В европейской архитектуре уже почти полвека доминируют плоские кровли (на Востоке эта традиция имеет многовековую историю). В России до недавних пор их применение было ограничено сферой городской архитектуры индустриального производства. С приходом на российский строительный рынок новых технологий и материалов значительно расширились возможности устройства плоских кровель. И речь не только об инверсионных крышах. Плоские кровли постепенно завоевывают популярность в индивидуальном малоэтажном строительстве. В настоящее время их доля в этом секторе около 3 %, при том, что лет пять они не использовались вовсе. Благодаря внедрению современных гидро- и теплоизоляционных материалов плоская кровля стала надежнее, реже требует ремонта, появилась возможность использовать ее даже в условиях крайнего севера.
Год от года в строительной отрасли внедряются новые материалы для возведения плоской кровли. Ушел в прошлое рубероид, короткий срок эксплуатации которого требовал слишком частого ремонта. На смену керамзиту пришел пеноплэкс (так как керамзит гидроскопичен, как правило, на строительную площадку он попадает влажным, что повышает его массу и снижает теплозащитные свойства). В качестве прослоек и дренажных слоев стали применять геосинтетики. Например, при устройстве дренажных систем используется флизелин, позволяющий избежать их заиливания в ходе дальнейшей эксплуатации. А два сантиметра прочного на сжатие геосинтетического дренажного материала теперь заменяют собой тридцать сантиметров щебенки. Нововведений достаточно много. Рассмотрим основные, касающиеся кровельных покрытий и теплоизоляционных материалов.
В настоящее время на отечественном рынке кровельных материалов представлены:
– рулонные материалы на основе из полиэфира, стеклоткани или битума, модифицированного полимерами;
– полимерные мембраны;
– битумные и асфальтовые мастики;
– материалы на основе жидкой резины.
Рулонные кровельные материалы
Основную часть рынка кровельных материалов для плоских крыш занимают рулонные изделия. В разгар индустриального домостроения 1970-1980 гг. в Советском Союзе практически единственным кровельным материалом был рубероид. Он защищал крышу от течи лишь в течение 2-4 лет. После этого кровля нуждалась в регулярном ремонте, а капитальный ремонт требовался каждые 15-20 лет.
Сегодня на рынке появились современные высокотехнологичные материалы из модифицированных битумов.
Модифицированные полимерами битумные кровельные рулонные материалы отличаются повышенной стойкостью к атмосферным воздействиям, а, следовательно, и более длительным – 20-25 лет и даже более – сроком службы. Чаще всего для модификации битумов используют стирол-бутадиен-стирол (СБС) и атактический полипропиленовый пластик (АПП). Эти модификаторы обладают специфическими свойствами. АПП придает кровле устойчивость к ультрафиолетовому излучению, а СБС - пластичность, что особенно важно при больших перепадах температур. Очевидно, что для климатических условий Российской Федерации и большинства стран Европы в большей степени подходят СБС-модифицированные кровельные материалы. Поэтому в мировом производстве кровельных материалов на долю СБС-модификаторов приходится около 80 %.
Помимо битумно-полимерных рулонных материалов ныне широко используются и полимерные рулонные материалы, за которыми прочно закрепился термин «кровельные мембраны». Стоит отметить, что нередко мембранами называют и некоторые другие кровельные материалы. Это связано с заимствованием термина из западной технической литературы, где все кровельные рулонные материалы называются membranes.
Полимерные кровельные материалы
Полимерные материалы образуют две основные группы, различающиеся по техническим и эксплуатационным характеристикам: эластомеры и термопластики. К эластомерам, используемым для производства кровельных материалов, относятся производимые из ЭПДМ (синтетического каучука – этилен-пропилен-диен-мономера), а к термопластикам – производимые из ПВХ.
Полимерные мембраны отличаются более высокой прочностью и долговечностью, чем битумно-полимерные материалы, эластичностью, хорошей устойчивостью к атмосферным явлениям, окислению и воздействию ультрафиолетовых лучей, а также морозостойкостью. Однако полимерные мембраны, как правило, на 20-30 % дороже битумно-полимерных материалов.
Отличительной особенностью полимерных материалов является большая ширина мембран. Благодаря этому можно подобрать оптимальную ширину для зданий любых размеров и конфигураций и тем самым сократить количество стыков и швов.
Наиболее распространены три основные вида полимерных кровельных мембран:
– ЭПДМ-мембраны. Монтаж швов мембран может производиться с помощью специальной двухсторонней самоклеющейся ленты, без нагревания. ЭПДМ-мембрана обладает высокой эластичностью, малым весом, устойчивостью к резким перепадам температуры. Производятся также армированные ЭПДМ-мембраны. Они более прочные, но менее эластичные. Основное преимущество кровельных гидроизоляционных систем в том, что при ремонте кровли ЭПДМ-мембраны могут укладываться поверх старого рубероидного ковра, снижая трудоемкость подготовительных работ. Импортные ЭДПМ-мембраны достаточно дороги.
– Мембраны на основе термопластичных полиолефинов (ТПО). Швы такой мембраны скрепляют специальными сварочными машинами с применением горячего воздуха. Благодаря армирующему слою (полиэфирной сетке) материал более стоек к механическим воздействиям, но менее эластичен, чем ЭПДМ-мембраны. ТПО-мембрану целесообразно использовать на новых конструкциях, на крышах сложной конфигурации и там, где высок риск случайного повреждения мембраны (жилые здания, кровли, над которыми есть еще этажи), а также в тех случаях, когда крыша будет подвергаться повышенным механическим нагрузкам в процессе эксплуатации и строительства.
– ПВХ-мембраны. Скрепление швов производится путем сварки горячим воздухом. Имеют высокую прочность (армированы полиэфирной сеткой) и разнообразную цветовую гамму (девять стандартных цветов, существует возможность устройства прозрачной мембраны). Хорошо переносят шероховатости и деформации основы. Широкий выбор мембран с разными характеристиками позволяет использовать их в различных условиях. ПВХ-мембраны широко распространены в Западных странах, однако в России пока выполнено небольшое количество объектов с их применением, так как монтаж таких мембран требует специального оборудования, которое до недавнего времени было труднодоступно.
Несмотря на то, что расчетный срок службы современных рулонных материалов значительно увеличен, они все равно не лишились основного недостатка – протечек в местах стыков и необходимости в регулярном ремонте. На срок их службы влияют как конструктивные решения, так и применяемые технологии и оборудование для приклеивания рулонных материалов. Чтобы избежать протекания в местах стыков, были разработаны бесшовные материалы, такие как мастики и жидкая резина.
Бесшовные кровельные материалы
Современные мастики могут использоваться в качестве кровельного материала или в качестве клеящего состава для устройства кровельного ковра из рулонных материалов как для возведения новых кровель, так и для ремонта старых. Мастика представляет собой жидко-вязкую однородную массу, которая после нанесения на поверхность и отвердения превращается в монолитное покрытие. По составу мастики делят на битумные, битумно-полимерные и полимерные.
В состав мастик может входить растворитель, наполнители и различные добавки, в том числе придающие материалу нужный цвет. Битумные, битумно-полимерные и полимерные мастики отличаются от аналогичных рулонных материалов тем, что формируются в гидроизоляцонный слой непосредственно на поверхности кровли. В остальном они обладают теми же свойствами. Некоторым видам мастик (так называемые холодные мастики) в процессе проведения строительных работ не требуется предварительного разогрева. Для улучшения прочностных характеристик мастичных кровель их можно армировать стеклохолстом или стеклосеткой. Армирование повышает прочность, но снижает эластичность мастичного слоя. Поэтому его можно выполнять лишь в отдельных узлах (обычно, в примыканиях и сопряжениях).
К преимуществам мастичных кровель можно отнести отсутствие мест стыков и швов в кровельном ковре. Недостаток мастичного слоя состоит в том, что трудно добиться гарантированной толщины изолирующей пленки, особенно при больших уклонах и неровных поверхностях. Поэтому необходимо либо тщательно готовить поверхность, либо увеличивать расход материала. И то и другое приводит к росту стоимости покрытия.
Но на сегодняшний день разработаны мастики, которые позволяют контролировать качество и толщину слоя, а также минимизировать расход материала благодаря применению оригинального метода – нанесению мастики в два слоя. Сначала наносится первый слой одного цвета, а затем второй – контрастного цвета. Причем толщина наносимого второго слоя должна быть такова, чтобы первый слой не просвечивал.
Жидкая резина, которая представляет собой эмульсию на основе производных нефти с добавлением эластомеров натуральной резины, может применяться для обеспечения водонепроницаемости кровли любой структуры. В результате нанесения на поверхность кровли жидкой резины (путем распыления при помощи специального оборудования) образуется единая бесшовная полимеризованная мембрана, которая является абсолютно водо-, паро- и газонепроницаемой. Она устойчива к ультрафиолету, к разрушающему воздействию озона, морской воды и так называемых кислотных дождей, а также к большинству прочих веществ, вызывающих коррозию, обладает высокой эластичностью.
К недостаткам жидкой резины можно отнести то, что для нормального протекания процесса вулканизации работы следует производить только при температуре от +10 ?С и относительной влажности воздуха не выше 50 %. Нельзя наносить покрытие на материалы, показатель влажности которых превышает 30 %. Основание должно быть сухим, чистым и ровным.
Современные материалы для теплоизоляции
Развитие технологий в области производства и внедрения новых теплоизоляционных материалов для обустройства плоской кровли развивается не менее стремительно, чем производство кровельных материалов. Учитывая тенденции последних лет, когда с внедрением в строительстве ряда новых СНиПов большое внимание стало уделяться теплосбережению, рынок будет развиваться в этом направлении и дальше.
Сегодня для теплоизоляции плоских кровель применяют такие современные материалы, как:
– минераловатные плиты;
– изделия из пенополистирола или из экструдированного пенополистирола;
– пенобетон.
Список не включает плиты из стеклянной ваты, поскольку данный материал трудно отнести к современным. Он не потерял в России своей популярности из-за доступной цены. Однако стоит учитывать, что негидрофобизированные марки стекловаты имеют слишком большое водопоглощение и с течением времени теряют прочностные свойства за счет усадки.
Плиты из минеральной ваты при устройстве плоских кровель применяют только тех марок, которые обладают повышенной жесткостью. Минеральная вата, изготовленная на основе базальтовых горных пород, благодаря особой структуре с хаотичным расположением крепко сцепленных волокон обладает таким сочетанием весьма полезных для теплоизоляции кровель свойств, как низкая теплопроводность, долговечность, хорошая паропроницаемость, высокая сопротивляемость к внешним механическим воздействиям и собственным деформациям, а также отличными звукоизоляционными качествами. Помимо того, минеральная вата относится к классу негорючих материалов. Сам материал способен выдерживать температуру свыше 1000 ?С. Однако связующий компонент выгорает уже при температуре 250 ?С. И хотя из-за гидрофобизирующих пропиток водопоглощение минеральной ваты не превышает 1,5 % по объему, практика показывает, что влагонасыщение этих плит на 3-5 % приводит к потере 50 % теплозащиты. Недостатком конструкций с использованием минеральной ваты являются также проблемы с «точкой росы» и конденсацией влаги.
В последние годы строители, архитекторы и проектировщики все чаще стали обращаться к такому материалу, как пенополистирол. Данный материал имеет высокое сопротивление к водопоглощению, высокие прочностные и теплоизоляционные характеристики. А прочность экструдированного пенополистирола и его малая масса превосходят аналогичные показатели всех широко применяемых теплоизоляционных материалов. Поэтому сегодня при устройстве эксплуатируемых крыш используется преимущественно этот материал.
Экструдированный пенополистирол ориентирован на защиту плоских кровель от суточных перепадов температур, механических повреждений и ультрафиолетового облучения. Поэтому его укладка осуществляется по принципу «инверсионных кровель», т. е. обратных привычным по строению «кровельных пирогов». В этом случае теплоизоляционные плиты располагают над гидроизоляцией.
Одной из новых технологий сооружения плоских кровель стало использование в качестве утеплителя пенобетона: на плиты перекрытия наносится пароизоляция, слой пенобетона и стяжка из пенофибробетона, на которую наплавляется двухслойный кровельный материал. Пенобетон имеет ряд преимуществ: хорошая механическая прочность, не горюч (выдерживает одностороннее воздействие огня в течение не менее 5-7 ч). Срок службы покрытий с применением пенобетона в качестве утеплителя выше, чем срок службы покрытий с традиционными утеплителями; и если приходится делать ремонт кровли – то только верхнего слоя кровельного ковра, а не всего «пирога». Основанием для укладки пенобетона (монолитного) может служить любая неровная, шероховатая, бугристая, поврежденная поверхность.
В числе слабых сторон материала можно назвать достаточно большую, по сравнению с другими материалами (особенно с пенополистиролом), массу (300-400 кг/куб. м). Еще одним недостатком пенобетона является длительность укладки. Его поверхность затвердевает (при положительной температуре) лишь через сутки после заливки.
В заключение хотелось бы отметить, что основной тенденцией последних лет в обустройстве плоской кровли стало все более широкое применение новых строительных материалов в области систем гидро- и теплоизоляции. Это позволяет значительно снизить нагрузки на здание за счет снижения общей массы кровли. Одним из главных достижений, которого добились изготовители кровельных материалов и строители, – возможность снизить температурный барьер для кровельных работ, что позволяет производить монтаж кровли даже в зимнее время.
Комментарий эксперта
Николай Щербак, кандидат технических наук, ведущий сотрудник НПК «Гидрол-руфинг», член Восточно-Европейского союза экспертов
НЕОБХОДИМОСТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ОКУПАЕМОСТЬЮ ЗАТРАТ НА ЕЕ УСТРОЙСТВО
Требуемое сопротивление теплопередаче покрытия здания, отвечающее санитарно-гигиеническим нормам и комфортным условиям, должно определяться по формуле 1 СНиП II -3-79.
Целесообразность дополнительного увеличения теплозащиты и использования таблицы 1б для назначения сопротивления теплопередаче при новом строительстве и ремонте необходимо устанавливать из условия окупаемости затрат на повышение теплозащиты покрытий зданий с учетом реальных теплопоступлений и теплопотерь всего здания и теплотрасс от места установки счетчика теплоты до входа в здание.
Рекомендуемая литература:
1. Гагарин В.Г. Критерий окупаемости затрат на повышение теплозащиты ограждающих конструкций здания;
2. Перехоженцев А.Г. О нормировании сопротивления теплопередаче;
3. Савин В.К. Критерий энергетической эффективности наружного ограждения
в сборнике НИИСФ «Проблемы строительной теплофизики систем обеспечения микроклимата и энергосбережения в зданиях» (М., 2001).
