Исследование развития и решения проблем совмещенных покрытий зданий

Волкова Ольга Владимировна Научный сотрудник, Сибирский Федеральный университет 660041, Россия, Красноярский край, г. Красноярск, ул. Проспект Свободный, 82 Volkova Olga Vladimirovna Researcher, Siberian Federal University 660041, Russia, Krasnoyarskii krai, g. Krasnoyarsk, ul. Prospekt Svobodnyi, 82 volkova.olya13@mail.ru

Введение

Совмещенные покрытия – наиболее экономичный и простой в монтаже вид крыш, который выполняет одновременно функцию кровли – защищает от атмосферных осадков, а также функцию чердачного перекрытия – защита от температурного перепада. В настоящее время необходим рациональный выбор материалов для конструкции с целью увеличения сроков эксплуатации покрытия, пересмотр способ реконструкции крыш и технологии ее создания. Это связано с недоработкой конструкции покрытия благодаря экономии средств на материалы и саму разработку конструкции посредством удешевления строительства.

Актуальность:

Актуальность исследования определяется активным применением совмещенных покрытий в жилых зданиях. Это обусловлено наличием программы, стартовавшей еще в СССР в начале 1970 года по строительству и развитию полносборного жилищного строительства, видом крыши которых были именно совмещенные покрытия. С того момента и по сей день существует тенденция потери эксплуатационных характеристик покрытия по истечению 3-5 лет эксплуатации крыши. Именно из-за этого следует проанализировать прошлый опыт применения строительных материалов в слое теплоизоляции и применения различных альтернативных способов по увеличению эксплуатационного срока жизни покрытий. Присутствует необходимость создания покрытия, отвечающего требованиям долговечности, экологичности и пожароопасности для комфортной жизни людей в домах с совмещенными покрытиями.

В работах ^[2,7-8] изучается исторический опыт разработки и появления совмещенных покрытий. В статьях [3-6,16-17] представлены возможные материалы теплоизоляции, которые увеличивают срок эксплуатации покрытия, а также уменьшают последствия атмосферных осадков на конструкцию покрытий. В данной работе рассмотрены и проанализированы существующие проблемы покрытия и исторический опыт решения проблем по основным периодам создания покрытия.

Цель работы: выявление поступательного развития научной мысли решения технических проблем конструкций совмещенного покрытия.

Задачи исследования:

- выявление и анализ проблем конструкции совмещенного покрытия;

- определение периодизации решения проблем совмещенного покрытия.

Предмет исследования: история развития исследований и проблем разработки совмещенного покрытия.

Методы исследования использованы: с позиции применения решения различных материалов конструкции; с точки зрения применения технологического решения проблемы конструкции.

Методология исследования основана на теоретическом подходе с применением методов анализа, обобщения, сравнения, синтеза.

Изучение проблем конструкции совмещенного покрытия

Опыт проектирования по программе крупнопанельного строительства ^[12] показал, что главными проблемами эксплуатации совмещенных покрытий были:

· климатические воздействия – увеличение влажности, повышение плотности материала и его разрушение;

· субъективный фактор – нарушение эксплуатации при строительстве, экономия на материалах.

Проектирование совмещенных покрытий должно сопровождаться тщательной проработкой исходных данных строительства, а именно принятие во внимание температурно-влажностный режим, количество осадков выбранного района строительства.

Основными проблемами совмещенного покрытия являлись и являются:

1. Совмещенные покрытия так и остаются не приспособленными для разных погодных условий. В слое теплоизоляции в течение всего года происходит естественная конденсация влаги из-за замкнутой конструкции покрытия (утеплитель находится между пароизоляцией и кровельным ковром) и как следствие – накопление влаги в утеплителе. Количество влаги напрямую зависит от продолжительности периода с отрицательными температурами (г. Красноярск = 169 сут. ^[20]), но во время потепления, испаряясь, она не может найти выход и проникает под давлением под кровельный ковер, тем самым отрывая его от основания. Частицы не вышедшей влаги замерзают при наступлении отрицательных температур и кровля превращается в ледяную воздушную подушку. Утеплитель теряет свои свойства, на кровельном ковре появляются лужи, появляются трещины.

2. В жилых зданиях пароизоляция над помещения с повышенным влажностным режимом в местах прилегания к канализационным трубам не защищает конструкцию полностью из-за невозможности осуществления полной герметичности стыков и часть паров воды попадает в утеплитель. Из-за меньшего количества влажных помещений общественные здания менее ощущают это явление.

3. При осуществлении ремонтных работ для замены одного из слоев конструкции покрытия из-за намокания невозможно, так как при работе вся вода поступит в квартиры и затопит их.

4. Субъективный фактор. При строительстве в неблагоприятную погоду в покрытие могут попасть осадки и вызовет накопление влаги.

Для решения проблем в каждом историческом периоде применялся свой метод разработки, исходя из имеющихся материальных и трудовых ресурсов. Данные решения рассмотрим в следующей части подробнее.

Ретроспективное изучение истории решения проблем совмещенного покрытия, периодизация (этапы)

Ретроспективное изучение истории совмещенного покрытия, популярность которого образовалось из-за программы СССР, осуществлялось благодаря нескольким историческим этапам (рис. 1), характеризующим содержательное развитие решения проблематики этой конструкции.

Рисунок 1 – Историческое развитие решения проблем совмещенного покрытия, периодизация (этапы): схема

Этап 1. 1970 – 1990 гг.

Первыми используемые материалы в совмещенных покрытиях были рулонные гидроизоляционные материалы – чаще всего рубероид, а также утеплителем служил керамзит. Со временем керамзит потерял теплоизоляционные качества по средствам впитывания влаги, что привело к уменьшению сопротивления теплопередачи конструкции, а рубероид оказался недолговечным, что привело к проблемам в эксплуатации, таким как вздутие и разрыв материала, его отслоение в местах приклейки к парапету. Из-за этого в первых построенных домах уже через 5 лет крыша потеряла эксплуатационные свойства, а к 1990 и вовсе объем крыш, требующих ремонта составил 140 млн м2.^[12] Для того, чтобы восстановить кровельное покрытие требовалось более четверти производимых рулонных материалов. Тогда же было решено провести ремонт с помощью наклейки дополнительных слоев рулонного водоизоляционного материала на участках протечки кровли, чтобы не демонтировать всю крышу ^[2]. Стоит отметить, что данный ремонт продержался 10-12 лет, позже потребовался капитальный ремонт крыши ^[3,21].

Этап 2. 1990-2000 гг.

Изменение в технологии и эксплуатации работ по производству совмещенных покрытий внес переход на массовое использование наплавляемых утепленных рулонных водоизоляционных материалов с заводской защитной посыпкой вместо защитного слоя кровли (рис. 2). Данная технология уменьшила процесс ремонта крыши и увеличила срок ее эксплуатации, так как прошлый ремонт не был пригоден для данной конструкции. Однако, новая технология продержалась не долго, уже через 5 лет половину совмещённых утепленных рулонных кровель нужно было менять. На кровле появлялись трещины и протечки в верхнем рулонном водоизоляционном ковре, которые все также образовали конденсат в теплоизоляции и отрицательно сказывались на жизни людей в домах с совещенными покрытиями. Именно из-за защитной посыпки вместо защитного слоя и было появление трещин на покрытие. Из-за этой проблемы становится актуальным увеличение эксплуатации совмещенных покрытий кровли благодаря доработке рулонных покрытий, без оказания ремонта кровли, так как это является трудоемким техническим процессом, который из-за замкнутой конструкции может быть недоступен. Именно протечки кровли являются наиболее ощутимым дефектов из всех, который наносит материальный ущерб жильцам.

Рисунок 2 - Конструкция совмещенного покрытия с прямым размещением слоев: 1 – водоизоляционный ковер (3–4 слоя наплавляемого рубероида, верхний слой с заводской защитной посыпкой); 2 – плитный негорючий утеплитель (минераловатные плиты); 3 – слой оклеечной пароизоляции; 4 – выравнивающая стяжка (цементно-песчаная), уклон кровли (гравий керамзитовый); 5 – несущая конструкция покрытия (железобетонная плита) ^[4]

Этап 3. 2000 - н.в.

В данном периоде решение проблем воздействия УФ-излучения на рулонный водоизоляционный материал решается за счет использования защитных посыпок – элемента кровли, осуществляющего защиту рулонных материалов от механических повреждений, атмосферных воздействий и других разрушающих действий. Однако, как показали недавние исследования ^[4], через 5-6 лет защитный слой разрушается на участках с большим уклоном, что доказывает недоработку данного конструктивного решения.

На примере общественного здания ^[8], было выявлено положительное влияние благодаря такому технологическому решению, как установка аэраторов. Данное устройство предназначено для вывода конденсата из теплоизоляционного слоя.

В последние годы при ремонте рулонных кровель с совмещенным покрытием применяется термомеханическая обработка водоизоляционного ковра, которая основана на восстановление битумных материалов (рис.3) ^[16]. В процессе реконструкции происходит прогрев материала специальным устройством и в конце процесса устраивают теплоизоляционный слой. Теплоизоляция таких кровель выполняется из минераловатных плит, плотно прилегающих друг к другу. После завершения работ по устройству теплоизоляции крепят ПВХ-мембраны при помощи теплосварного способа. На данный момент такой метод эффективен и является самым надежным из всех существующих.

Рисунок 3 – Схема реконструкции конструкции совмещенного покрытия:

1 – водоизоляционный ковер из ПВХ-мембраны; 2 – теплоизоляционный слой из минераловатных плит; 3 – рулонный водоизоляционный ковер (существующий); 4 – цементно-песчаная стяжка (существующий); 5 – слой керамзитного гравия по уклону (существующий); 6 – слой теплоизоляции (существующий); 7 – железобетонная многопустотная плита покрытия (существующий) ^[6].

Стоит отметить, что несмотря на различные методы в каждом указанном периоде, в настоящее время различные организации продолжают применять решения, описанные и в первом этапе периодизации, и во втором, не обращая внимания на разработанные рекомендации ^[6] и методы решения проблем. Данные методы не решают все проблемы совмещенного покрытия и необходима дальнейшая разработка конструктивных идей покрытия, но, однако, главный фактор решения проблем остается именно затрата больших средств на применяемые материалы и саму конструкцию, что не кардинально отразится на строительстве. В настоящее время все материалы имеют усовершенствованные компоненты, технологии и применяемые добавки, на основании этого для совмещенного покрытия необходимо произвести анализ и пересмотр, чтобы выявить наиболее подходящие и пригодные для долгой эксплуатации материалы.

Выводы

Проанализированы проблемы конструкции совмещенного покрытия с 1970 года до настоящего времени. Анализ показал, что самыми важными проблемами покрытия были и являются: атмосферные осадки, которые разрушают рулонный слой, проникают в теплоизоляцию и создают конденсат из-за замкнутого «пирога» конструкции; субъективный фактор – желание сэкономить на материалах, выполнять работу в неблагоприятные погодные условия (дождь, снег).

Выявлены основные периоды изменения совмещенного покрытия. Для каждого периода разработаны методы решения проблем конструкции, как с применением различных материалов, так и с использованием технических средств. Используемые технологии и материалы на какой-либо период времени были эффективны, защищали от атмосферных осадков и температурных перепадов, однако через несколько лет выходили из строя. Несмотря на немалый опыт использования данной конструкции, необходимо согласиться с необходимостью ее совершенствования, учитывая различные температурные характеристики районов строительства, а также использования более качественных материалов верхних покрытий.

Заключение

Во все исторические периоды разрабатываются и вводятся в строительство новые материалы и технологии для усовершенствования совмещенного покрытия, однако все еще присутствуют значительные негативные факторы, ослабляющие кровлю и влияющие на ее эксплуатационные показатели.