавая таким образом общее направление огня при вспышке битумных паров вдоль желобов несущего настила.

Предлагаемая конструкция исключает мгновенную передачу огня от одной секции к другой.

Способ осуществляют следующим образом.

При пожаре внутри здания в первую очередь плавится и возгоняется битумная мастика, используемая, например, в пароизоляционном слое, где ее количество достигает до 5 кг/м².

При возникновении пожара на участках покрытий с расположением желобов вдоль уклона кровли (фиг. 1) их торцы в зоне водостока заполнены и заглушены несгораемым материалом 3 и горючие газы начинают перемещаться по замкнутым полостям желобов 2 к коньку кровли и через дефлектор 13 или клапан выбрасываются в атмосферу. Для организации замкнутости желобов используют огнезащитный слой 4, например, из асбестоцементных плит. В данном случае попадание горючих газов в соседние полости ограничено и им приходится двигаться в соседние полости ограничено, в преимущественном для них направлении - в сторону наименьшего давления в зону конька, в которой размещен дефлектор 13. Так как полости желобов 2 не сообщаются друг с другом, то распространение горючих газов ограничивается локальными участками и исключается поражение больших площадей кровли, что способствует повышению пожаробезопасности кровли.

В случае возникновения пожара в секциях кровли с расположением желобов вдоль здания (фиг. 5) при резком повышении давления горючих газов в полостях желобов и через проемы 12, где желоба пересекаются с газообразными коробами 11, в сторону конька кровли и через дефлектор или клапаны 13 в атмосферу. Такое изменение главного направления горючих газов через газосборные короба 11 с применением огнезащитного слоя 4 также сводит к минимуму зону горения кровли и исключает лавинообразную скорость распространения огня вдоль здания и вероятность образования взрывоопасносных смесей газов.

За счет этого значительно уменьшается объем повреждений при любых пожарах.

По верхним граням желобов 2 под теплоизоляционным слоем 7 на участках, на которых отсутствует гранулированный материал 3, как отмечено ранее, укладывается огнезащитный слой 4, изготовленный из негорючих материалов с низкой теплопроводностью, например из асбестоцементных плит или из того же гранулированного материала, но засыпанного выше верхнего уровня желобов на Δh, что исключает прямой контакт кровельного ковра с раскаленным при пожаре профнастилом.

Верхняя поверхность теплоизоляционного слоя 7, контактируемая с кровельным ковром, в котором всегда присутствуют битумные составляющие, затирается несгораемым раствором или клеем с добавками сыпучих негорючих материалов на высоту δ_п, за счет чего заполняются поры и стыки любого утеплителя, а следовательно, исключается его пропитка раскаленным битумом в интервале температур 60 - 220^oC и выше. Все это позволит избежать превращение утеплителя в условно сгораемый материал и попадание его массы на раскаленный профнастил.

Кроме того, это позволит повысить качество и ремонтопригодность кровельного ковра и снизить затраты на его ремонт.

Установка в коньковой части кровли дефлектора или клапана 13 исключает создание высокого давления между профнастилом и кровельным ковром и тем самым снижает вероятность взрывов битумных паров. Даже при микровзрывах газов направление их движения будет всегда к коньку кровли, что исключает распространение огня вдоль здания и уменьшаются объемы повреждений. Движение газов и паров по желобам настила в процессе его эксплуатации регулируется в зависимости от требуемых параметров среды.

На участке кровли в зоне водостока (фиг. 2), где во время пожара скапливается стекающая расплавленная битумная мастика, для обеспечения повышенной огнестойкости желоба заполнятся несгораемым материалом с дополнительным слоем высотой Δh, например бетоном или цементным раствором, что исключит попадание битума из кровельного ковра на раскаленную поверхность верхних граней желобов.

Участок кровли (фиг. 3), где в качестве огнезащитного слоя Δh₁, защищающего стальные поверхности профнастила от расплавленного битума и синтетических утеплителей, используются сборные плиты из несгораемых материалов (например, асбестоцементные), которые также обеспечивают изолированность желобов друг от друга и защищают профнастил от воздействия высоких температур.

Для предотвращения выхода горючих газов в пространство цеха стыки профнастила герметизируют.

Для снижения вероятности попадания расплавленного битума в утеплитель его верхние поры и стыки затирают негорючим клеевым или цементным раствором.

Способы повышения пожаро-взрывобезопасности кровельных покрытий и конструкция кровли относятся к строительству и служат для защиты облегченных кровель от пожара и могут быть использованы при реконструкции покрытий. Предлагаемые способы основаны на снижении давления горючих газов при пожаре в пространстве между профнастилом и тепло- гидроизоляционным слоями. Горючие газы направляют по желобам секций профнастила, расположенным параллельно уклону кровли, к коньку кровли и далее в атмосферу. В зоне водостока желоба секций профнастила заполняют невоспламеняющимся материалом, а поры и стыки теплоизоляционного слоя затирают несгораемым раствором. Это позволяет локализовать участки пожара без переброса последнего на соседние участки. При расположении желобов профнастила вдоль длины здания горючие газы при выходе из желобов направляют к коньку кровли и через дефлектор или клапан в атмосферу. Для этого с одной из сторон кровельных панелей устанавливают газосборные короба. При этом участки желобов с обеих сторон заполняют несгораемым материалом, а участки желобов под газосборными коробами заполняют с обеспечением свободного выхода горючих газов, а по уклону кровли над желобами укладывают огнезащитный слой. Все это значительно снижает объем повреждений при любых пожарах. Способ позволяет отводить горючие газы в атмосферу и снизить скорость распространения пожара. 3 с. и 2 з.п. ф-лы. 5 ил.

1. Способ повышения пожаро-взрывобезопасности кровельных покрытий, основанный на снижении давления горючих газов при пожаре в пространстве между профнастилом и тепло- гидроизоляционными слоями, отличающийся тем, что горючие газы направляют по желобам секций профнастила, расположенным параллельно уклону кровли, к коньку кровли и через дефлектор или клапан в атмосферу, при этом на нижней отметке уровня в зоне водостока желоба секций профнастила заполняют невоспламеняющимся материалом, а поры и стыки теплоизоляционного слоя затирают несгораемым клеем или раствором и затем проклеивают пленкой или тканью. 2. Способ повышения пожаро- взрывобезопасности кровельных покрытий, основанный на снижении давления горючих газов при пожаре в пространстве между профнастилом и тепло- гидроизоляционными слоями, отличающийся тем, что в секциях профнастила с расположением желобов вдоль длины здания направление горючих газов при выходе из желобов изменяют на перпендикулярное, газы направляют через газосборный короб к коньку кровли и через дефлектор или клапан в атмосферу, при этом торцевые участки желобов профнастила с обеих сторон секции заполняют невоспламеняющимся материалом, причем на участке со стороны газосборного короба заполнение осуществляют с возможностью образования проемов между стенками желоба и газообразным коробом для обеспечения выхода горючих газов. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что по верхней грани ребер желобов профнастила укладывают огнезащитный слой, например из асбоцементных плит, с перекрытием зазоров между смежными желобами. 4. Конструкция кровли, содержащая профнастил с желобами, засыпной несгораемый слой, тепло- и гидроизоляционный слой, отличающаяся тем, что кровля снабжена газосборными коробами, расположенными вдоль уклона последней с одной из сторон кровельных панелей с расположением желобов вдоль здания, количество которых не более одного на шаг панели, при этом участки желобов, находящиеся под газосборными коробами, частично заполнены невоспламеняющимся материалом, уровень засыпного слоя в зоне водостока превышает высоту желобов, а по уклону над желобами уложен огнезащитный слой из несгораемых плит с возможностью образования закрытых полостей между стенками желобов. 5. Конструкция кровли по п.4, отличающаяся тем, что желоба панелей, расположенные вдоль здания, заполнены невоспламеняющимся материалом только с торцов.