Крыши, покрытия и эксплуатационные требования к ним

По своему назначению любая крыша должна удовлетворять ряду важных эксплуатационных требований, так как ее состояние сказывается на техническом состоянии и эксплуатационных качествах нижележащих помещений. Учет этих требований и применяемых строительных материалов приводит к созданию разных конструктивных вариантов крыш: чердачных, совмещенных и др. (рис. 2.5).

 

img-203

Рис. 2.5. Варианты крыш зданий
Чердачные: а — с наружным водоотводом; б — с внутренним водоотводом; в — с полупроходным чердаком
Совмещенные (г и д): 1 — несущие элементы; 2 — кровля, водостоки; 3 — теплоизоляция; 4 — воздушная прослойка, вентиляционные каналы; 5 — защитный слой теплоизоляции сверху; 6 — пароизоляция теплоизоляции снизу

Во-первых, крыша должна быть прочной, выдерживать нагрузки от снега, ветра, собственной массы и рабочих с инструментами, обслуживающих и ремонтирующих ее. Для восприятия этих нагрузок любая крыша имеет несущую основу из стропил или железобетонных панелей.

Во-вторых, крыша должна быть водонепроницаемой и способной отводить атмосферные осадки. Для этого любая крыша имеет кровлю — верхний слой, обладающий водонепроницаемостью. В зависимости от материала кровли крыше придается определенный уклон, обеспечивающий беспрепятственный сток воды. Для кровли из штучных материалов уклон должен быть не менее 30°, а из тяжелой глиняной черепицы, чтобы уменьшить распор стропил на стены, крыши делают еще более крутыми. С увеличением уклона крыши увеличивается ее площадь, расход материалов на ее устройство. Поэтому широкое распространение в качестве кровель получили рулонные материалы, наклеиваемые на несущую основу, что позволяет придавать крыше малый уклон и даже делать ее горизонтальной.

В-третьих, любая крыша должна предохранять нижележащие помещения от холода зимой и перегрева солнечными лучами летом, а потому в ее состав включается слой теплоизоляции.

В-четвертых, теплоизоляция крыши должна быть предохранена от увлажнения снизу паровоздушной смесью, поступающей из отапливаемых помещений, которая в холодной зоне крыши будет конденсироваться и снижать ее теплозащитные качества. Для этого любая крыша над отапливаемыми помещениями должна иметь на несущей конструкции чердачного перекрытия слой пароизоляции, защищающий теплоизоляцию снизу от увлажнения влагой из паровоздушной смеси, поступающей из нижних помещений. В качестве пароизоляции используют рулонный материал (пергамин, толь-кожу и др.) или мастику.

Учет всех воздействующих на крышу факторов и предъявляемых к ней эксплуатационных требований (табл. 2.3) позволяет составить обобщенную принципиальную структурную схему крыши (рис. 2.6), на которой представлены все ее составные части.

img-204


Когда все четыре составные части крыши — несущая основа, пароизоляция, теплоизоляция и кровля — соединены между собой, то такая крыша называется совмещенной (рис. 2.5). На первый взгляд, она кажется весьма рациональной; однако в ней нельзя обеспечить нормальную влажность утеплителя и, следовательно, требуемые теплозащитные качества всего покрытия, ибо при повреждении кровли вода увлажняет теплоизоляцию и снижает ее теплозащитные качества, сохраняясь там долго, так как находится между двумя слоями изоляции — пароизоляцией и кровлей. Увлажненное покрытие быстро промерзает и теряет свои эксплуатационные качества.

Когда несущая основа, пароизоляция и утеплитель отделены от кровли вентилируемой воздушной прослойкой, то увлажненный при повреждении кровли утеплитель имеет возможность высыхать и восстанавливать свои теплозащитные качества или может быть заменен. Такая крыша называется раздельной, чердачной, вентилируемой; она устраивается с наружным
 

img-205

Рис. 2.6. Структурная схема крыши
Воздействия на крыши: 1 — паровоздушной смеси; 2 — нагрузок; 3 — осадков; 4 — наружного воздуха; 5 — колебаний температуры
Конструктивные    элементы крыш:    I —    несущие    элементы; II — кровля, водостоки; III — теплоизоляция; IV — воздушная прослойка; V — защитный слой; VI — пароизоляция водоотводом — скатной или с внутренним — пологоскатной (рис. 2.5).

Скатные крыши с деревянными стропилами и наружным водоотводом были целесообразны и экономически оправданы при устройстве деревянных чердачных перекрытий. При решении стропил используют все внутренние опоры и наружные стены, что позволяет применить простейшие наслонные стропила (из стандартного леса) с малыми пролетами (около 6 м) как более экономичные.

С развитием полносборного домостроения из железобетонных элементов деревянные стропильные крыши, поскольку они сгораемы, загнивают и имеют площадь, превышающую площадь здания примерно на 30%, становятся нецелесообразными; крыши поэтому стали строить из железобетонных элементов, пологоскатными, с уклоном до 15%- В настоящее время скатные крыши рекомендуются только для малоэтажных зданий III и IV классов.

Пологоскатные и плоские крыши устраивают с проходными, полупроходными и непроходными чердаками-, они могут быть совмещенными вентилируемыми.

Усовершенствование железобетонных крыш ведется прежде всего по пути отказа от совмещенных невентилируемых крыш, ибо они не обладают требуемыми эксплуатационными качествами.

По строительным затратам совмещенная крыша безусловно экономичнее чердачной, но ей присущи существенные эксплуатационные недостатки, вызывающие большие эксплуатационные расходы, а часто необходимость в реконструкции. За последние десятилетия построено много разных типов железобетонных крыш, в том числе со сквозными вентиляционными каналами в комплексной панели (рис. 2.5).

Наиболее целесообразной по эксплуатационным показателям, являющимся определяющими, общепризнана раздельная крыша с внутренним водоотводом и проходным или хотя бы полупро- ходным чердаком. Чердак позволяет удалять из утеплителя влагу, а также выявлять и устранять протечки кровли, производить просушку или замену утеплителя. Непроходной чердак, как показал опыт, не доступен для обслуживания и поэтому не рекомендуется.

Сравнивая различные типы крыш, необходимо обращать внимание на способ водоотвода. Различают два принципиально различных способа: наружный — через карниз с помощью желобов и водосточных труб — это организованный, а без них — неорганизованный водоотвод; внутренний водоотвод с помощью водоприемных воронок на крыше и водосточных труб внутри здания (рис. 2.5). При наружном водоотводе часто образуются большие наледи и сосульки на карнизах, что является результатом перегрева чердака, плохой его вентиляции, а иногда — следствием отсутствия утеплителя, пароизоляции на чердачном покрытии. Устранение этих недостатков повышает эксплуатационные качества крыши.

В настоящее время крыши с наружным водоотводом считаются устаревшими, а для зданий в восемь этажей и более их применение запрещено СНиП.

При внутреннем водоотводе теплый воздух, идущий через водоприемную воронку от расположенных внутри здания труб, способствует подтаиванию снега у воронки и стеканию воды по трубам. В этом случае нет условий для образования наледей возле воронки, так как по мере приближения снега и воды к ней они подогреваются теплом, идущим от воронки, и стекают в нее. Это важное эксплуатационное качество внутреннего водоотвода, ибо оно исключает необходимость в очистке крыши от снега.

По затратам на эксплуатацию крыши с внутренним водоотводом более экономичны и долговечны, чем скатные крыши с наружным водоотводом. На крышах с внутренним водоотводом рекомендуется невысокий парапет, чтобы на них не скапливалось много снега; кроме того, должно быть обеспечено надежное сопряжение кровли с воронкой, а также постоянное поддержание в чистоте воронок и прилегающих к ним зон для свободного стока воды. Все это выполнять несложно, так как воронок мало — одна на секцию дома. Наружный водоотвод требует большой протяженности желобов на крыше и много водосточных труб.

Самой перспективной крышей, наиболее полно отвечающей высоким эксплуатационным требованиям, является пологоскатная с внутренним водоотводом и с теплым чердаком, в который выведены все вентиляционные каналы квартир, а вентиляция самого чердака осуществляется через одну на секцию специальную шахту сечением около 1 м2. Объединение всех вентиляционных каналов на теплом чердаке исключает переохлаждение через эти каналы помещений верхнего этажа, а вентиляция самого чердачного помещения через одну шахту сокращает число пересечений кровли вертикальными конструкциями, сопряжение кровли с которыми часто превращается в места протечек.

Многие проектные и строительные организации применяют при возведении жилых и общественных зданий только чердачные крыши с внутренними водоотводами. Однако многие специалисты еще отдают предпочтение наружному водоотводу, что объясняется традиционностью и привычностью его выполнения, а главное, плохим знанием особенностей устройства и важных достоинств внутреннего водоотвода. Многие также недооценивают возможность устройства внутреннего водоотвода без ливневой канализации путем открытого выпуска воды через цокольную часть на тротуары (в северных районах это нежелательно, так как может привести к обледенению тротуаров).

Внутренние водоотводы целесообразны повсеместно, особенно в районах, где возможно частое обледенение наружных устройств водоотвода. В свою очередь наружные водоотводы могут быть оправданы лишь на стропильных крышах в южных районах, где нет опасности образования наледей на карнизах. Температура воздуха в чердачных помещениях не должна превышать + 2 °С при любых морозах и работе отопления. Обеспечить надежную вентиляцию чердачных помещений можно путем устройства приточных отверстий в зоне карниза и вытяжных в коньке сечением из расчета 1/200—1/300 площади чердачного перекрытия.

Следует помнить, что из всех конструкций здания кровля находится в наиболее сложных условиях: она подвергается воздействию солнечной радиации, температурных перепадов, атмосферных осадков и агрессивных примесей в них, а при уходе за ней — нередко механическим воздействиям ломов и лопат.

В общем объеме производства кровельных материалов, выпускаемых в СССР, мягкие рулонные кровли составляют 60%. Наибольший объем кровельных работ приходится на производственные здания — до 60—65 %; на жилые— 18—19 %; на культурно-бытовые — 22—26%.

Кровли на чердачных крышах жилых и общественных зданий встречаются трех типов: на старых зданиях — металлические, а на новых все больше применяют рулонные материалы или асбестоцементные листы. Металл для кровли разрешается использовать только при ремонте:    металлические кровли даже из оцинкованной стали нецелесообразны, ибо они недолговечны и требуют частого восстановления дорогостоящих защитных покрытий.

Кровля из рулонных материалов относительно проста в устройстве и экономична, а при хшательном выполнении и периодическом восстановлении защитного покрытия относительно долговечна. Главное для нормальной эксплуатации рулонной кровли — высококачественное ее устройство.

Наибольшей долговечностью отличается кровля из минеральных материалов, в частности из асбестоцементных листов; она легка, не требует ухода в процессе эксплуатации. Самая долговечная кровля — из глиняной черепицы — служит 100 лет почти без эксплуатационных затрат, но требует усиленной конструкции стропил и крутого уклона, чтобы исключить затекание атмосферной воды между плитками и уменьшить распор на стены.

На современных полносборных зданиях устраивают пологоскатные крыши с наклеенной кровлей и внутренним водоотводом. Рулонная кровля наклеивается на железобетонные панели; она состоит из трех слоев рубероида на клебемассе и верхнего защитного гравийного слоя на мастике. Особое внимание при устройстве кровель надо обращать на сопряжение их с трубами, парапетами и другими выступающими конструкциями и водоприемными воронками.

Теперь, когда изложены общая характеристика крыш и покрытий, их работы, принципиальная структурная схема крыши и основные варианты их конструкций, можно перейти к рассмотрению методики оценки эксплуатационных качеств конкретных конструкций покрытий и крыш зданий и сооружений. Для этого воспользуемся данными табл. 2.3, в которой приведен перечень факторов, воздействующих на крыши (они должны учитываться при конструировании и оценке их эксплуатационных качеств), сформулированы эксплуатационные требования к крышам и перечислены их конструктивные элементы, отвечающие этим требованиям. Задача специалиста состоит в том, чтобы оценить конструкцию крыши проектируемого здания по показателям упомянутой таблицы. При этом необходимо определить, насколько полно и правильно будут реализованы табличные эксплуатационные требования при проектировании и возведении конкретной крыши, и выявить возникшие несоответствия, которые могут привести к повреждениям. В инструкции по эксплуатации следует также предусмотреть меры по их предупреждению или устранению, а в процессе эксплуатации здания не создавать ситуаций, при которых возникали бы непредвиденные воздействия на крышу, не учтенные эксплуатационными требованиями и конструктивными элементами, например сверхрасчетные нагрузки, несвоевременный ремонт кровли и т. п.

Покрытия производственных зданий устраивают обычно совмещенными; они могут быть холодными — без утеплителя над неотапливаемыми помещениями и утепленными — с пароизоля- дней по несущей основе и утеплителем над отапливаемыми помещениями.

Традиционным покрытием производственных зданий является железобетонное основание и многослойная рубероидная кровля. Однако такое основание слишком тяжело для несущих конструкций, особенно при больших пролетах; рубероидные кровли имеют много недостатков: малый срок службы, сложность технологии их устройства с применением горячей мастики и др. При этом следует иметь в виду, что на долю покрытий в производственных зданиях, учитывая большие их площади, приходится до 45 % стоимости общестроительных работ и 35 % их трудоемкости. К недостаткам устройства рулонных кровель нужно отнести также: отсутствие механизмов для наклейки ковра в три слоя; ограничение возможности ведения работ с горячей мастикой теплым временем года; необходимость капитального ремонта кровли уже через пять лет.

В связи с перечисленными недостатками много внимания уделяется устройству кровель прогрессивных видов, в частности мастичных и из рулонных материалов (поскольку покрытия имеют малые уклоны), эффективным средствам механизации и внедрению передовой технологии, использованию новых кровельных материалов, повышению долговечности кровельных покрытий.
В качестве несущей основы кровли вместо тяжелых железобетонных панелей все большее применение находят металлические тонкостенные профилированные настилы, а вместо многослойной рубероидной кровли, наклеиваемой на горячей битумной мастике, устраивают хорошо себя зарекомендовавшие мастичные кровли, армированные стеклорубероидом, кровли с наплавленной на рубероид при его изготовлении мастикой, которая является средством склеивания слоев уже на покрытии путем ее разогрева. Утеплителями все чаще служат легкие теплоизоляционные материалы: пенополистирол, фенольный пенопласт и другие плотностью 20—50 кг/м3 (рис. 2.7). Такие покрытия и кровли называются облегченными-, их можно устраивать не только на металлических профилированных настилах, но и на железобетонных панелях.

Из новых кровельных материалов следует отметить стекло- рубероид, а также безрулонные полимерные материалы на основе хлорсульфидополиэтилена: кровелит и битумно-бутилка- учуковую (битумно-вулканическую) регенерированную мастику.
Мастичная кровля, армированная стеклотканью, отличается технологичностью изготовления и укладки, высокой долговечностью. Она хорошо себя зарекомендовала в различных условиях эксплуатации: химической стойкостью, тепло- и морозостойкостью, высокой адгезией к металлу и бетону, что позволяет применять ее на сложных по профилю покрытиях. Такая кровля в три-четыре раза долговечнее и в полтора раза эконрмичнее обычных рулонных кровель. Правда, за нею надо ухаживать в течение семи-десяти дней после устройства — прикатывать два-три раза в сутки.

Битумно-вулканическая мастика производится холодной и горячей; она состоит из следующих компонентов: нефтяного битума, бутилкаучука, вулканизирующей составляющей, активатора вулканизации, антисептика, наполнителя и растворителя. Такая мастика способна затвердевать без подогрева. Горячая мастика применяется на заводах, изготавливающих железобетонные панели. Однако длительные перерывы для сушки ее слоев вызывают большие технологические паузы, что ограничило область ее использования.

img-206

Рис. 2.7. Облегченные покрытия производственных зданий на металлических профильных листах (а) и на железобетонных панелях (б)
1 — несущий элемент; 2 — пароизоляция; 3 — легкий утеплитель; 4 — кровля (рулонная или безрулонная — мастичная); 5 — защитный слой

Безосновная кровля устраивается из мастики кровелита — однородной массы, получаемой путем смешения двух компонентов: основного и вулканизирующего в соотношении 125:1. В состав основного входят хлорсульфидополиэтилен в виде раствора в толуоле, наполнитель и пигмент. Вулканизирующим компонентом является раствор триэтаноламина в ацетоне в соотношении 3:1. Кровелит может быть цветным (зеленым, желтым) для устройства цветных безрулонных кровель по железобетонным панелям, металлу, дереву, цементно-песчаной стяжке. Толщина кровельного ковра 0,3—0,8 мм, при этом на 1 м2 покрытия расходуется до 3 кг мастики; она наносится не менее трех раз. Ориентировочная продолжительность высыхания слоя мастики составляет 1 ч. Кровелит пожаро- и взрывоопасен, поэтому при его использовании требуются защитные средства и соблюдение особых мер предосторожности.

В Ленинграде получил распространение другой вид безру- лонной мастичной кровли — из мастики БИТЭП, состоящей из битума и полиэтиленового каучука (ВСН 177—73 Главленин- градстроя). Кровля из такой мастики на 25% дешевле обычной рулонной кровли.

Широкое распространение получают рулонные кровли на основе рубероида, наплавляемого в заводских условиях мастикой, которая при электротермическом разогреве в процессе устройства склеивает отдельные слои в сплошной ковер. Уже освоена технология контактного электроразогрева наплавляемой мастики. Огневой разогрев или растворение мастики на рубероиде для его склеивания оказались непригодными. Применение таких кровель позволяет исключить на крыше работы с горячей битумной мастикой, уменьшить количество технологических операций, вести работы и зимой, а в итоге достичь существенного экономического эффекта и повысить культуру производства кровельных работ.

При совершенствовании конструкций кровель и технологии их устройства необходимо учитывать многие факторы, в первую очередь предусматривать высокопроизводительную и пожаробезопасную механизацию, гарантирующую высококачественное выполнение работ, экономичность, надежность и долговечность кровли.