На протяжении многих лет технология наплавления рулонных гидроизоляционных кровельных материалов была доминирующим методом укладки. С появлением новых материалов, например полимерных мембран, застройщики крупных промышленных и коммерческих объектов стали применять механическое крепление.
При использовании технологии с механическим креплением кровельный гидроизоляционный материал крепится к несущему основанию кровли с помощью специального крепежа. Это позволяет создать гидроизоляционное покрытие с высокой стойкостью к деформациям основания, что особо актуально при использовании оснований из профилированного листа. При подобном методе крепления материала не возникает разрывов гидроизоляционного ковра при раскрытии трещин в основании.
Метод механического крепления позволяет также выполнять работы по устройству кровельного ковра непосредственно по теплоизоляционному слою без бетонной стяжки (круглогодично), укладывать кровельное покрытие на влажную цементно-песчаную стяжку с последующим устройством «дышащей» кровли. Еще одним преимуществом этой технологии является высокая скорость выполнения работ, что особенно важно при работе в ненастную погоду.
 |
 |
Рис1 Крепления: A — к металлу, Б — к бетону |
|
Таким образом, использование технологии механического крепления позволяет значительно сократить время выполнения работ и получить гидроизоляционное покрытие с высокой устойчивостью к деформациям и механическому воздействию.
Система механического крепления требует грамотного подхода к расчетам. Комплексную инженерную задачу по расчету системы можно разбить на две составляющие: выбор крепежных элементов и подсчет действующих ветровых нагрузок с определением требуемого количества крепежных элементов на один квадратный метр кровли.
Для начала рассмотрим вопрос о выборе крепежных элементов. Механический крепеж состоит из распределителей нагрузки и анкерных элементов. Важно, чтобы все составляющие соответствовали современным требованиям по прочности и коррозионной стойкости, к тому же обладали оптимальным соотношением цена/качество.
Распределители нагрузки подбираются в зависимости от основания под укладку кровельной мембраны. При укладке мембраны непосредственно на жесткий минераловатный утеплитель применяются только пластиковые тарельчатые телескопические крепежные элементы, скрывающие внутри себя головку самореза. Применение металлических тарельчатых держателей не допускается, поскольку саморез в этом случае проходит кровельный пирог насквозь, возникают опасности образования мостиков холода, повреждения мембраны шляпкой самореза при приложении механической нагрузки сверху, а также опасность разрушения профлиста вокруг самореза вследствие электрохимической коррозии.
Длина телескопического элемента должна быть меньше толщины слоя теплоизоляции не менее чем на 10 % (в зависимости от прочности на сжатие и толщины материала). Это значение обусловлено деформацией утеплителя при приложении к нему механической нагрузки. К примеру, если разделить средний вес человека на среднюю площадь ступни, получится около 30 кПа. Под весом человека минераловатный утеплитель при деформации в 35 кПа сожмется почти на 10 %.
 |
 |
Рис2 Схема установки кровельного дюбеля:
|
Для механического крепления кровельного ковра при его укладке непосредственно на несущее основание, в которое производится крепление (например, стяжку из тяжелого бетона), применяются анкерный элемент, подбираемый в соответствии с основанием для механического крепления, и металлический тарельчатый прижимной держатель. Если в качестве несущего основания выступают железобетонные ребристые плиты, механический крепеж должен устанавливаться в ребро плиты. В этом случае для крепления кровельного ковра из полимерной мембраны могут быть применены линейные прижимные держатели (металлические рейки), которые, комплектуясь соответствующими анкерными элементами, устанавливаются поверх мембранного ковра, а сверху закрываются полосой мембраны, которая должна перекрывать рейку в каждую сторону не менее чем на 80 мм и привариваться к основному кровельному ковру швом не менее 30 мм. Линейные прижимные держатели обязательно должны иметь ребро жесткости, в противном случае существует опасность повреждения мембраны шляпкой самореза.
Елена Витальевна Горбунова, глава представительства компании SK TYOTE OY в России
Механически крепят материалы обычно на тех объектах, где нельзя применять открытый огонь. Крепления должны быть рассчитаны на постоянное воздействие как отрицательных (до –55 °С) температур, так и положительных (до +90 °С), допускается кратковременный нагрев до +450 °С. Установка креплений должна быть возможна и в мороз (до –20 °С).
Для ПВХ-мембран применяются элементы крепления с шипами на нижней стороне шляпки. Благодаря шипам крепление выдерживает большие нагрузки, так как в ПВХ-мембранах шипы гарантированно попадают в армирующую сетку, не нарушая ее целостности. Крепления без шипов применяются для фиксации теплоизоляции совместно с битумными кровельными материалами.
Выбор крепления зависит от типа основания. Обычно пластиковые крепления комплектуются следующим образом: при профнастиле или деревянном основании – шурупом-саморезом; при бетонном основании – дюбелем. В комплекте с шурупами или дюбелями разной длины получают различные варианты крепления теплоизоляции толщиной до 400 мм.
При подборе крепления необходимо учитывать амортизацию теплоизоляционного слоя при ходьбе по кровле: длина крепления должна быть меньше толщины изоляции на 10–20 %, в зависимости от ее плотности.
Существуют изделия для крепления нового слоя гидроизоляции к старому. Количество креплений рассчитывается с учетом рекомендации фирмы-производителя для климатической зоны, в которой они будут использоваться, с учетом формы, размеров кровли, высоты здания и ветровых нагрузок. Количество креплений и их расположение рассчитываются индивидуально для объекта и зависят от технических характеристик элементов.
Петр Сергеевич Крылов, генеральный директор компании Ejot
Механический способ крепления применяется в тех случаях, когда недопустимо использование открытого огня. А сточки зрения безопасности, пожаробезопасный способ всегда лучше. При использовании пламени возможно попадание огня или искр на смежные конструкции, что увеличивает риск возгорания материалов.
Для крепления полимерных мембран с теплоизоляцией лучше использовать определенные типы крепежных систем, а не отдельные элементы от разных поставщиков. Для крепления мембраны и теплоизоляции (минеральная вата) используют:
• к металлическому профлисту, дереву, ДСП – пластиковый телескопический держатель из полиамида с шурупом, покрытым специальным органическим коррозионностойким покрытием, или из нержавеющей стали;
• к бетону, кирпичу – пластиковый телескопический держатель из полиэтилена с шурупом, покрытым специальным органическим коррозионностойким покрытием, или из нержавеющей стали;
• к пенобетону, бетону, кирпичу, – пластиковый телескопический держатель из полиэтилена с шурупом только из нержавеющей стали или с помощью тарельчатого дюбеля из полиамида с металлическим гвоздем.
Для крепление мембраны с изоляцией (типа эксрудированный полистирол) к металлическому профлисту, дереву, ДСП, бетону, кирпичу используют металлическую пластину с цинково-алиминиевым покрытием с шурупом из нержавеющей стали или покрытым специальным органическим коррозионностойким покрытием.
Использование шурупов и пластиковых держателей от разных производителей часто приводит к повреждению материала, так как отсутствует контроль сочетаемости, геометрии двух элементов.
Вадим Алексеевич Кирюхин, начальник отдела регионального развития ООО «СФС-Системы»
Не могу согласиться с мнением автора статьи, что не допускается применение металлических держателей. Цельнометаллический крепеж обладает целым рядом преимуществ по сравнению с другими системами крепления. Опасность образования мостика холода возникает только в том случае, если в проект была заложена теплоизоляция вдвое тоньше расчетного для данного региона. Такое невозможно. Элемент крепежа защищен специальным покрытием, во время монтажа оно частично сдвигается и «запечатывает» место повреждения, восстанавливая тем самым поврежденный цинковый слой. Не происходит и повреждения мембраны шляпкой самореза, так как под шляпкой имеется дополнительная резьба, которая удерживает пластину (распределитель нагрузки) от продавливания. Показатели на вырыв у такого крепежа на порядок выше. Достаточно высокая цена – единственный недостаток этого элемента крепления.
Анкерные элементы подбираются в соответствии с типом несущего основания, в которое производится крепление. Для крепления мембраны в основание из оцинкованного профлиста применяются кровельные самосверлящие самонарезающие винты ? 4,8 мм с уменьшенным сверлом, в основание из бетона класса B15-B25 – кровельный самонарезающий винт без сверла ? 4,8 мм в сочетании с полиамидной анкерной гильзой длиной 45 или 60 мм (чем ниже прочность бетона, тем длиннее анкерная гильза, и наоборот), в основание из бетона класса B25 (и выше) – забивной анкер, в основание из сборной стяжки либо фанеры – самосверлящий самонарезающий винт с уменьшенным сверлом ? 5,5 мм длиной 45 мм.
Рассмотрим теперь вопрос о подсчетах действующих ветровых нагрузок. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», к сожалению, не учитывает всех особенностей крепления полимерных мембран, поскольку он создавался в период, когда материалы такого класса в нашей стране не производились, а иностранные аналоги не поставлялись. По этой причине рекомендуется рассчитывать необходимое количество крепежа в соответствии с методикой норвежского стандарта NS 3479, как самого строгого в Европе.
Кровля условно делится на три зоны: угловую, парапетную и центральную. Размеры зон зависят от геометрии здания. В пределах каждой зоны нагрузки считаются одинаковыми, крепеж равномерно распределяется по всей площади зоны. Количество крепежа для каждой зоны рассчитывается в зависимости от района страны, рельефа местности, геометрии здания, проницаемости основания кровли, наличия в здании больших проемов, в том числе ворот, наличия и высоты парапетов.
Хотим отметить тот факт, что механический крепеж – это не та часть кровельной системы, на которой можно экономить, поскольку нарушение технологии крепления может привести к отрыву кровельного ковра, что повлечет за собой большие материальные затраты по восстановлению.
Антон Михайлович Жердев, начальник отдела, компания Fasten Group
Основное преимущество механического крепежа перед другими способами устройства кровли – это скорость выполнения работ при их стабильном качестве на всей поверхности кровли. Кровельный «пирог» состоит из элементов имеющих различную степень расширения при температурных изменениях, и при механическом способе крепления эти расширения нивелируются за счет отсутствия жестких связей между слоями. Таким образом уменьшается риск нарушения гидроизоляционных и теплоизоляционных свойств кровли.
В систему механического крепежа для полимерных мембран входят кровельный тарельчатый дюбель (с шипами или без) в комплекте с саморезом, имеющий антикоррозионное покрытие, прижимные и краевые планки и герметик для узлов примыкания, кровельные шайбы.
Крепеж должен выдерживать температурный диапазон от -60 до +80 °С, быть стойким к влиянию агрессивной среды и не подвержен старению. При высоких ветровых нагрузках мембрана является самым «слабым звеном» в кровельном «пироге». В месте крепления крепежный узел «саморез-кровельный дюбель» должен выдерживать нагрузки не менее 700-1200 Н.
Андрей Александрович Вальд, руководитель направления СПА ООО «Бийский завод стеклопластиков»
Система механического крепления кровельных гидроизоляционных и теплоизоляционных материалов является новой технологией, применяемой в строительстве. Согласно постановлению Правительства РФ № 1636 от 27 декабря 1997 г. «О правилах подтверждения пригодности новых материалов, изделий, конструкций и технологий для применения в строительстве» все элементы системы (крепеж, мембраны, теплоизоляция) должны проходить оценку пригодности применения в строительстве и должны иметь Техническое свидетельство Росстроя. Только этот документ действительно допускает изделие к применению в строительстве. На сегодняшний день техническое свидетельство на элементы механического крепления имеют только два производителя: Бийский завод стеклопластиков и Termoclip.
Появление в теплоизоляционном слое металлических элементов – саморезов приводит к появлению мостиков холода. Чтобы этого не происходило, можно использовать в качестве крепежа стеклопластиковый распорный элемент. Он имеет низкую теплопроводность, тем самым не влияет на тепловое сопротивление системы. На нем не образуется конденсат. Стеклопластик не подвержен коррозии.
Перед монтажом необходимо обязательно проводить натурные испытания на объекте, чтобы удостовериться в надежности механического крепления и утвердить расчетное значение несущей способности кровельного дюбеля.
Тарельчатый элемент кровельного дюбеля должен выдерживать нагрузки на растяжение до 2,5 кН при температурах эксплуатации от -60 до +80 °C. Кровельный дюбель в сборе должен обеспечивать нагрузку на вырыв из основания на уровне 550 Н на весь период эксплуатации.
Павел Анатольевич Ордынцев, технический директор компании Wkret-met WDB
Механическое крепление, как правило, используется в дополнение к другим способам (например, наплавлению, чье основное назначение – гидроизоляция кровельного ковра). Поэтому заменой механического крепления может быть только клеевое соединение, но данный способ возможен только при однослойной изоляции, что в наших климатических условиях нереализуемо (не хватает толщины изоляции). Конструкция должна выдерживать ветровые нагрузки, что необходимо рассчитывать для каждой конкретной конструкции. За основу можно взять либо норвежский, либо американский стандарт (какой стандарт использовать, зависит от региона). Винты и саморезы, применяемые в данных конструкциях, должны быть стойкими к коррозии и не образовывать гальванопары с элементами, к которым крепится кровля.
Для крепления мембраны в основание из оцинкованного профлиста применяются кровельные самосверлящие самонарезающие винты 4,8 мм с уменьшенным сверлом. Саморезы с уменьшенным сверлом применяются, если толщина профиля составляет от 0,8 до 2 мм, при меньшей толщине профиля необходимо использовать острые саморезы с двухзаходной резьбой (по маркировке фирмы Wkret-met WBSW). Для крепления мембраны в основание из бетона класса B15-B25 применяется кровельный самонарезающий винт без сверла 4,8 мм в сочетании с полиамидной анкерной гильзой длиной 45 или 60 мм либо, как дополнение, специальный саморез диаметром 6,3 мм (по маркировке той же фирмы).
Константин Соловьев, канд. техн. наук, инженер отдела продаж компании ЗАО «Хилти Дистрильюшн Лтд.»
Автор статьи прав, указывая на опасность возникновения «мостика холода» при применении механического крепежа. Какая бы толщина теплоизоляционного слоя не была задействована, «мостик холода» присутствует. Это приводит к образованию «точки росы» и, как следствие, к появлению конденсата. В зависимости от толщины теплоизоляционного материала конденсат образуется либо на узле сопряжения металлоконструкции с металлическим стержнем крепления, либо внутри теплоизоляционного материала. В первом случае создаются благоприятные условия для коррозии, во втором – накапливается влага в теплоизоляционном слое, которая за счет герметичности кровельного покрытия не может быть удалена.
При расчете телескопической штанги немаловажным является не вес человека, а снеговые нагрузки, которые для каждого региона различны и приведены в СНиП 2.01.07-85. В настоящее время для центрального региона снеговая нагрузка на 1 м2 многими проектировщиками принимается в 2–3 раза большей, чем было принято в 1985 г., и может составлять 180 кг на 1 м2 для ровного участка покрытия.
Сергей Владимирович Каратаев, зам. генерального директора ООО «СКС»
Самым быстрым способом крепления «пирога» плоской кровли на сегодняшний день остается механическое крепление. Поскольку это крепление является единственным препятствием отрывающим нагрузкам, особое внимание к нему не случайно.
Механическое крепление – это система, состоящая из втулки (дюбеля) и самореза, и поэтому рассматривать одно без другого невозможно. Разрабатывая свой продукт, Rufix, мы уделили этому вопросу большое внимание: совпадение посадочного седла втулки и геометрии шляпки шурупа, диаметр отверстия (чтобы при вертикальных нагрузках шуруп не проскакивал), толщина и геометрия стенок втулки, для предотвращения отрыва носика от тела, и многое другое.
Второй вопрос – это коррозионная стойкость самореза к агрессивным средам. Согласно норвежскому стандарту, упомянутому автором статьи, саморез должен выдерживать 15 циклов в камере Кестерниха. Такую стойкость обеспечивает покрытие Duplex 700 на саморезах E-DB RS TK и E-DB TK (со сверлом и без сверла соответственно). К сожалению, приходилось встречаться с тем, что в качестве самореза применяют и оцинкованные, и даже фосфатированные саморезы. Диаметр должен быть не менее 4,8 мм, с этим утверждением все согласны, однако еще недавно некоторые компании предлагали саморез диаметром 4,2 мм.
Кровля должна прослужить не один и не два года, а значит, стоит обращать внимание на то, как изменятся характеристики системы со временем.
Применение цельнометаллического крепежа с шайбами возможно только в случаях, когда в качестве утеплителя идет жесткий материал (например, экструзионный). Этот способ крепления распространен в Европе и почти не применяется в России.
В заключение хочу сказать, что как бы ни старались производители, любой продукт будет плохим, если монтажник – не профессионал.
1. Герметик
2. Краевая планка
3. Прижимная планка
4. Парапет
5. ПВХ-мембрана
6. Жесткий слой теплоизоляции
7. Мягкий слой теплоизоляции
8. Пароизоляция
9.?Крепежный элемент Rufix
10. Профилированный лист
По материалам компаний:
Корпорация «ТехноНИКОЛЬ»
SK TYOTE OY
Ejot
Wkret-met WDB
Fasten Group
ООО «СФС-Системы»
ООО ПК «Термоснаб»
ООО «Бийский завод стеклопластиков»
ООО «CKC»