толщина выпускаемых плит от 20 до 100 мм;
плотность от 20 до 40 кг/м3, причем плиты марки 20 выпускаются без антипиреновой добавки;
температура плавления полистирола около 200 °С;
температура воспламенения полистирола 310 °С;
коэффициент теплопроводности в сухом состоянии при 20 °С 0,035 Вт/мхград;
предел прочности при статическом изгибе и сжатии соответственно около 0,7 и 0,8 МПа;
низшая теплота сгорания около 39,8 МДж/кг (9500 ккал/кг).
Проведенные во ВНИИПО в середине 60-х годов исследования, показали что, ППС плиты марок ПСБ и ПСБ-С обладают повышенной пожароопасностью. Было установлено, что при плотности около 20 кг/м3 они относятся к сгораемым легковоспламеняемым материалам, при плотности более 20 кг/м к сгораемым. При действии пламени газовой горелки (метод огневой трубы) эти материалы легко загораются, плавятся, плав в свою очередь загорается и, растекаясь, вызывает интенсивное распространение огня по испытываемым образцам. К тому же при своем горении плиты ПСБ, ПСБ-С и другие обладают высокими дымообразующей способностью и токсичностью продуктов горения.
Одновременно с исследованиями пожароопасных свойств самих материалов из ППС, во ВНИИПО в конце 60-х годов проводилась серия стандартных испытаний образцов наружных ограждений (покрытий по штампованному профлисту, а также фрагментов стен из трехслойных панелей со стальными, алюминиевыми, асбестоцементными обшивками и утеплителем из ПСБ-С плотностью 30-35 кг/м3) с целью определения их пожарно-технических характеристик.
Испытаниями фрагментов стен с различными типами обшивок и утеплителем из ПСБ-С было установлено, что такой утеплитель воспламеняется, как правило, уже через 3-4 мин от начала одностороннего теплового воздействия по режиму "стандартного" пожара, после чего имеет место скрытое распространение огня по утеплителю внутри конструкций. Горение и разложение полистирола в панелях стен сопровождалось образованием плава, обильным выделением дыма и токсичных продуктов горения и продолжалось практически до полного выгорания утеплителя даже при удалении источника теплового воздействия на конструкции.
По результатам проведенных исследований навесные стены с обшивками из тонких стальных, алюминиевых или асбестоцементных листов при толщине соответственно 0,8 мм и 10 мм и утеплителем из ПСБ-С независимо от его толщины отнесены к группе сгораемых конструкций с пределом огнестойкости 0,1-0,2 ч.
Испытанные образцы покрытий с утеплителем из ПСБ-С по штампованному профнастилу (при толщине листа 0,8-1,0 мм) также обладают высокой пожароопасностью. Конструкция совмещенного покрытия (несущий элемент - штампованный профнастил толщиной 0,8 мм; пароизоляция один слой рубероида на битумной мастике, утеплитель плиты из ПСБ-С толщиной 50 мм; кровля 2-3 слоя рубероида на битумной мастике) отнесена к группе сгораемых, предел огнестойкости такого покрытия под нагрузкой 100 кг/м2 составляет 0,2-0,25 ч.
Наличие незаполненных пустот в гофрах несущего профнастила, а также ненормируемый расход битумной мастики для крепления элементов конструкции между собой, существенно повышает способность ПСБ-С к скрытому распространению огня по таким покрытиям. Этот процесс также сопровождается образованием и вытеканием горящего плава полистирола и битума через стыки между деформированными листами профнастила в условиях одностороннего нагрева.
Использование ПСБ-С и других подобных полимерных материалов в покрытиях по штампованному профнастилу без надлежащей огнезащиты со стороны возможного теплового воздействия привело на отдельных объектах к катастрофическим последствиям.
С начала 70-х годов и в последующем произошли крупные пожары на Бухарском хлопчато-бумажном комбинате, Капчагайском фарфоровом заводе, Чернобыльской АЭС, а также пожары в городах Житомире, Челябинске, Надыме, Жлобине, Ленинграде.
Эти пожары в отдельных случаях явились следствием неосторожного обращения с огнем при проведении газосварочных работ, халатности обслуживающего персонала, нарушений технологического процесса, неисправности электрооборудования и других причин, и характеризовались:
быстрым распространением огня по покрытиям на значительные площади (до 100-150 тыс. м2);
значительными деформациями настилов покрытий и основных несущих элементов (стальных ферм, балок, прогонов и т.п.), что приводило к их преждевременному обрушению уже на 12-18 мин от начала развитой стадии пожара;
образованием горящего плава ППС и битумных материалов, стекающих внутрь горящих помещений, что существенно увеличивало пожарную нагрузку;
значительной продолжительностью (2 ч и более) и сложностью тушения, малой эффективностью применяемых средств пожаротушения вследствие скрытого распространения огня по утеплителю;
выделением большого количества дыма и токсичных продуктов термического разложения и горения полимерных материалов.
Обрушение несущих элементов покрытий и профнастила довершали уничтожение технологического оборудования и материальных ценностей, находящихся в зданиях на момент возникновения пожаров.
Так как характер развития указанных пожаров в зданиях и размер ущерба от них, в основном, определялись поведением облегченных конструкций покрытий, возникла необходимость путем экспериментов в условиях, максимально приближенных к натурным, произвести дополнительную проверку огнестойкости и горючести покрытий со стальным профнастилом и сгораемыми изоляционными слоями (пароизоляцией, полимерным утеплителем, 3-4-х слойной кровлей из рулонных материалов с использованием битумных связующих), а также разработать мероприятия по повышению огнестойкости и снижению пожарной опасности таких конструкций.
Натурные огневые испытания различных вариантов покрытий проводились при участии ВНИИПО, ГУПО и организаций Госстроя СССР на фрагментах зданий размерами:
6*12 м и высотой 3 м (2 фрагмента, ТЭЦ-25 Мосэнерго, г. Москва, 1973 г);
24*24 м и высотой 6 м (1 фрагмент со световым фонарем, КамАЗ, г. Набережные Челны, 1974 г);
24*18 м и высотой 6 м до низа несущих ферм (2 фрагмента, каждый из двух блоков размером по 12*18 м, ЖБК г. Бухара, 1974 г);
12*12 м и высотой 6 м (2 фрагмента, АвтоВАЗ, г. Тольятти, 1989-90 г. г).
В процессе натурных огневых испытаний покрытий проверялись различные виды теплоизоляционных материалов (утеплителей), конструктивных решений фрагментов покрытия, а также противопожарных преград и дополнительной изоляции со стороны возможного теплового воздействия на конструкции (наличие гравийной посыпки толщиной 20-25 мм на кровле, или использование дополнительной негорючей изоляции, уложенной непосредственно на профнастил, а также устройство подвесного потолка).
Натурными испытаниями покрытия площадью 576 м2, проведенными на КамАЗе (г. Набережные Челны) в июле 1974 г., было установлено следующее:
1. При возникновении пожара на кровле предложенные дополнительные мероприятия (посыпка из гравия при толщине слоя 15-20 мм, заполнение пустот гофр несущего профнастила негорючей минеральной ватой с торцев на длину 250 мм), независимо от типа и марки полимерного утеплителя, практически исключили возможность распространения горения по кровле по всем вариантам конструкций покрытия даже при наличии ветра скоростью до 10 м/с и температуре окружающего воздуха + 25 °С.
2. При пожаре внутри помещения температура на стальном профнастиле достигала 250-300 °С (при которой возможно воспламенение ПСБ-С) к 12-й минуте эксперимента.
В результате продолжающегося горения изобутилового спирта в противнях (использованного в качестве горючей нагрузки) температура на профнастиле, изоляционных слоях и незащищенных несущих стальных конструкциях к 18-й минуте эксперимента превысила в некоторых точках 900°С [43].
На 19-й минуте опыта обрушились основные несущие элементы фрагмента, что вызвало обрушение самого покрытия на всей его площади.
Таким образом, при локальном пожаре внутри помещения и площади горения, составляющей около 10% общей площади испытываемого фрагмента, обрушение всех незащищенных металлических конструкций происходит через 0,3 ч от начала огневого воздействия, а зона горения и повреждения огнем изоляционных слоев покрытия распространилась на площадь, значительно превышающую площадь локального пожара.
В целом, с учетом результатов проведенных натурных испытаний, для снижения пожарной опасности эксплуатируемых покрытий с утеплителем из ПСБ-С были рекомендованы следующие основные мероприятия:
замена ПСБ-С на негорючий утеплитель;
обязательное наличие гравийной посыпки толщиной не менее 20 мм на кровле или устройство цементной стяжки;
нормируемый расход битумных материалов в изоляционных слоях конструкций;
устройство противопожарных поясов в покрытиях путем замены в этих поясах горючего материала на негорючий;
забивка пустот гофр профнастила по всей площади покрытия негорючим материалом;
дополнительная защита сгораемых теплоизоляционных слоев со стороны профнастила негорючими листовыми и плитными материалами (комбинированное покрытие);
устройство огнезащитных подвесных потолков в межферменном пространстве.
Однако эти рекомендации были реализованы на объектах с покрытиями из ПСБ-С не в полном объеме.
В соответствии с требованиями СНиП 21-01-97* строительные материалы, в т. ч. утеплители конструкций, характеризуются только пожарной опасностью.
Пожарная опасность строительных материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью продуктов горения.
По горючести строительные материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г).