eps-eristettyjen rakenteiden paloturvallisuus · eps-eristettyjen rakenteiden paloturvallisuus timo...

EPS-eristettyjen rakenteiden paloturvallisuusTimo Inha, tekniikan lisensiaattiErikoistutkija, TTY Rakennetekniikan [email protected]

Hanna Aho, diplomi-insinööriTutkija, TTY Rakennetekniikan [email protected]

EPS:iä eli muottipaisutettua solupolystyreeniä(expanded polystyrene) käytetään muun muassarakennusten lämmöneristeenä. Suomessa EPS:nkäyttö on yleisintä routa- ja alapohjaeristeenä,mutta muualla Euroopassa sitä käytetään laajas-ti myös seinien ja yläpohjien lämmöneristeenä.Pääasiassa EPS:n käyttöä seinä- ja yläpohjaeris-teenä rajoittavat palomääräykset. Seinä- ja kat-toeristeeksi tarkoitetut EPS-levyt ovat nykyisinsyttymistä hidastavilla lisäaineilla käsiteltyjä.Lisäksi EPS-eristeen tulee olla rakenteissa ainasuojattu ulkopuoliselta palolta muilla rakenne-kerroksilla. Tämän artikkelin lähdeteoksena onkäytetty Tampereen teknillisen yliopiston tutki-musraporttia 134, Paloturvallinen rakentami-nen EPS-eristeillä.

EPS-eriste rakennusten seinä-ja kattoeristeenäEPS-eristeen lämmöneristävyys perustuu um-pisoluisessa rakenteessa olevaan liikkumatto-maan ilmaan. Muovin määrä lopullisessa eris-teessä on vain noin 2 prosenttia levyjen tilavuu-desta. Eristeen lämmönjohtavuus riippuu eris-teen tiheydestä, asennus- ja suojaustavasta sekälämpötilasta. Lämmönjohtavuuden suunnittelu-arvo λDesign EPS seinä- ja kattoeristeille on 0,033– 0,039 W/mK. Eristeen lujuusluokka vaikuttaaeristyskykyyn niin, että eristyskyky paranee lu-juuden kasvaessa.

EPS-eristeet kestävät hyvin kuormitusta.Eristeen kuormituskestävyys riippuu sen tihey-destä ja tuotteita valmistetaankin eri tiheyksilläeri tarkoituksiin. EPS:n yleisimmät tuotenimik-keet määräytyvät pääasiallisen käyttökohteen japuristuskestävyyden, yksikkö kPa, mukaan, esi-merkiksi EPS 60 LATTIA. Syttymistä hidasta-villa lisäaineilla käsitellyt, seinä- ja yläpohjara-kenteisiin tarkoitetut lämmöneristeet merkitäänlisäksi S-tunnuksella, esimerkiksi EPS 60SSEINÄ. Euroopassa merkinnän S tilalla käyte-tään yleensä merkintää FR (fire retardant).Myös muut merkinnät ovat mahdollisia.

Kun EPS-eristeen lämpötila kohoaa yli 100°C:een, se alkaa pehmentyä, kutistua ja sulaa.Lämpötilan noustessa sulanut materiaali hajoaamuodostaen palamiskelpoisia kaasuja. Sulanut

EPS ei syty helposti, mutta normaali EPS syttyymelko pienestä liekistä. EPS-eristeen syttymis-lämpötila on noin 360 °C ja itsesyttymislämpö-tila ilman ulkopuolista liekkiä 450 °C. Syttymi-sen jälkeen liekki leviää nopeasti yli koko altis-tuneen pinnan ja palaminen jatkuu, kunnes EPSon palanut loppuun.

EPS palaa helposti, koska sen tiheys on pienija ilma-polystyreenimäärien suhde suuri. EPS-eristeen lämpöarvo on noin 40–42 MJ/kg, muttaalhaisen massan vuoksi lämmöntuotto jää palos-sa verrattain vähäiseksi. Tavanomaisissa raken-teissa EPS-eristeen sisältämä kokonaislämpö-määrä vapautuu vain harvoin, koska hapen saan-ti on yleensä rajoitettua. EPS-eriste tarvitsee ti-lavuudeltaan noin 150-kertaisen ilmamäärän,jotta palaminen tapahtuisi täydellisesti.

Routa- ja alapohjaeristeenä käytettävän nor-maalilaadun EPS:n paloluokka suojaamattoma-na on F. Seinä- ja yläpohjarakenteissa käytettä-vän S-laadun eristeen paloluokka on vähintäänE. Paloluokkaan vaikuttaa eristelevyn tiheys japaksuus. Tyypilliset nykyään käytettävät S-laa-dun levyt, tiheydeltään 20 kg/m3 tai sen alle,ovat saavuttaneet vuonna 2000 tehdyissä SBI-kokeissa luokan D vaatimukset 150 mm ja sitäpienemmillä levyn paksuuksilla.

EPS-ohutrappausjulkisivutEPS-ohutrappausrakenteessa EPS-eristelevytkiinnitetään seinärakenteeseen sekä liimaamal-la että mekaanisin kiinnikkein. Rakenteen ala-reunassa on sokkelilista, jonka päälle alin eriste-levykerros tuetaan. Ennen rappausta EPS-eris-televyjen mahdolliset hammastukset tasoitetaanhiomalla tai esimerkiksi kuumalankaleikkurilla.Rappauksen vahvistusverkkona on lasikuitu-verkko. Rakenteen nurkkiin ja ikkunoiden taimuiden aukkojen kulmiin asennetaan lisäksivahvistusverkot. EPS-ohutrappausjärjestelmiäon markkinoilla useita ja ne on useimmiten ni-metty pintarakenteen valmistajan mukaan. Rap-pauskerroksen kokonaispaksuus riippuu järjes-telmästä, mutta yleensä se on 5–10 mm.

Kosteusteknisesti EPS-solumuovien käyttä-minen eristeenä soveltuu parhaiten kohteisiin,joissa alustarakenteen vesihöyrynvastus on suu-446

ri verrattuna eristerappauksen vesihöyrynvas-tukseen mm. tiili-, kalkkihiekkatiili-, betoni- jakevytbetonialustat. Tällöin rakenteen sisältäkulkeutuva kosteus ei merkittävässä määrin ker-ry ohuilla eristepaksuuksilla eristeen taakse.Suuremmilla eristepaksuuksilla kosteuden siir-tyminen rakenteessa ei aiheuta ongelmia.

JulkisivurakenteidenpalomääräyksetRakentamismääräyksissä vaaditaan ulkoseinätja parvekkeet rakennettaviksi siten, että palo eileviä niiden kautta. P1-luokan rakennusten ja3–4 -kerroksisten P2-luokan rakennusten ulko-seinissä tulee käyttää pääosin vähintään B-s1,d0 -luokan tarvikkeita. Lämmöneriste voi luo-kaltaan olla tätä heikompaa, mikäli se on suojat-tu ja sijoitettu siten, että palon leviäminen eris-teeseen sekä palo-osastosta ja rakennuksestatoiseen on estetty.

Rakenteen palotekninen luokitusEPS-ohutrappausrakenteen, samoin kuin mui-denkin rakennekokonaisuuksien paloluokitusvoidaan uusien standardien mukaisesti määrit-

tää SBI-kokeen ja pienen liekin kokeen tuloksis-ta. Koska näissä rakenteissa käytettävä S-laadunEPS-eriste on jo luokkaa E, määräytyy rakenne-kokonaisuuden paloluokka käytännössä SBI-kokeen tulosten perusteella.

Rakennekokonaisuuksien paloluokituksetovat eristerappausrakenteilla järjestelmäkohtai-sia. Järjestelmien väliset erot ovat kuitenkinmelko pieniä, joten paloluokatkin ovat hyvin lä-hellä toisiaan. EPS-ohutrappausrakenne on saa-vuttanut kokeissa luokan B-s1, d0. Luokituskoskee kaikkia EPS-eristeen paksuuksia, kuneristeen tiheys on alle 17,5 kg/m3.

SBI-kokeessa koekappaleen sisänurkkaankohdistetaan 20 minuutin ajan liekki, jonka läm-pöteho on noin 30 kW. Kokeen jälkeen voitiintodeta, että pintarappaus oli liekin kohdalta osit-tain irronnut verkkoon asti, mutta pohjarappausoli edelleen ehjä. Eristekerros oli koekappalees-sa 170 mm paksu. Ehjänä pysynyt pohjarappaussuojasi EPS:ä liekiltä, eikä eriste osallistunutkokeessa lainkaan paloon. Kokeen jälkeen ha-vaittiin, että EPS-eriste oli kutistunut ja sulanutrappauksen takana koekappaleen taustana käy-tettyyn levyyn asti. Kuvissa 1 ja 2 on esitettykoekappale kokeen jälkeen.

EPS-eristettyjen rakenteiden paloturvallisuus

447

Kuva 1. EPS-ohutrappausrakenne SBI-kokeenjälkeen. Koekappaleen pintarappaus on irron-nut kokeen aikana rappausverkkoon saakka.

Kuva 2. EPS on kutistunut ja sulanut rappauk-sen takana SBI-koekappaleen taustana ollee-seen levyyn saakka. EPS-eriste ei ole osallistu-nut paloon kokeen aikana.

Rakennekokonaisuuksien paloluokituksia eiSuomessa käytetä tällä hetkellä rakentamismää-räyksissä, vaan rakenteet luokitellaan yksittäis-ten materiaalien paloluokkien perusteella. Ku-ten koetuloksista voidaan huomata, rakenneko-konaisuus toimii kuitenkin palossa huomatta-vasti paremmin, kuin pelkästään suojaamatto-man EPS-materiaalin paloluokan perusteella(S-laadulla luokka E) voitaisiin olettaa.

Suositeltavat palosuojaustavatSuurimpana riskinä julkisivurakenteille voi-daan pitää lieskahtanutta huoneistopaloa, kunpalo on rikkonut syttymishuoneen ikkunan.PRONTO-tietokantaan vuosien 1996–2001 vä-lisenä aikana kirjatuista asuinkerrostalojen si-sällä syttyneistä paloista, noin 400 kpl vuodessa,vain 2 %:ssa tapauksista oli maininta, että liekitolivat päässeet ulos palon rikkomasta ikkunasta.Myös roskakatoksen tai vastaavan palo jul-kisivun vieressä aiheuttaa suuren palorasituksenjulkisivulle. Se voi mahdollisesti rikkoa alim-pien kerrosten ikkunoita ja näin ulkopuolellasyttynyt palo voi päästä leviämään asuntoihin.Julkisivujen merkitystä koko rakennuksen palo-turvallisuuden kannalta voidaan kuitenkin pitäävähäisenä. Henkilövahinkoihin julkisivumate-riaalilla on hyvin vähän vaikutusta, koska suu-rimmat vahingot ja palokuolemat tapahtuvatsyttymistiloissa. Myöskään porraskäytävissäsattuviin palokuolemiin ei julkisivumateriaalin

voida katsoa vaikuttavan merkittävästi. Omai-suusvahinkojen osalta julkisivumateriaalia mer-kittävämmäksi tekijäksi voidaan arvioida räys-täsrakenteiden vaikutus. Kattorakenteisiin jayläpohjan onteloon levinneet palot aiheuttavatyleensä suuria taloudellisia vahinkoja.

Kuvassa 3 esitetyn palosuojausdetaljin käyt-töä suositellaan uudisrakennuskohteissa EPS-ohutrappausjulkisivuilla ikkuna-aukkojen ylä-puolella. Näin rajoitetaan edelleen todennäköi-syyttä EPS:n osallistumisesta paloon. EPS-läm-möneristeen paksuus uudisrakennusten ulkosei-nissä on nykyisin 160 mm tai enemmän.

Kun rakenteen palosuojaus toteutetaan ikku-nan yläreunoihin sijoitettavilla villakaistoilla,tulee suojaamiseen käytettävän mineraalivillanolla lamellivillaa, koska se soveltuu muilta tek-nisiltä ominaisuuksiltaan parhaiten käytettäväk-si eristerappausrakenteessa. Kaksinkertaistaverkotusta villan alueelle ei suositella, koska senkohdalle tuleva paksumpi rappaus erottuu val-miissa rakenteessa. Villakaistan tulee olla le-veämpi kuin ikkuna-aukon. Jotta palon leviämi-nen ikkunan sivuille voidaan estää, tulee villa-kaistan ulottua alaspäin ikkunan puoliväliinsaakka. Kaistan leveys on 200 mm. Pienillä ik-kunoilla, joiden korkeus on 600 mm tai sen alleja jotka sijaitsevat seinän yläosassa, villakaistantulee ulottua ikkunan alareunaan asti. Ikkuna-aukon alapuolelle villakaistaa ei tule asentaa,koska siihen ei paloteknisesti ole syytä ja se ai-heuttaa kosteusteknisen riskin rakenteelle.


448Kuva 3. Suositeltava ikkuna-aukon yläpuolinen palosuojaus EPS-ohutrappausrakenteelle uudisra-kennuskohteissa.

Ohuiden S-laadun EPS-eristeiden paloluokkaon parempi kuin paksujen. Samoin ohuen eris-teen palokuorma on pienempi. Yleisesti palo-suojauksia käytetäänkin muualla Euroopassa

vain silloin, kun eriste on paksu. Ohuilla eriste-paksuuksilla eli käytännössä korjausrakennus-kohteissa huolellisesti tehtyjen rappauskerrostenvoidaan arvioida riittävän EPS-eristeen suojaksi.


449

Kuva 4. Palosuojaukseen tarkoitetun villakaistan sijoitus ikkunan ympärille suurilla ja keskikokoi-silla ikkunoilla.

Kuva 5. Periaatekuva eristeen suojaamiseksi ikkunan yläpuolelta rappauksella lisälämmöneristys-kohteissa.

Paloturvallisuuden kannalta tulee muistaa,että liekit voivat levitä ikkunan kautta ylempäänkerrokseen julkisivumateriaaleista riippumatta.Suuri merkitys on muun muassa julkisivunmuodolla, ikkunoiden välisellä etäisyydellä jarakennuksen huoneiden ja ikkunoiden muodoil-la. Seuraavassa luvussa on tarkemmin käsiteltyjulkisivumateriaalien välisiä palon leviämisto-dennäköisyyden eroja.

ToiminnallinenpaloturvallisuusarviointiesimerkkikohteelleOletettuun palonkehitykseen perustuvalla toi-minnallisella paloturvallisuusarvioinnilla voi-daan osoittaa kohdekohtaisesti rakennuksenriittävä paloturvallisuustaso. Tässä luvussa ontiivistetty kahdelle esimerkkikohteelle tehdynpaloturvallisuusarvioinnin tulokset. Arvioinnis-sa P1-luokan kerrostalokohteiden julkisivura-kenteena oli EPS-ohutrappaus. Toinen kohteistaoli uudis- ja toinen korjausrakennuskohde.

Suomen rakentamismääräyskokoelman osaE1 edellyttää pääsääntöisesti P1-luokan kerros-talojen julkisivuissa ja ulkoseinärakenteissakäytettäväksi vähintään B-s1, d0 -luokan tarvik-keita. Tavallinen P1-luokan kerrostalojen ulko-seinärakenne on betonisandwich-elementti. Pa-loturvallisuusarvioinnissa verrattiin palamatto-man, esimerkiksi betonisandwich-julkisivun, jaEPS-ohutrappausjulkisivun eroja paloturvalli-suuden osalta. Julkisivuvaihtoehtojen välillä ar-vioitiin suhteellisten todennäköisyyksien arvojapalon leviämiselle. Tarkastelun tavoitteena olikohteiden paloturvallisuustason määrittäminenhenkilö- ja omaisuusvahinkojen osalta. Arvioin-nissa tarkasteltiin palon leviämisen todennäköi-syyttä syttymishuoneen ikkunasta yhtä kerrostatai suoraan kaksi kerrosta ylöspäin olevan ikku-nan kautta yläpuoliseen huoneistoon. Yleisestivoidaan todeta, että kasvatettaessa huoneen le-veyttä tai pienentämällä ikkunan leveyttä toden-näköisyys palon leviämisestä ylöspäin kasvaa.

Laskentaa varten arvioitiin palotehon lisäysEPS-eristetyllä ohutrappausjulkisivulla verrat-tuna palamattomaan betonijulkisivuun. Palotur-vallisuusarvioinnissa pyrittiin kuvaamaan pa-hinta mahdollista tilannetta, joten paloteholas-kelmissa oletettiin, että tarkasteltavan kohteenikkunoiden välinen EPS palaa kokonaan ikku-nan lasien leveydeltä. Tämä edellyttäisi käytän-nössä, että rappauskerros olisi rikkoutunut ik-kunoiden väliseltä alueelta eikä enää suojaisiEPS-eristettä syttymiseltä. Arvioinneissa eiotettu myöskään huomioon mahdollisten villa-kaistasuojausten käyttöä ja niiden vaikutusta pa-lon leviämiseen. Arviointilaskelmat tehtiin kah-della EPS paksuudella (70 mm ja 160 mm) ja pa-loaikaa varioitiin 5 ja 15 minuutin välillä. Sytty-mishuoneen palokuorman oletettiin noudatta-van Gumbelin jakaumaa keskiarvolla 780MJ/m2 ja 80 % fraktiililla 948 MJ/m2. RakMKE1:ssä asuntojen palokuormaksi oletetaan ta-vallisesti alle 600 MJ/m2, joten arvioinnissaotaksuttiin syttymishuoneen palokuorma suu-remmaksi kuin E1:n arvo. Palon kasvun oletet-tiin noudattavan t2-käyrää, niin että aika tg vas-taa palotehon arvoa 1MW. Yhden megawatinlämmöntuottoa pidetään yleensä lieskahduksenkriteerinä. Palon kasvuaikana, eli siis lieskah-dukseen kuluvana aikana, käytettiin tarkastelus-sa kahta arvoa tg =150 s tai tg = 300 s.

Arvioinnin tulokset koko rakennukselle onesitetty seuraavissa taulukoissa kummankinkohteen osalta erikseen. Paloturvallisuusarvi-oinnin tuloksena saatuja todennäköisyyksiennumeroarvoja voidaan verrata vain kohdekoh-taisesti toisiinsa eri julkisivuvaihtoehdoilla.Numeroarvot eivät ole absoluuttisia palon leviä-misen todennäköisyyksiä.

Molemmissa kohteissa havaittiin, että toden-näköisyys palon leviämiselle yhtä kerrosta ylös-päin, on samalla tasolla riippumatta rakennuk-sen julkisivumateriaalista. Eroja saatiin, kunoletettiin palon leviävän syttymishuoneen ik-kunasta suoraan kaksi kerrosta ylöspäin olevanikkunan kautta yläpuoliseen huoneistoon. Täl-


450

Taulukko 1. Palon leviämisen suhteelliset lopputodennäköisyydet eri palon kasvuajoilla uudisraken-nuskohteessa. Taulukon lukuarvoja ei tule käyttää yksittäisinä numeroarvoina, vaan ainoastaan tar-kasteltavan rakennuksen variaatioiden vertailussa.

Lieskahdus tg = 300 s Palamaton julkisivu EPS-ohutrappaus-julkisivu

Todennäköisyys, että palo leviää yhden kerroksen ylöspäin 0, 090 % 0,090 %

Todennäköisyys, että palo leviää kaksi kerrosta ylöspäin 0, 013 % 0,022 %

Lieskahdus tg = 150 s

Todennäköisyys, että palo leviää yhden kerroksen ylöspäin 0, 090 % 0, 090 %

Todennäköisyys, että palo leviää kaksi kerrosta ylöspäin 0,013 % 0, 022 %

löin palotehon lisäys EPS-julkisivulla aiheuttisuuremman suhteellisen todennäköisyyden pa-lon leviämiselle kuin palamattomalla julkisivul-la. Tuloksia arvioitaessa tulee ottaa huomioon,että palon leviäminen suoraan kaksi kerrostaylöspäin syttymishuoneen ikkunasta on erittäinharvinaista. Arvioinnissa ei myöskään otettuhuomioon paikallaan pysyvän, ehjän ohutrap-pauskerroksen tai mahdollisen villakaistasuo-jauksen vaikutusta.

Rakennuksen ominaisuuksilla, kuten asuin-huoneiden ja ikkunoiden mitoilla ja muodoilla,on merkittävä vaikutus suhteellisen todennäköi-syyden arvoihin. Tämän vuoksi edellä esitettyätarkastelua ei voida suoraan yleistää koskemaankaikkia asuinkerrostaloja, joissa julkisivuraken-teena on EPS-ohutrappaus. Analyysin tuloksiavoidaan kuitenkin käyttää tapauskohtaisissa tar-kasteluissa soveltuvin osin. Arvioinnin kohde-rakennukset valittiin niin, että uudisrakennusedusti mahdollisimman hyvin nykyaikaista ra-kennuskohdetta ja korjauskohde tyypillistä be-tonisandwich-rakenteista asuinkerrostaloa 1960–1980 -luvuilta. Kohderakennukset olivat muunmuassa pohjaratkaisultaan ja kerrosmäärältääntoisistaan poikkeavat. Voidaan olettaa, että ana-lyysin tulokset vastaavat varsin laajasti erilaisiarakennuskohteita, joten tätä toiminnallista palo-turvallisuusarviointia voitaisiin käyttää pohjanaarvioitaessa P1-luokan kerrostalokohteiden pa-loturvallisuutta julkisivuratkaisujen osalta.

TeräsohutlevypintaisetEPS-elementitTeräsohutlevypintaiset EPS-elementit ovatsandwich-rakenteita. Kevyissä sandwich-ele-menteissä pintakerroksena on yleensä teräs-ohutlevy. Käyttöolosuhteiden tai ulkonäön niinvaatiessa voidaan käyttää myös muita pintama-teriaaleja. Pintakerrokset ja eristeydin on kiinni-tetty toisiinsa ja ne muodostavat yhtenäisen ko-konaisuuden. Paloturvallisuuden parantamisek-

si EPS:n ja teräsohutlevyn väliin voidaan lisäksiasentaa kipsilevy oletetun palon puolelle. EPS-sandwich-elementtejä käytetään sekä seinä- ettäkattoelementteinä.

Elementtirakenteita koskevatpalomääräyksetTeräsohutlevypinnoitettuja EPS-elementtejä eikäytetä seinissä kantavina rakenteina, mutta nii-den pinnoille asetetaan paloluokkavaatimuksiaja uusien tuotestandardien mukaisesti niiltä vaa-ditaan myös paloluokitus rakennekokonaisuute-na. Yleensä EPS-seinäelementtejä ei käytetäosastoivina rakenteina.

Suomen rakentamismääräyskokoelman mu-kaan yksi- ja kaksikerroksisissa P2-luokan ra-kennuksissa ulkoseinien rakennustarvikkeilleon asetettu vaatimuksia vain, kun ne ovat seinänsisäpintana, suojaverhouksena, tuuletusraonpintana tai seinän ulkopintana. P3-luokassa vaa-timuksia asetetaan vain seinän sisä- ja ulkopin-nalle. P2-luokan rakennuksissa, mikäli raken-teet tai täytteet ovat luokkaa C tai huonompia,sisäpintoihin tulee suojaverhous. Se tehdään vä-hintään A2-s1, d0 -luokan tarvikkeista ja sen tu-lee suojata takanaan olevaa rakennetta syttymi-seltä, hiiltymiseltä, sulamiselta tai muulta vauri-oitumiselta 10 minuutin ajan. Suojaverhoukse-na voi toimia esimerkiksi kipsilevy.

Rakenteen käyttökohteet jaominaisuudetTeräsohutlevypintaisten EPS-elementtien käyt-tökohteita ovat erityisesti varastot ja tuotantora-kennukset joiden paloluokka on P3 tai P2.Rakennukset ovat pääasiassa teräs- tai puurun-koisia. Elementit kiinnitetään rakennuksen run-koon ruuveilla. Sandwich-elementtien reunatovat pontattuja, jotta ne saadaan liittymään mah-dollisimman tiiviisti toisiinsa. Elementtien väli-set päittäissaumat täytetään polyuretaanivaah-dolla.


451

Taulukko 2. Palon leviämisen suhteelliset lopputodennäköisyydet eri palon kasvuajoilla korjauskoh-teessa. Taulukon lukuarvoja ei tule käyttää yksittäisinä numeroarvoina, vaan ainoastaan tarkastelta-van rakennuksen variaatioiden vertailussa.

Lieskahdus tg= 300 s Palamaton julkisivu EPS-ohutrappaus-julkisivu


Todennäköisyys, että palo leviää kaksi kerrosta ylöspäin 0,005 % 0,022 %

Lieskahdus tg= 150 s


Todennäköisyys, että palo leviää kaksi kerrosta ylöspäin 0,004 % 0,021 %

Elementit voidaan seinärakenteissa asentaavaaka- tai pystysuoraan. Vaakasuuntaiset sand-wich-elementit ovat Suomessa yleisemmin käy-tettyjä. EPS-eristetyt katto- ja seinäelementitpoikkeavat toisistaan esimerkiksi saumaraken-teiden osalta. Kattoelementeillä yläpuolinensauma on konesaumattu. Paloturvallisuudenkannalta tämä on olennaista, koska sauma pysyykiinni, vaikka EPS-eriste elementin sisältä pa-laisikin ja rakenne pysyy ylhäällä.

Palonkestävyyskokeissa yleisin syy sand-wich-elementtien tiiviyden pettämiseen on ollutelementtien välisten saumojen aukeaminen.Paloturvallisuutta voidaankin parantaa sauma-massoja ja saumarakenteita edelleen kehittä-mällä sekä huolellisella työllä elementtejä sau-mattaessa.

Rakenteen palotekninen luokitusIlman kipsilevyä toteutettu elementti täyttääluokan B-s2, d0 vaatimukset. Tarvittavat SBI-kokeet luokitusta varten tehtiin vuonna 2005.Elementin peltipintaan tuli palon puolelle näky-viä vaurioita ja myös palon vastakkaisella puo-lella oli havaittavissa tummentumista peltipin-nassa. EPS-eriste elementin sisällä kutistui jasuli kokeessa eikä osallistunut palamiseen. Kip-silevyllä oletetun palon puolelta suojaverhottuEPS-elementti täyttää luokan B-s1, d0 vaati-mukset. Lisäksi se saavuttaa vähintään palon-kestävyysluokan EI15.

Kipsilevy elementtirakenteensuojaverhouksenaKipsilevyllä suojattuja elementtejä voidaankäyttää P3-luokan rakennuksissa sekä yksiker-roksisissa P2-luokan rakennuksissa, joissa läm-möneristeen suojaksi vaaditaan seinän sisäpin-taan suojaverhous. Suojaverhoustesteissä ver-houksen eli kipsilevyn takana oleva eriste on


452

Kuva 6. Teräsohutlevypinnoitettu EPS-element-ti SBI-kokeen jälkeen. EPS-eriste on kutistunutja sulanut peltien välissä. Testatussa elementis-sä ei käytetty kipsilevyä suojaverhouksena.

Kuva 7. EPS-elementin suojaverhous kipsilevyllä oletetun palon puolelta.

saattanut kokeissa kutistua tai sulaa elementinsauman kohdalta saumarakenteesta riippuen.Paloturvallisuuteen eristeen kutistumisella eiole merkittävää vaikutusta.

EPS-eriste loivien yläpohjienlämmöneristeenäKatoilla käytettävien EPS-eristelevyjen tuleeolla tarkoitukseen erikseen valmistettuja tuot-teita. Lämmöneristyslevyjä katteen alustanakäytettäessä on rakenteessa aina oltava tiivishöyrynsulku. Kattoeristeeksi luokiteltujen EPS-levyjen puristuslujuus on yleensä joko 60 tai100 kPa. EPS-eristelevyt ovat kattoeristeinäkestäviä eikä rakenteeseen mahdollisesti joutu-va kosteus aiheuta niissä merkittävää lämmön-eristävyyden heikkenemistä tai lujuuden alene-mista.

Yläpohjan EPS-eristeet kiinnitetään alustaanmekaanisin kiinnikkein. Katteita ei kiinnitetäsuoraan EPS-eristeeseen, vaan eristeen ja kat-teen välissä on aina laakerikerros. Katteesta riip-puen laakerikerros voi olla esimerkiksi ohut jatiheä mineraalivillakerros tai lasikuitukangas.Käytettäessä laakerikerroksena mineraalivillaase myös suojaa EPS-eristettä kattamistyönaikai-silta vaurioilta ja katteen yläpuoliselta palolta.

Yläpohjan pintarakenteita koskevatpalomääräyksetYläpohjan pintarakenteisiin kuuluvat tässä katesekä sen alustana EPS-lämmöneriste. Katteetmitoitetaan ulkopuolista paloa vastaan. Ulko-puolisella palolla pyritään arvioimaan läheisenrakennuksen palosta lentävien palopesäkkeidenaiheuttamaa tulipalovaaraa. Rakentamismää-räyskokoelmassa on vaadittu, että kate on tehtä-vä siten, ettei palo leviä vaaraa aiheuttavasti kat-teessa eikä sen alustassa. Katteen tulee yleensätäyttää luokan BROOF(t2) vaatimukset, joka vas-taa vanhaa katteiden paloluokkaa K2.

Käytettäessä EPS-eristelevyjä bitumikatteenalustana tulee katteen ja EPS:n välissä laakeri-kerroksena käyttää riittävän tiheää ja vähintään20 mm paksua mineraalivillakerrosta. Tämälaakerivillakerros mahdollistaa katteen ja eriste-kerroksen välissä kenties tapahtuvat vaakasuun-taisen liikkeet, toimii palosuojauksena katteenyläpuolista paloa vastaan sekä suojaa EPS:ä lii-alliselta kuumenemiselta ja sulamiselta katta-mistyön aikana. Tyyppihyväksyntäpäätöksen11/6221/2000 mukaan 20–30 mm paksut laake-rivillakerrokset ovat riittäviä K2-luokan kattei-den alustana EPS-eristetyllä katoilla. Katealus-talle ei myönnetä enää erillistä tyyppihyväksyn-tää, koska katteiden osalta ollaan siirtymässäCE-merkintöjen käyttöön.

EPS-eristetyillä katoilla katteena voidaankäyttää myös yksikerroksisia PVC-katteita. Täl-löin eristeen ja katteen erotuskerroksena voi-daan käyttää laakerivillan sijasta kuitulasi-huopaa tai kuitukangasta. PVC-katteet kuuluvat


453

Taulukko 3. Erilaisten kattorakenteiden likimääräisiä palokuormia.

Materiaali LämpöarvoMJ/kg

Tiheyskg/m3

Paksuusmm

Painokg/m2

PalokuormaMJ/m2

Protan SE 30,3 – 1,2 1,4 42,4

EPS 40 17 250 4,25 170

YHT. 212,4

Bitumikermi 2-kerrosta 40 – – 10 400

Vuorivilla 1,7 145 30 4,35 7,4

EPS 40 17 220 3,74 150

YHT. 557,4


Lauta-alusta 19 400 0,022 8,8 167,2

YHT. 567,2


Vuorivilla 1,7 145 250 36,25 61,6

YHT. 461,6

pääosin paloluokkaan BROOF(t2). Ohuen laake-rivillakerroksen käyttö parantaa rakenteen palo-turvallisuutta hidastamalla merkittävästi liekki-en pääsyä EPS-eristekerrokseen, kun PVC-kat-teen päällä on painava palolähde.

Palokuormien osalta EPS-eristetty yläpohja-rakenne ei suurimittakaavaisessa palossa aiheu-ta suurta riskiä paloturvallisuudelle. Suuressapalossa EPS palaa lopulta joka tapauksessa yh-dessä muiden materiaalien kanssa. Koko raken-nuksen paloturvallisuutta arvioitaessa suurempimerkitys tulisikin olla yläpohjan kantavalla ra-kenteella kuin sen yläpuolisella lämmöneris-teellä. Taulukosta 3 voidaan todeta, että EPS-eristeellä on vaikutusta kokonaispalokuormaan,mutta neliömetriä kohden laskettuna EPS-eris-tetyn yläpohjan palokuorma ei poikkea huomat-tavasti muista tavallisista yläpohjarakenteista.Palokuormien vertailu ei kuitenkaan yksinäänriitä rakenteiden paloturvallisuuden arviointiin.Muun muassa syttymisen ja sammumisen help-pous tulee myös ottaa huomioon. SuojaamatonEPS-eriste syttyy helposti useisiin muihin ra-kennusmateriaaleihin verrattuna ja tämän vuok-si eristettä ei tule käyttää missään rakenteissasuojaamattomana. Esimerkiksi ullakolla EPS-lämmöneristeen päällä voidaan käyttää ohuttamineraalivillakerrosta eristeen suojaamiseksiyläpuoliselta syttymiseltä. Syttymisen lisäksiEPS myös sammuu helposti eikä kyde.

Yläpohjarakenteiden palokatkotSuuret kattopinnat, joilla katteen alusta ei olevähintään luokkaa A2-s1, d0, tulee RakMKE1:n mukaan jakaa enintään 2400 m2 osiin.Osiin jako tehdään pysty- tai vaakasuorilla palo-katkoilla, jotka sijoitetaan mahdollisuuksienmukaan alla olevien osastoivien seinien kohdal-le. Katteen päällä leviävä palo voidaan katkaista

esimerkiksi katteen yläpuolisella kiveyskerrok-sella. Eristekerroksessa palokatko voidaan to-teuttaa palamattomasta mineraalivillasta teh-dyllä kapealla kaistalla.

Bitumikermikatoille soveltuvana palokatko-na voidaan pitää kuvassa 8 esitettyä villakaistal-la ja kiveyskerroksella toteutettua katkoraken-netta. Sama katkorakenne on esitetty myösaiemmissa EPS-yläpohjarakenteiden tyyppihy-väksyntäpäätöksissä palokatkoratkaisuna, kunyläpohjan kantavana rakenteena on teräspoimu-levy. Pienempi leveys saattaisi riittää polttoko-keiden perusteella sekä villakaistalle että ki-veyskerrokselle. PVC-katteilla katteen yläpuo-linen kiveyskerros ei ole tarpeellinen, koskapalo ei juuri leviä katteen pinnalla.

EPS-eristetytbetonisandwich-elementitBetonisandwich-elementeissä käytetään tavalli-sesti lämmöneristeenä tuuletusuritettua mine-raalivillaa. Kun betonisandwich-elementti eris-tetään EPS:llä, paloturvallisuusvaatimukset es-tävät yleensä tuuletusurituksen käytön P1-luo-kan rakennuksissa. Koska lämmönjohtavuussekä EPS:llä että mineraalivillalla on λn ≈ 0,04W/mK, on myös tarvittava eristepaksuus ele-menteissä sama. Vaikka mineraalivillaa onkinyleisemmin käytetty betonisandwich-element-tien eristeenä, voidaan EPS-eristeen käytölläsaavuttaa tiettyjä etuja. Esimerkiksi käytettäes-sä elementtien välisissä saumoissa PU-vaahtoa,rakenteesta on helppo saada hyvin ilmanpitävä,mikä edesauttaa hyvän sisäilmaston saavutta-mista.


454

Kuva 8. EPS-eristetyn yläpohjarakenteen suositeltava palokatko bitumikermikatoilla. Katteen ylä-puolista kiveyskerrosta ei tarvita, kun katteena on PVC-yksikerroskate.

Betonisandwich-elementtirakenteenpalosuojausRakenteessa EPS-eriste on pääosin hyvin suo-jattuna kahden betonikuoren välissä. Ikkunastalieskahtaneen huoneistopalon tapauksessa onmahdollista, että palo pääsisi leviämään ele-mentin eristetilaan. Tämän riskin minimoimi-seksi EPS-eriste voidaan korvata kapealla mine-raalivillakaistalla aukkojen yläpuolelta ja si-vuilta. Koska palosuojauksen tulee olla yhtenäi-nen, ei eristeeseen voida tehdä tuuletusuria.EPS-eristettyä betonisandwich-rakennetta voi-daan kuitenkin pitää kosteusteknisesti toimiva-na, vaikka lämmöneristeeseen ei paloteknisistäsyistä tehdäkään tuuletusuritusta.

Palosuojaukseen käytettävän ikkunan ylä-puolisen mineraalivillakaistan kuivumismah-dollisuus on varmistettava. Tämä voidaan to-teuttaa esimerkiksi tuuletusputkilla. Mineraali-villakaista ulotetaan ikkunan sivuille, samoinkuin EPS-ohutrappausrakenteen yhteydessä onesitetty. Mineraalivillakaistaa ei kuitenkaan tuleasentaa ikkuna-aukon alapuolelle, koska siihenei paloteknisesti ole syytä ja koska se on kos-teustekninen riski rakenteelle.

Betonisandwich-elementtirakenteenkosteustekninen toimintaMineraalivillalla eristetyissä betonisandwich-elementeissä tuuletusurituksella pyritään no-peuttamaan erityisesti rakennusaikaisen kosteu-den poistumista. Eristekerrokseen voi joutua ra-kennusaikana paljon kosteutta, muun muassamerkittävä osa välipohjille satavasta vedestä.Eristetilaan tulee suuri määrä kosteutta myös si-säkuoresta, koska mineraalivillaeristetyssä ra-kenteessa sisäkuori kuivuu pääosin lämmön-eristeen läpi ulospäin. Mineraalivillaeriste onmyös hyvin vesihöyryä läpäisevää, jolloin eris-teessä oleva kosteus kertyy kylmänä vuodenai-kana nopeasti nimenomaan ulkokuoren taakse.Näin ollen tuuletusurien vaikutus mineraalivil-lalla eristetyissä betonisandwich-elementeissäon merkittävä.

EPS-eristettä käytettäessä tuuletusurien mer-kitys on huomattavasti vähäisempi, koska eris-tekerroksen kautta poistuvan rakennuskosteu-den määrä on mineraalivillaeristettyä rakennet-ta pienempi. EPS-eristeeseen rakennusaikanakertyvän kosteuden määrä on huomattavasti vä-häisempi, koska veden tunkeutuminen eristee-seen on hyvin hidasta. Lisäksi eristeen suuri ve-sihöyrynvastus tarkoittaa, että rakenteen sisä-kuori kuivuu pääosin sisäänpäin, jolloin sisä-kuoren kosteusmäärää ei ole tarpeen poistaaeristekerroksen kautta. Edelleen, eristeen suu-resta vesihöyrynvastuksesta johtuen, kosteusliikkuu eristeessä hitaasti, eikä eristeessä oleva

kosteus helposti kerry lämmityskaudella ulko-kuoren taakse. EPS-elementin ulkokuoren kui-vuminen on hieman hitaampaa kuin mineraali-villalla eristetyssä tuuletusuritetussa rakentees-sa, mutta tällä ei ole suurta käytännön merkitys-tä, koska ulkokuori kuivuu mineraalivillaeriste-tyssäkin rakenteessakin pääosin ulkopinnankautta ja koska ulkokuoren betonin tulee ainaolla pakkasenkestävää. Tuuletusurituksen tar-peellisuus tulee selvittää tarkemmin, mikäli ele-mentin ulkopinnassa halutaan käyttää tiiviitäpintamateriaaleja, kuten klinkkerilaattoja.

Elementtien välisissä saumoissa ei pidä käyt-tää mineraalivillakaistoja, koska ne voivat joh-taa vettä elementin sisäkuoreen ja edelleen ra-kennuksen sisälle. Kastuneiden villakaistojenkuivuminen on lisäksi hyvin hidasta. Element-tien saumoissa tulisi villakaistojen sijaan käyt-tää PU-vaahtoa.

YhteenvetoPaloturvallinen rakenne voidaan tehdä myösmuista kuin täysin palamattomista tarvikkeista.Palomääräyksiä ja muita ohjeita tehtäessä tuleeaina muistaa, että kokonaisuutena hyvin toimi-valta rakenteelta vaaditaan paljon erilaisia omi-naisuuksia. Paloturvallisuuden lisäksi muunmuassa materiaalien lämpö- ja kosteusteknisetominaisuudet ovat merkittäviä arvioitaessa ra-kenteiden toimivuutta ja edullisuutta.

Kaikkien rakenteiden osalta voidaan todeta,että rakennustarvikkeiden paloluokitus raken-nekokonaisuuksina, ennemmin kuin yksittäis-ten materiaalien ominaisuuksien perusteella, onjärkevää. Esimerkiksi EPS-eristetyt rakenneko-konaisuudet toimivat paloturvallisuuden kan-


455

Kuva 9. EPS-eristetyn betonisandwich-elemen-tin palosuojaus ikkuna-aukon yläpuolelta ja si-vuilta villakaistalla. Eristeen ulkopinnassa eitarvita tuuletusuritusta.

nalta huomattavasti paremmin kuin pelkästäsuojaamattoman eristeen paloluokasta voitai-siin päätellä.

EPS:n kutistumista ja sulamista ei pitäisi arvi-oida paloturvallisuusriskiksi. Mikään rakenne eikestä täysin vaurioitumattomana tulipalossavaan kaikkia on palon jälkeen korjattava tai uu-sittava. EPS-eristettyjen rakenteiden paloturval-lisuuteen vaikuttaa sen sijaan olennaisesti tii-viys, jolloin liekkien suora pääsy eristeeseen onestetty. EPS-levyjä tulee käyttää rakenteissaaina suojattuna, jolloin niiden osallistuminenpaloon on rajoitettua. Suojaukset hidastavatliekkien pääsyä eristeeseen ja rajoittavat palossatarvittavan hapen saantia.

Kaikkien seinä- ja kattorakenteissa käytettä-vien EPS-eristeiden tulee olla syttymistä hidas-tavilla lisäaineilla käsiteltyjä S-laadun eristele-vyjä. Nämä eristelevyt sammuvat itsestään, kunulkopuolinen palonlähde poistetaan ja hapen-saanti on rajoitettua. Siten palo ei pääse leviä-mään piilossa rakenteiden sisässä. S-laaduneristeet eivät myöskään syty herkästi pienistäpalonlähteistä, kuten hitsauskipinöistä. Työ-maaolosuhteissa routaeristeinä käytetyt nor-maalilaadun EPS-eristeet tulee varastoida etääl-lä mahdollisista sytytyslähteistä.

Jotta paloturvallisuutta voitaisiin parantaamyös korjausrakennuskohteissa, tulee raken-teissa käytetyt materiaalit dokumentoida huo-lellisesti. Tämä koskee myös muita kuin EPS-eristettyjä rakenteita. Rakennusten huoltokirjoi-

hin tulee merkitä selkeästi rakenteiden huol-to-ohjeet: muun muassa kattojen palokatkojenhuoltotoimenpiteet sekä ohjeet palosuojaukseentarkoitettujen rakennekerrosten korjaamisestaniiden mahdollisesti vaurioituessa.

TutkimushankeEPS-eristettyjen rakenteidenpaloturvallisuudestaTampereen teknillisen yliopiston Palolaborato-riossa tutkittiin vuosina 2003–2005 EPS-eristet-tyjen rakenteiden paloturvallisuutta. Tutkittavi-na rakenteina olivat EPS-ohutrappausjulkisivu-rakenteet, loivat yläpohjarakenteet sekä bitumi-kermi- että PVC-yksikerroskatteella, teräsohut-levypinnoitetut EPS-elementit sekä EPS-eriste-tyt betonisandwich-elementit. Tutkimushank-keen tulokset on tarkemmin esitetty TTY:n tut-kimusraportissa nro 134, Paloturvallinen ra-kentaminen EPS-eristeillä.

Tutkimushanke aloitettiin kirjallisuusselvi-tyksenä. Tutkimukseen kuului muun muassapolttokokeita sekä laboratoriossa että kenttäko-keina, kyselytutkimus rakennusvalvonta- ja pe-lastusviranomaisille sekä toiminnallinen palo-turvallisuusarviointi EPS-julkisivurakenteellekerrostalokohteissa, joka tehtiin yhteistyössäVTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikan Palo-tutkimusryhmän kanssa.


456

eps-eristettyjen rakenteiden paloturvallisuus · eps-eristettyjen rakenteiden paloturvallisuus timo...

Documents