Плоская крыша — это крыша, которая почти ровная в отличие от многих типов наклонных крыш . Наклон крыши правильно называется ее уклоном , и плоские крыши имеют уклон примерно до 10°. [1] Плоские крыши — это древняя форма, в основном используемая в засушливом климате и позволяющая использовать пространство крыши в качестве жилого помещения или жилой крыши . Плоские крыши, или крыши «с малым уклоном», также часто встречаются на коммерческих зданиях по всему миру. Базирующаяся в США Национальная ассоциация подрядчиков по кровле определяет крышу с малым уклоном как имеющую уклон 3 к 12 (1:4) или меньше. [2]
Плоские крыши существуют во всем мире, и в каждой области есть свои собственные традиции или предпочтения в отношении используемых материалов. В более теплом климате, где меньше осадков и маловероятно замерзание, многие плоские крыши просто строятся из каменной кладки или бетона, и это хорошо защищает от солнечного тепла, дешево и легко строить там, где древесина не так легкодоступна. В областях, где крыша может пропитаться дождем и протечь, или где вода, впитавшаяся в кирпичную кладку, может замерзнуть и превратиться в лед и, таким образом, привести к «вздутию» (разрыву раствора/кирпичной кладки/бетона из-за расширения льда по мере его образования), эти крыши не подходят. Плоские крыши характерны для египетского, персидского и арабского стилей архитектуры. [3]
Во всем мире многие современные коммерческие здания имеют плоские крыши. Крыши обычно облицованы листом кровли с более глубоким профилем (обычно 40 мм или больше). Это обеспечивает листу кровли очень высокую водопропускную способность и позволяет листам кровли быть более 100 метров в длину в некоторых случаях. Уклон этого типа кровли обычно составляет от 1 до 3 градусов в зависимости от длины листа.
Любой лист материала, используемый для покрытия плоской или пологой крыши, обычно называется мембраной, и основное назначение этих мембран — обеспечить водонепроницаемость поверхности крыши. Материалы, покрывающие плоские крыши, обычно позволяют воде стекать с небольшого наклона или выпуклости в водосточную систему. Вода с некоторых плоских крыш, таких как садовые сараи, иногда свободно стекает с края крыши, хотя водосточные системы имеют преимущество в сохранении стен и фундамента сухими. Водостоки на небольших крышах часто отводят воду прямо на землю или, что еще лучше, в специально сделанный дренажный колодец. Водостоки на больших крышах обычно отводят воду в систему отвода дождевой воды любой застроенной территории. Однако иногда плоские крыши проектируются для сбора воды в бассейн, обычно в эстетических целях или для буферизации дождевой воды.
Традиционно большинство плоских крыш в западном мире используют войлочную бумагу, накладываемую на настил крыши, чтобы сохранить здание водонепроницаемым. Войлочная бумага, в свою очередь, покрывается слоем битума (асфальта или смолы ), а затем гравием, чтобы защитить его от солнечного тепла, ультрафиолетового света и погодных условий, а также помогает защитить его от растрескивания, пузырения и деградации. Настил крыши обычно изготавливается из фанеры, ДСП или ориентированно-стружечных плит (OSB, также известных как Sterling board) толщиной около 18 мм, стали или бетона. Битум наносится в два или более слоев (обычно три или четыре) в виде горячей жидкости, нагретой в котле. На войлок наносится слой битума, а гравий втапливается в горячий битум.
Основной причиной выхода из строя этих традиционных крыш является незнание или отсутствие обслуживания. Гравийное покрытие защищает смолу под ним от разрушения под воздействием ультрафиолетовых лучей солнца. Гравий может смещаться от ветра, сильного дождя или людей, идущих по крыше. Это подвергает смолу воздействию погоды и солнца. Ультрафиолетовые лучи приводят к разрушению материала, такому как растрескивание и образование пузырей, и в конечном итоге внутрь попадает вода. [4]
Рубероиды обычно представляют собой «бумагу» или волокнистый материал, пропитанный битумом. Поскольку гравий не может защитить поверхности рубероида там, где они поднимаются вертикально от крыши, например, на парапетных стенах или выступах, войлок обычно покрывают битумом и защищают листовыми металлическими накладками, называемыми гравийными упорами. Гравийный упор завершает кровлю, предотвращая попадание воды под кровлю и предотвращая смывание гравийного покрытия сильными дождями.
В некоторых микроклиматических условиях или затененных зонах войлочные крыши могут служить долго по отношению к стоимости закупки материалов и стоимости их укладки. Стоимость мембран, таких как EPDM-резина, снизилась за последние годы [ когда? ] .
Если протечка происходит на плоской крыше, повреждение часто остается незамеченным в течение значительного времени, поскольку вода проникает и пропитывает настил и любую изоляцию и/или конструкцию под ним. Это может привести к дорогостоящему ущербу от гниения, которое часто развивается и, если его оставить, может ослабить конструкцию крыши. Существуют риски для здоровья людей и животных, вдыхающих споры плесени: серьезность этого риска для здоровья остается спорным вопросом. Пока изоляция мокрая, значение «R» по существу уничтожается. Если вы имеете дело с органической изоляцией, наиболее распространенным решением является удаление и замена поврежденного участка. Если проблема обнаружена достаточно рано, изоляцию можно спасти, устранив протечку, но если она прогрессировала и образовала впадину, может быть слишком поздно.
Одной из проблем обслуживания плоских крыш является то, что если вода проникает через барьерное покрытие, она может пройти большой путь, прежде чем нанести видимый ущерб или протечь в здание, где ее можно будет увидеть. Таким образом, нелегко найти источник утечки, чтобы устранить ее. После того, как настил под крышей намокает, он часто провисает, создавая больше места для скопления воды и еще больше усугубляя проблему.
Другой распространенной причиной выхода из строя плоских крыш является отсутствие обслуживания водостоков, когда гравий, листья и мусор блокируют водосточные отверстия (будь то краны, стоки, водосточные трубы или желоба). Это вызывает напор воды (чем глубже вода, тем больше давление), который может загнать больше воды в самое маленькое отверстие или трещину. В холодном климате лужа воды может замерзнуть, разбив поверхность крыши по мере расширения льда. Поэтому важно поддерживать плоскую крышу в хорошем состоянии, чтобы избежать чрезмерного ремонта.
Важным фактором качества плоских крыш, покрытых смолой, является то, что общий термин « смоляной » применяется к довольно разным продуктам: смоле или пеку (которые получают из древесных смол), каменноугольной смоле, асфальту и битуму. Некоторые из этих продуктов, по-видимому, были взаимозаменяемы в своем использовании и иногда используются ненадлежащим образом, поскольку каждый из них имеет разные характеристики, например, может ли продукт впитываться в древесину, его противогрибковые свойства и его реакция на воздействие солнца, погоды и различных температур.
Современные плоские крыши могут использовать одиночные большие листы заводского изготовления, такие как синтетический каучук EPDM, поливинилхлорид (ПВХ), термопластичный полиолефин (ТПО) и т. д. Хотя обычно они отличного качества, цельные мембраны называются однослойными и используются сегодня на многих крупных коммерческих зданиях. Модифицированные битумные мембраны, которые широко доступны шириной в один метр, склеиваются вместе либо горячим, либо холодным швом во время процесса монтажа, где навыки и обучение рабочей силы играют большую роль в определении качества достигаемой защиты крыши. Причины неиспользования цельных мембран включают практичность и стоимость: на всех крышах, кроме самых маленьких, может быть трудно поднять огромную и тяжелую мембрану (требуется кран или подъемник), а если есть хоть какой-то ветер, может быть трудно контролировать и ровно и правильно прикрепить мембрану к крыше.
Детализация этих систем также играет роль в успехе или неудаче: в некоторых системах готовые детали (такие как внутренние и внешние углы, сквозные фартуки для труб, кабелей или световых люков и т. д.) доступны у производителя мембраны и могут быть хорошо прикреплены к основному листу, тогда как с такими материалами, как рубероид, это обычно не так — монтажник должен построить эти формы на месте. Успех во многом зависит от уровня их мастерства, энтузиазма и подготовки — результаты могут сильно различаться.
Для плоских крыш также используются металлы: свинец (сварной или фальцево-шовный), олово (фальцевое, паяное или фальцево-шовное) или медь. Это часто дорогие варианты, которые легко могут быть украдены и проданы как металлолом.
Плоские крыши, как правило, чувствительны к движению людей. Все, что приводит к трещине или проколу в гидроизоляционной мембране, может легко привести к протечкам. Плоские крыши могут выйти из строя, например, когда на крыше проводятся последующие работы, когда устанавливаются новые трубы/кабели для обслуживания через крышу или когда устанавливаются такие установки, как кондиционеры. Следует вызвать хорошего кровельщика, чтобы убедиться, что крыша остается должным образом водонепроницаемой, прежде чем ее оставят. В местах с интенсивным движением следует установить соответствующие предупреждающие знаки и проложить дорожки из резиновых ковриков, деревянных или пластиковых досок и т. д. для защиты кровельной мембраны. На некоторых мембранах можно даже установить каменное или бетонное покрытие. Для одноразовых работ старый ковер или гладкие деревянные доски, по которым рабочие могут ходить или стоять, обычно обеспечивают разумную защиту.
Модернистская архитектура часто рассматривала плоскую крышу как жилое пространство. Теоретические работы Ле Корбюзье , в частности Vers une Architecture, и влиятельные Villa Savoye и Unité d'Habitation занимают видное место в террасах на крыше . Тем не менее, крыша Villa Savoye начала протекать почти сразу после того, как туда переехала семья Савой. Ле Корбюзье едва избежал судебного иска от семьи, потому что им пришлось бежать из страны, когда Франция уступила немецкой армии во Второй мировой войне.
Защищенная мембранная крыша (PMR) — это крыша, где теплоизоляция или другой материал расположены над гидроизоляционной мембраной. Современные зеленые крыши — это тип защищенной мембранной крыши. Это развитие стало возможным благодаря созданию гидроизоляционных мембранных материалов, которые выдерживают нагрузку, и созданию теплоизоляции, которая не так легко повреждается водой. Часто в конструкции PMR используются жесткие панели из экструдированного полистирола . Главным преимуществом конструкции PMR является то, что покрытие защищает гидроизоляционную мембрану от теплового удара, ультрафиолетового света и механических повреждений. [5] Одним из потенциальных недостатков конструкции защищенной мембранной крыши является необходимость структурной прочности для поддержки веса балласта, который не позволяет ветру перемещать жесткие пенопластовые панели или вес растений и питательных сред для зеленой крыши. Однако, когда плоские крыши строятся в умеренном климате, необходимость выдерживать снеговую нагрузку делает дополнительную структурную прочность общим соображением в любом случае.
Защищенные мембранные крыши иногда называют в кровельной промышленности крышами "IRMA", что означает "сборка мембраны перевернутой крыши". "IRMA" как кровельный термин является обобщенным товарным знаком . Первоначально "IRMA" была зарегистрированной торговой маркой компании Dow Chemical Company и обозначала "Сборка изолированной кровельной мембраны" и относилась к PMR, собранным с использованием экструдированной полистирольной изоляции марки Dow. [6]
Крыши из травы или дерна существуют со времен викингов, если не намного раньше, и служат декоративным и долговечным кровельным покрытием. Зеленые крыши изготавливались путем размещения верхнего слоя почвы или других питательных сред на плоских крышах и их засева (или предоставления им возможности самосева по мере того, как природа берет свое). Техническое обслуживание в виде простого визуального осмотра и удаления крупных корневых растений позволяет этим крышам быть успешными, поскольку они обеспечивают превосходное покрытие и барьер для ультрафиолетового света для гидроизоляционной мембраны крыши. В некоторых системах производитель требует, чтобы мембрана корневого барьера была уложена поверх гидроизоляционной мембраны. При правильном планировании и установке масса почвы или питательных сред может стать хорошим тепловым буфером для здания — сохраняя солнечное тепло и отдавая его в здание ночью и, таким образом, поддерживая более равномерную внутреннюю температуру. Внезапные холода также защищают здание.
Одной из прогнозируемых проблем с большими зелеными крышами является то, что огонь может быстро распространяться по участкам с сухой травой и растениями, когда они высыхают, например, летом из-за жаркой погоды: в разных странах предусмотрены противопожарные барьеры, состоящие, например, из широких полос (частично декоративного) гравия.
Седум становится все более популярным, поскольку его легко транспортировать и он не требует особого ухода, так как это суккулентное растение, которое остается близко к земле на протяжении всего роста, имеет мягкие корни, которые не повреждают водонепроницаемую мембрану, и меняет цвет в зависимости от сезона на зеленый, коричневый и фиолетовый, создавая приятный для глаз эффект.
Сток воды и внезапные наводнения стали проблемой, особенно в районах с большим количеством мощения, например, в центре городов: когда идет дождь (вместо того, чтобы стекать в землю на большой площади, как раньше), трубы водосточной системы забирают сток воды с огромных площадей мощения, дорожных покрытий и крыш — по мере того, как территории становятся все более и более застроенными, эти системы справляются все хуже и хуже, пока даже ливень не может вызвать подпор воды из труб, которые не могут удалить большой объем воды, и происходит наводнение. Путем буферизации осадков, например, путем установки зеленых крыш, наводнения можно уменьшить или избежать: дождь впитывается в почву/среду крыши и постепенно стекает с крыши по мере того, как крыша намокает.
Современным (с 1960-х годов) направлением в строительстве террас, включая террасы с плоской крышей, особенно при использовании в качестве жилой зоны или крыши коммерческого здания, является строительство композитной стальной террасы . [7]
Асфальт — это алифатическое соединение и почти во всех случаях побочный продукт нефтяной промышленности. Часть асфальта производится из нефти по назначению, и это ограничивается высококачественным асфальтом, производимым для более долговечных асфальтовых кровель (BUR). Асфальт стареет из-за фотоокисления, ускоряемого теплом. По мере старения температура плавления асфальта повышается, и происходит потеря пластификаторов. По мере потери массы асфальт сжимается и образует поверхность, похожую на кожу аллигатора. Асфальт медленно разрушается в воде, и чем больше воздействие, тем быстрее деградация. Асфальт также легко растворяется при воздействии масел и некоторых растворителей.
Существует четыре типа кровельного асфальта. Каждый тип создается путем нагревания и продувки кислородом. Чем дольше процесс, тем выше температура плавления асфальта. Поэтому асфальт типа I имеет характеристики, наиболее близкие к каменноугольной смоле, и может использоваться только на поверхностях с мертвым уровнем. Тип II считается плоским и может применяться на поверхностях с уклоном до 1 ⁄ дюйм 12 (1:48). Тип III считается «крутым» асфальтом, но ограничивается уклонами до 2 дюйм 12 (1:6), а тип IV — «особо крутым». Недостатком является то, что чем дольше он обрабатывается, тем короче срок его службы. Кровли с мертвым уровнем, где асфальт типа I используется в качестве заливного и гравийного клея, работают почти так же хорошо, как каменноугольная смола. Кровли из асфальта также устойчивы, восстанавливая жизненный цикл путем проведения ремонтных работ и повторного покрытия совместимыми продуктами. Процесс можно повторять по мере необходимости со значительной экономией средств и очень небольшим воздействием на окружающую среду.
Асфальтовый BUR состоит из нескольких слоев армирующих слоев и асфальта, образующих избыточность гидроизоляционных слоев. Отражательная способность наплавляемых кровель зависит от используемого материала покрытия. Гравий является наиболее распространенным, и их называют асфальтовыми и гравийными крышами. Деградация асфальта вызывает все большую озабоченность. УФ-лучи окисляют поверхность асфальта и производят мелоподобный остаток. По мере того, как пластификаторы вымываются из асфальта, наплавляемые асфальтовые крыши становятся хрупкими. Неизбежно следуют трещины и аллигаторизация, что позволяет воде проникать в систему, вызывая пузыри, трещины и протечки. По сравнению с другими системами, монтаж асфальтовых кровель является энергоемким (горячие процессы обычно используют сжиженный газ в качестве источника тепла) и способствует загрязнению атмосферного воздуха (токсичные и парниковые газы теряются из асфальта во время монтажа).
Этиленпропиленовый диеновый мономерный каучук (EPDM) — это синтетический каучук, который чаще всего используется в однослойной кровле, поскольку он легкодоступен и прост в применении. Сшивание и детализация развивались на протяжении многих лет и являются быстрыми, простыми и надежными с многими мембранами, включая заводскую ленту, что приводит к более быстрой установке. Добавление этих лент сократило трудозатраты на целых 75%.
Это недорогая мембрана, но при правильном применении в соответствующих местах ее гарантированный срок службы достигает 30 лет, а ожидаемый срок службы — 50 лет.
Существует три способа установки: с балластом, механически прикрепленный и полностью приклеенный. Крыши с балластом удерживаются на месте большими круглыми камнями или плитами. Мембраны для кровли с механическим креплением удерживаются на месте гвоздями и подходят для некоторых применений, где скорость ветра обычно не высока. Недостатком является то, что гвозди проникают в водонепроницаемую мембрану; при правильном креплении мембрана «самоуплотняется» и не протекает. Методы установки с полным приклеиванием обеспечивают самую длительную работу из трех методов.
Самый передовой EPDM сочетается с полиэфирной флисовой подложкой и изготавливается с использованием запатентованной технологии термоплавкого клея , которая обеспечивает постоянную прочность связи между флисовой подложкой и мембраной. Это приводит к значительному устранению усадки продукта, при этом позволяя ему растягиваться до 300% и перемещаться вместе со зданием в течение сезона. Флис значительно повышает устойчивость к проколам и разрывам; 1,1-миллиметровый (45-мил) EPDM с флисовой подложкой на 180% прочнее, чем 1,5-миллиметровый (60-мил) чистый EPDM. EPDM с флисовой подложкой имеет прочность на разрыв 39,9 кН/м (228 фунт-сил/дюйм) по сравнению с 13,1 кН/м (75 фунт-сил/дюйм) без армирования флисом, что более чем в 3 раза превышает прочность неармированных мембран.
Этот термореактивный полимер известен своей длительной атмосферостойкостью и может выдерживать колебания температуры и ультрафиолетовые лучи. Они также могут быть отличными энергосберегающими.
Бутиноловая кровля — это тип кровельного материала, изготовленного из синтетического каучука, а именно бутилкаучука . Он широко используется в Новой Зеландии и других частях мира для плоских и малоуклонных крыш благодаря своей исключительной прочности, гибкости и водонепроницаемости.
Основные характеристики кровли из бутинола
Размеры и вес рулонов бутинола
Кровельные мембраны Butynol доступны в различных размерах и весе для удовлетворения различных потребностей:
Рулон 17,86 м x 1,0 мм (30 кг) Черный Рулон 17,86 м x 1,5 мм (45 кг) Черный и серый [8]
Использование бутинола в кровельных работах
Бутинол широко используется в кровельных работах, в Новой Зеландии его предпочитают для плоских крыш из-за его долговечности и гибкости, [9] особенно для плоских и малоуклонных крыш из-за его превосходных свойств, которые отвечают высоким требованиям современного строительства.
Хлорсульфированный полиэтилен (CSPE) и хлорированный полиэтилен (CPE) — это невулканизированные синтетические каучуковые кровельные материалы, которые использовались для кровельных материалов с 1964 года до их почти полного снятия/исчезновения с рынка в 2011 году. Он более известен и упоминается как Hypalon. Продукт обычно армирован, и в зависимости от производителя швы могут быть сварены с помощью нагрева (когда обе мембраны были совершенно новыми) или склеены с помощью клея на основе растворителя.
Однако со временем материалы затвердевают и приобретают свойства, схожие с большинством термореактивных материалов, таких как неопрен или EPDM. После того, как в конце 1990-х годов экологические проблемы стали оказывать давление на компании в отношении некоторых распространенных клеев и связующих химикатов, а некоторые юрисдикции приняли правила, ограничивающие использование мембран CSPE. Это заставило многих производителей суетиться и создавать новые способы производства кровельных материалов, что привело к росту затрат и опасений относительно долговечности.
В июне 2009 года компания DuPont, производитель Hypalon, прекратила выпуск этого продукта, а в течение пары лет за ней последовали почти все крупные производители. В результате CSPE и CPE больше не доступны в США в качестве полнокровельной мембраны, а ремонтные материалы чрезвычайно редки или дороги по сравнению с другими мембранами. [10]
Модифицированные битумные мембраны представляют собой гибридные кровельные системы, которые сочетают в себе высокотехнологичную формулу и преимущества заводского изготовления однослойной кровли с традиционными методами монтажа кровли, используемыми в сборных кровлях. Мембраны состоят из фабрично изготовленных слоев асфальта, модифицированных с использованием пластикового или резинового ингредиента и объединенных с армированием. [11]
Окончательные модифицированные битумные листы обычно устанавливаются путем нагрева нижней стороны рулона горелкой, что представляет значительную опасность возгорания. По этой причине эта технология была запрещена в некоторых муниципалитетах, когда здания загорелись, некоторые сгорели дотла. Эта проблема была смягчена строгими спецификациями, требующими обучения и сертификации по установке, а также надзора на месте. Другая проблема возникла, когда отсутствие стандартов позволило производителю производить продукт с недостаточным APP, необходимым для улучшения характеристик старения системы.
Битум — это термин, применяемый как к каменноугольному пеку, так и к асфальтовым продуктам. Модифицированные битумы были разработаны в Европе в 1970-х годах, когда европейцы стали беспокоиться о более низких стандартах производительности кровельного битума. Модификаторы были добавлены для замены пластификаторов, которые были удалены передовыми методами в процессе дистилляции. Два наиболее распространенных модификатора — атактический полипропилен (APP) из Италии и стирол-бутадиен-стирол (SBS) из Франции. Соединенные Штаты начали разрабатывать модифицированные битумные соединения в конце 1970-х и начале 1980-х годов.
АПП добавлялся в асфальт для улучшения характеристик старения и наносился на полиэстер, стекловолокно или полиэстеровые и стекловолоконные мембраны для формирования листового материала, нарезанного на куски удобной для транспортировки длины.
SBS используется как модификатор для улучшения некачественного асфальта и обеспечивает степень гибкости, как резина. Он также применяется к множеству носителей и производится в виде листового товара в рулонах, которые легко переносить.
Стирол-этилен-бутадиен-стирол (SEBS) — это формула, повышающая гибкость листа и долговечность.
Стирол-изопрен-стирол (СИС) — еще один модификатор, используемый в коммерческих целях. Битум, модифицированный СИС, используется редко, в основном в самоклеящихся листах и имеет очень небольшую долю рынка.
Выбор для новых крыш и ремонта крыш. Этот тип кровельной мембраны обычно называют жидкой кровлей , и он подразумевает нанесение холодного жидкого кровельного покрытия . Не требуется открытого пламени или других источников тепла (как это требуется при использовании горелки на войлоке), а армированные стекловолокном системы обеспечивают бесшовную гидроизоляцию вокруг выступов и деталей крыши. Системы основаны на гибких термореактивных смоляных системах, таких как полиэстер и полиуретан, а также поли(метилметакрилат) (ПММА). Важно, чтобы мембрана не наносилась слишком тонким слоем, как краска, в противном случае произойдет разрушение.
В Соединенном Королевстве жидкие покрытия являются самым быстрорастущим сектором рынка ремонта плоских крыш. В период с 2005 по 2009 год ведущие производители Великобритании сообщили о 70%-ном увеличении площади крыш, покрытой поставляемыми системами покрытий. [12] Холодно наносимая жидкая резина предлагает аналогичные преимущества термореактивным смоляным системам с дополнительным преимуществом в виде быстрого нанесения и высокой эластичности. Хотя это сравнительно новый продукт для рынка Великобритании, он успешно используется на рынке США в течение 20 лет. Однако EPDM не является легкой основой для сцепления, как и любой полиолефин, поэтому нанесение жидких мембран на EPDM нелегко.
При нанесении жидкой мембраны возможно внедрение стекловолокнистого мата, благодаря чему полученная отвержденная мембрана становится значительно прочнее. [13]
Мембранная кровля из поливинилхлорида (ПВХ) также известна как виниловая кровля. Винил получают из двух простых ингредиентов: ископаемого топлива и соли. Нефть или природный газ перерабатывают для получения этилена, а соль подвергают электролизу для выделения природного элемента хлора. Этилен и хлор объединяют для получения этилендихлорида (ЭДХ), который далее перерабатывают в газ, называемый мономером винилхлорида (МВХ).
На следующем этапе, известном как полимеризация, молекула VCM образует цепи, превращая газ в мелкий белый порошок – виниловую смолу – которая становится основой для конечного процесса, компаундирования. При компаундировании виниловая смола может быть смешана с добавками, такими как стабилизаторы для прочности, пластификаторы для гибкости и пигменты для цвета. [14]
Кровля из ПВХ представляет собой термопластичную систему, то есть швы свариваются методом термосварки, образуя постоянное водонепроницаемое соединение, которое обычно прочнее самой мембраны.
ПВХ-смолу модифицируют пластификаторами и УФ-стабилизаторами и армируют неткаными матами из стекловолокна или полиэфирными ткаными холстами для использования в качестве гибкой кровельной мембраны. Однако ПВХ подвержен миграции пластификатора (процесс, при котором пластификаторы мигрируют из листа, что делает его хрупким). Таким образом, более толстая мембрана имеет больший резервуар пластификатора для сохранения гибкости в течение всего срока службы. ПВХ часто смешивают с другими полимерами, чтобы повысить эксплуатационные характеристики исходной формулы ПВХ, например, с КЭЭ — кетон этиленовым эфиром. Такие смеси называются либо сплавом CPA — сополимером, либо сплавом TPA — триполимером. [15]
Виниловые крыши являются энергосберегающим вариантом кровли благодаря своей изначально светлой окраске. В то время как поверхность черной крыши может испытывать повышение температуры до 50 °C (90 °F) под палящим солнцем, белая отражающая крыша обычно повышается всего на 5–14 °C (9–25 °F). Исследования даже показали, что черный ПВХ, который часто на 60 °F горячее своего белого аналога, все равно будет на 40 °F холоднее, чем черные асфальтовые или EPDM крыши. [16] [17]
Виниловые мембраны также могут использоваться в гидроизоляционных приложениях для кровли. Это распространенная техника, используемая в сочетании с зелеными, или озелененными, крышами.
Однослойная кровля из термопластичного полиолефина (ТПО) является самым популярным типом коммерческого покрытия для крыш с малым уклоном по состоянию на 2016 год. [18] Кровельная мембрана ТПО состоит из трех слоев: полимерной основы ТПО, среднего слоя из полиэфирной армирующей сетки и верхнего слоя из полимера ТПО, которые подвергаются термосварке на заводе. Кровельные мембраны ТПО обычно имеют три стандартные толщины: 45 мил , 60 мил и 80 мил. Стандартные цвета мембраны ТПО — белый, серый и коричневый, а также у большинства производителей доступны индивидуальные цвета. Самый популярный цвет для кровли ТПО — белый из-за отражающих свойств « холодной крыши » белого ТПО. Использование белого кровельного материала помогает уменьшить «эффект острова тепла» и приток солнечного тепла в здание.
Хотя TPO демонстрирует положительные характеристики других термопластиков, в него не добавляются пластификаторы, как в другие термопластики. Эта ошибочная категоризация имела смысл, когда продукт был представлен в начале 1990-х годов и не был проверен в отрасли. TPO был отнесен к категории термопластичных мембран, которые были похожи по внешнему виду и производительности, но были далеки от своих реальных химических и физических характеристик мембраны TPO. Не имея пластификаторов и будучи химически ближе к резине, но имея лучшую прочность на швы, проколы и разрывы, TPO рекламировался как белая свариваемая резина будущего. С 2007 по 2012 год, зарегистрированные продажи кровельных изделий TPO всеми шестью основными производителями США показали, что продажи материалов и аксессуаров в четыре раза превышают продажи всех других плоских кровельных материалов. [19]
Кровельные системы TPO имеют прочные швы, сваренные методом термосварки, что обеспечивает превосходную прочность швов и снижает риск протечек по сравнению с другими кровельными системами с клеевыми или ленточным швами.
Система кровли TPO может быть полностью приклеена, механически закреплена или балластирована, хотя системы кровли TPO редко балластируются, так как балласт покрывает поверхность крыши и сводит на нет отражающие свойства белого TPO. Сообщается, что прочность швов TPO в три-четыре раза выше, чем у кровельных систем EPDM. Это популярный выбор для «зеленого» строительства, поскольку не добавляются пластификаторы , а TPO имеет очень низкую деградацию под воздействием УФ-излучения. [20]
FPO против TPO
Гибкий термополиолефин — это точное физическое и химическое название продукта, широко известного в отрасли как ТПО (термопластичный олефин).
Термореактивные кровельные системы, которые склеиваются между собой с помощью химикатов или клеев, в отличие от систем, сваренных с помощью тепла, таких как термопластики. Большинство термореактивных кровель, как правило, изготавливаются из EPDM (этиленпропилендиенмономер), хотя существуют CPE, неопрен и другие термореактивные кровельные системы. [21] Термореактивная кровля легко формируется вокруг таких форм, как углы, и чрезвычайно устойчива к озону, ультрафиолетовому излучению, атмосферным воздействиям, высокой температуре и истиранию, что делает ее превосходным кровельным материалом. Мембраны EPDM сшиваются с помощью чувствительных к давлению лент для соединения двух листов вместе, хотя другие термореактивные системы часто могут быть химически связаны, например, мембраны CPE и CSPE. [22]
В качестве альтернативы, термопластиковые кровельные системы представляют собой системы, которые соединяются посредством тепловой сварки, создавая то, что обычно является более прочным и долговечным соединением. Термопластиковые кровельные системы населения включают TPO и PVC, которые вместе составляют более 90% термопластиковых кровельных мембран. Хотя их сложнее формировать в уникальные формы, вместо этого они обеспечивают большую прочность соединения и долговечность по сравнению с термореактивной кровлей, хотя для этого часто требуется специальная подготовка и инструменты. [23]
Каменноугольная смола — это ароматический углеводород и побочный продукт процесса коксования в угольной промышленности. Исторически она в изобилии встречается там, где уголь используется в производстве стали. Она очень медленно стареет за счет испарения и является отличным водонепроницаемым и маслостойким продуктом. Крыши покрываются путем нагрева каменноугольной смолы и нанесения ее между слоями рубероида . Обычно ее применение ограничивается применением на ровных или плоских крышах с уклонами 1 ⁄ 4 дюйма 12 (1:48) или меньше. Это единственный кровельный материал, разрешенный Международным строительным кодексом для применения на уклонах менее 1 ⁄ 4 дюйма 12; кодекс разрешает ее использование на крышах с уклонами всего 1 ⁄ 8 дюйма 12 (1:96). [24] Она имеет тенденцию размягчаться при высоких температурах и «заживать» сама. Обычно ее покрывают гравием для защиты крыши от ультрафиолетовых лучей, града и пешеходного движения, а также для противопожарной защиты. Каменноугольная смола обеспечивает чрезвычайно долгий жизненный цикл, который является устойчивым и возобновляемым. Для ее производства и строительства крыши требуется энергия, но ее доказанная долговечность при периодическом обслуживании обеспечивает ее эксплуатацию в течение многих лет, причем нередки случаи, когда срок службы составляет от 50 до 70 лет, а некоторые из них служат уже более века. В настоящее время существуют продукты из каменноугольной смолы, получаемые методом холодного процесса (без использования котла), которые практически устраняют все пары, связанные с ее типичной версией с горячим процессом.
Каменноугольный пек часто путают с асфальтом , а асфальт с каменноугольным пеком. Хотя они оба черные и оба плавятся в котле при использовании в кровле, на этом сходство заканчивается.
Крыша из стеклопластика (GRP) представляет собой однослойный ламинат GRP, наносимый на месте поверх высококачественной кондиционированной фанеры или ориентированно-стружечных плит (OSB). Крыша отделана предварительно сформированными кромками GRP и слоем предварительно пигментированного верхнего покрытия.
Прочность и легкость GRP делают его идеальным строительным материалом для самых разных применений, таких как крылья и крыши грузовиков, лодки, пруды и панели кузова автомобиля. GRP также используется в агрессивных промышленных условиях для таких применений, как резервуары и подземные трубы; это связано с его способностью выдерживать высокие температуры и устойчивостью к химикатам.
В отличие от других кровельных материалов, GRP на самом деле не является кровельным материалом и обладает свойствами, которые делают его более подходящим для строительства небольших судов. Он часто используется в небольших бытовых установках, но обычно преждевременно выходит из строя при использовании в более крупных проектах. Помимо того, что он является недорогим материалом, он прочный, неэластичный и никогда не подвергается коррозии.
Металл — один из немногих материалов, который можно использовать как для скатных, так и для плоских крыш. Плоские или малоуклонные крыши можно покрыть сталью, алюминием, цинком или медью, как и скатные крыши. Однако металлическая черепица непрактична для плоских крыш, поэтому кровельщики рекомендуют фальцевые и саморезные металлические панели. Хотя металл может быть дорогим вариантом в краткосрочной перспективе, превосходная прочность и простота обслуживания металлических крыш обычно экономят деньги в долгосрочной перспективе. Исследование, проведенное Ducker International в 2005 году, показало, что средняя годовая стоимость металлической крыши составляет 3,2 долл. США за квадратный метр (0,30 долл. США/кв. фут), в то время как однослойные крыши стоят 6,1 долл. США/м 2 (0,57 долл. США/кв. фут), а сборная кровля — 4,0 долл. США/м 2 (0,37 долл. США/кв. фут). [25]
Металлические крыши также являются одним из самых экологически чистых вариантов кровли, поскольку большинство металлических кровельных материалов уже содержат 30-60% переработанного содержимого, а сам продукт на 100% пригоден для вторичной переработки. Стоимость перерабатываемого металлолома также может принести пользу домовладельцу; при замене крыши металлолом со старой крыши можно продать, чтобы возместить потенциально большую долю первоначальных затрат на материалы.
Плоская крыша является наиболее экономически эффективной формой крыши, поскольку все пространство комнаты может быть использовано полностью (под и над крышей). Имея меньшую площадь поверхности, плоские крыши требуют меньше материала и обычно прочнее скатных крыш. [26] Этот стиль крыши также обеспечивает достаточно места для солнечных батарей или использования на открытом воздухе для отдыха, например, садов на крыше . Применение прочной гидроизоляционной мембраны формирует идеальный субстрат для схем посадки зеленых насаждений на крыше .
Там, где двускатные крыши не распространены или пространство ограничено, плоские крыши могут использоваться как жилые помещения с защищенными кухнями, ванными комнатами, жилыми и спальными зонами. В странах третьего мира такие крыши обычно используются как места для сушки белья, для хранения и даже как место для разведения скота. [27] Другие варианты использования включают голубятни , вертолетные площадки , спортивные площадки (например, теннисные корты) и рестораны с открытыми сиденьями. [28]
Хотя плоские крыши обычно проектируются для отвода воды, они все равно могут быть склонны к скоплению воды, например, из-за таяния снега. [29] Плоские крыши также более склонны к подъему от сильных ветров, чем шатровые или мансардные крыши. [30] [31]
Плоская крыша служит дольше, если за ней правильно ухаживать . Некоторые оценщики используют 10 лет в качестве среднего срока службы, хотя это зависит от типа установленной системы плоской крыши. Некоторые старые кровельщики из смолы и гравия признают, что если крыша не была заброшена слишком долго и нет множества проблем во многих областях, BUR (сложенная крыша из смолы, бумаги и гравия) прослужит 20–30 лет. Несмотря на этих оценщиков, фактические средние значения при изучении приближаются к 12–27, в зависимости от типа крыши, а некоторые крыши служат до 120 лет. Существуют системы BUR, датируемые началом 1900-х годов. [ требуется ссылка ]
Современные жидкие мембраны холодного нанесения оцениваются по долговечности Британским советом по агреману (BBA) в течение 30 лет. Одобрение BBA является эталоном при определении пригодности конкретной стекловолоконной кровельной системы. Если используется стандартная стекловолоконная полиэфирная смола, такая как та же смола, которая используется при ремонте лодок, то возникнут проблемы с крышей, которая будет слишком негибкой и не сможет выдерживать расширение и сжатие здания. Соответствующая своему назначению гибкая/эластомерная смоляная система, используемая в качестве гидроизоляционной мембраны, прослужит много лет, и потребуется лишь периодический осмотр. Тот факт, что таким мембранам не требуется каменная крошка для отражения тепла, означает, что существует меньший риск того, что камни заблокируют стоки. Жидкие мембраны также обладают естественной устойчивостью к мху и лишайнику.
Общее обслуживание плоской крыши [32] включает в себя избавление от застоя воды, как правило, в течение 48 часов. Это достигается путем добавления водостоков или желобов для пруда на краю или автоматических сифонов для прудов в центре крыш. Автоматический сифон можно создать с помощью перевернутого кольцевого разбрызгивателя , садового шланга , пылесоса для влажной/сухой уборки , обратного клапана, установленного в пылесосе, и цифрового таймера. Таймер запускается два или три раза в день на минуту или две, чтобы запустить воду в шланге. Затем таймер выключает вакуум, но вес воды в шланге продолжает сифон и вскоре открывает обратный клапан в вакууме. Лучшее время для решения проблемы застоя воды — на этапе проектирования нового кровельного проекта, когда можно запроектировать достаточное количество уклонов для отвода стоячей воды. Чем быстрее вода будет удалена с крыши, тем меньше вероятность протечки крыши.
Все крыши следует осматривать раз в полгода и после крупных штормов. Особое внимание следует уделять фартукам вокруг всех отверстий на крыше. Острые изгибы в таких местах могут открываться и должны быть заделаны пластиковым цементом, сеткой и небольшим мастерком каменщика . Кроме того, следует выполнить ремонт швов внахлестку в базовых фартуках . 90% всех протечек и поломок крыш происходят в фартуках. Еще одним важным пунктом обслуживания, которым часто пренебрегают, является простое поддержание водостоков крыши в чистоте. Засоренный водосток крыши приведет к скоплению воды, что приведет к увеличению веса «мертвой нагрузки» на здании, которое может быть не рассчитано на этот вес. Кроме того, скопившаяся на крыше вода может замерзнуть. Часто вода попадает в шов фартука и замерзает, ослабляя шов.
Для кровельных покрытий на основе битума обслуживание также включает в себя поддержание рубероида, покрытого гравием, старый метод, в настоящее время заменяемый битумными кровельными мембранами и т. п., которые должны быть «приклеены» на месте, чтобы ветер и волны не сдвигали их, вызывая размывание и появление новых голых мест. Клей может быть любым внешним клеем, например, для покрытия подъездных путей.
Техническое обслуживание также включает в себя устранение пузырей ( расслоений ) или складок, которые еще не могут протекать, но со временем начнут протекать. Для этого может потребоваться помощь опытных специалистов, поскольку требуется соскребать гравий прохладным утром, когда смола хрупкая, разрезать и покрыть пластиковым цементом или мастикой и сеткой. Любая влага, попавшая в пузыри, должна быть высушена перед ремонтом.
Кровельные покрытия могут использоваться для устранения протечек и продления срока службы всех типов плоских крыш, предотвращая разрушение под воздействием солнца (ультрафиолетового излучения). Часто используется толщина 0,75 миллиметров (30 мил), и после полного затвердевания создается бесшовная водонепроницаемая мембрана.
Инфракрасная термография используется для съемки крыш ночью, чтобы обнаружить проблемные места. Когда крыша остывает, мокрые пятна, невидимые невооруженным глазом, продолжают излучать тепло. Инфракрасные камеры считывают тепло, которое удерживается в секциях мокрой изоляции.
Кровельные системы, которые могут обеспечить высокую отражательную способность (способность отражать видимые, инфракрасные и ультрафиолетовые длины волн солнца, уменьшая передачу тепла зданию) и высокую теплоотдачу (способность выделять большой процент поглощенной или неотраженной солнечной энергии ), называются прохладными крышами. Прохладные крыши попадают в одну из этих трех категорий: изначально прохладные, зеленые крыши с насаждениями или покрытые прохладным материалом.
Прохладные крыши предлагают как немедленную, так и долгосрочную экономию затрат на электроэнергию в здании. По своей сути прохладные крыши, крыши с покрытием и озелененные или зеленые крыши могут:
плоская крыша: горизонтальная крыша, не имеющая уклона или имеющая уклон, достаточный только для дренажа, ее уклон обычно составляет менее 10 градусов; она может быть окружена парапетом или может выступать за пределы внешних стен.