Рис. 1. Замена кровли традиционной конструкции с пенополистиролом на кровлю с монолитным пенобетоном. Пенополистирол и стяжка были демонтированы и заменены на монолитный пенобетон. Причины, по которым это было сделано, изложены в настоящем материале.
Принципиальное устройство теплоизоляции современных плоских кровель.
Рис. 2. Внешний вид традиционной современной кровли. 1 — гидроизоляционный ковер; 2 — арматурная сетка; 3 — стяжка цементная; 4 — керамзитовый гравий для создания уклонов к водосливной воронке; 5 — теплоизоляционный слой из минеральной ваты или пенополистирола.
Рис. 3. Плоская кровля с монолитным пенобетоном. 1 — Гидроизоляционный ковер; 2 — Стяжка из конструкционного пенобетона Д600; 3 — Теплоизоляционный слой и уклоны к водосливной воронке из особо легкого пенобетона Д200.
Табл.1. Сравнительное тезисное обоснование выбора конструкции плоской кровли.
Теплоизоляционные кровельные материалы
Минеральная вата
Пенопласты
Монолитный пенобетон
Вид материала
Минеральное волокно с органическим связующим (фенолоформальдегидные смолы)
Усадка в процессе эксплуатации
Уменьшаются геометрические размеры плит, кровля выходит из строя.
Поведение при нагреве
Термодеструкция органического связующего
Эксплуатационная температура до 400 град.
Прочность при сжатии
Прочности при сжатии нет, есть нагрузка при 10% деформации. Такой показатель не отвечает реальной работе.
Достаточная прочность -от 0,3 МПа (в 10 раз выше, чем у минваты и пенопласта.)
Водопоглощение
Выше чем у пенопласта, но значительно ниже, чем у ват. Намокает только наружный слой пенобетона толщиной до 10 мм. Пенобетон «самовысыхает» с течением времени за счет гидратации цемента.
Горючесть
Горит полимерное связующее минеральной вата
Горюч, горит с выделением ядовитых газов
Абсолютно не горюч.
Конструкция кровельного пирога
Конструкция кровли однородная: теплоизоляция, уклоны и стяжка выполнены из одного материала.
Особенности устройства кровли
Трудоемкий процесс подрезки плит материала в местах примыканий к парапетам , коммуникациям и пр. В местах стыков плит возможны мостики холода.
Нетрудоемкая заливка любых рельефов. Мест стыков плит нет.
Долговечность кровли
В процессе эксплуатации идет деструкция пеноплостирола и фенолоформальдегидного связующего минеральных ват.
В процессе эксплуатации пенобетон увеличивает свою прочность.
Нагрузка на здание
Высокая с учетом материалов для создания уклонов и стяжки
Низкая, так все элементы кровли выполнены из легкого пенобетона
Дефекты кровельного ковра
Под гидроизоляционным ковром создается избыточное давление с созданием воздушных пузырей.
Избыточное давление распределяется внутри порового пространства пенобетона, без образования пузырей.
Усадка при эксплуатации.
Пенопласты и минеральные ваты при эксплуатации, особенно под нагрузкой от вышележащих слоев кровли уменьшаются в размерах. При этом кровельный «пирог» сползает вниз, отрывая гидроизоляцию от парапетов.
Рис. 4. Традиционная кровля с теплоизоляцией из минеральной ваты или пенополистирола в течение 2 лет после устройства.
1 — гидроизоляционный ковер; 2 — арматурная сетка; 3 — стяжка цементная; 4 — керамзитовый гравий для создания уклонов к водосливной воронке; 5 — теплоизоляционный слой из минеральной ваты или пенополистирола.
Рис.5. Та же кровля после 3-5 лет эксплуатации. Показано повреждение гидроизоляции на стыке с парапетом из-за проседания теплоизоляционного слоя.
1 — слой минеральной ваты или пенополистирола после усадки в процессе эксплуатации в течение 1-3 лет.
Кроме того, вследствие неравномерности снеговой нагрузки, механических нагрузок (люди ходят по кровлям по определенным путям, а не равномерно по всей кровле), вследствие неоднородности самого материала утеплителя и неравномерности толщины растворных стяжек в традиционных кровлях происходит образование углублений в плоскостях кровли, так называемых линз, где скапливается вода. Крыша со временем становится «бугристой». В местах образования «линз» стяжка, как правило, нарушена, и при малейшем нарушении герметичности верхнего слоя кровельного ковра вода из линз попадают в кровлю. В кровлях из пенобетона образование «линз» и углублений невозможно даже в случае постоянного нахождения людей на кровле, так как пенобетон жесткий и прочный материал.
Прочность при сжатии
Минеральные ваты и пенопласты, в том числе экструзионные не обладают прочностью при сжатии. Они характеризуются значениями нагрузки при деформации. Этот показатель дает нам значение прочности, которое показывает уплотненный на 10% материал. Т.е. в несжатом состоянии ни минеральная вата, ни пенопласты не в состоянии сопротивляться нагрузке.
Прочность при 10% деформации минеральной ваты плотностью 100-150 кг/м 3 и экструзионного пенопласта не превышает 300 кПа (0.3 МПа). Прочность пенобетона плотностью 200 кг/м 3 начинается от 0,3 МПа (300 кПа). Т.е. пенобетон выдерживает такую же нагрузку , как минеральная вата или экструзионный пенопласт при сдавливании ее на 10%. Но при такой нагрузке пенобетон НЕ деформируется.
Водопоглощение пенобетона.
Большинство теплоизоляционных материалов применяемых на кровлях имеет большое водопоглощение. 60% теплоизоляционных кровельных материалов представлено различными видами минеральных ват, реальное водопоглощение которых составляет до 70% по объему (1500 % по массе). Данная цифра превышает водопоглощение пенобетона на один, и даже два порядка.
Государственные стандарты не нормируют водопоглощение минеральных ват, так как подразумевается, что работать этот материал должен только в условиях полного отсутствия возможностей поглощать воду. Естественно, что на практике, в условиях реальной стройплощадки это невозможно – как период производства работ, так и при эксплуатации. Также практика показывает, что замокшую минеральную вату высушить практически невозможно, особенно в условиях нижнего слоя кровельного пирога, которому нельзя устроить проветривание.
Немного лучше обстоят дела с поглощением воды у полимерных вспененных пластмасс, включая максимально достижимое на сегодня качество экструзионного пенополистирола. Несмотря на низкие «бумажные цифры» по поглощению воды пенопластами, мы забываем о том, что сверху пенопласта находится материал для создания кровельных уклонов. В большинстве случаев это самый дешевый насыпной материал – керамзит, сверху которого выполнена цементная стяжка, либо смонтированы листовые материалы (асбоцементный лист, цементно-стружечная плита и пр.) Кстати говоря, ровно такую же конструкцию кровли делают и по плитам минеральной ваты. Но в этом случае это не так важно, в связи с и без того огромным водопоглощением минеральных ват.
Слой насыпного керамзита имеет толщину от 50 до 400 мм и представляет собой полость под стяжкой, которая может впитать от 25 до 200 литров воды на квадратный метр! Причем в случае протечки через стяжку, протечка внутрь здания может находиться от нее на расстоянии десятков метров, находя себе свободный путь в слое керамзита. Обнаружить повреждение гидроизоляции кровли крайне затруднительно. (см. рис. 5.)
Совсем иначе ведет себя кровля с монолитным пенобетоном. Особо легкий пенобетон полностью закрыт от протечек воды слоем конструкционного «стяжечного» пенобетона, который впитывает воды на глубину около 10 мм. В случае повреждения гидроизоляции массив пенобетона способен остановить продвижение влаги вглубь кровли. Также следует отметить замечательный факт самовысыхания пенобетона – попавшая внутрь массива пенобетона вода используется цементной матрицей материала для продолжения реакций гидратации, идущих с химическим связыванием свободной влаги. Реакция гидратации уплотняет структуру пенобетона и останавливает дальнейшее продвижение влаги. В случае серьезных повреждений кровельного ковра, кровля замокает локально – только в месте повреждения, а не под всей поверхностью стяжки, как при использовании керамзита для создания уклонов над пенопластом и минеральной ватой.
Рис. 5. Протечка воды в традиционную кровлю. Через поврежденную гидроизоляцию вода заполняет собой слой керамзитового гравия и пустоты под слоем теплоизоляцией. Затем через несплошности в основании кровли вода попадает внутрь помещения.
1 — повреждение слоя гидроизоляционного ковра; 2 — слой воды над теплоизоляцией; 3 -слой воды под теплоизоляцией.
Рис. 6. Протечка воды в пенобетонной кровле через гидроизоляцию локализуется в месте проникновения.
Пенопласты прекрасно горят – благодаря многочисленным пожарам об этом знают самые далекие от строительной индустрии граждане. Горение пенопластов сопровождается выделением ядовитых газов, что впрочем, происходит не только при горении, но и при самом незначительном повышении температуры. Одна капля сварки при выполнении молниезащиты на кровле, и пожар более чем вероятен, еще на период строительства здания.
Минеральные ваты не горят, но тлеют. Тление обеспечивается фенолоформальдегидным связующим. Естественно, что при горении также ничего хорошего в атмосферу не выделятся.
Пенобетон – это вспененный камень, а камни не горят. Наоборот, пенобетон может использоваться как защита от огня, например металлоконструкций.
Конструкция кровельного пирога.
Конструкция современной плоской кровли складывается из нескольких элементов. Как мы уже описывали в разделе «водопоглощение» это три слоя:
— слой теплоизоляции (минвата или пенопласт);
— слой, образующий уклоны кровли к водосливным воронкам (керамзитовый гравий);
— стяжка (цементно-песчаный раствор с арматурной сеткой или листовые материалы).
В случае использования монолитного пенобетона слой теплоизоляции и уклонообразующий слой выполняются из монолитного особо легкого пенобетона плотностью от 200 кг/м 3 , что значительно увеличивает теплозащиту кровли. Стяжка поверх этого слоя также устраивается из пенобетона, только более прочного и плотного, плотностью от 500 кг/м 3 .
Естественно, что однородные материалы благодаря сродству работают лучше как в теплотехническом, так и в конструкционном смысле. На кровле нет провалов, отслоений, пузырей и иных дефектов, столь частых для традиционных кровель.
Особенности устройства кровли
При выполнении слоя теплоизоляции из плитного материала всегда возникают трудности при выполнении теплоизоляции сложных архитектурных элементов на кровле, в местах прохождения коммуникаций (электропроводка, вентиляция, канализация и пр.), местах для монтажа оборудования зданий на кровле (кондиционеры и пр.). Точная прирезка плит трудоемка и практически сложно контролируется. Как правило, все эти места в будущем будут иметь проблемы с промерзанием и промоканием.
Монолитный пенобетон заполняет все пустоты кровли, образую сплошную теплую оболочку здания, омоноличивая кровлю. Вышеописанных проблем традиционных кровель не возникает по определению.
Долговечность кровли
И пенополистирол, и минеральная вата (имеющая в своем составе полимерное связующее) как и любой иной полимерный материал в процессе эксплуатации подвержен деструкции. Особенно в условиях экстремальных кровельных условий связанных с перегревом и зачастую увлажнением.
Сотни книг и статей говорят нам о том, что любой полимер имеет ограниченный срок службы. Особенно это касается теплоизоляционных полимеров.
Пенобетон же, как и любой бетон в процессе эксплуатации только набирает прочность. Наши собственные исследования показывают, что пенобетон, имеющий в возрасте 28 суток прочность 0,3 МПа через год эксплуатации упрочниться до 0,5 – 0,7 МПа. Напомним, что упрочнение идет при связывании свободной влаги в материале за счет чего происходит самовысыхание пенобетона, даже в герметичных условиях.
Нагрузка на здание
Кровли из монолитного пенобетона легче традиционных кровель, что в некоторых случаях делает их устройство безальтернативной возможностью, особенно при ведении реконструкционных работ.
Табл.2. Вес традиционной кровли, утепленной пенополистиролом.
Источник
Элементы плоской крыши: структура кровельного пирога и его особенности
Еще совсем недавно плоская крыша считалась прерогативой однообразных городских многоэтажек и промышленных зданий. Сейчас ситуация изменилась. Все больше частных застройщиков прибегают к этому архитектурному решению, пытаясь увеличить полезную площадь дома за счет обустройства на крыше террасы или смотровой площадки. Отличная перспектива, не так ли?
Но также она может стать настоящей головной болью, если элементы плоской крыши подобраны или расположены неправильно, с нарушением рекомендованных специалистами технологий. Чтобы не попасть впросак, разберемся в конструкциях плоских кровель, их компонентах и послойном распределении элементов.
Содержание
Какую крышу называют плоской?
Начнем с азов. На самом деле плоская кровля только визуально производит впечатление абсолютной горизонтальности. Небольшой уклон все-таки есть – 1-5° (1,7-8,7%). Визуально и при эксплуатации он совершенно не ощутим, однако позволяет атмосферным осадкам свободно стекать к точкам водосбора – в этом его основная задача.
В отличие от скатных аналогов, плоская крыша не имеет стропильного каркаса и, по сути, представляет собой горизонтальное перекрытие, опирающееся на стены постройки. Его особенность – в усиленных слоях тепло- и гидроизоляции, необходимых по причине сообщения кровли с окружающей средой.
Привлекательность плоской кровли для застройщиков обоснована следующими преимуществами:
Сниженной ценой. По сравнению со скатной кровлей, плоский аналог обладает меньшей площадью, соответственно расходы на материалы – ниже.
Упрощенным монтажом и дальнейшим обслуживанием. Обустройство плоской конструкции проще, чем скатной, так как передвигаться по горизонтальной плоскости легче, чем по наклонной. По этой же причине сложностью не отличаются и различные мероприятия по обслуживанию самой кровли и находящихся на ней устройств (дымоходов, вентиляторов, антенн и т.п.).
Возможностью получения дополнительной полезной площади (при эксплуатируемой кровле). Поверхность плоской крыши можно с легкостью использовать в качестве террасы, прогулочной площадки и даже… сада с настоящим газоном.
Главным элементом плоской кровли является прочное основание: железобетонные плиты, профнастил или сплошная поверхность из досок, фанеры, ОСП, ЦСП (при оборудовании кровли по деревянным балкам). Само же покрытие кровли выполняется из нескольких слоев. Их количество, место расположения в конструкции и материалы изготовления зависят от назначения кровли и ее типа.
Типы плоских кровель:
Неэксплуатируемая кровля. Самая простая, не несущая никаких дополнительных функций, кроме защиты помещения от влияния окружающей среды. Она не используется для обустройства мест рекреационного или хозяйственного назначения. Все, что от нее требуется, — достаточная защитная функция, способность выдерживать снеговые и ветровые нагрузки, а также вес работников, проводящих обслуживающие мероприятия. То есть при строительстве такой кровли расчет ведется на то, что одновременно на ней смогут находиться 1-2 человека, причем не постоянно, а только на время обслуживания и ремонта покрытия.
Эксплуатируемая кровля. Оборудуется для выполнения каких-то дополнительных функций, кроме непосредственно кровельных. Например, на эксплуатируемых кровлях устраивают спортивные площадки, террасы, парковки, сажают газоны и разбивают цветники.
Инверсионная кровля. Характеризуется нетрадиционным размещением слоев – теплоизоляционные маты (ЭППС) укладывают практически в самом верху пирога. Гидроизоляцию монтируют под слоем утеплителя. Такое решение помогает продлить срок службы гидроизоляционного покрытия, а соответственно и самой кровли. Инверсионные крыши могут быть как эксплуатируемыми (чаще всего), так и неэксплуатируемыми.
Структура пирога плоской кровли
Каждый тип плоской кровли имеет свои конструкционные особенности, позволяющие применять конкретные материалы и размещать слои в определенной последовательности.
Неэксплуатируемая классическая кровля
Финишным слоем данного типа кровель является гидроизоляционное покрытие: рубероид, битумные наплавляемые материалы, полимерные мембраны, кровельная мастика. На длительное пребывание людей и эксплуатацию такая кровля не рассчитана, а потому наличие защиты гидроизоляционного слоя не предусмотрено.
Также не обязательно использование теплоизоляции. В зависимости от наличия этого слоя, неэксплуатируемые кровли делят на утепленные и неутепленные.
Утепленная кровля содержит в своей структуре теплоизолирующий слой, защищенный пароизоляцией (со стороны основания) и гидроизоляцией (с внешней стороны). Благодаря наличию утепления, данный вид кровель применяется при строительстве многих жилых, гражданских и промышленных зданий.
Слои утепленной неэксплуатируемой кровли размещают в такой последовательности (схема может незначительно варьироваться):
основание;
уклонообразующий слой (при необходимости);
пароизоляция;
утеплитель;
гидроизоляция (кровельное покрытие).
Основой утепленной неэксплуатируемой кровли чаще всего являются железобетонные плиты или металлический профиль, реже – основание из досок, ОСП, ЦСП, фанеры по деревянным балкам. При необходимости основание дополняют уклонообразующим слоем, задающим направление стока воды с кровли. Уклон формируют, как правило, сыпучими материалами, стяжкой (бетонной или керамзитобетонной).
На устроенное таким образом основание монтируют пароизоляционный слой, применяемый для защиты утеплителя от влажного пара, поднимающегося вверх со стороны помещения. В качестве паробарьера можно использовать полиэтиленовые и полипропиленовые пленки, пергамин, рубероид. Далее идут 1-2 слоя утепляющих материалов (минеральная вата, пенопласт, ЭППС), а поверх них – гидроизоляционный ковер из битумных материалов или полимерных мембран.
Неутепленная неэксплуатируемая кровля формируется аналогично, за вычетом двух слоев – теплоизоляционного и пароизоляционного, которые в данном варианте не нужны.
Применяемые кровельные слои:
основание;
уклонообразующий слой (при необходимости);
кровельное покрытие.
Эксплуатируемая классическая кровля
Более сложная конструкция. Отличается от предыдущего варианта наличием верхнего прочного слоя, служащего для обустройства эксплуатируемой площадки. Как правило, для этого используют тротуарную плитку, террасную доску, гравийную или щебневую отсыпку.
Эксплуатируемую кровлю можно обустроить как над помещением гаража, так и над жилым домом. Соответственно, данная конструкция бывает утепленной и неутепленной.
Распространенная структура пирога эксплуатируемой утепленной кровли:
основание;
уклонообразующий слой (при необходимости);
пароизоляция;
утеплитель;
гидроизоляция;
разделительный и фильтрующий слой (геотекстиль);
тротуарная плитка по подготовке.
Один из вариантов устройства утепленной эксплуатируемой кровли (с подробным разбором всех элементов) показан в видео:
Неутепленная эксплуатируемая крыша не содержит теплоизоляции. Соответственно, пароизоляционная пленка для защиты утеплителя здесь также не применяется. В остальном – структура идентична выше рассмотренному варианту.
Инверсионная кровля
Это – частный случай эксплуатируемых и неэксплуатируемых утепленных кровель. В классической кровельной конструкции утеплитель всегда покрывается сверху гидроизоляционным барьером.
В инверсионной кровле слои перевернуты. Гидроизоляционная мембрана смещается под теплоизолятор. Если в обычной классической кровле гидроизоляционный ковер защищает утеплитель, то в инверсионном «перевертыше» — все наоборот. Теплоизоляционный слой защищает гидроизоляцию.
Подобное решение позволяет обойти один существенный недостаток традиционных кровельных конструкций: быстрое разрушение гидроизоляционного ковра от влияния перепадов температур, ультрафиолетовых лучей, атмосферных воздействий. Инверсионные крыши лишены этого недостатка, в их структуре срок эксплуатации гидроизоляционного ковра намного увеличен.
Слои плоской крыши инверсионного типа размещают в таком порядке:
основание;
уклонообразующий слой (при необходимости);
гидроизоляция;
утеплитель;
дренажный слой;
геотекстиль;
защитный финишный слой – щебневый или гравийный балласт, плитка, террасная доска и др.
Устройство инверсионной кровли выполняют по следующему принципу. Вначале на основание укладывают гидроизоляционный барьер, накрывают его утеплителем. Следом идет дренаж и геотекстиль. Верхний слой выполняет защитную функцию, часто его делают насыпным.
В структуре инверсионной кровли паробарьер не используется. Соответственно, утеплитель может пострадать от пара, идущего со стороны внутренних помещений. Сверху утеплитель тоже ничем не прикрыт от атмосферных осадков (в традиционных кровлях функцию защиты выполняет гидроизоляция, которая в этом варианте спрятана в нижний слой пирога). Поэтому к утеплителю предъявляются особые требования, в первую очередь – минимальное водо- и паропоглощение. Этими характеристиками обладают маты экструдированного пенополистирола (ЭППС) – они чаще всего и применяются в структуре инверсионных кровель.
Этапы устройства инверсионной кровли показаны в обучающем видео-ролике от компании URSA:
Обустройство системы водостоков
Как уже было сказано ранее, плоская крыша не бывает абсолютно горизонтальной, для нее характерен незначительный уклон (до 5°), использующийся для устройства системы водостоков.
Уклон формируется несколькими способами:
Если основание крыши — ж/б плита, то разуклонка выполняется с помощью засыпных материалов (керамзита, щебня, перлита), бетонной и керамзитобетонной стяжки, утепляющих плит.
Если крыша устраивается по деревянным балкам, то уклон обеспечивается либо изначальной укладкой балок под небольшим углом, либо дополнительным монтажом лаг разной толщины с уклоном в необходимую сторону.
При использовании в качестве основания профилированного металла, его укладка изначально проводится под необходимым уклоном.
Уклон необходим для оборудования водостоков, которые могут быть внутренними и наружными.
При устройстве внутреннего водостока, уклон выводят к водоприемным воронкам или фитингам располагаемым по поверхности крыши. Их количество и точки расположения зависят от площади кровли, условий ее эксплуатации, количества осадков в конкретной местности. Как правило, одну воронку монтируют на 200-300 м 2 кровли.
Внутри каждой воронки вмонтирован фильтр, не допускающий попадания в водосток листьев, веток, мелких животных. Чтобы предотвратить замерзание воды, некоторые модели воронок оборудованы саморегулирующимися термокабелями. Они способствуют беспрепятственному отводу атмосферной влаги даже зимой, во время оттепелей.
Внутренний водосток, как правило, применяется для крупных промышленных зданий. В частном строительстве большее распространение получили системы наружного водооотвода. В этом случае уклон ведут от центра крыши к краям, а водосливные отверстия (переливные окна) устанавливают по углам парапета вместе с ливнеприемниками. Рекомендуется дополнять подобную систему нагревательными кабелями, так как в зимний период существует вероятность обледенения ливнеприемников и переливных окон.
Вентиляционные элементы плоской кровли
Внутри помещения, где живут или работают люди, постоянно накапливается водяной пар. Он поднимается к потолку, охлаждаясь конденсируется и скапливается в подкровельном пространстве. Влага разрушительно воздействует на все слои крыши – деревянные, металлические и бетонные. А скапливаясь в утеплителе — постепенно снижает его свойства, увеличивая затраты на отопление.
Для того, чтобы влажные пары могли выходить из кровельной конструкции, на плоской кровле устанавливают вентиляционные устройства – аэраторы. Они представляют собой пластиковые или металлические трубы разных диаметров, накрытые сверху колпаками в виде зонтиков.
На плоских крышах аэраторы располагают равномерно, по всей площади. Рекомендовано ставить их в самых высоких точках плоскости, там, где стыкуются плиты утеплителя. Обычно монтаж аэраторов выполняют при строительстве крыши, но возможно сделать это и во время ремонта. Главное, что эта мера намного повысит долговечность кровли и утепляющего материала.
В заключение хочется отметить, что все элементы кровли одинаково важны для ее последующей эксплуатации и, даже если всего один из них окажется неподходящим или будет отсутствовать, пострадает вся послойная конструкция. Поэтому к выбору вида и качества комплектации кровельного пирога необходимо отнестись со всей ответственностью.
