Кровельные материалы в производстве строительных работ

Томский Государственный  Архитектурно-Строительный Университет 
 
 
 
 
 
 

Кровельные  материалы в производстве строительных работ

(реферат) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание:

Многообразный мир кровли…………………………….3

Сравнительная характеристика кровельных материалов……………………………9

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ СТАРЕНИЯ КРОВЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ……..11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Многообразный мир кровли

     Никто не будет спорить, что кровля –  это функциональная доминанта любого дома. Она защищает дом от дождя, снега, холода и жаркого солнца, и  поэтому подвержена значительному  износу. От качества и надежности кровельных материалов зависит долговечность  и сохранность любого строения. А  от того, как выглядит кровля, можно  судить о владельце дома.

     Пожалуй, одним из самых древних кровельных материалов является черепица. Греки, а затем римляне применяли  мраморный и гончарный стройматериал  для крыш своих построек.

     Черепица  представляет собой плоские или  фигурные плитки из обожженной глины. Подобный материал широко популярен  сегодня во многих странах мира. Черепичные кровли очень долговечны, хотя и тяжелы – вес 1 кв. м колеблется от 50 до 100 кг. Укладываются они вручную  по частой и мощной обрешетке.

     Существует  несколько основных видов черепицы: плоская ленточная и штампованная, голландская, татарская и другие. Натуральный цвет черепицы варьируется  от терракотового до песочно-желтого, но плитка может быть покрыта и  цветной глазурью.

     Декоративность  и долговечность черепицы создали  ей некий ореол аристократичности. Говорят, что черепица стареет достойно, как хорошее вино. Но на Руси керамическая черепица большой популярности не имела. Одна из причин отмечалась в словаре  В. Даля: "Нашим морозом ее (черепицу) рвет".

     В наши дни черепица является одним из самых  престижных материалов, что способствовало появлению многочисленных ее аналогов – цементно-песчаная, металлическая, "мягкая" черепица. 
 
 
 

Цементно-песчаная черепица

     Такую черепицу выпускают многие производители. Но при выборе материала следует  помнить, что его качество в большой  степени зависит от технологии производства. И гарантировать ее долговечность  можно только, используя высококачественное сырье и тщательно выдерживая технологический регламент производства.

     Одним из примеров высококачественной цементно-песчаной черепицы является штампованная франкфуртская  черепица. Она производится из цементно-песчаной смеси с добавлением минеральных  пигментов. Цвет черепицы – классический красный, "серый камень" и др. Габариты – 330х420 мм; форма аналогична голландской керамической черепице. Расход на 1 кв. м – около 10 штук; вес 1 шт. – 4,5 кг. Черепица отличается высокими физико-механическими показателями и морозостойкостью, сравнимыми с  керамическими аналогами. Фирма  дает 30-летнюю гарантию на черепичную кровлю в нашем климате; прогнозируемая долговечность такой кровли – 50 лет. 

Мягкая/гибкая черепица

     Большой интерес у строителей вызывает так  называемая мягкая черепица. Ее получают из рулонных материалов – вырубкой плоских листов, которые при укладке  напоминают кровлю из плиток натурального шифера, гонта или дранки.

     Нужно отметить, что подобным материалам не нужна такая эластичность, как  рулонным. Во-первых, эти материалы  поставляются и укладываются на кровлю в виде плоских листов небольшого размера (не надо разматывать рулон). И, во-вторых, при деформациях материала  в процессе его службы в свободно закрепленных плитках не возникает  таких напряжений, как в огромных полотнищах кровельного ковра из рулонных материалов (приводящих к  его разрывам и деформациям).

     Мягкие  штучные материалы не новы: еще  в начале XX века у нас использовались плитки из "рубероидного срыва", а  в США – плитки "Шинглс".

     Плитки "Шинглс" (от англ. Shingle – плоская  кровельная плитка, дранка) – представляли собой листы из целлюлозного или  асбестового картона, пропитанного природным ("тринидатским") битумом  и покрытого с лицевой стороны  бронирующей посыпкой из сланцевой  мелочи. Нижний край плиток – фасонный – создавал после укладки впечатление  чешуйчатого покрытия.

     Сейчас  подобные плитки улучшенного качества выпускаются различными фирмами  под различными названиями, в которых  может встретиться не только слово "черепица", но и "гонт" или "шинглс". Как правило, это листы размером 90/100 х 35/40 см, имитирующие 3-4 штуки черепицы (гонта) различной формы. Листы крепятся к обрешетке гвоздями, а их соединение обеспечивают самоклеящиеся участки на нижней поверхности каждого листа.

     Цвет  и шероховатая фактура лицевой  поверхности достигаются минеральной  посыпкой. Фирмы выпускают плитки практически любого цвета: одноцветные  или имитирующие "объемность" материала. Есть вариант с лицевой  поверхностью из металлической (медной или алюминиевой) фольги.

     Кровли  из таких материалов удивительно  декоративны. Мягкая черепица более  долговечна, чем аналогичные по строению рулонные материалы: она не образует сплошного покрытия, и деформации материала при старении локализуются в каждой плитке в отдельности, что  исключает нарушение покрытия от внутренних напряжений. У мягкой черепицы долговечность кровли, вероятно, будет  определяться снижением декоративности из-за потери цветной посыпки плиток.

     Основанием  под мягкую черепицу служит сплошная (обычно дощатая) обрешетка. Минимальный  угол наклона кровли 10-12°, максимальный – не оговаривается, т.к. этим материалом можно покрывать даже примыкающие  к крышам участки стен. При малых  углах наклона (до 18°) под мягкую черепицу следует настилать один слой рулонного материала. Трудоемкость устройства кровельного покрытия невелика (вес 1 кв. м покрытия составляет всего 8-12 кг).

     Ведущие зарубежные производители мягкой черепицы – это фирмы "Катепал" и "Икопал" (Финляндия), "Тегола" (Италия), "Ондулин" (Франция). В России производство мягкой черепицы начато фирмой "ТехноНИКОЛЬ" и Рязанским КРЗ. Но пока основным поставщиком мягкой черепицы остается Финляндия, экспортирующая в Россию до 2 млн кв. м мягкой черепицы в  год. 

Листовые  кровельные материалы

     Листовые  материалы так же, как и штучные, имеют глубокие исторические корни. Свинцовыми, медными и цинковыми  листами покрывали крыши дворцов  и соборов много веков тому назад. Интересно, что в 1997 году на рынке  кровельных материалов России вновь  появились цинковые листы для  кровель. Кровли из цветных металлов очень долговечны, но и очень дороги.

     Кровельная  сталь, появившаяся в XIX в., сначала  черная (нуждающаяся в периодической  окраске), а затем оцинкованная (более  коррозионно-стойкая), стала основным видом листового материала для  кровель. Устройство кровли из листовой стали требует квалифицированной  ручной работы, хотя декоративные свойства таких крыш невелики. Рекомендуемый  уклон крыши из стальных листов – 14-20°; вес – 4,5-7 кг/кв. м. Выпускается оцинкованная сталь, в основном, в виде листов 1,25х2,5 м при толщине 0,55 мм.

     Медь  как кровельный материал имеет высокую  архитектурную выразительность, но используется в исключительных случаях (стоимость 1 кв. м медного листа  во много раз выше, чем оцинкованной стали). Долговечность такой кровли превышает 100 лет, в первые недели она  имеет "медный" цвет, но затем темнеет, приобретая темно-коричневый оттенок. Со временем такая кровля покрывается  патиной и приобретает специфический  голубовато-серый налет.

     Медь  выпускается в виде рулонов шириной 670 мм; толщина листа – 0,6 и 0,8 мм. Если ее «раскислить» фосфором, это отодвинет  появление патины на 20-25 лет.

     Цинк  для кровельных работ (на рынке строительных материалов его часто называют "цинк-титан") используется в виде сплава с очень  небольшим количеством титана и  меди (0,1-0,2%). Эти добавки придают  материалу пластичность в холодном состоянии.

     Профилированные листы

     Особое  место среди листовых кровельных материалов занимают профилированные  листы, получаемые из различных материалов.

     Простейший  вариант – волнистые листы  из оцинкованной стали и листового  алюминия. Профиль (волна) на таких материалах, кроме придания им жесткости, упрощает стыковку листов (укладка внахлест) и создает дополнительный декоративный эффект. Укладка профилированных  листов производится по непосредственно  брусчатой обрешетке или по слою пергамина (рубероида) с помощью  специальных гвоздей. Возможна настилка профильных листов по старой рулонной и другим типам кровель.

     Одним из первых профилированных листовых материалов были асбестоцементные листы. Следом за асбестоцементными появились  волнистые листы из оцинкованной стали, алюминия, пластмассовые(например, стеклопластиковые, ПВХ, поликарбонат и т.п.), битумно-картонные гофрированные  листы. 

Металлочерепица

     В последние  годы появился новый вид листовых материалов со сложным профилем –  металлочерепица. Этот новейший кровельный листовой материал – следствие развития идеи гофрированного кровельного листа  в сторону повышения его декоративности.

     Для этого большеразмерный оцинкованный стальной (или алюминиевый) лист, покрытый антикоррозионным грунтовочным составом с обеих сторон, штампуют в виде участка черепичной кровли различного профиля. Лицевую сторону покрывают  окрасочным составом на основе полимерного связующего, минерального пигмента и наполнителя, имитирующего как окраску черепицы, так и в ряде случаев ее фактуру.

     В качестве связующего в лицевом слое применяют  термореактивные олигомеры: полиэфирный, эпоксидный, полиуретановый, пластифицированный ПВХ (так называемый пластизоль), акриловые  полимеры и т.п. Полиэфирное покрытие (полиэстер) имеет толщину около 25 мкм, полиуретановое (полур) – 50 мкм; последнее дает более стойкую  и эластичную пленку. Покрытие пластизоль имеет большую толщину – 200 мкм. Оно эластично и может иметь  фактурную поверхность. С декоративной точки зрения наиболее интересны  покрытия из прозрачных акриловых смол с цветной минеральной структурой, создающей эффект поверхности керамического  материала (так называемое покрытие типа Терра).

     Металлочерепица рекомендуется для крыш с уклоном  не менее 14°С. При устройстве утепленных кровель под такой черепицей  необходимо делать вентилируемый зазор  или предусматривать пароизоляцию. Монтаж листов осуществляется по брусчатой  обрешетке (шаг 350-500 мм) самонарезающими  шурупами.

     Кровля  из металлочерепицы очень легкая (около 4-6 кг/кв. м для стали и  до 1,5 кг/кв. м для алюминия), декоративная и долговечная (до 50 лет). Интервал рабочих  температур: от -40 до +120°C. Недостатком  этого материала является повышенная по сравнению с другими видами кровли шумность во время дождя, подвижек снега и т.п.

     Основные  производители, поставляющие металлочерепицу  на российский рынок: Rannila Steel Oy (Финляндия) и Kami Plegel Roof (Швеция). Начато производство и в России. 

Гофролисты

     Гофрированные листы на картонной основе с битумной пропиткой и декоративным покрытием  лицевой поверхности производят многие фирмы под различными названиями: «Онлайн», «Евролайн», «Ондура» и другие. Первенство в этой области принадлежит  французской фирме ONDULINE, производящей уже более 50 лет материал под этим названием. Название фирмы со временем переросло в название данного  типа кровли.

     «Ондулин» – это гибкие волнистые листы, отформованные из целлюлозных волокон  и пропитанные битумом. С лицевой  стороны они покрыты защитно-декоративным красочным слоем на основе термореактивного полимера и светостойких пигментов; цвета покрытия – красный, коричневый, зеленый и черный. Выпускаются  листы с одинарной покраской, имеющие матовую фактуру поверхности, и с двойной ("Ондулин Люкс"), более яркого цвета и более  долговечные. «Ондулин», внешне напоминающий асбестоцементные листы, значительно  легче их и лишен хрупкости. Размер этих листов – 2000х940 мм; толщина – 2,7 ± 0,2 мм.

     Кровельное  покрытие из данного материала одно из самых легких – вес 1 кв. м около 3 кг. Теплостойкость – не ниже 110°С. Минимальный уклон такой кровли составляет 6°. При уклонах от 6 до 10° материал рекомендуется укладывать по сплошной обрешетке с продольным нахлестом не менее 300 мм. При уклоне от 10 до 15°С его укладывают по брусчатой  обрешетке с шагом 450 мм, а при  больших уклонах – с шагом 600 мм.

     Благодаря малому весу и простоте монтажа «Ондулин»  может использоваться как новое  кровельное покрытие непосредственно  по старому (например, рулонному). Возможно использование материала и для  облицовки стен. Крепление листов во всех случаях осуществляется гвоздями с пластмассовыми прокладками. При  необходимости листы легко режутся  обыкновенной пилой или острым ножом.

     «Ондулин» используется в качестве кровельного  покрытия в индивидуальном малоэтажном  строительстве, сельскохозяйственном строительстве и в архитектуре  малых форм во многих странах как  с жарким, так и с холодным климатом. 

Мембранные  покрытия

     Для кровель промышленных, общественных и других зданий с малыми уклонами и прочными, плотными (например, бетонными) основаниями интерес представляют мембранные покрытия. Мембрана сделана  из высокоэластичного резиноподобного  полимерного материала с относительным  удлинением 200-400% и высокой прочностью на растяжение и прокол. Материал мембраны сохраняет свои свойства при температуре  от -60 до +100 °С. Размеры полотнищ таких  материалов достигают 15х60 м (900 кв. м).

     Одним из главных преимуществ мембран  является быстрота устройства кровельных покрытий больших площадей. Полотнища  подаются на крышу в сложенном  виде, разворачиваются и укладываются на основание.

     Стыкуются полотнища друг с другом самовулканизирующимися лентами. С их же помощью выполняются  примыкания. Возможна укладка мембран  по старому кровельному ковру. Обязательным условием является тщательная очистка  основания от твердых частиц (мелких камушков и т.п.). Сверху мембрана "пригружается" и защищается от УФ-излучения засыпкой гравием или бетонными плитками. При этом крыша может быть "эксплуатируемой". Правильно выполненная кровля прослужит  более 30 лет.

     Наиболее  известны мембранные EPDM-покрытия (этилен-пропилен-диеновый сополимер) фирмы "Файерстоун". Часто  в технической литературе (особенно переводной) мембранами называют новые  поколения рулонных материалов на основе битума, модифицированного полимерами. 

Мастичные кровельные покрытия

     Мастичные кровельные покрытия получают при нанесении  на основание (обычно бетонное) жидковязких  олигомерных продуктов, которые, отверждаясь  на воздухе, образуют сплошную эластичную пленку. По сути, это полимерные мембраны, формируемые прямо на поверхности  крыши. Мастики имеют хорошую  адгезию к бетону, металлу, битумным материалам и особенно удобны при  выполнении узлов примыкания.

     Мастики могут быть двухкомпонентные (мастика + отверждающая система) или однокомпонентные, отверждаемые влагой, кислородом или  СO2, содержащимися в воздухе.

     Сравнительная характеристика кровельных материалов

       Выбор того или иного кровельного материала зависит от многих факторов: тип здания, тип конструктивных особенностей несущих элементов крыши, вкус заказчика, традиции и климатические особенности данного региона, финансовые возможности заказчика и другие. 

     Сравнительная характеристика показателей  некоторых традиционно  применяющихся кровельных материалов.

     Покрытия  из рубероида недолговечны и сгораемы. Керамическая кровля отличается повышенной массой. Покрытия из оцинкованной стали  характеризует небольшая масса, но они требуют частой покраски.

     Достоинства кровли из листовой стали:

• гладкость поверхности, т.е. хорошее стекание воды (позволяет делать кровли с небольшим уклоном);
• возможность индустриализации строительства с предварительной механизированной заготовкой элементов кровельного покрытия;
• малая масса, позволяющая устраивать более легкие опорные конструкции (стропила и обрешетки);
• гибкость кровельной стали позволяет покрывать крыши сложной формы;
• невоспламеняемость;
• легкость ремонта.

     Виды  черепицы, ее технические  характеристики.

     Поскольку черепицу крепят к обрешетке только одним краем, кровля обладает способностью свободного перемещения отдельных  частей. Это позволяет такой кровле воспринимать деформации, вызванные  осадкой сооружения, ветровым давлением  и т.д.

     Достоинствами черепичной кровли являются:

• огнестойкость;
• долгий срок службы;
• высокая декоративность.

Недостатками  являются:

• большая масса, особенно под снегом, что требует мощной стропильной конструкции;
• необходимость придания кровле большого уклона для обеспечения быстрого стока воды;
• невозможность механизации работ по устройству кровли.

     Работа  по монтажу такой черепицы сравнима со стоимостью самого материала. К тому же черепица материал хрупкий, иногда разбивается градом и камнями. Некачественный обжиг снижает морозостойкость  черепицы, так как накопленная  влага в порах разрывает черепицу на морозе, переходя в лёд.

     Области применения черепичных покрытий. 

     Рулонные  кровельные материалы 

     У традиционных кровельных материалов на битумном связующем: пергамина, рубероида, рубемаста, - процесс  деструкции, вызывающий появление трещин, в основном связан с окислением составляющих битума (масла переходят в смолы, которые в свою очередь превращаются в асфальтены, карбены, карбоиды - высокомолекулярные соединения с большой атомной  массой). 

     В модифицированном битуме, содержащем пластомеры и эластомеры (приблизительно 70 % битума + 30 % полимера), такие как АПП (атактический полипропилен), ИПП (изотактический полипропилен), СБС (стирол-бутадиен-стирол) процессы деструкции (старения) значительно замедлены. В  результате, по сравнению с традиционно  применяемыми кровельными материалами  на нефтебитуме (рубероиды, пергамины), современные материалы на модифицированном битуме служат в несколько раз  дольше (20-30 лет без ремонта).  

     Изменилась  и основа рулонных кровельных материалов (РКМ). На смену бумажному картону  пришли стеклохолст (стеклоткань) или  полиэстер (в ряде случаев упрочненный стеклотканью). Такие материалы имеют значительно большую массу, чем традиционные (3-6 кг/кв.м против 1-2 кг/кв.м). 

     Применение  высококачественных составляющих, увеличение их количества на единицу площади  покрытия в несколько раз, естественно, увеличивает и их стоимость. Однако современные материалы служат значительно  дольше. Кроме того, вместо нескольких слоев традиционных материалов, как  правило, кладется один слой (максимум 2 слоя). В результате значительные начальные  трудозатраты на покупку материалов наплавляемой мягкой кровли окупаются  за счет длительной безремонтной эксплуатации.  

     Анализ  тенденций в производстве и применении кровельных материалов свидетельствует  о том, что имеет место устойчивая динамика увеличения производства современных, выполненных по новейшим технологиям  материалов, например, таких как  цементно-песчаная (бетонная) черепица, металлопластиковые кровельные листы "под черепицу", которые значительно  более долговечны. Изделия "мягкой кровли" типа Изопласт, Филиизол на основе стеклоткани, полиэстера и модифицированные битумы вытесняют традиционно применяемый  рубероид, пергамин, толь. Особенность  современного кровельного строительства - возврат к традиционно применяемым  в России медным кровельным покрытиям, деревянному гонту. 
 

     ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛИМАТИЧЕСКИХ  ФАКТОРОВ СТАРЕНИЯ КРОВЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 

     По  ГОСТ 16350-70 на территории СНГ выделены четыре климатические зоны: холодная (1), умеренная (2), теплая влажная (3) и  жаркая (4). Территория России расположена  в основном в 1 и 2 климатических районах. Наиболее интенсивное старение рулонных кровельных материалов вызывает тепловое воздействие на покрытие, связанное  с солнечной радиацией.

     Большое значение с точки зрения старения имеет качество поверхности кровли, количество поглощенной и отраженной материалом радиации, которое зависит  от цвета, структуры, влажности и  других свойств кровельного материала.

     Характеристикой отражательной способности материала  является альбедо (А) - это отношение  отраженной от поверхности радиации (R) к суммарной радиации, поступающей  на данную поверхность (Q): A = R/Q (100%).

     Значения  альбедо в % для различных материалов :

• снег свежий, сухой - 80-85;
• снег чистый, влажный - 50-55;
• алюминиевый лист - 48;
• асбестоцементный лист - 35;
• сталь оцинкованная - 36;
• рубероид - 10;
• то же с гравийной посыпкой - 25;
• то же с вермикулитовой посыпкой или окраской - 45;
• алюминиевой краской - 45-48;
• черепица темно-красная - 25;
• черепица с зеленой глазурью - 40;

Таким образом, чем выше А, тем больше тепла поглощается  материалом, тем он больше нагревается  и быстрее стареет. Например, так  называемая условная температура на поверхности битумно-полимерного  кровельного материала при максимальном значении температуры наружного  воздуха в Москве +37°С составляет примерно 90°С, и если температура  размягчения связующего ниже, то покрытие "течет", обнажая основу.  

     В качестве защитного покрытия используются в  основном крупно- и мелкозернистые посыпки с лицевой стороны (высевки  песка, мелкого гравия, сланца и др., а также частицы слюды, вспученного  вермикулита, имеющие высокий коэффициент  отражения). Ряд фирм выпускает цветные  рулонные материалы. Обычно это темно-серый  цвет, но есть и другие - зеленый, коричневый, черный, красный, золотистый и др. 

     ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНАЯ ЧЕРЕПИЦА 

     Цементно-песчаная черепица готовится прессованием под  высоким давлением окрашенной растворной смеси. Смесь состоит из следующих  точно дозированных компонентов: портландцемента, кварцевого песка, щелочестойкого пигмента и воды. Благодаря объёмной прокраске  цвет черепицы сохраняется неизменным в процессе эксплуатации. Изделие, которое  иногда называют "бетонная черепица", отличается точными размерами (отклонение от стандартных размеров не превышает, как правило, 2 мм). Поскольку портландцемент во влажных условиях твердеет годами, то цементно-песчаная черепица набирает прочность в процессе эксплуатации. Это выгодно отличает её от других видов черепицы, которые в разной степени, но с течением времени "стареют", т. е. теряют свои технические свойства по сравнению с теми, которые они имели при отпуске со склада завода-изготовителя. 

     Красота и элегантность черепичных крыш общеизвестны. Они создают неповторимый стиль  многих европейских городов. Приобретение цементно-песчаной черепицы - верное решение  с точки зрения эксплуатации. Такая  крыша при минимальном уходе  долго не требует ремонта. В помещении  под черепичной крышей создаётся  хороший звуковой комфорт: шум дождя, града, ветра, городского транспорта почти  полностью неслышен. 

     Структура такой черепицы позволяет кровле "дышать", поэтому скапливающаяся под крышей влага быстро испаряется, что препятствует образованию плесени  и гнили. В доме под такой крышей - приятный, здоровый воздух. 

     За  черепичной крышей легко ухаживать, поскольку её не нужно подкрашивать и ремонтировать. Черепичная крыша  легко монтируется, при необходимости  с этим справится даже начинающий строитель. Черепица - штучный малоразмерный  кровельный материал с малым коэффициентом  линейного температурного расширения и с двумя вертикальными замками, поэтому появление трещин практически  исключено. 

     Особенности черепицы, а также технология монтажа  рассматривается на примере работы фирмы "BRAAS". Группа Редланд Браас  Билдинг (РББ) - ведущий поставщик  кровельных материалов в мире, имеющий 157 заводов в 23 странах. Этот европейский  концерн разрабатывает, производит и выпускает на рынок строительные материалы. Основным его продуктом  является черепица. Браас Скандинавия  входит в состав данной группы. 

     Группа  Браас Скандинавия - ведущий производитель  кровельной черепицы и черепичных кровельных систем в Северной Европе. Группа объединяет несколько независимых предприятий, работающих в области производства и продажи строительных и кровельных материалов: Браас-ДСК-1 (Москва), Эстейн (Эстония), Ормакс (Швеция-Финляндия). Их торговые марки считаются одними из самых надёжных в Европе.