Противопожарные xарактеристики битумно-полимерных рулонных материалов

Рулонные битумные и полимерно-битумные материалы на сегодняшний день являются одними из наиболее распространенных видов кровельных покрытий. Их широкое применение обусловлено удобством и простотой укладки, высокой надежностью, низкой стоимостью. Однако основные компоненты, которые входят в состав этих материалов (битум, полимерные модификаторы), обладают повышенной горючестью, что ограничивает область их применения.
 

Высокая горючесть битума и полимеров обусловлена их органической природой. Битум является смесью углеводородов различного состава и молекулярной массы, в его составе можно выделить четыре основных компонента: насыщенные углеводороды, ароматические углеводороды, смолы и асфальтены. При повышении температуры битума до 300 °С образуется большое количество низкомолекулярных продуктов деструкции, которые легко переходят в газовую фазу, взаимодействуют с кислородом воздуха, в результате чего происходит горение.

Очевидно, что сделать битумный материал полностью пожаробезопасным нельзя. Можно лишь снизить его способность к возгоранию и распространению пламени. Для этих целей применяют специальные химические добавки – антипирены. Существует три основных группы антипиренов, которые различаются по механизму воздействия на процесс горения.

Действие первой группы антипиренов направлено на изолирование горючего материала от доступа тепла и кислорода воздуха за счет коксообразования и вспенивания на поверхности. В результате нагревания на поверхности материала образуется коксовый слой, который изолирует ее от воздействия теплового потока и уменьшает доступ воздуха к пламени.

По данным МЧС России, в 2007 г. было зарегистрировано 200 702 пожара, в которых погибли 14 661 и получили травмы 13 379 человек.

Вторая группа антипиренов подавляет и ингибирует процесс горения в газовой фазе. Нагревание антипирена инициирует образование активных радикалов (обычно это радикалы галогенов), которые взаимодействуют с радикалами соединений кислорода. Третья группа призвана снижать температуру горящего материала за счет эндотермической реакции разложения антипирена и выделения воды (пара). Обычно в производстве применяют композиции из нескольких антипиренов, что позволяет получить комплексную защиту материала.

Сегодня все наплавляемые кровельные материалы на основебитума относятся к сильногорючим материалам (группа горючести Г4 по ГОСТ 30244-94), имеют максимально высокую группу распространения пламени (РП4) и воспламеняемости (В3). Это не позволяет применять их на зданиях и сооружениях, где предъявляются повышенные требования к огнестойкости кровли без специальных мер защиты (гравийная засыпка или противопожарные рассечки).

СНиП II-26-76 «Кровли» (приложение 8) регламентирует максимально допустимую площадь кровли без гравийной засыпки, а также площадь участков, разделенных противопожарными поясами (табл.1). Из табл. 1 видно, что по российским нормам основным критерием при оценке возможности применения материала является группа горючести. В табл. 2 показаны параметры, по которым определяется группа горючести (ГОСТ 30244-94). Одним из критериев, которые определяют группу горючести при испытаниях, является степень повреждения образца (потеря массы).

Примечание.
Для материалов групп горючести Г1–Г3 не допускается образование горящих капель
расплава при испытании.

Для наплавляемых материалов это непреодолимая преграда. Во время испытаний образец нагревается до температуры в несколько сот градусов, в результате битумное вяжущее, составляющее 50–70 % от массы, стекает с основы, соответственно материалу присваивают максимальную группу горючести Г4. При этом неважно, обладает материал свойством самозатухания при удалении источника огня или продолжает гореть.

Еще один недостаток этого метода определения горючести – вертикальное положение образца в печи во время воздействия на него пламени. Очевидно, что в реальных условиях на кровле материал находится в таком положении лишь на небольших по отношению ко всей площади участках(вертикальные примыкания). При этом основная площадь кровли имеет уклоны 5–10 % (для наплавляемых материалов регламентируется уклон не более 25 %).

По этим причинам битумные рулонные материалы, имеющие в своем составе добавки, повышающие их противопожарные свойства, не находят широкого распространения. Хотя очевидно, что применение битумного материала, нераспространяющего пламя (с группой РП1), может предотвратить пожар, в то время как материал с группами РП4 (сильнораспрастраняющий пламя) и В3 (легковоспламеняемый) приведет к быстрому возгоранию. В настоящее время в Европе горючесть материала оценивается комплексно. Особое вниманиеобращается на отсутствие стадии самостоятельного горения и степень распространения пламени. В европейском стандарте EN 13501-5 дана классификация кровельных покрытий по степени их огнестойкости.

Согласно требованиям этого стандарта, горючесть материала определяется по способности материала распространять пламя (оценивается размер выгоревшего пятна после воздействия на образец пламени и потока воздуха). При этом испытание проводят на поверхности с углом наклона к горизонту 30°, что более соответствует условиям применения этого вида материалов.

   

Такой подход к оценке огнестойкости позволяет широко применять битумные и битумно-полимерные материалы с добавками антипиренов и улучшенными за счет этого характеристиками огнестойкости. Преимущества такого подхода очевидны – битумно-полимерные материалы более доступны по цене, их проще укладывать, они менее токсичны, чем ПВХ-мембраны. Следует отметить, что в Европе действуют жесткие требования к производителям и потребителям материалов, содержащих хлор. В лаборатории Научно- исследовательского центра корпорации «ТехноНИКОЛЬ» были изучены различные вещества, снижающие горючесть битума. Задача усложнялась тем, что добавка антипиренов не должна ухудшать эксплуатационные свойства материала.

При этом дополнительные ограничения создает себестоимость готового продукта. В результате был выбран состав, обеспечивающий комплексное воздействие на битумно-полимерный материал в процессе горения и способствующий быстрому затуханию пламени. Материал запущен в производство под маркой «Техноэласт ПЛАМЯ-СТОП». Испытания, проведенные во ВНИИПО МСЧ и в Техническом исследовательском центре (VTT) в Финляндии, показали хорошие свойства огнестойкости «Техноэласт ПЛАМЯ-СТОП». Учитывая тенденции по гармонизации российских и европейских методов испытаний, можно с уверенностью утверждать, что оценка огнестойкости покрытий в России в скором времени будет более прогрессивной. И битумно- полимерные материалы с улучшенными свойствами по пожаробезопасности получат заслуженное внимание.