» » Основы надежности и долговечности кровель

Основы надежности и долговечности кровель

19.04.2016

Основные принципы надежности кровель промышленных зданий базируются на комплексном учете влияния большого количества разнообразных факторов, среди которых определяющими являются физико-технические свойства гидро- и теплоизоляционных материалов, выбор рационального уклона покрытия и качества выполнения кровельных работ.
Для повышения надежности кровель важнейшее значение имеет предупреждение отказов, которые подразделяются на постепенные, обусловленные естественным износом и старением кровельных материалов, и внезапные, вызываемые сочетанием неблагоприятных случайных воздействий, превышающих эксплуатационные возможности этих материалов.
Надежность наиболее распространенных рубероидных кровель в значительной мере зависит от прочностных и деформативных характеристик таких рулонных материалов. Наибольшими прочностью (35 МПа) и деформативной способностью (4,5%) характеризуется гидростеклоизол, наименьшими (5,6 МПа и 2,6%) — стеклорубероид. Рулонные материалы на картонной основе занимают промежуточное положение, обладая прочностью на разрыв в 10,8—11,5 МПа при удлинении 2,6—31%.
Опыт эксплуатации таких кровель свидетельствует о том, что увлажнение, особенно с циклами замораживания и оттаивания, может вызывать разуплотнение структуры рулонных материалов, сопровождающееся в ряде случаев снижением их прочности в 3—4 раза. Наименьшая потеря прочности (до 20%) при этом наблюдается у рулонных материалов с основой из минеральных и синтетических волокон.
Работоспособность рулонных материалов массового производства в значительной мере определяется значениями температур размягчения Tp и хрупкости Txp покровных битумнополимерных слоев, предельные значения которых соответственно 120° и 150 °С. В связи с тем, что повышение хрупкости и твердости битуминозных материалов зависит от содержания в них асфальтенов, долговечность их можно оценивать временем достижения у этих материалов предельных значений Tр пр и Тхр пр.
Повышение надежности кровель из традиционных материалов достигается при устройстве покрытий с малым уклоном 1,5—2,5%. При этом не только обеспечивается гарантированный отвод атмосферных вод к водоприемным устройствам, но и наиболее полно реализуются положительные качества битуминозных вяжущих и защитного слоя.
Применение легкоплавких мастик, обладающих более высокой эластичностью, чем мастики на базе твердых битумов, обеспечивает самозалечивание возникающих трещин, при этом расход мастики снижается на 15—20%. Легкоплавкая мастика способствует улучшению эксплуатационных качеств рулонных материалов вследствие некоторой допропитки их картонной основы.
Твердые битумы являются более остаренными, обладают высокой хрупкостью и следовательно меньшим потенциалом работоспособности. Натурные обследования кровель на легкоплавких мастиках показывают, что только через 20—25 лет эксплуатации значения их Tp и Txp станут такими же, как у твердых битумных материалов.
Скорость старения мастик может быть установлена по изменению значений температур размягчения или хрупкости мастик за исследуемый интервал времени эксплуатации
Основы надежности и долговечности кровель

Использование защитного слоя из мелкого гравия, втопленного в легкоплавкую мастику, обеспечивает более надежную защиту слоев водоизоляционного ковра по сравнению с крупнозернистой посыпкой у рубероидов и уменьшает скорость старения мастики. Таким образом можно констатировать, что улучшение качества кровельных рулонных материалов массового производства должно быть направлено на увеличение гнилостойкости самой основы, стойкости лицевого покровного слоя к процессам старения, а также повышении его эластичности. С этой точки зрения, определенными преимуществами обладают мастичные кровли, армированные стекломатериалами, так как последние не гниют, не коробятся и не набухают. В то же время при устройстве таких кровель, армированных рубленым стекложгутом, имеются определенные трудности как в обеспечении требуемой толщины гидроизоляционного слоя, так и в равномерности распределения стекложгута по всей изолируемой поверхности. Поэтому для повышения их надежности наряду с армированием рубленым стекложгутом целесообразно предусматривать применение стеклохолста или стеклосетки.
Эксплуатационная надежность кровель из наплавляемых рубероидов зависит не только от качества рулонного материала, но и от способа его наклейки. Известно, что покровные слои у наплавляемых рубероидов выполнены из твердых битумно-минеральных составов, с температурой размягчения до 88 °C и хрупкости до -2 °С. По потенциалу работоспособности такие покровные составы соответствуют битумным мастикам, предназначенным для устройства скатных кровель с уклонами более 10%, чем обусловлено ограничение рациональной области их применения. Кроме того, толщина наплавляемого слоя у отечественных рубероидов составляет 1 мм, что недостаточно для обеспечения надежной склейки полотнищ между собой и с изолируемой поверхностью. Надежность кровель из наплавляемых рубероидов, выполненных огневым способом, более низкая, чем при использовании растворителей, так как при этом выгорает значительная часть асфальтенов. Поэтому для повышения долговечности кровель из таких материалов необходима организация производства их с основой из минеральных или синтетических волокон с толщиной наплавляемого слоя не менее 2 мм и покровными слоями из мягких битумов с добавкой полимеров.
Эксплуатационная надежность кровель с применением битуминозных материалов зависит от ряда мероприятий, которые должны обеспечивать уменьшение температурных деформаций кровель, повышение стойкости материалов к процессам теплового старения и выветриванию лицевого слоя. В результате исследований было установлено, что при охлаждении до -15 °C деформации укорочения гидроизоляционных ковров определяются свойствами рулонных материалов и армирующих прокладок, а при более низких температурах они зависят от качества склеивающих мастик. Увеличение вязкости последних вызывает резкое повышение деформаций ковра. Поэтому целесообразно использование мастик на легких битумных вяжущих, у которых температурные деформации в 2—3 раза меньше, чем у водоизоляционного ковра с применением тугоплавких битумных мастик. Благоприятно сказывается на снижении температурных деформаций водоизоляционного ковра и наличие гравийного защитного слоя. Гравийный защитный слой обеспечивает также наиболее эффективное снижение теплового воздействия солнечной радиации на слои водоизоляционного ковра, значительно уменьшая его нагрев и тем самым способствуя сокращению скорости старения гидроизоляционных материалов.
Наконец, долговечность кровель в значительной мере зависит от надежности основания под кровлю. В этой связи особого внимания заслуживает вопрос о прочности волокнистых плит повышенной жесткости, по которым наклейка рулонного ковра выполняется без устройства стяжки. Исследования и накопленный опыт показывают, что для обеспечения надежности кровель прочность применяемых минераловатных плит полусухого прессования при 10%-й деформации не должна быть менее 0,06 МПа, а плит из гидромассы — менее 0,1 МПа. Использование менее прочных плит приводит к повышенной повреждаемости самих плит и кровель в процессе эксплуатации. При охлаждении в результате разности коэффициентов температурных деформаций материала кровель и основания между ними возникают напряжения сдвига, которые могут вызывать образование трещин в водоизоляционном ковре.
В кровлях, выполненных по стяжкам, такие дефекты образуются над трещинами в стяжке. Во избежание этого целесообразно устройство швов в стяжках и монолитной теплоизоляции, а также компенсационных полос из рулонных материалов, укладываемых насухо, которые позволяют распределить деформации основания на большую площадь гидроизоляционного ковра.
Для того, чтобы исключить появление вздутий кровли в покрытиях с пароизоляционным слоем, следует использовать полосовую или точечную приклейку нижнего водоизоляционного ковра к основанию, чем обеспечивается выравнивание давлений водяных паров в полости покрытий с наружным воздухом. Мероприятия по повышению надежности кровель к постепенным отказам, незначительно увеличивая начальную стоимость кровель, обеспечивают их требуемую долговечность и снижение приведенных затрат.