Кровельные, гидроизоляционные и герметизирующие материалы

Кровельные материалы

Крыша представляет собой сложную, многослойную наружную ограждающую конструкцию, основное назначение которой — защита здания от механических повреждений, увлажнения, перепада температур и обеспечение таким образом определенного внутреннего микроклимата в здании. В зависимости от архитектурно-конструкционного решения крыши подразделяют на плоские и скатные, которые в свою очередь могут быть многоярусными с переменным уклоном, шатровыми, купольными и т.д. Плоские конструкции крыш чаще встречаются в многоэтажных гражданских и промышленных зданиях, скатные — в индивидуальном строительстве, так как с их помощью можно значительно повысить архитектурную выразительность и неповторимость дома.

Основную несущую функцию в крыше выполняет конструкция, которая опирается на стены или опоры и передает механические нагрузки от действия ветра, снега и самой крыши на фундамент. Она может быть в виде фермы, стропил, сборной железобетонной плиты покрытия, многослойной асбестоцементной плиты, стального профилированного настила, комплексных панелей покрытия заводского изготовления с тепло- и гидроизоляционными слоями, монопанели, а также из монолитного бетона.

По несущей конструкции, выполненной из паропроницаемого материала, устраивают плёночную или окрасочную пароизоляцию, препятствующую увлажнению проникающими из помещения водяными парами последующего теплоизоляционного слоя. Для этой цели могут быть использованы мастики (битумные, битумно-полимерные, полимерные), лакокрасочные и рулонные материалы. Толщина покрытия зависит от влажности воздуха в помещении.

В качестве теплоизоляционных материалов, защищающих здание от охлаждения и перегрева, используют легкие бетоны на пористых заполнителях (монолитная), плиты из ячеистого бетона и пенопласта (сборная) или такие рыхлые, зернистые материалы, как керамзит, перлит (засыпочная теплоизоляция). В случае использования сыпучих материалов или полужестких плит для придания жесткости поверх них устраивают стяжку — выравнивающее покрытие. Стяжки выполняют монолитными и сборными. К первым относятся цементнопесчаные, полимерцементные, гипсовые, гипсополимерные, стеклогипсовые, стеклогипсо-полимерные (в летних условиях) и асфальтобетонные (в зимних); ко вторым — асбестоцементные прессованные листы. Заключительный верхний слой кровли защищает крышу от периодического, кратковременного действия атмосферных осадков. Для его устройства применяют рулонные, мастичные, листовые и штучные материалы.

В зависимости от вида исходного сырья кровельные материалы могут быть металлическими, керамическими, цементосодержащими, полимерными, битумно-полимерными и битумными.

Для плоских крыш с малым уклоном применяют рулонные и мастичные материалы, для скатных с большим уклоном — листовые и штучные изделия. В последнем случае материалы крепят механическим путем на специально выполненную из досок или брусьев обрешетку, защищенную, для обеспечения пароизоляции и исключения продуваемости, рулонным пароизоляционным материалом. При выборе кровельных материалов используют критерии, учитывающие конфигурацию, планируемую долговечность, требуемое эстетическое восприятие, экономическую целесообразность.

Кровельное покрытие в течение всего срока эксплуатации подвергается воздействию многочисленных неблагоприятных факторов внешней среды: влажностным и температурным изменениям, действию ультрафиолетовых лучей. Под влиянием нагрузки, температуры деформируется как сам кровельный материал, так и жесткое основание крыши. Их способность к совместной работе без нарушения сплошности покрытия определяет долговечность кровли, которую оценивают в годах службы при потере 50 % величины основных показателей качества. Качество кровельных материалов проверяют по основным общим показателям: водостойкости, водонепроницаемости, температуростойкости, морозостойкости, устойчивости к действию ультрафиолетовых лучей — и свойствам, зависящим от состава материала: горючести, токсичности и т.д.

К крупноразмерным листовым материалам относятся:

· металлочерепица — штампованный гофрированный лист из алюминия или оцинкованной стали с защитным декоративным покрытием;

· асбестоцементные профилированные листы с защитным декоративным покрытием;

· битумосодержащий профилированный листовой материал «Ондулин».

Основные эксплуатационные недостатки долговечных металлических материалов: высокая шумность во время дождя, необходимость обеспечения электробезопасности конструкции, высокая плотность и теплопроводность, требующие применения пароизоляции, а также воздушного зазора между теплоизоляционным слоем и кровельным покрытием.

Асбестоцементные листы (паропроницаемый, «дышащий» материал) обладают пониженной теплопроводностью и звукоизоляцией, но относительно хрупки и массивны.

Светопропускающие листовые материалы — стеклопластик профилированный, органическое профилированное стекло (акриловое, поликарбонатное) плотной и ячеистой структуры, силикатное армированное декоративное стекло — применяют при строительстве рынков, зимних садов, выставочных павильонов.

Штучные кровельные материалы из-за трудоемкости выполнения покрытия чаще используют при индивидуальном строительстве или возведении зданий культурного назначения, в которых крыша играет роль архитектурного элемента. Наиболее часто используется черепица, которую в зависимости от применяемого материала подразделяют на керамическую, цементно-песчаную, полимерно-песчаную и битумную (кровельная плитка). В зависимости от формы и назначения черепицу выпускают плоскую, коньковую и специальную.

Все рассмотренные листовые и штучные изделия выполняют несущую и изолирующую функции. Рулонные и мастичные материалы выполняют только изолирующую функцию. Их используют для выполнения плоской, «мягкой» кровли. Недостатки этих материалов — обязательное присутствие жесткого основания и многослойность покрытия.

Материалы «мягкой» кровли классифицируют по деформативным свойствам на прочные (армированные) и эластичные. В зависимости от технологии выполнения кровельных работ и вида материалов их подразделяют на пять классов:

· рулонные армированные — наплавляемые;

· рулонные армированные — наклеиваемые;

· рулонные безосновные — наклеиваемые;

· мастичные холодные однокомпонентные;

· мастичные холодные двухкомпонентные.

Первые два класса относятся к прочным, относительно жестким покрытиям, остальные — к эластичным.

Важнейшими параметрами оценки свойств рулонных кровельных материалов являются гибкость при минимальной положительной или отрицательной температуре (мм/ °С), теплостойкость (°С), разрывная сила при растяжении (МПа); водопоглощение (%) и водонепроницаемость при действии определенного давления в МПа. Кроме вышеперечисленных, учитываются и такие свойства, как стойкость к агрессивным средам, биокоррозии, ультрафиолетовому излучению, пожарная и экологическая безопасность.

Радикальное улучшение качества «мягких» кровельных материалов и повышение их долговечности достигается за счет:

· использования нетканых синтетических основ;

· модификации битумов температуростойкими эластичными полимерами;

· разработки полимерных материалов для устройства однослойных кровель;

· использования новых видов защитных и декоративных бронирующих посыпок и покрытий.

Для кровель общественных, промышленных и других зданий с малым уклоном, прочным и плотным бетонным основанием применяют мембранные покрытия (эластомерные пленочные) на основе каучуков. В строительстве нашли применение три типа мембран: неармированные из бутилового каучука, используемые в качестве гидроизоляции; неармированные из этиленпропиленового каучука, применяемые как кровельные и гидроизоляционные; из этиленпропиленового каучука на основе полиэфирного волокна — кровельные.

Для выполнения бесшовных водонепроницаемых покрытий крыш используют также кровельные мастики. Их классифицируют по назначению (приклеивающие, кровельные, гидроизоляционные, антикоррозионные), виду применяемого связующего (битумные, битумно-полимерные, полимерные), виду компонента, обеспечивающего пластичность смеси (содержащие воду, растворители, масла), характеру отверждения (отверждаемые, неотверждаемые) и технологии применения (горячие, холодные). Приняты следующие условные обозначения: МБЭ — битумно-эмульсионные, МБПГ — битумно-полимерные горячие, МБПХ — битумно-полимерные холодные, МБПО — битумно-полимерные отверждаемые, МПХ — полимерные холодные.

Мастичные кровли по отношению к рулонным имеют свои преимущества и недостатки. К преимуществам можно отнести легкость выполнения механическим или ручным способом любых форм и уклонов, отсутствие швов, а также возможность ремонта без удаления старой кровли; к недостаткам — сложность получения одинакового по толщине покрытия, необходимость в ряде случаев дополнительного армирования, паронепроницаемость покрытия, а также требование защиты поверхности сыпучими неорганическими материалами, что утяжеляет и удорожает покрытие. В связи с тем что ряд мастик для обеспечения заданной пластичности содержат токсичные растворители, встает вопрос экологии. В этом отношении более благополучны битумные водные эмульсии с волокнистым наполнителем, но их применяют в основном для мелкого ремонта кровли.

В зависимости от способа поставки кровельные мастики подразделяют на одно- и двухкомпонентные. Первые поступают в готовом виде, их полимеризация с образованием прочного гидроизоляционного ковра происходит сразу после нанесения на основание. Срок хранения таких составов не превышает трех месяцев. Вторые представляют собой два различных материала, смешивание которых проводят на строительной площадке непосредственно перед укладкой. Путем изменения соотношения их компонентов свойства смеси можно регулировать в довольно широком интервале. Срок хранения составляющих — более года.

Гидроизоляционные материалы

Специфика работы гидроизоляционных материалов в сравнении с кровельными — непосредственный постоянный контакт с водяными парами или водой, в ряде случаев действующей под давлением. Общая задача гидроизоляции — не допускать проникновения агрессивной грунтовой воды, содержащей кислоты, сульфаты, сероводород, хлор, к изолируемому материалу (антикоррозионная гидроизоляция) или миграцию воды через ограждающую конструкцию (антифильтрационная гидроизоляция). Для этого нужно или создать водонепроницаемый слой между водой и поверхностью материала, или придать самому материалу свойство водонепроницаемости. Гидроизоляцию выполняют прежде всего для подземных конструкций и сооружений, испытывающих в процессе эксплуатации действие прямого гидравлического напора или фильтрующих грунтовых вод (фундаменты, стены подвалов, полы).

При новом строительстве с наружной стороны подземной конструкции используют «первичную» гидроизоляцию — окрасочную и оклеечную. При реконструкции и ремонте выполняют дополнительную «вторичную» гидроизоляцию: монолитную (штукатурную), облицовочную, пропиточную, инъекционную и засыпную (гидрофобную).

Окрасочная гидроизоляция, рекомендуемая для защиты от капиллярной, фильтрующей воды, представляет собой монолитное водонепроницаемое покрытие толщиной 3...6 мм, получаемое путем нанесения на защищаемую поверхность вязкопластичных битумных, битумно-полимерных и полимерных мастичных составов на органических растворителях, или в виде водной эмульсии в сочетании с эмульгаторами, обеспечивающими ее однородность и стабильность.

Оклеенные, штукатурные и облицовочные покрытия применяют при прямом действии на поверхность воды напором до 10 м. Для выполнения оклеечной гидроизоляции используют как специальные рулонные водостойкие и водонепроницаемые материалы, так и материалы широкого спектра применения. К специальным можно отнести «Изол» — безосновный рулонный биостойкий материал на основе резинобитумного вяжущего с введением наполнителя, антисептических и пластифицирующих добавок — и «Бутерол», полученный смешиванием синтетических каучуков, термоэластопластов, пластификаторов, вулканизирующих добавок и наполнителей. Защиту конструкций выполняют путем наклеивания этих безосновных рулонных материалов толщиной до 2 мм на специальную мастику в два слоя.

Применяемые основные рулонные материалы, как правило, отличаются от кровельных видом защитного слоя, так как для гидроизоляционных материалов фактически отсутствуют воздействия высоких и низких температур, ультрафиолетового излучения. Защитный слой может быть мелкозернистым, пылевидным или выполненным из полимерной пленки. Как и кровельные, гидроизоляционные материалы выпускают на основе стеклохолста и ткани, полимерного холста и ткани. В качестве связующего компонента для гидроизоляции сооружений, не подверженных гидростатическому давлению (полы, вертикальные стены подвалов), используют битумные, битумно-эластомерные и пластомерные составы. Для конструкций, работающих в условиях гидростатического давления воды, применение битума исключается.

Многослойные покрытия получают с применением специальных клеев и холодных клеящих мастик. Для обеспечения надежности и долговечности эксплуатации рулонного покрытия его защищают ограждением в виде кирпичной стены, бетонных плит или асбестоцементных листов.

Монолитную (штукатурную) гидроизоляцию во избежание трещинообразования применяют только для жестких недеформируемых поверхностей строительных конструкций, поскольку толщина относительно хрупкого покрытия в зависимости от величины гидростатического напора составляет от 6 до 50 мм. Используемые защитные составы на основе битума, полимерных связующих или минерального вяжущего (цемента) для повышения трещиностойкости содержат мелкий заполнитель и минеральные или органические наполнители в виде порошков или волокон, а для повышения пластичности и плотности цементных композиций — пластифицирующие и уплотняющие добавки.

Назначение асфальтовых мастик и растворов — антифильтрационная и антикоррозионная защита подземных частей сооружений. Условия, ограничивающие их применение, — наличие нефтепродуктов и горячей воды (t > 50 °С). Усилить монолитную гидроизоляцию можно или за счет дополнительного армирования стеклосеткой (стеклохолстом) — или применением полимер-растворов и полимербетонов.

Металлические листовые материалы толщиной до 4 мм используют в качестве несъемной опалубки при бетонировании монолитных конструкций. В случае расположения гидроизоляции со стороны действия грунтовых вод металлические листы защищают от коррозии красочными составами.

Полимерные листовые материалы плоские и профилированные (полиэтиленовые, полипропиленовые, винипластовые) толщиной до 2 мм или устанавливают в опалубку при получении монолитных конструкций, или приклеивают к поверхности полимерсиликатным составом для гидрозащиты сборных конструкций.

Все большее признание среди строителей при наружной гидроизоляции фундаментов приобретает мембранная гидроизоляция, представляющая собой многослойное покрытие, состоящее из толстой полиэтиленовой пленки с приклеенной к ней объемной сеткой, заполненной гранулами бентонитовой глины или водонабухающего полимера. При увлажнении эти материалы, увеличиваясь в несколько раз в объеме, создают водонепроницаемый слой.

В случае необходимости гидроизоляции фундамента эксплуатируемого здания с внутренней стороны в стенах и полу подвального помещения пробуривают сквозные отверстия, через которые под давлением нагнетают специальные гидроизоляционные растворы, состоящие из портландцемента, глины, жидкого стекла и уплотняющих добавок.

Для гидроизоляции стен от капиллярного поднятия влаги в стенах бурят наклонные скважины малого диаметра с последующим нагнетанием через них пропитывающих растворов: кремнеорганических, гидрофобизирующих жидкостей или мономеров со специальными добавками, которые, полимеризуясь в порах материала, повышают водонепроницаемость и несущую способность конструкции.

В последние годы расширяется применение гидроизоляционных сухих строительных смесей на основе портландцемента. Для обеспечения их надежной работы необходимо выполнение следующих условий:

· для ликвидации сквозных дефектов и повышения надежности покрытия необходима многослойная гидроизоляция;

· гидроизоляционные материалы должны работать только по прямому назначению и при эксплуатации не испытывать действия истирающих и других нагрузок;

· защитное покрытие и основание должны иметь близкие коэффициенты температурного расширения для обеспечения прочного сцепления и исключения появления деформационных трещин.

Герметизирующие материалы

Гидроизоляционными свойствами должны обладать и герметизирующие материалы, применяемые для уплотнения швов различного назначения, заполнения стыков в крупнопанельном домостроении. Основное назначение этих материалов — обеспечение монолитности, восприятие и локализация возникающих в процессе эксплуатации деформаций. Герметизирующие материалы должны быть эластичными, с хорошей адгезией к контактирующим материалам конструкции, водо- и газонепроницаемыми, атмосферо- и коррозионностойкими, не выделять токсичных продуктов при эксплуатации. По форме они могут быть рулонными, шнуровыми и мастичными. Наибольшее предпочтение в последние годы отдается вязкотекучим мастичным смесям, которые по составу подразделяются на акриловые, силиконовые и полиуретановые; по степени отверждения — на нетвердеющие, сохраняющие пластичность в процессе эксплуатации, и отверждающиеся, образующие резиноподобный высокоэластичный материал.

Акриловые композиции использую для наружной и внутренней заделки швов и трещин в бетонных плитах и потолках. Они характеризуются высокой долговечностью, эластичностью и виброустойчивостью. Эти материалы относят к экологически чистым, так как в их состав не входят растворители. Они обладают высокой прочностью сцепления с поверхностью бетона, кирпича, гипсокартонных плит, штукатурки, алюминия, древесины и поливинилхлорида. Отверждение состава начинается через 15 мин (полное — через 24 ч).

Силиконовые композиции применяют для гидроизоляции и герметизации швов при изготовлении оконных стеклопакетов, сопряжении металлических конструкций, возведении бассейнов, санитарно-технических помещений. Силиконовый каучук, основной компонент этих смесей, обладает хорошей адгезией к стеклу, дереву, металлам, керамике, термо- и атмосферостоек. Отверждение состава начинается через 30 мин (полное — через сутки). Акриловые и силиконовые герметики огнестойки.

Полиуретановые композиции отверждаются при реакции с влагой воздуха. Они представляют собой воздухонаполненную и уплотняющуюся массу на полиуретановой основе, долго сохраняют эластичность, выдерживают сильную вибрацию, землетрясение, обладают стойкостью против коррозии. Эти материалы применяют для склеивания и герметизации металла, древесины, камня, пластмассы, керамики, кирпича, бетона.

К рулонным материалам последнего поколения относят уплотнительные ленточные герметики, состоящие из эластопластичного материала, дублированного металлической лентой («Липлен»), нетканым синтетическим материалом («Герлен-Д») или безосновные, защищенные антиадгезионной бумагой («Герлен-Т»). Ленты могут быть самоклеящимися или для их фиксации необходимо использовать специальные мастики и клеи. Основное назначение — герметизация стыков наружных стеновых панелей, жестяных и шиферных кровель.