Довговічність покрівельних матеріалів та розрахунок покрівлі

Довговічність покрівельних матеріалів та розрахунок покрівлі

Щодня інженери-проектувальники у своїй професійній діяльності стикаються з розрахунками, що дозволяють зробити оптимальний вибір конструкції. І цей вибір безпосередньо залежить від якості і фізико-механічних показників застосовуваних матеріалів. Навіть неспеціалісту зрозуміло, що при рівній навантаженні переріз дерев'яної балки буде набагато більше сталевий, що товщина стіни залежить від коефіцієнта теплопровідності застосовуваного матеріалу і т. п.

Але як тільки ми стикаємося з вибором конструкції покрівлі, і особливо м'яких плоских покрівель, інженерний, який має здоровий глузд, підхід стає не придатним. І чинний, і який готується до затвердження СНиП на покрівлі, фіксують лише довголітній досвід застосування бітумних м'яких покрівельних матеріалів.

Сумний досвід застосування матеріалів на картонній основі показав, що 4-5-слойні покрівлі течуть через 2-3 роки і збільшення числа шарів при ремонті не веде до підвищення надійності покрівель.

Впровадження в практику будівництва бітумно-полімерних матеріалів на скло - або синтетичній основі дозволило розробникам нового СНиП зменшити кількість шарів, але не змінило колишній підхід до розробки нормативних документів по конструкціях м'яких покрівель, що ґрунтується на досвіді і перестраховування.

Поява на ринку покрівельних матеріалів імпортних і вітчизняних одношарових полімерних покрівельних та гідроізоляційних мембран (ПКГМ) і реально існуюча сьогодні у світовій та вітчизняній практиці тенденція по збільшенню використання ПКГМ, знайшли відображення у чинній нормативній базі, але внесли додаткові труднощі при виборі типу покрівельного матеріалу і конструкції покрівельного килима.

Але, незважаючи на всі ці неузгодженості і скромні обсяги використання (з 370 млн. м² м'яких покрівельних матеріалів в 2000 році менше 1% склали полімерні), поява на споживчому ринку вітчизняних покрівельних мембран на основі етилен-пропілен-дієнового каучуку дозволяє реалізувати найбільш складні технічні рішення, значно збільшити довговічність і надійність покрівель та гідроізоляції, навіть при відсутності, адекватної властивостям нових матеріалів, нормативної бази.

У теж час актуальність широкомасштабного застосування полімерних покрівельних мембран з кожним роком зростає, що й знайшло відображення в Резолюції від 25 квітня 2000 року. Цим документом, "як найважливішої задачі Україні, органів виконавчої влади, галузевих НДІ, проектних і будівельних організацій" рекомендовано "нарощувати виробничі потужності та обсяги випуску полімерних покрівельних і гідроізоляційних матеріалів на основі атмосферостійких каучуків", а Управлінню стандартизації, технічного нормування і сертифікації в Україні - "при коригуванні чинної та розроблення нової нормативно-технічної документації, врахувати пропозиції щодо застосування сучасних матеріалів при проектуванні, будівництві та реконструкції об'єктів і споруд".

Накопичений досвід кваліфікованого застосування ПКГМ часто суперечить вимогам СНиП та Гостів, і навіть боязкі спроби внести в діючі документи розділи, що регламентують застосування ПКГМ, не системні і позбавлені логіки. Так вимоги ГОСТ до рулонним матеріалам фіксують лише фактично досяжні фізико-механічних показники для різного класу матеріалів, а не відображають вимог, реально необхідних для довготривалої і надійної експлуатації покрівель.

Наприклад, вимоги до міцності еластомерних матеріалів різні для вулканізованих і невулканизироанных матеріалів, але про те, як проконтролювати ступінь вулканізації навіть не згадано, а нова редакція СНиП при визначенні конструкції покрівлі з еластомерних матеріалів взагалі не враховує який матеріал застосовується сирої або вулканізований, а лише директивно встановлює кількість шарів в залежності від ухилу. При цьому ніде не обмовляється мінімальна товщина шару, що може призвести до формально відповідному нормативу абсурду.

Вимоги до відносного подовження еластомерних матеріалів (не менше 300%) відрізняються від вимог до термопластичним (не менше 200%), а до бітумно-полімерних матеріалів цей показник взагалі не застосовується.

Найбільш яскраво підхід, що фіксує фактично досяжні показники, виражається у вимогах ГОСТ 30547-97 до гнучкості рулонних матеріалів. Вирішуючи застосування бітумних матеріалів на волокнистій основі з гнучкістю при 0 °C на брусі c R=25 мм, через три рядки, цей документ забороняє застосування еластомерних матеріалів з гнучкістю при мінус 39°C на брусі з R=5 мм Коментарі, як кажуть, зайві !

Окремого обговорення потребує і такий показник покрівельних матеріалів, як довговічність. За затвердженою Україні методикою, довговічність бітумінозних матеріалів визначається часом досягнення матеріалом такого стану, при якому, при випробуванні на гнучкість на брусі R=25 мм, наявність тріщин буде спостерігатися при +5 - +10°C. Навіть у найкращих бітумно-полімерних матеріалів цей показник не перевищує 15-20 років, тоді як у покрівельних мембран на основі EPDM, цей показник, за цією методикою, наближається до нескінченності. Тоді на світ з'явилась і, також затверджена методика визначення довговічності полімерних покрівельних матеріалів, в якій за критерій довговічності прийнято час, за який матеріал досягне стану, при якому його відносне подовження буде дорівнює 50-100%.

Виникає парадоксальна ситуація, даючи висновку про довговічності в 20 - 25 років для полімерних покрівельних матеріалів, методика штучно обмежує термін їх служби, хоча при цьому відносне подовження в 2-3 рази перевищує показники бітумних матеріалів, у найкращих з яких, відносне подовження не перевищує 30% в момент виготовлення.

Але хіба вимоги до м'якої покрівлі, як елементу будівлі, повинні залежати від типу використовуваного матеріалу ?!

Тільки сформулювавши ці об'єктивні вимоги, з урахуванням фізико-механічних показників застосовуваних матеріалів, можна кваліфіковано переходити до конструкції покрівлі. При одній і тій же навантаженні і експлуатаційних впливах - руберойд на гарячому бітумі в 5 шарів, направляємі бітумно-полімерні матеріали - в 2 шари, полімерні мембрани з високою міцністю і відносним подовженням - в 1 шар !

Такий логічно вибудуваний інженерний і має здоровий глузд підхід повинен бути закладений і в пропонованому до утвердження новому проекті СНиП Покрівлі, розробники якого, поряд з вимогою використовувати бітумні матеріали на картонній основі тільки для тимчасових будівель і споруд, що є революційним зміною технічної політики Україні на наш погляд, неправомірно акцентують увагу проектувальників і замовників на клас бітумних матеріалів, не приділяючи полімерним рулонним і мастичным покрівельних матеріалів належної уваги. Розрізнені і несистемні вимоги до конструкцій покрівель із застосуванням полімерних матеріалів не дають можливості грамотно спроектувати надійну покрівлю, і в той же час не дозволяють узаконити перевірені часом конструкції покрівель.

Як мінімум було б доцільним виділити в складі СНиП окремий розділ з класифікацією полімерних покрівельних рулонних матеріалів (еластомірні, термопластичні, термоеластопласт) і полімерних мастик і в ньому сформулювати технічні вимоги до конструкцій покрівель з їх застосуванням.

Вважаємо за необхідне залучити до доопрацювання СНиП розробників і виробників сучасних ПКГМ, будівельні фірми, які мають досвід застосування імпортних і Російських ПКГМ. Цей досвід і ідеологія, закладена при розробці нових ПКГМ, ще мало доступні нашим проектувальникам, будівельникам і эксплуатационникам, а тим більше чиновникам, від яких залежить прийняття принципових рішень.

Але, позначивши тупикову ситуацію з нормативною базою застосування ПКГМ, було б логічним не запропонувати вихід з цієї ситуації.

В загальному вигляді, конструкція м'якої покрівлі (а все, зрештою, зводиться до кількості шарів) повинна визначатися формулою:

КС=^МЕН/_ПСМ·d (1)

де
КС - кількість шарів рулонного матеріалу
МЕН - математичний еквівалент механічної та експлуатаційного навантаження на покрівлю, н/м (кг/см)
ПСМ - наведені властивості матеріалу, МПа (кг/см²)
d - товщина матеріалу, м (см)

Найскладніше тут, визначити математичний еквівалент, таких різних за своєю природою, впливів на покрівлю, як механічне, агресивних середовищ, УФ-опромінення, окислення озоном і т. д. Важливо тут і приведення до одноманітності показників покрівельних матеріалів.

МЕН повинен враховувати, що реально виникають при нормальній експлуатації, впливу на покрівельний килим:

Пропонується прийняти МЕН = 5000 Н/м (5 кг/см), як постійну величину, що відображає реально діючі навантаження на покрівлю. Конкретне значення може бути обґрунтовано зусиллям на розрив 1 см 4-х слойного руберойдового покрівельного килима.

Приведення до одноманітності показників покрівельних матеріалів не становить праці і зводиться до елементарної арифметики і використання результатів прискорених кліматичних випробувань проведених в ЦНДІ промислових будівель для більшості імпортованих і випускаються в Росії покрівельних матеріалів.

В якості показника механічної міцності було б доцільно прийняти умовну міцність при розтягуванні в МПа.

Еластичні властивості повинні характеризуватися двома показниками відносним подовженням в % і гнучкістю при негативних температурах.

Стійкість до атмосферних впливів (довговічність) визначається часом втрати на 50% значення одного з попередніх показників.

Методики визначення цих показників гостированы і широко застосовуються, нічого нового, що вимагає додаткової наукової розробки та перевірки практикою, тут не потрібно.

Приведемо приклад перерахунку показників різних груп покрівельних матеріалів до пропонованих єдиним показниками (табл. 1). В якості типових представників різних груп покрівельних матеріалів прийняті:

Руберойд - бітумні матеріали на картонній основі
Изопласт - бітумно-полімерні матеріали на синтетичній основі
Полікром - полімерні покрівельні та гідроізоляційні мембрани

Одноманітні показники властивостей покрівельних матеріалів дозволяють порівняти якість різних груп матеріалів. З таблиці видно з яким відривом лідирують ПКГМ, а враховуючи що вартість ПКГМ і наплавних бітумно-полімерних матеріалів сьогодні можна порівняти, показник 'ціна-якість' явно передбачає пріоритет вибору ПКГМ.

Таблиця 1

Наведені властивості матеріалу пропонується визначати за формулою:

ПСМ = УП·k₁·ОУ_н/ОУ_ф·k₂·Р_н/Р_ф·k₃·Д_н/Д_ф (2)

де
УП - умовна міцність застосовуваного матеріалу МПа (кг/см²)
k₁ - коефіцієнт приведення відносного подовження
ОУ_н = 30% - відносне подовження нормативне
ОУ_ф - відносне подовження фактичне k₂ - коефіцієнт приведення гнучкості
Р_н = -2°C - гнучкість нормативна на брусі з R=25 мм
М_ф - фактична гнучкість на брусі з R=25 мм
k₃ = 1,25 - коефіцієнт приведення довговічності
Д_н = 10 років - довговічність нормативна
Д_ф - фактична довговічність

Обчисливши ПСМ за формулою (2), використовуючи значення фактичних показників з таблиці 1, за формулою (1) отримуємо кількість шарів руберойду - 4, для Изопласта - 2, для Поликрома - 1. Хоча конкретні величини коефіцієнтів і нормативних значень прийняті, виходячи з практичного досвіду і здорового глузду, отримані результати розрахунків підтверджують відбитий в СНиП досвід застосування бітумних рулонних покрівельних матеріалів та підтверджують практику застосування одношарових ПКГМ, незважаючи на те, що вона суперечить вимогам СНиП.

Не претендуючи на істину в останній інстанції, і залишаючи опонентам право уточнювати, доповнювати, критикувати і навіть відкидати, запропоновану ідею розрахунку покрівельного килима, хотілося б привернути до цієї проблеми увагу представників будівельної науки. З появою та впровадженням у практику будівництва ПКГМ пора б теоретично обґрунтувати накопичений практикою досвід.

Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні

Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам

Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону

Статті Все про парканах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)