Вниз

Всегда ли кровли будут течь? Часть 1

Профессиональные издания пестрят рекламой кровельных материалов для кровель с малыми уклонами. Судя по содержанию статей, меньше чем 15 лет кровля стоять ну никак не может. Увы, кровли как текли, так и текут. Что косвенно подтверждается неснижающимся интересом к этой теме строителей, заказчиков и служб эксплуатации.

В чем же причина такого положения дел? Вот как расположили причины протечек кровли по степени их актуальности участники одного из наших недавних семинаров:

  • плохое качество работ;
  • плохое качество материалов;
  • неудачная конструкция кровли и узлов.

От себя добавлю еще несколько причин постоянных протечек:

  • недостаточное внимание к эксплуатации кровли (просмотрели маленький дефект – получили большую проблему);
  • силы природы (ураганы, потепление климата – зимы стали более «мокрыми» и т.д.)
  • злой умысел 3-х лиц.

   

Желающие могут продолжить этот список.

В этой статье мы будем рассматривать только кровли из битумных и битумно-полимерных рулонных материалов, поскольку они наиболее распространены в России.

Качество работ

До сих пор более 70% рулонных материалов, укладываемых на кровли России – это рубероид. Рубероид — картон, пропитанный легким битумом и покрытый слоем покровного битума, — является традиционным кровельным материалом, который выпускался более чем 25 заводами Советского Союза. В 1991 году было выпущено более 1 млрд. кв.м. этого материала. Более четверти пошло на ремонт кровель. Т.е. цикл полной замены кровель из рубероида составлял 3-4 года (для 3-4 слойного покрытия). В то же время в США и Канаде битумные кровли до сих пор считаются очень надежными. Да и в России есть рубероидные кровли, простоявшие 20-30 лет.

 Одной из причин малой надежности большинства рубероидных кровель является неоднородность кровельного покрытия, слабая адгезия (сцепление) между слоями материала. Хорошо склеенные горячей битумной мастикой четыре слоя рубероида являются прочным и надежным покрытием с гарантированной герметичностью за счет перекрытия слоев. Проблема в том, что хорошо склеить рубероид в «полевых» условиях достаточно сложно. Тепла битумной мастики не хватает, чтобы «активировать» материал, т.е. нагреть покровный битум до температуры, при которой происходит хорошее, качественное склеивание слоев.

Неоднородное покрытие уязвимо для влаги, механических нагрузок, эксплуатационных нагрузок. На холоде рубероид растрескивается. В кровельный ковер попадает влага, возникают пузыри и т.д. Кровельный ковер приходит в негодность.

Технология устройства кровель достаточно сложна и требует применения битумных котлов с регулируемой температурой битума, устанавливаемой в зависимости от марки битума. Высоки требования к квалификации рабочих. Технология должна быть соблюдена достаточно строго, иначе покрытие будет неоднородным.

При работе с наплавляемыми битумными и битумно-полимерными материалами возникает гораздо меньше проблем, чем с рубероидом. Однако и ожидаемая заказчиком долговечность кровель из них гораздо выше.

К основным нарушениям технологии производства работ можно отнести:

  • укладку материала на неогрунтованное основание;
  • пережог материала; происходит разрушение полимера, обугливание нижнего слоя битума, нарушение свойств основы; навряд ли кровля из такого материала прослужит долго;
  • наплавление материала местами; иногда при вскрытии кровли можно увидеть рисунок антиадгезионной пленки на нижней стороне материала;
  • непроклеенные швы и нахлесты; в них попадает вода, зимой она замерзает и разширяется, разрушая шов еще сильнее; часто это проблема возникает из-за недостаточного качества очистки склеиваемых материалов от крупнозернистой посыпки, что особенно актуально при работе с вермикулитовой посыпкой;
  • разного рода ошибки при изготовлении узлов примыканий, воронок, отделке анкеров и т.д.

   

Известно, что большинство протечек кровли (до 80-90%) связано именно с плохим качеством работ. На этом факте основана схема предоставление гарантий американскими производителями материалов: первые два года гарантийный ремонт осуществляет подрядчик, после чего за качество кровли отвечает уже сам производитель материалов.

К сожалению, квалификация большей части кровельщиков низка. Подрядные организации, осуществляющие кровельные работы силами квалифицированных, опытных бригад, имеющие систему контроля качества работ вынуждены конкурировать с «дикими» бригадами. При этом страдают интересы прежде всего заказчика. В этой связи можно посоветовать крупным заказчикам организовывать собственный контроль качества работ.

Качество материалов

Под этими словами подразумевается не только собственно качество материалов, т.е. соответствие заявленных характеристик заявленным производителем. Традиционно кровли делаются из одного материала: из рубероида, из битумного или битумно-полимерного наплавляемого материала. При этом механические свойства, скажем, рубероида таковы, что он неплохо стоит на поверхности ската кровли с железобетонным основанием и непригоден для примыканий, облададающих гораздо большей подвижностью.

Для того, чтобы понять, какой материал применять на примыкания, а какой на скат,  необходимо знать свойства различных материалов.

Кровельные битумные и битумно-полимерные материалы состоят из основы (картон, стеклохолст, стеклоткань, полиэфирное нетканное полотно – полиэстер), на которую нанесено битумное или битумно-полимерное вяжущее.

Верхнюю сторону материалов, предназначенных для верхнего слоя кровельного ковра, покрывают, как правило, крупнозернистой посыпкой. Для предохранения от слипания все чаще используется полиэтиленовая пленка, которой покрывают нижнюю либо обе стороны материала.

Сохранность материалов обеспечивается упаковкой. Многие производители поставляют материалы на поддонах, с упаковкой из полиэтиленовой пленки.

Отечественные производители часто применяют следующую маркировку материала:

  • тип основы: нетканноеполиэстеровое полотно (полиэстер) — Э, каркасная стеклоткань — Т, стеклохолст Х
  • тип покрытия: защитная полимерная пленка — П, крупнозернистая минеральная посыпка – К, мелкозернистый песок – М
  • масса 1 кв.м., кг

Например: Техноэласт ЭКП 5,0

И в этих компонент, как из конструктора, на производственной линии «собирается» материал. Во многом его надежность и долговечность зависят от их совместимости, поэтому опыт и добросовестность производителя играют ключевую роль в качестве материала.

Ключевые характеристики кровельного материала определяют свойства основы и вяжущего.

Основа

От свойств основы во многом зависят свойства кровельного материала.

Картон – самая дешевая основа. Согласно требованиям ГОСТ 30547-97 материал на картонной основе должен иметь усилие на разрыв не менее 274Н (28кГс) на полоске шириной 5см (274Н/5см). Соответственно, прочность кровельного ковра из четырех слоев рубероида должна составить не менее 274Нх4=1096Н/5см. Это – достаточная прочность для большинства применений на кровле. Кроме того, картон при производстве материала пропитывается легкими битумами (до 500г/кв.м.), которые «подпитывают» верхние слои покровного битума пластифицирующими веществами. Материалы на органической основе обладают большей паропроницаемостью, чем материалы на стекло- и полиэстеровых основах, а потому хорошо подходят для ремонта старого кровельного покрытия.

Основные недостатки картона – его малое удлинение на разрыв (не более 1-2%), а также то, что картон начинает гнить при проникновении влаги в кровельный ковер.

Стеклохолст биостойкая основа, состоящая из хаотически расположенных стеклянных нитей. По ГОСТ 30547-97 материал со стеклоосновой (стеклохолст или стеклоткань) должен иметь усилие на разрыв не менее 294Н (30кГс)/5см. Такой материал имеет малое удлинение на разрыв – 1…2%. Как картон, так и стеклохолст являются каркасными основами, т.е. материалы на этих основах – круглые, хранятся и транспортируются вертикально. При двухслойном покрытии материал на стеклохолсте достаточно хорошо служит в качестве покрытия на скате кровли, однако для примыканий и узлов кровли следует применять более прочные материалы. И, конечно же, не следует изготавливать кровлю из одного слоя материала на стеклохолсте, независимо от того, какие характеристики имеет битумное вяжущее.

Стеклоткань – основа, состоящая из переплетенных стеклянных нитей. Стеклоткань имеет большую прочность, чем стеклохолст или картон – около 600Н, однако удлинение на разрыв также невелико. Для производства кровельных материалов используются два вида стеклоткани: гладкая и каркасная. Характерным признаком материала на более дешевой гладкой стеклоткани является «плоский» рулон. Материал хранится и транспортируется горизонтально в несколько слоев, отчего рулоны деформируются. На углах рулона на материале образуются трещины, в холодную погоду недостаточно качественный битум может и вовсе отслаиваться. Каркасная стеклоткань изготавливается из плоских стеклянных ровингов. Ровинги уложены перпендикулярно направлению полотна и переплетены стеклянными нитями. Стеклоткань внешне напоминает «бабушкин половичок». Такая конструкция делает стеклоткань каркасной, т.е. рулоны транспортируются вертикально и не деформируются.

Полиэстер —  самая дорогая и надежная каркасная основа. Состоит из хаотично ориентированных полэстеровых волокон. По ГОСТ 30547-97 материал с полиэстеровой основой должен иметь усилие на разрыв не менее 343Н (35кГс)/5см. Принципиальным отличием полиэстера от других основ является его большой удлинение на разрыв (от 30 до 60%). Материал на полиэстере развесом 170г/кв.м. имеет усилие на разрыв около 700Н/5см в продольном и 600Н/5см в поперечном направлении, удлинение на разрыв 50%, при развесе основы усилие на разрыв составляет, соответственно, не менее 1000Н и 900Н, удлинение 60%. Такие механические характеристики делают полиэстер незаменимым при производстве надежных и долговечных материалов высшего качества. Полиэстер обладает стойкостью к воздействию кислот, щелочей, хлоридов и сульфатов, в обилии присутствующих в техногенных сточных водах. Поэтому только полиэстер желательно использовать для производства гидроизоляционных материалов.

Свойства основы определяют механические свойства материалов. Так, битумный материал и битумно-полимерный материал на одинаковойстеклооснове будут иметь схожее усилие и относительное удлинение на разрыв в нормальных условиях. С другой стороны, при температуре –25 град СБС модифицированный материал высокого класса на полиэстеровой основе имеет удлинение на разрыв более 25%, в то время как битумный материал на такой же основе будет растягиваться только на 1…2%.

Таблица 1. Сравнительные характеристики типичных основ для наплавляемых кровельных материалов.

Основа Развес, г/кв.м. Продольное усилие на разрыв, Н (кГс) Удлинение на разрыв, %
Картон 450 274 (28) 2
Стеклохолст 60 294 (30) 2
Стеклоткань 200 600 (60,2) 2
Полиэстер 170 725 (74) 50
Полиэстер 250 1000 (102) 60

Вяжущее

От свойств битумного или битумно-полимерного вяжущего зависит, будет ли кровельный материал достаточно гибким на морозе, насколько размягчится на солнце, в конце концов – как долго он сможет выполнять свои функции.

При изменении температуры окружающей среды происходит деформация как самого материала, так и основания кровли; различные материалы способны в разной степени воспринимать эти колебания: плохой, либо старый материал может растрескаться (при низких температурах), хороший — свободно выдерживает значительные деформации. Способность выдерживать температурные деформации в течение длительного срока (10-15-20 лет) является одним из основных критериев, определяющих долговечность кровли.

Со временем материалы под воздействием свободного атмосферного кислорода (озона) и ультрафиолетового излучения солнца теряют свою эластичность (кроме металла и керамической черепицы — металл кородирует, а черепица трескается вследствие температурных деформаций). При высоких температурах процессы старения идут быстрее, т.к. быстрее идет реакция материала с озоном, при низких старение замедляется.

Российские методики оценки потенциального срока службы материалов основаны на предположении, что материал теряет свои гидроизоляционные свойства тогда, когда его гибкость станет хуже +10 С. Это выясняется при испытаниях в камере искусственного климата (дождевание, УФ-облучение, нагревание по циклу). За рубежом для оценки срока службы битумно-полимерных материалов используется методика ускоренного термостарения: материал помещается в темную вентилируемую камеру на 6 месяцев при температуре +70С, после чего проверяется его гибкость. Такое испытание приравнивается к 20 годам на кровле.

Хотя опыт применения оценок долговечности подтвердил их состоятельность,испытания на долговечность подвергают материал ИСКУССТВЕННОМУ старению и не могут учитывать всех факторов, влияющих на долговечность материала в конкретных условиях, поэтому надо относиться к результатам таких испытаний именно как к ОЦЕНКЕ, позволяющей ПРЕДПОЛОЖИТЬ реальный срок службы материала на кровле.

Оценка срока службы в 20 лет не означает, что через 20 лет материал разрушится. Материал может пролежать и 20, и 30 лет — все зависит от условий эксплуатации, как в случае рубероидных кровель.

Следует также внимательно относиться к физико-механическим характеристикам материала, заявленным производителем, т.к. это — характеристики «свежего» материала. В тоже время задачей кровельного материала является ДЛИТЕЛЬНАЯ, в течение многих лет, защита кровли от воды. Поэтому необходимо учитывать реологические (связанные со старением) свойства компонентов, из которых изготовлен материал, по возможности — учитывать технологический уровень производителя, его способность обеспечить стабильность качества материала.

В Европе принято доказывать высокий уровень системы качества производителя ее сертификацией на соответствие требованиям стандарта ИСО 9001 или ИСО 9002. В настоящее время такую сертификацию провело только одно предприятие отрасли – ЗАО «Завод ТехноНИКОЛЬ» (гыборг, Ленинградской области).

Битумное вяжущее

Как таковой битум имеет низкую теплостойкость: ниже +50С. Чтобы поднять его теплостойкость до приемлемого уровня битум ОКИСЛЯЮТ. Через нагретый битум пропускается воздух. При этом происходит искусственное старение битума. К сожалению, на кровле процесс окисления не заканчивается. Процесс окисления «запускает» процесс ускоренного старения битума: при окислении молекулы углеводородов «рвутся», на освободившиеся химические связи попадают молекулы кислорода. Невозможно отрегулировать процесс так, чтобы окислялось лишь то количество молекул, которое необходимо для получения необходимых свойств битума, всегда получаются «лишние» свободные связи, которые и «ловят» на себя озон, становясь центрами разрушения битума.

Понятно, что процесс подготовки (окисления) битума является чрезвычайно ответственным. Однако только некоторые заводы имеют окислительные установки и могут окислять битум самостоятельно, корректно доводя его свойства до необходимых параметров. При этом производитель в меньшей степени зависит от качества поставляемого сырьевого битума.

Показатель гибкости для битумного материала должен составлять не выше 0 град на брусе радиусом 25 мм, теплостойкость – не менее 80 град.С в течение 2 часов. Хрупкость битумного вяжущего (по Фраасу) составляет около –15 град.С. Такие показатели обеспечивают битумному материалу достаточную надежность при соблюдении ряда условий: жесткое, малоподвижное основание (например, ж/б плита перекрытия), материал воспринимает все нагрузки вместе с основанием, т.е. должен быть или наплавлен по всей поверхности, имеются деформационные и термоусадочные швы. Для изготовления примыканий и узлов кровли следует применять битумно-полимерные материалы.

Вряд ли стоит укладывать битумные материалы по плитам минерального утеплителя, а также на кровли с основанием из профилированного металлического листа. В этих случаях правильным выбором будут битумно-полимерные материалы.

В силу достаточно высокой температуры хрупкости особую опасность для битумной кровли имеют вздутия, вызванные влагой, находящейся ниже кровельного покрытия. Их причиной могут стать плохая или отсутствующая пароизоляция, недостаточно высушенная цементно-песчанная стяжка основания, влага из старого кровельного ковра. Пузыри следует регулярно вскрывать и ремонтировать.

В этом году появился новый улучшенный битумный материал Экофлекс. Благодаря применению специализированных технологических добавок этот материал имеет теплостойкость +120 град и гибкость –5 град.С

Битумно-полимерное вяжущее

Для того, чтобы сохранить природную стабильность битума и одновременно улучшить его свойства применяется модификация битума полимерами.

При производстве битумно-полимерного вяжущего для кровельных материалов используется СБС (стирол-бутадиен-стирол) и АПП (атактический полипропилен). СБС является каучуком, АПП – пластиком. Битум приобретает свойства схожие со свойствами модификатора. СБС-модифицированный полимер-битум имеет отличную гибкость и эластичность. АПП-модифицированный полимер-битум напротив обладает более высокой теплостойкостью.

Таблица 2. Сравнительная характеристика СБС и АПП модифицированного битумно-полимерного вяжущего (высокое содержание полимера)

Тип модификатора Гибкость, град.С Хрупкость, град.С КиШ (температура размягчения), град.С Удлинение на разрыв, %
СБС -25 -35 110 200
АПП -15 -25 140 150

Битумно-полимерное вяжущее наносится на стекло- либо полиэстеровую основу. Битумно-полимерные материалы очень долговечны. Опыт применения таких материалов по всему миру показала, что кровля из них служит 15-30 лет.

Хотя гибкость и теплостойкость материала остаются теми же, что и у вяжущего, его механическая прочность и эластичность зависят от основы. Соответственно, принимая решение о применении материала в конкретном узле, следует учитывать ее свойства.

Но не все битумно-полимерные материалы одинаковы. Важнейшую роль играет совместимость полимера и битума, поскольку невозможно качественно смешать несовместимые компоненты. Такая совместимость может быть установлена только путем анализа результатов лабораторных испытаний. Производство битумно-полимерных материалов требует применения современного оборудования, должна строго соблюдаться технология.

К сожалению, растущее число отечественных производителей кровельных материалов не приводит к повсеместному улучшению положения дел с кровлями. В немалой степени это связано с неспособностью многих производителей обеспечить соответствие реальных свойств материалов заявленным характеристикам. Этому способствует готовность заказчиков идти на компромисс ради более низкой цены кровельного материала. В последние годы выявлен ряд случаев незаконного использования известных названий кровельных материалов.

Качественные битумно-полимерные материалы известных производителей способны обеспечить длительный срок службы кровли из них при условии их правильного применения.

Ю.А.Горелов
Группа «ТехноНИКОЛЬ»
«Строительство и бизнес» №4 (8) апрель 2001 г.