Современные кровельные материалы и конструкции кровель, используемые для жилых и промышленных зданий

СОВРЕМЕННЫЕ КРОВЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ КРОВЕЛЬ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ЖИЛЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

MODERN ROOFING MATERIALS AND ROOF CONSTRUCTIONS THAT ARE USED FOR RESIDENTIAL AND INDUSTRIAL BUILDINGS

И.Н. Бондаренко, C.M. Нейман, C.B. Созинов I.N. Bondarenko, S.M. Neiman, S.V. Sozinov

ГОУ ВПО МГСУ

В статье представлено положение современных кровельных материалов на отечественном рынке, а так же конструкции вентилируемых и невентилируемых кровель. Произведён анализ кровельных конструкций и материалов по множеству критериев.

In article position of modern roofing materials in the domestic market, and as is presented a construction of ventilated and not ventilated roofs. The analysis of roofing constructions and materials on set of criteria is made.

В настоящее время рынок предлагает такое большое количество различных кровельных материалов, что даже специалисту трудно сориентироваться в этом многообразии. Крыша - это верхняя часть здания (стропила, обрешетка, утеплитель, кровельное покрытие и т.д.) выполняющая ограждающие и теплогидроизоляционные функции, а кровельное покрытие - верхний элемент крыши, защищающий здание от атмосферных осадков. Кровельное покрытие по сравнению с другими частями здания работает в сложных температурно-влажностных условиях, перепады температур от -40 0С до + 90 0С. Это воздействие атмосферных осадков (дождь, снег, град и т.д.) в которых часто содержатся кислоты, щелочи и другие вредные примеси, вредная пыль, увеличение ветровой нагрузки, солнечной радиации, процесс увеличивания кол-ва циклов замораживания и оттаивания кровельного материала, а также другие неблагоприятные факторы.

Так же кровельное покрытие должно соответствовать современным требованиям, таким как: защите от солнечной радиации, от ветра, от химически агрессивных веществ и от атмосферных осадков.

Различные кровельные материалы, применяемые в строительстве, обладают разной чувствительностью к солнечной радиации. Так, например, солнечное излучение незначительно влияет на керамическую и цементно-песчаную черепицу, на хризотил цементный лист, а также на кровли из металлов без нанесенных на них полимерных покрытий. Весьма чувствительны к солнечной радиации материалы на основе битума: от воздействия ультрафиолетового излучения у них ускоряется процесс старения. Поэтому, как правило, они имеют верхний защитный слой из

ВЕСТНИК 4/2010

минеральных посыпок. Для защиты современных кровельных материалов от старения в состав битума вводят специальные добавки (модификаторы). Ряд материалов под действием ультрафиолетового излучения со временем теряют первоначальный цвет. Особенно быстро теряют первоначальный цвет полимерные покрытия на металлических и рулонных кровлях. Солнечная лучистая энергия, попадая на кровельное покрытие, частично поглощается кровельным покрытием. При этом верхние слои кровли могут значительно нагреваться (иногда до 100 0С), а теплостойкость многих рулонных битумных материалов (рубероид, стеклорубероид и т.п.) и некоторых полимербитумных материалов (филизол) составляет например, материалы на основе битума при достаточно высоких температурах размягчаются и в ряде случаев могут сползать с наклонных поверхностей крыши. Чувствительны к высокой температуре и металлические кровельные материалы с некоторыми видами покрытий. Поэтому, выбирая кровельный материал, следует удостовериться, что он обладает достаточной теплостойкостью и сопротивлением воздействию солнечной радиации [1].

Рпс. 1 Сравнительный в нллнз провальных мягаривлов

Потоки ветра, встречая на пути препятствие в виде здания, обтекают его, в результате, вокруг постройки образуются области положительного и отрицательного давления. Отрицательное давление оказывает на кровлю отрывающее действие. Величина возникающего отрицательного давления, зависит от многих факторов. Наиболее неблагоприятен в этом плане ветер, дующий на здание под углом 450. Отрывающая сила ветра может оказаться достаточной для повреждения кровли (образования вздутий, отрыва части покрытий и т.п.). Особенно она возрастает, когда усиливается давление внутри здания (под основанием кровли) из-за проникновения воздуха через открытые двери и окна с подветренной стороны или через щели в конструкции. В этом случае отрывающая сила ветра обуславливается двумя

составляющими: как отрицательным давлением над крышей, так и положительным давлением внутри здания. Поэтому, чтобы исключить риск повреждения крыши, ее основание делают как можно более герметичным [1]. А сама конструкция кровли крепиться к основным несущим конструкциям. Со временем ветровая нагрузка на здания изменяется в связи с изменением климата на планете._

Долговечность, лет

Рис.2 Сравнительные характеристики основных показателей кровельных материалов

Также необходима защита материала кровли от химически агрессивных веществ находящихся в воздухе. В городах и крупно населённых районах, особенно в близи заводов и электростанций в атмосфере содержится высокая концентрация химически агрессивных веществ, таких как сероводород и углекислый газ. Агрессивные вещества в атмосфере возникают в основном из-за: активной деятельности человека направленной на загрязнение окружающей среды; постоянного воздействия вредных автомобильных выбросов (СО^О, N02, Б02 и др.); кислотных дождей; воздействие создаваемой движущимся транспортом вибрации; применение соляных составов для очистки проезжей части улиц ото льда и снега в зимнее время и другое. Так как кровельное покрытие является верхней ограждающей частью здания, то поэтому кровельное покрытие должно быть устойчивым к воздействию химически агрессивных веществ находящихся в воздухе. Поэтому для всех элементов конструкции крыши, особенно, для кровельного покрытия в таких районах необходимо применять материалы, стойкие к химически агрессивным веществам, присутствующим в воздухе [2].

Кровельное покрытие так же должно защищать от атмосферных осадков. Мягкие кровельные материалы, образующие на поверхности крыши сплошной герметичный ковер (рулонные и мастичные материалы, полимерные мембраны), хорошо защищают. При использовании других материалов атмосферные осадки при небольших уклонах крыши, могут проникать под кровельное покрытие. В таких случаях под кровельным покрытием устраивают дополнительный гидроизоляционный слой. Снег оказывает на

ВЕСТНИК МГСУ

4/2010

крышу дополнительную нагрузку (снеговую нагрузку) [1]. В связи с климатическими изменениями на планете, изменяется и снеговая нагрузка, она может быть достаточно велика, поэтому ее обязательно учитывают при расчете общей нагрузки на конструкцию крыши.

СимпродитЧ "ВТ. -б

Рагок Урал т \"Ц КоокюоГ СэцЦриЧпанель

Вид (фовелъйий кОттрукцил

-Вещ ИИрУ»(Ые}фОВЛН

-Утетиёюше (не вснпширу^ые! кровли

Рис 3 Стоимость м- р.тшппшх конструктанш; рлаевпй

С появлением в начале 20 века волокнисто-цементных изделий (шифера плоского и волнистого) началось массовое применение этого материала для кровель. По набору положительных качеств: долговечность (срок службы 40^80 лет), дешевизна, простота монтажа и эксплуатации шифер оказался самым подходящим кровельным материалом для климата России. К началу 90-х годов 20 века 70 % всех кровель были шиферными. В нашей стране была создана самая мощная в мире асбестоцементная промышленность и выпуск асбестоцементных изделий (шифер) ограничивался только дефицитом асбеста и количеством технологических линий. Шифер фактически стал национальной кровлей России. Сейчас же доля шифера в России составляет 44,4%, рулонных материалов 38,5% из них(20,89%- рубероид, стеклорубероид и т.п.; 9,67%-стеклоизол, гидростеклоизол и т.п.; 6,19%- битумно-полимерные материалы на не гниющей основе (мембраны); 1,16%- битумно-минеральные материалы (типа рубемаст); 0,59%- полимерные мембраны), евро-шифера (ондулин) 2,8%, металлочерепицы 3,4%, кровельное железо и профнастил 10% (4,8%-кровельное железо и 5,2%-профнастил), битумная черепица 0,5%, керамическая и цементно-песчаная черепица 0,4%. Это показывает, что шифер по-прежнему сохраняет лидирующие позиции, использования на кровлях в России и для сохранения такого показателя применения, необходимо: совершенствование технологии процесса производства, совершенствование экологичности производства и усовершенствование архитектурно дизайнерской привлекательности материала.

В настоящее время наиболее применяемые кровли подразделяются на 3 группы:

1. Органические кровли - такие как рубероид, стеклоизол, филизол, ЕРБМ мембрана, ондулин и битумная черепица.

2. Металлические кровли - профнастил и металлочерепица.

3. Минеральные кровли - хризотил-цементный лист, цементно-песчаная и керамическая черепица.

В настоящее время в России существует множество предприятий по производству этих кровельных материалов. В частности хризотил цементные листы для кровель изготавливают: ОАО «Асбестоцемент», ОАО «Белгородасбестоцемент», ООО «Брянский асбестоцементный завод», ОАО «Искитимский шиферный завод». ООО «Комбинат Волна», ОАО «Комбинат Красный строитель», ОАО «JIATO», ОАО «Серебряковский комбинат асбестоцементных изделий». ЗАО Народное предприятие «Сухоложасбоцемент», ОАО «Сода», ОАО «Спасский КАЦИ», ОАО «Тимлюйский завод АЦИ», ООО «Ульяновскшифер», ОАО «Шиферник», ОАО «Ярославский комбинат строительных материалов» [3].

täo

ксикюоГ ГэтщыргТРЮЯЪ Р.пок УрплщХЦ С^втролигСВК-б

Вид к))овельдийкояст|»>кциц —•—Венштруещые кровли-^— Утепленные (не вепп тируемые.! кровли

Рис 4 Масса М* рйзШГдныхКойСТрл'ТсГПВиьтх решегеш

Эффективность использования кровельных материалов определяется по множеству критериев таких как: срок службы, долговечность, стоимость, масса, группа горючести, морозостойкость, водопоглащение, звукоизоляция, теплопроводность, стойкость к воздействию внешней среды, особенности монтажа и особенности эксплуатации. Из всех выше перечисленных особенностей кровельных материалов можно выделить такие качества как: срок службы, долговечность, стоимость и морозостойкость. Они являются в большей степени значимы для эксплуатации и надёжности кровельного покрытия. Сравнительный анализ кровельных материалов по этим выше указанным критериям приведён на рис.1

Хризотил-цементный лист по экономической эффективности превосходит все перечисленные на Рис.1 материалы. Долговечность хризотил цементного листа 80 лет, при стоимости материала 100 рублей за м2, что в 3-13 раз дороже битумосодержащих материалов (рубероид, стеклоизол и филизол) стоимость которых составляет 15-120 рублей за м2, однако последующие приведенные затраты за 80 лет эксплуатации (рубероида, стеклоизола и филизола) за счёт более частой сменяемости кровельного покрытия, окажется от 2-3 раз дороже хризотил цементного листа и это не считая последующих затрат на проведение демонтажных и монтажных работ. По всем остальным материалам (профнастил, БРБМ мембрана, ондулин, металлочерепица, битумная черепица, цементно-песчаная и керамическая черепица), хризотил-

ВЕСТНИК 4/2010

цементный лист дешевле от 5-8 раз. Хризотил-цементный лист имеет усреднённый показатель весовой нагрузки, 13кг на м2, самым лёгким является ЕРБМ мембрана 1,4кг на м2. Самыми тяжёлыми являются цементно-песчаная и керамическая черепица с массой от 45-50кг на м2, что порядка на 4 раза тяжелее хризотил-цементного листа. По соотношению циклов морозостойкости (замораживания и оттаивания), хризотил-цементный лист выдерживает 25 циклов, такой же показатель морозостойкости у ондулина и битумной черепицы. Меньше морозостойкость только у рубероида, стеклоизола и филизола (5-15 циклов), это от 2-5 раз меньше хризотил-цементного листа. Самым морозостойким материалом является ЕРБМ мембрана, выдерживающая 1000 циклов.

Для более комплексного подхода к решению вопроса о выборе кровли построен график лепесткового типа, показанный на рис.2. В этом графики приведены не только показатели: массы, долговечности, стоимости и морозостойкости материала, а так же такие показатели как: водопоглащение и коэффициент теплопроводности материала. На графике представлены 4-е самые перспективные и эффективные материалы (Ондулин, керамическая черепица, филизол и хризотил-цементный не прессованный лист). Самый большой процент водопоглощения у хризотил-цементного листа 12%, а также коэффициент теплопроводности 0,35 Вт/(м-°С). По коэффициенту теплопроводности минимальный показатель у филизола 0,17 Вт/(м-°С), что в 2 раза меньше чем у хризотил-цементного листа. Ондулин выдерживает 0,2 Вт/(м-°С), керамическая черепица выдерживает 0,21 Вт/(м-°С), что практически в 2 раза меньше чем у хризотил-цементного листа.

В течении столетий в нашей стране при строительстве зданий, конструкцию кровли проектировали с вентилируемым чердаком, но с началом в нашей стране массового строительства в 60-х годах 20 века для снижения стоимости кровли, стали широко применяться малоуклонные бесчердачные совмещенные кровли на основе битумосодержащих кровельных покрытий (рубероид). В результате чего был исключен важный для нашего климата, процесс вентилирования (проветривание) кровли и протечки стали постоянным спутником битумосодержащих кровель. Причина в том, что утеплитель, даже если нет протечек в кровле, всегда насыщается парами воды (конденсат) из помещений через перекрытия и из окружающего воздуха в сырую погоду. Образовавшийся конденсат из пара никогда не выйдет из утеплителя совмещенной, невентилируемой битумосодержащей кровли. Зимой замерзшая вода будет разрушать даже самый прочный кровельный материал.

Поэтому невентилируемые битумосодержащие кровли в России будут протекать всегда и в нашей стране в большей степени необходимы вентилируемые кровли. Частые ремонты битумосодержащих кровель с использованием любых, самых разрекламированных материалов без устройства вентилирования утеплителя будут в меньшей степени эффективной и долговечной по сравнению с вентилируемой кровлей.

На рис. 3,4 представлен сравнительный анализ существующих кровельных конструкций (Урал из Х/Ц, КоскгооГ, Рагок, Сэндвич панели и Симпролит СВК-6), представлены вентилируемые и утеплённые (не вентилируемые) конструкции кровель и показано их сравнение по двум характеристикам: по стоимости и по массе м2 конструкции. В состав конструкции входят такие элементы как: пароизоляция, теплоизоляция, гидроизоляция и крепёжные элементы. Из рис.3 видно, что по соотношению стоимости, вентилируемая и не вентилируемая конструкция Урал из хризотил-цементного листа является более дешёвой (1400 рублей за м2

вентилируемой и 1120 рублей за м2 не вентилируемой). Вентилируемый Симпролит СВК-6 стоит 1500 рублей за м2, самой же дорогой вентилируемой конструкцией является конструкция Parok, 1800 рублей за м2. Не вентилируемые конструкции (сэндвич панель, Parok, Rockroof) стоят дороже Урала из хризотил-цементного листа. Конструкция Parok стоит 1400 рублей за м2 (на 280 рублей дороже Урала), сэндвич панель стоит 1200 рублей за м2 (на 80 рублей дороже Урала), Rockroof стоит 1500 рублей за м2 (на 380 рублей дороже Урала). Из рис.3 можно сделать вывод, что Урал из хризотил-цементного листа является более экономически эффективным, как вентилируемая так и не вентилируемая конструкция кровли. На рис.4 представлен показатель массы м2 различных конструктивных решений. Наименьшей массой обладают конструкции Parok (вентилируемые 16,5кг на м2 и не вентилируемые 24кг на м2), рис.4. Не вентилируемая конструкция Урал является самой тяжёлой 55кг на м2, масса сэндвич панели 20кг на м2, а масса конструкции Rockroof 34кг на м2. среди вентилируемых кровель самой тяжёлой является конструкция кровли Симпролит СВК-6 (160кг на м2), вентилируемый Урал имеет усреднённый показатель среди вентилируемых кровель (75кг на м2). Таким образом можно сделать вывод что конструкции типа Parok будут давать меньшую нагрузку на основание кровли. Конструкция кровли из хризотил-цементного листа, после совершенствования технических решений имеет наибольшие перспективы.

Литература:

1. Еропов Л.А., Рощина С.И. Покрытия и кровли гражданских и промышленных зданий: Учебное пособие. Владимир, 1998, стр. 26-30

2. Бондаренко И.Н., Ястребова Н.Б., Бондаренко А.И. Разрушающее воздействие вредных автомобильных выбросов на конструкции и отделку фасадов зданий: Учебное пособие. Москва, 2004, стр. 3

3. Репина Ж. В., Чемякина Н. А., Тарская-Лаптева Е. Г. Хризотил цементные строительные материалы. Области применения; НО «Хризотиловая ассоциация», ОАО «НИИпроектасбест». Екатеринбург, 2009, стр. 128-134

The literature:

1. Eropov L.A., Roshchina S.I. Coverings and roofs of civil and industrial buildings: Textbook. Vladimir, 1998, p. 26-30

2. Bondarenko I.N., Jastrebova N.B., Bondarenko A.I. Destroying influence of harmful automobile emissions on constructions and furnish of facades of buildings: Textbook. Moscow, 2004, p. 3

3. Repin J.V., Chemjakina N.A, Tarsky E.G. Chrysotile asbestos cement building materials. Fields of application: NO «Chrysotile Association», JSC «NIIproektasbest». Ekaterinburg, 2009, p. 128-134

Ключевые слова: материал, конструкция, защита, климатические изменения, хризотил цементный лист, долговечность, стоимость, масса, морозостойкость, эффективность.

Keywords: Material, construction, protection, climatic changes, chrysotile cement sheet, durability, cost, weight, frost resistance, efficiency.

E-mail автора: Sega1357@mail.ru

Рецензент: Генеральный директор ОАО «АГРИНА» И.Н. Громов