Кровельные материалы

Введение 

Крыша – один из главнейших элементов здания. Функции ее многообразны: защита от дождя, снега, жары, мороза, солнечного излучения, вредных веществ, пыли и  так далее. Однако во многих случаях  роль крыши не ограничивается защитными  функциями. Ее можно сравнить с головным убором, который не только защищает человека от непогоды и солнца, но и  является элементом имиджа ее владельца.

По составу можно  выделить органические, минеральные  и металлические кровельные материалы.

К органическим относятся  старейшие кровельные материалы  – солома, дранка, и современные  – битумные, битумно-полимерные и  полимерные материалы. В силу специфики  органических веществ такие кровельные материалы довольно быстро стареют  под действием УФ-излучения и  кислорода воздуха. Многие из них  склонны к загниванию и все  относятся к горючим материалам. Долговечность органических кровельных материалов от 5-7 до 25-30 лет.

Круг минеральных (каменных) кровельных материалов уже. Это имеющие многовековую историю  сланцевые плитки, керамическая черепица и современные материалы: асбестоцементные листы (шифер) и цементно-песчаная черепица. Эти материалы свето- и гнилостойки. Основным разрушительным воздействием для них служит попеременное замораживание  и оттаивание. Их долговечность значительно  выше, чем у органических.

Металлические кровельные материалы в наше время представлены листовыми материалами из оцинкованной стали, меди и цинка. Из них наименее долговечна оцинкованная сталь – 30-50 лет. Долговечность цинковых и, в  особенности, медных кровель превышает 100 лет.

По размеру и  внешнему виду кровельные материалы  можно разделить на следующие  группы:

-штучные (черепица, природный шифер, «мягкая» черепица  и т.п.); 

-листовые (асбестоцементные  листы, профилированные и плоские  

металлические листы, металлочерепица, ондулин и др.); 

-рулонные (пергамин, рубероид и их современные  модификации); 

-пленочные (резиновые  и полимерные мембраны); 

-мастичные (битумные  и полимерные мастики). 

Это деление достаточно условное, т.к. штучные и листовые материалы часто отличаются только размерами. В данном случае за границу  между этими группами материалов принята площадь кровельного  элемента 1 м2. Также условной границей между рулонными и пленочными (мембранными) материалами принята  ширина полотнища 1 м.

Рулонные  кровельные материалы

Наибольшее распространение  с 30-х годов и до настоящего времени  имеют рулонные материалы, среди  которых «патриархами» являются пергамин, рубероид и толь. В их основе лежит картон. Если он только пропитан легкоплавким битумом, это – пергамин; в случае, если пропитанный картон покрывают с двух сторон тугоплавким  битумом и посыпан минеральной  крошкой (песок, слюда), это – рубероид. Ширина рулонов этих материалов 1 м, длина 10-20 м. 

Толь выпускается  в двух модификациях: толь беспокровный – аналог пергамина и толь покровный  – аналог рубероида, но в качестве пропитывающего и покровного материала  используется деготь. Из-за быстрой  деградации дегтя на свету и, как  следствие, малой долговечности  толя, он не рекомендуется в роли кровельного материала (более рационален как гидроизоляционный материал).                         

Безусловное требование к рулонным кровельным материалам –  водонепроницаемость, которая сохраняется  только при условии отсутствия трещин и разрывов. Поэтому с учетом условий  работы материала на кровле (широкий  диапазон температур и УФ-облучение) и необходимости обеспечения  пластичности материала во время  его укладки (размотка и приклейка  рулонов) важнейшими показателями качества рулонных материалов будут:

гибкость (оценивается  по минимальной температуре, при  которой отсутствуют трещины  при загибе полоски материала  на стержне с определенным радиусом);

теплостойкость;

прочность на разрыв (оценивается по усилию для разрыва  полоски материала шириной 5 см).

Широкое распространение  пергамина и рубероида объясняется  их технологичностью: простота изготовления материала и простота устройства кровли в широком диапазоне углов  уклона и конструкций крыши и  по самым разнообразным основаниям.

В основном, эти материалы  используют на крышах с малым уклоном  и по бетонному или другому  сплошному основанию. Традиционное кровельное покрытие имеет вид многослойного (3-5 слоев) ковра из пергамина или  подкладочного рубероида (нижние слои) и покровного рубероида (верхний  слой), наклеиваемых битумными мастиками.

Более современный  вариант – наплавляемый рубероид. В этом случае кровельный ковер настилается  с помощью газовых горелок. При  больших углах наклона крыши  возможно крепление рубероида гвоздями по раскладкам.

Недостаток кровель  из пергамина и рубероида –  невысокая долговечность (5-7 лет), которая  объясняется низкой прочностью и  биостойкостью картонной основы, а также хрупкостью на морозе, низкой теплостойкостью и старением  на солнце битумного связующего. При  длительной эксплуатации материал становится жестким и кровельный ковер при  любых деформациях (температурных, усадочных) растрескивается. Кроме того, из-за хрупкости битумного связующего на холоде и, как следствие, невозможности раскатать рулон устройство кровли из рубероида невозможно в зимний период.

Следует отметить, что  в Западной Европе, в частности  в Германии, уже многие годы битумные материалы на картонной основе запрещены  к применению для устройства кровель.

В современных рулонных кровельных материалах для улучшения  свойств используются три основных направления:

модификация битумного  вяжущего;

замена картона  новой прочной и долговечной  основой;

использование новых  видов бронирующих посыпок.

Простейший способ модификации битума – введение

тонкодисперсных наполнителей или окисление расплавленного битума продуванием воздуха через него, чем повышают его теплостойкость. Но при этом не повышается эластичность битума и устойчивость его к старению.

Более эффективна модификация  битума полимерными продуктами. Полимерные добавки позволяют расширить  интервал рабочих температур битума, снижая температуру его хрупкости  и повышая температуру размягчения, и обеспечивают сохранение эластичности вяжущего длительное время (т.e. повышают долговечность материала). В настоящее  время для модификации битума используют, в основном, термоэластопласт атактический полипропилен (АПП) –  побочный продукт при производстве полипропилена, по внешнему виду и свойствам  напоминающий невулканизированный  каучук, и синтетические каучуки, в частности, стирол-бутадиен-стирольный (СБС). Основные характеристики окисленного  битума и полимербитумных композиций на основе АПП и СБС приведены  в табл. 1.

По сравнению с  обычным окисленным битумом, битумы, модифицированные АПП, характеризуются  высокой теплостойкостью, хорошей  гибкостью на холоде (до -20°С) и высокой  устойчивостью к атмосферным  воздействиям. Битумы, модифицированные СБС, характеризуются еще более  высокой гибкостью на холоде (до -30°С), но они более чувствительны  к УФ-облучению, в связи с чем  требуют применения защиты от солнечного света. Материалы на основе таких  модифицированных битумов имеют  расширенный диапазон эксплуатационных температур, повышенную долговечность  и позволяют производить работы по устройству кровли из рулонных материалов при отрицательных температурах (т.е. практически круглый год).

Положительный эффект от модификации битумного связующего в полной мере может быть реализован только в случае замены слабой и  недолговечной картонной основы на более прочные и стойкие  основы. Такие основы можно получить, используя стеклянные или синтетические  волокна (главным образом полиэфирные  волокна типа «полиэстер») в виде тканей, холста и нетканого полотна, а также путем дисперсного  армирования короткими отрезками  волокон. Стеклохолст представляет собой простейший вид стеклоткани, выполненный полотняным переплетением (через раз) из нескрученных прядей стеклянного волокна (ровницы). Нетканое полотно – полотно, в котором  волокна расположены хаотически (например, сукно или войлок) и  скрепляются между собой силой  трения, клеевым составом или термической  сваркой.

Ткани и нетканые волокнистые основы на базе таких  волокон отличаются высокой прочностью, водо- и гнилостойкостью, что увеличивает  долговечность и надежность рулонных материалов на их основе.

Основы из полиэфирного нетканого полотна «полиэстер»  имеют большое относительное  удлинение при разрыве (до 45-50%), что  обеспечивает повышенную эластичность и релаксационную способность материалов в целом. Удлинение при разрыве  у стекловолокнистых основ небольшое  – 2-6%.

Интересное решение  – использование в роли основы металлической фольги (алюминиевой, медной). При этом фольга располагается  на лицевой поверхности материала  и служит не только основой, но защищает битумный слой от солнечных лучей  и создает декоративный эффект. Благодаря  этому материалы отличаются высокой  долговечностью за счет замедления старения битумного связующего.

В обычных материалах для защиты от солнечного излучения  применяются бронирующие посыпки  из цветной минеральной (сланцевой, керамической) крошки. Такие посыпки  более надежны, чем традиционные (песок, слюда), и придают декоративность материалу.

Использование рулонных кровельных материалов предполагает устройство многослойного кровельного ковра. Ряд фирм пошли по пути замены всего  кровельного ковра одним многослойным композиционным материалом (например, 2 слоя основы и 3 слоя битума), который  позволяет настилать рулонную кровлю за один раз.

Если подытожить вышесказанное, то можно выделить кровельные материалы четырех поколений.

I поколение –  обычный рубероид (ГОСТ 10923-93) на картонной  основе (долговечность менее 10 лет,  число слоев кровельного ковра  3-5 и более, ручная укладка);

II поколение –  наплавляемый рубероид на картонной  основе (ускорилась настилка кровельного  ковра);

III поколение –  битумные материалы на гнилостойких  основах из синтетических или  стеклянных волокон (возросли  прочность и долговечность покрытий  до 10-12 лет);

IV поколение –  битумно-полимерные материалы на  гнилостойких основах (сократилось  число слоев кровельного ковра  до 2-3, увеличилась надежность и  долговечность кровельных покрытий  до 15-25 лет).

Естественно, что  стоимость 1 м2 материала заметно (в  несколько раз) возрастает от I поколения  к IV. Но при этом следует учесть, что  упростилась настилка кровельного  ковра, сократилось число слоев  материала в нем и, что особенно важно, возросла в 2-3 раза долговечность  покрытия.

На сегодняшний  день на рынке стройматериалов представлены рулонные материалы всех поколений  и самых разных типов. Каково же в  реальности соотношение объемов  применения рулонных материалов различных  типов в России и в европейских  странах?

Картина распределения  материалов по типам в России и  в Западной Европе зеркально противоположная. У нас отдается предпочтение (85%) простейшим битумным недорогим, но недолговечным  материалам I, II, III поколений. При этом около 40% занимает патриарх кровель  – рубероид. В Западной Европе явное предпочтение (87%) отдается более надежным и долговечным, но более дорогим битумно-полимерным материалам IV поколения.

Современные кровельные материалы выпускают многие предприятия  России. К крупнейшим производителям можно отнести ОАО «Завод Филикровля» (Москва), компанию «ТехноНИКОЛЬ» (Москва), завод «Изофлекс», Рязанский картонно-рубероидный  завод. Эти предприятия выпускают  широкий ассортимент рулонных материалов с различными свойствами и различного назначения.

Однако простейший и старейший рулонный материал –  рубероид по-прежнему занимает ведущее  место в общем объеме кровельных материалов. Поэтому описание конкретных видов материалов стоит начать именно с него.

РУБЕРОИД (ГОСТ 10923-93)

Рулонный кровельный материал, получаемый пропиткой кровельного  картона нефтяными битумами с  последующим нанесением на обе стороны  полотна покровного состава, состоящего из битума с наполнителем, и посыпки. Для верхнего слоя кровельного ковра  выпускается рубероид с крупнозернистой  посыпкой лицевого слоя РКК-400 и РКК-350, для нижнего – РКП-350, РПП-300 и  РПЭ-300 с пылевидной посыпкой с двух сторон. Цифры в марке рубероида  обозначают массу 1 м2 картона, используемого  для его изготовления.                      

Долговечность рубероида  в роли верхнего слоя кровельного  ковра не более 10 лет. Необходимость  в ремонте может появиться  через 4-6 лет.

Современные рулонные

битумно-полимерные материалы на гнилостойких основах

Современные рулонные кровельные материалы выпускает  большое количество предприятий. Сравнительную  оценку и выбор материала затрудняют различные фирменные названия –  «Люберит», «Филизол», «Экофлек», «Кинепласт»  и т.д. Для этих материалов нет  единого ГОСТа, поэтому каждый выпускается  по своим техническим условиям (ТУ). Нет даже единой системы маркировки рулонных материалов, хотя в этом отношении  у крупнейших производителей налаживается единообразие.