Лаборатория кровельных технологий
научно-информационный сайт по кровле

Плоские рулонные кровли, технологии кровельных работ

В этом разделе содержится описание свойств битумных материалов, различные технологии укладки рулонных материалов и устройства кровли при выполнении кровельных работ.

В процессе эксплуатации на все слои кровли оказывают влияние различные изменяемые во времени физические процессы. Многие оказывают негативное влияние и задача проекта и технологий устройсва кровли максимально компенсировать деструктивные процессы и создать условия для компенсирующих разрушение и восстанавливающих положительные качества кровли физических процессов.

Кровельный (водоизоляционный, гидроизоляционный ковер). Кроме общеизвестных факторов, как перепады температур, температурные расширения, нагрузки на поверхность кровли, ветровое воздействие, воздействие ультрафиолетового излучения, на самом деле недостаточно полно в отечественных нормативах описано воздействие воды на поверхность водоизоляционного ковра.

В вопросе нормативных правил лучшими в Европе считаются немецкие нормы. В этих нормах существует следующая градация по воздействию на водоизоляционные материалы:

  • недавящая вода - вода в жидкой форме, не оказывающая гидростатическое давление,
  • давящая снаружи вода - вода, оказывающая гидростатическое давление снаружи здания,
  • давящая изнутри вода - вода, оказывающая гидростатическое давление изнутри конструкций (например, бассейны),
  • влажность почвы - находящаяся в земле капилярная влага.

Под эти условия уже определяются типы материалов (вид битумной смеси и основы, толщина материала) и их количество по слоям.

Дано описание безогневого инфракрасного электрического оборудования и методы работы на нем.

Приведена специфика выполнения кровельных работ зимой и некоторые редкие и мало встречающиеся виды работ.

Рассмотрим подробнее указанные процессы. На крышу в процессе эксплуатации оказывает неблагоприятное воздействие целый ряд факторов. В первую очередь это атмосферные осадки, которые могут выпадать в виде дождя, снега, града и оказывать последующие воздействие в виде застоя воды, накопления снега и льда. Наиболее напряженным периодом для битуминозных материалов является лето. В течение летних суток кровельные материалы могут претерпевать изменение температуры в пределах от +80...+85 град.С днем при нагреве солнечной радиацией, до +15…+20 град.С ночью. При этом охлаждение кровли может происходить очень быстро, например, при начале ливня. Значительный суточный диапазон перепада температур, составляющий до 60 град.С, вызывает температурное расширение материалов, как самого кровельного материала, так и материалов стяжки, металлических элементов кровли и др.

Кроме линейных расширений присутствуют процессы нагревания и охлаждения воздуха в слоях кровли, что проявляется в изменении удельного давления воздуха в слоях кровли. При неправильной конструкции кровли и ошибках выполнения работ данный физический процесс проявляется в виде образующихся вздутий поверхности кровельного ковра. Линейное расширение материалов может вызвать появление трещин на поверхности кровельного ковра, короблении металлических отливов и фартуков с потерей герметичности. Появление трещин и разрывов кровельного ковра чаще связано с тем, что температурные деформации с соседних с кровельным ковром слоев, передаются на кровельный ковер (от основания кровли снизу, от защитных слоев при эксплуатируемой крыше сверху).

Ультрафиолетовое солнечное излучение и воздействие высоких температур вызывает окисление и разрушение, улетучивание легких фракций битума. При этом ухудшаются показатели битумных мастик, они становятся более хрупкими, повышается коэффициент водопоглощения, изменяется их теплостойкость. Изменение водопоглощения можно визуально наблюдать на кровле: на новом кровельном покрытии вода после дождя лежит каплями, а после года и более эксплуатации битуминозные материалы «намокают» и после дождя требуется время для «высыхания» их поверхности. В состав битумных мастик входят соединения серы и при разрушении от указанных воздействий битуминозных материалов на поверхности кровли образуются сернистые кислоты, оказывающие негативное влияние на металлические элементы кровли. Это хорошо видно по появляющейся коррозии металлических элементов: вокруг проходящих труб, при отсутствии их оклейки на требуемую высоту, на открытых металлических свесах, по которым стекает вода с поверхности кровли и пр.

Воздействие высоких температур делает битуминозные материалы пластичными и нахождение на их поверхности мусора, различных предметов, опирание на поверхность материалов лестниц, антенн, технологического оборудования может вызвать значительную деформацию кровельных материалов, вплоть до их разрыва или потери герметичности. Накопление в застойных зонах воды приводит к их заиливанию. В последствии, скопившийся слой ила в сухую погоду растрескивается, вызывая образование трещин на поверхности мастичного слоя материалов. Зимой вода, попадая в эти трещины и замерзая в них продолжает процессы увеличения этих трещин по ширине и глубине, вплоть до оголения армирующей основы материала. Следует учитывать, что синтетическая армирующая основа материалов не пропитывается битумами, а обволакивается, поэтому при оголении армирующей основы процессы естественного разрушения материалов ускоряются примерно в 1000 раз. В этой особенности материалов лежит ответ на один из обсуждаемых вопросов, следует ли при выполнении кровельных работ «проглаживать» швы нахлеста материалов. Эта операция сглаживает перепад материалов по краю шва, но вызывает оголение армирующей основы по краю кровельных материалов, и значительно ускоряет процессы естественно разрушения кровли.

Летний период является самым тяжелым по эксплуатации для битуминозных кровельных материалов, так как на них оказывается активное воздействие суточный перепад температур, изменение вязкости битумной мастики, силы сцепления материалов с основанием и друг с другом, изменение линейных размеров конструктивных слоев кровли и самих материалов битуминозных материалов, воздействие воды, газов, агрессивных веществ при относительно высоких температурах, активное ультрафиолетовое солнечное излучение.

Ошибочно считается, что появление вздутий кровельного ковра связано с некачественной приклейкой битумных материалов к основанию (в данном случае рассматривается классический вариант устройства кровли, включающий несущее покрытие, пароизоляционный слой, теплоизоляционный слой, цементно-песчаную стяжку, гидроизоляционный ковер).

Качество приклеивания битумных материалов к основанию не влияет на процесс образования вздутий. Еще в прошлом веке был проведен простой эксперимент. На подготовленные и огрунтованные образцы цементно-песчаной стяжки наклеили образцы различных битумных материалов. Далее образцы стяжки и материала отрывали друг от друга при разных температурах. Результаты испытаний показали следующее. При 20 град.С битумный материал держится на цементно-песчаной стяжке за счет сил адгезии, и происходит отрыв образца материала от поверхности стяжки. При температурах выше 50 град.С битумные материалы держатся на основании за счет вязкости мастичного слоя, и отрыва от основания не происходит – материал расслаивается по мастичному слою. В диапазоне температур от 30 град.С до 50 град.С происходит частичный отрыв образца битумного материала от основания, частично битумный материал расслаивается по мастичному слою. При нагреве материалов на вертикальных поверхностях может произойти их сползание. Для предотвращения таких негативных для кровли последствий в местах примыканий кроме наклеивания материалов дополнительно применяется их механическое закрепление. При выполнении ремонтных работ старые материалы в местах примыканий следует удалять полностью, чтобы снизить общий вес слоев материалов в этих конструктивных элементах кровли.

Вывод: при нагреве поверхности кровельных битумных материалов и внутренних слоев кровли, когда происходит образование избыточного давления воздуха и паров воды на кровельные материалы, образование вздутий и расслоений кровельного ковра неизбежно. Основной причиной образования вздутий является избыточное давление воздуха во внутренних слоях кровли, возникающее при нагревании кровли. Требования по адгезии и принятие адгезии в расчет для кровель с верхним расположением гидроизоляционного слоя – является грубой ошибкой.

Для предотвращения образования вздутий давно разработана и успешно применяется технология устройства «дышащих» кровель, где конструктивно обеспечивается возможность выхода избыточного давления воздуха из слоев кровли в атмосферу. В данном случае избыток воздух выводится из слоя утеплителя и из-под гидроизоляционного ковра.

Рассмотрим физические процессы, приводящие к накоплению влаги в слоях кровли, и процессы, позволяющие отводить избыточное давление и влагу из слоев «дышащей» кровли.

К накоплению влаги в слоях кровли приводят следующие процессы.

1. Выпадение конденсата из воздуха при понижении температуры. В этом случае происходит уменьшение давления воздуха в слоях кровли, в том числе, из-за перехода воды из газообразного в жидкое состояние. Понижение давления компенсируется притоком воздуха из вне. При наличии правильно устроенной пароизоляции и кровельных вентиляционных патрубков (флюгарок, аэраторов, вентиляционных продухов на парапетах и свесах кровли) на «дышащей» кровле в слои кровли из атмосферы поступает холодный воздух (из которого уже выпал конденсат), имеющий минимально возможную влажность. При классическом варианте устройства кровли со сплошным приклеиванием кровельных материалов к основанию материал пароизоляции имеет большую паропроницаемость, чем гидроизоляционный слой кровли, и, соответственно, в слои кровли попадает теплый влажный воздух из внутренних помещений здания. Далее этот воздух охлаждается, и из него выпадает конденсат с последующим общим понижением давления воздуха в слоях кровли и т.д. Основные процессы накопления влаги приходятся на осенне-зимний период. В зарубежных нормах этот процесс нормирован: на 1 м2 кровли при наступлении зимы образуется 1 литр жидкой воды (действительно для пористых утеплителей, подобных минераловатным утеплителям). Промерзание утеплителя из-за потери теплоизоляционных свойств и «мостики холода» в слоях кровли только усиливают описанные процессы.

Для отечественных норм введение подобного положения принесло бы дополнительный положительный эффект, так как нормативно описывались бы процессы накопления влаги в слоях кровли и давались рекомендации по конструктивному и технологическому противодействию отрицательного воздействия указанных процессов. Указания по способам выведения влаги из слоев кровли содержатся и сейчас, но без нормирования образующейся жидкой влаги, многим строителям непонятно важность соблюдения норм просушивания внутренних слоев кровли в процессе ее эксплуатации.

2. Парциальное давление паров воды. Во внутренних помещениях здания в процессе хозяйственной деятельности (влажная уборка, приготовление пищи, нахождение людей и пр.) содержится большое количество паров воды, т.е. воздух имеет высокий процент влажности. Парциальное давление стремится к выравниванию влажности, что приводит к диффузии влаги в сухие слои кровли. Этому процессу должен препятствовать пароизоляционный слой кровли. Дополнительно для компенсации этого процесса следует обеспечить последующий отвод паров воды из кровли в атмосферу, но об этом позже.

Подробно данный физический не отражен в нормативах, и строители не учитывают при устройстве кровель коэффициент паропропускания пароизоляционного слоя и основного кровельного ковра.

3. Протечки кровли. Наличие протечек кровли приводит к прямому замачиванию слоев кровли.

4. Диффузия влаги в слоях кровли приводит к выравниванию общей влажности в утеплителе и стяжке, распределяя влагу по всем внутренним слоям кровли, позволяя продолжать процессы накопления влаги в местах дефектов кровли и дальнейшее ее распространение под кровлей.

Так выглядят физические процессы, приводящие к накоплению жидкой влаги в кровле. В классических кровлях со сплошным приклеиванием кровельных материалов к основанию скопившаяся влага остается «запертой» в слоях кровли (за исключением случаев протечек), что в осенне-летний период приводит к резкому повышению внутреннего давления воздуха в слоях кровли с последующим образованием вздутий и расслоений кровельного ковра. При значительном накоплении влаги в утеплителе в таких кровлях появляются сезонные дефекты – протечки в холодное время года из-за накопления конденсата и промерзания кровли.

Рассмотрим процессы, приводящие к просушиванию слоев кровли в конструкции «дышащей» кровли. Сам термин «дышащая» появился из-за характерных суточных процессов нагрева и остывания кровли в теплое время года, при которых происходит своеобразный «вдох-выдох» воздуха из слоев кровли. При нагреве кровли днем в ясную погоду прямой солнечной радиацией происходит уже описанное повышение давления воздуха в слоях кровли. Избыток воздуха из пористых утеплителей и по непроклеенным зонам между основанием кровли и гидроизоляционным ковром устремляется через флюгарки (аэраторы, продухи, на парапетах и свесах кровли) в атмосферу. Следует отметить, что в данном случае избыток воздуха перемещается не свободно, как пытались отразить некоторые авторы, а под давлением. Особенность данного процесса состоит в том, что при нагреве кровли в сухую жаркую погоду в атмосферу из слоев кровли выходит влажный воздух, а вечером, при остывании кровли и уменьшении давления воздуха в слоях кровли, в слои кровли попадает из атмосферы воздух со значительно меньшим содержанием влаги. В районе флюгарок из-за этих процессов начинается высушивание слоев кровли, а процессы диффузии влаги в слоях кровли выравнивают общую влажность по всем слоям кровли, способствуя процессам просушивания.

При установке на кровле аэраторов, создающих подсос воздуха из слоев кровли при наличии ветра, дополнительно небольшая зона под кровлей (не более 1-2 метров от места установки аэратора) постоянно подсушивается, а процессы диффузии влаги «вытягивают» воду из более влажных мест ближе к аэраторам.

Из-за короткого холодного лета в северных районах России дополнительно требуется создание каналов в слоях утеплителя для его постоянного проветривания и просушивания.

В зимний период в слоях кровли дополнительно начинают протекать следующие физические процессы (сезонные):

- замерзание воды на поверхности кровли, накопление на поверхности кровли снежного покрова, образование льда, образование тонкого слоя воды под поверхностью снежного покрова (льда);

- промерзание слоев кровли;

- возможное накопление конденсата в слоях кровли и его вытекания при оттепелях или включении отопления;

- образование «мостиков» холода при отсутствии или недостаточном утеплении массивных металлических (бетонных, кирпичных и др.) элементов крыши здания, проходящих через слои кровли;

- образование инея или льда на нижней внутренней поверхности кровельного ковра;

- образование и накопление наледи на свесах кровли, в системах наружного водоотвода.

Но в целом кровельный ковер находится в более стабильных температурах, чем в летний период. Низкие температуры делают битуминозные материалы хрупкими и наличие пузырей на кровле или передвижение людей может вызвать повреждение целостности кровельного ковра.

Серьезное разрушение поверхности кровельного ковра может вызвать замерзание воды. Это может происходить сначала незаметно для визуального наблюдения. Вода попадает в незначительные участки не проклеенных швов нахлеста материалов (критично это проявляется при направлении швов нахлеста против тока воды), в трещины на поверхности мастичного слоя кровельных материалов, вдоль армирующий основы битуминозного материала при оголении армирующей основы. При замерзании воды в лед он расширяется и увеличивает щели и трещины в кровельном ковре, вызывает расслоение кровельных материалов. Процессы замерзания воды и оттаивания льда в зимний период происходят многократно, производя значительные разрушения кровельному ковру, при наличии в нем дефектов.

Появление зимних сезонных протечек кровли связано с недостаточным утеплением крыши, нахождением в слоях кровли «мостиков холода» или накоплением конденсата. При недостаточном утеплении кровли точка росы в зимние морозы может находится в нижнем слое утеплителя или перейти из слоя утеплителя в нижележащие слои кровли. Это вызовет замерзание паров воды и жидкой воды в этих слоях, а во время оттепели возможно скопление оттаивающей воды в отдельных участках с появлением протечек. Но чаще это связано с недостатками пароизоляции кровли (на фоне недостаточного утепления эти процессы проявляются в значительной степени), когда через некачественную или отсутствующую пароизоляцию происходит попадание паров воды в нижние слои кровли, накопление и замерзание льда в морозы, с последующим его оттаиванием в оттепели и появлением протечек.

Особенностью проектирования плоских кровель из битуминозных материалов для регионов с холодными снежными зимами является то, что необходимо учитывать возможный застой воды на поверхности в зимний период. Это происходит при наличии значительного снежного покрова толщиной более 10-15 см и температуре окружающего воздуха незначительно ниже 00С. При этих условиях за счет тепла, выделяющегося через крышу, происходит таяние нижнего слоя снежного покрова. На этот слой воды давит снег и лед, находящиеся на кровле, вызывая попадание по закону сообщающихся сосудов воды в вышележащие участки кровли. При неорганизованном водостоке на таких кровлях вдоль свеса, где нет подпора тепла от крыши, может происходит образование бортика льда, препятствующего стоку тающей воды. Происходит накопление воды под снегом. В редких случаях на таких кровлях наблюдалось скопление воды слоем до 10 см, и вода не замерзала при температурах в -10 град.С …-15 град.С. 

Еще один фактор влияния на металлические свесы в отечественных нормах не прописан, но действие химических процессов не отменишь. Это "битумная коррозия". Химия процессов следующая: под воздействием ультрафиолетового излучения и других неблагоприятных факторов битум разрушается, а наличие на нем влаги в непогоду приводит к образованию сернистых кислот. Стекая с поверхности кровли с дождевой водой по металлическим элементам свесов и иных конструкций происходит химическая коррозия металлов кислотами. Для предотвращения такого воздействия существуют рекомендации по полному оклеиванию металлических свесов материалами основного кровельного ковра.

При организованном наружном водоотводе вода намерзает в водоприемных трубах, значительно увеличивая их общий вес, вызывая разрушение систем крепления и самих систем наружного водоотведения. Учитывая описанные физические процессы, системы наружного водоотвода на зимний период закрываются специальными крышками, либо в водоприемные лотки и трубы устанавливают системы обогрева.

При наличии свесов на кровле при нарушении тепло-влажностного режима для холодных чердаков (наличие даже теплоизолированных источников тепла значительно повышает температуру воздуха на чердаке) или недостаточном утеплении совмещенной крыши происходит активное накопление наледи на свесах кровли. Образующаяся наледь представляет серьезную угрозу жизни и здоровью людей, а также материальному имуществу. Для борьбы с наледью применяют системы снегозадержания и обогрева свесов крыши, но в первую очередь следует проверить условия теплоизоляции крыши. Считается, что для холодных чердаков перепад температуры окружающего воздуха и температуры внутри чердачного помещения не должна превышать 4 град.С.