В нашем журнале публикуются материалы, рассчитанные на профессионалов, не один год работающих на кровельном рынке. За столь узкой специализацией нередко теряются многие общие вопросы, которые известны специалистам, но мало знакомы новичкам. Данная статья рассчитана, прежде всего, на начинающих кровельщиков и студентов, но надеемся, что она будет интересна и другим представителям кровельного рынка.
Требования к теплоизоляционным материалам
Как известно, теплоизоляционные слои должны быть устойчивы к температурным воздействиям и деформациям, иметь точные размеры и служить в качестве основания для кровельной гидроизоляции, выдерживая при этом нагрузку при проходе человека, не должны разлагаться (эти требования касаются долговременной эксплуатации в конструкциях плоской кровли и не относятся к моменту укладки или монтажа).
При использовании теплоизоляционных плит в конструкциях совмещенных кровель должны выбираться устойчивые к нагрузкам сжатия изоляционные плиты, а в случае эксплуатируемых кровель их устойчивость к нагрузкам сжатия должна быть повышенной.
Теплоизоляционные материалы с небольшой устойчивостью к нагрузкам сжатия допустимы к использованию только для вентилируемых кровель. Кроме того, они должны быть паропроницаемыми, чтобы проникающая влага быстро могла отводиться наружу через вентилируемое пространство.
Если теплоизоляционные плиты закрепляют механическим способом, то устойчивость к нагрузкам сжатия, характер поверхности теплоизоляции и особенности системы крепления должны согласоваться между собой. В случае применения изоляционных материалов из минерального волокна также следует учитывать деформации при точечных нагрузках.
При использовании изоляционных материалов из пеностекла должны приниматься меры по предотвращению подтекания воды. Для этого необходима укладка или обработка бетонного основания битумами или специальными клеящими материалами по всей поверхности. В этом случае, в соответствии с предписаниями производителя, устанавливаются особые требования к величине уклонов и ровности основания.
Рулонные и плитные теплоизоляционные материалы укладывают на профилированные листы трапециевидного сечения в основном в продольном направлении (по направлению волн). Теплоизоляционные плиты из жесткого полистирольного пенопласта, на которые наклеен первый слой гидроизоляции или нанесена промазка горячим битумом, должны с верхней стороны иметь места для устройства нахлеста. Эти места не должны склеиваться.
Плиты из жесткого полиуретанового пенопласта должны наклеиваться по всей своей поверхности на основание, чтобы избежать возможности образования «блюдец» воды на поверхности кровельного ковра.
Теплоизоляционные слои над гидроизоляцией (экструзионный полистирол на инверсионных кровлях) могут дополняться и теплоизоляцией, размещаемой под гидроизоляцией.
Из-за допустимых отклонений материалов в размерах, а также из-за температурных деформаций неизбежно образование швов. Коэффициент сопротивления теплопередаче в местах швов между теплоизоляционными материалами, а также в местах прохождения балок, уложенных по периметру, обводов и т.п. отличается получаются отклонения от такого же показателя на плоской поверхности. Вследствие этого, при инее или оледенении на некоторых местах кровли можно наблюдать тонкий слой снега или влаги, который, однако, не снижает функциональности элементов кровли.
Особенно тщательно необходимо следить за теплоизоляцией таких деталей кровли, как свесы, примыкания и места проемов в поверхности кровли. При наличии возвышающихся конструкций кладки часто требуется снятие фаски (скашивание) нижнего края изоляционного материала для устройства более плотного, по возможности бесшовного, примыкания к вертикальному элементу.
Рулоны битумного материала, которые покрывают или кашируют рулонные или плитные теплоизоляционные материалы, могут быть допущены в качестве первого слоя гидроизоляции только в том случае, если они выполнены из соответствующих стандарту материалов, размещены определенным образом и изначально имеют длину не менее 2,5 м. При этом ширина нахлеста покрывающих слоев должна быть не менее 8 см, и они должны склеиваться друг с другом герметично.
Покрытия мелкоформатных плит не могут считаться слоем гидроизоляции из-за большого количества швов. В качестве покрытия могут выступать битумные рулонные материалы, стеклохолст, сульфатная крафт-бумага или промасленная бумага. Теплоизоляционные плиты, на которые непосредственно наносится гидроизоляция (без устройства разделительных слоев), не должны иметь на верхней стороне компенсационных каналов. В эти каналы при повышенных температурах может погружаться гидроизоляция, что ограничивает собственную подвижность гидроизоляции. При отсутствии сочетаемости теплоизоляционных материалов с гидроизоляцией из синтетических рулонных материалов вместо отдельно создаваемых разделительных слоев могут использоваться нанесенные на теплоизоляцию разделительные слои, например из стеклохолста или из полиэстерового холста.
При применении теплоизоляционных плит, температурные деформации которых могут негативно сказаться на гидроизоляционном слое (например, плиты из экструзионного полистирольного пенопласта или из полиуретанового пенопласта), необходимо устройство разделительного слоя между теплоизоляционным слоем и гидроизоляцией по всей поверхности. Изоляционные плиты могут, в зависимости от используемого материала, наклеиваться по всей плоскости или частично (в некоторых местах), а также закрепляться механическим способом или подвергаться свободной укладке. Наклеивание может производиться как с помощью горячих битумов, так и специальными холодными клеящими средствами. При выборе толщины изоляционного материала для наклейки на профилированные листы трапециевидного сечения должна учитываться ширина между гребнями верхней плоскости. Несмотря на необходимые требования по теплозащите, толщина теплоизоляционного слоя должна выбираться согласно минимальным требованиям (см. таблицу).
Критерии выбора теплоизоляционного материала для плоских кровель
Для плоских кровель с гидроизоляционными покрытиями может быть использовано значительное количество различных теплоизоляционных материалов.
Однако теплоизоляционного материала, равным образом подходящего для всех областей применения, к сожалению, нет. Решающее значение при выборе теплоизоляционного материала имеют вид основного сырья и характер структуры материала.
Поскольку ни один из теплоизоляционных материалов не может одновременно удовлетворять всем перечисленным критериям, то негативные свойства теплоизоляционных материалов улучшают с помощью специальных способов их укладки и других специальных мер.
Прочностные характеристики – важнейшие параметры при выборе теплоизоляционного материала для конструкций совмещенных кровель. Особенное значение они имеют для перекрытий, где задачей теплоизоляционного материала является передача значительных нагрузок на внутренние несущие конструкции. Кроме того, прочность теплоизоляционного материала – определяющий фактор для плоских кровель, использующихся в качестве террас или испытывающих нагрузки от веса человека при его доступе на кровлю.
Особенно это учитывается при использовании профилированных стальных листов трапециевидного сечения, когда теплоизоляционный материал укладывается только по верхней стороне и перекрывает волны листов, вследствие чего он может разрушаться при проходе человека или при движении, например, тачек, в процессе устройства гравийной засыпки. В этом случае укладываются специальные настилы, которые перераспределяют точечные нагрузки при перемещении колесных средств на большой площади.
Выбор теплоизоляционного материала имеет в настоящее время огромное значение с точки зрения экологической безопасности. В качестве примера здесь можно привести выделяющиеся летучие газы при вспенивании синтетических теплоизоляционных материалов, а также остаточный экологический ущерб и возможность переработки теплоизоляционных материалов после сноса здания.
Таблица. Рекомендуемая минимальная толщина теплоизоляционных материалов, размещаемых на профилированных стальных листах трапециевидного сечения
| Шириназазоров междугребнями, мм | Минимальная толщинатеплоизоляционного материала, мм | |||
| ППС | ППУ | Минеральное волокно | Пеностекло | |
| 70 | 40 | 40 | 50 | 40 |
| 100 | 50 | 50 | 80 | 50 |
| 130 | 60 | 60 | 100 | 60 |
| 150 | 70 | 60 | 120 | 70 |
| 160 | 80 | 70 | 120 | 80 |
| 170 | 90 | 80 | 140 | 90 |
| 180 | 100 | 80 | 140 | 90 |
Указания по укладке, учитывающие свойства теплоизоляционных материалов
Минеральная вата по условиям технологии производства не может иметь высокой устойчивости к нагрузкам сжатия. В зависимости от количества связующего и плотности материала различают типы минераловатного утеплителя по устойчивости к нагрузкам сжатия.
Минеральные волокна устойчивы к воздействиям повышенной температуры, не гигроскопичны, паропроницаемы и легки в обработке. Из-за невысокой собственной прочности волокон и слабой связи между ними в случае клееной конструкции кровли необходимо приклеивание теплоизоляционного материала по всей поверхности. Точечных нагрузок следует при этом избегать.
Полистирольный пенопласт EPS – широко использующийся и потому хорошо известный теплоизоляционный материал. Полистирольный пенопласт чувствителен к воздействию ультрафиолетового излучения, поэтому в эксплуатационном состоянии должен быть защищен от прямого попадания солнечных лучей. При продолжительном воздействии ультрафиолетового излучения происходит рост хрупкости структуры ячеек и рассыпание их поверхности. Поврежденные теплоизоляционные материалы желтеют, что можно обнаружить, например на складированных не надлежащим образом теплоизоляционных материалах. Полистирольный пенопласт в первые недели после изготовления может претерпевать незначительную усадку вследствие диффузии еще имеющихся в полистироле остатков газообразователя. Теплоизоляционные плиты должны, в зависимости от назначения, особенно в системах теплоизоляции под отделкой фасадов, предварительно складироваться и выдерживаться по времени перед применением при производстве строительных работ, так как в противном случае могут возникнуть усадочные швы («мостики холода»). Эти «мостики холода» приводят к повышенным теплопотерям и способствуют накоплению влаги от образующегося конденсата.
Наклеивание пенопласта может производиться только с помощью холодных клеящих средств без применения растворителей. Наклеивание горячим битумом эффективно только для плит с нанесенным защитным покрытием. Запрещается применение горячего битума температурой около 220 °C.
При использовании полистирольных плит без защитного покрытия применение горячего битума без подплавления теплоизоляционного материала невозможно. Большая опасность существует также при использовании пламенных горелок и сваривании аппаратами горячего воздуха. Часто встречающееся на практике исполнение работ, базирующееся на ошибочном мнении, что сначала необходимо дать горячему битуму остыть, а затем укладывать полистирольные плиты, не позволяет добиться достаточной адгезии слоев кровельной конструкции: или битум еще слишком горяч и полистирол плавится при контакте с ним, или клеящая масса слишком холодная и теряет свою клеящую способность.
Теплоизоляция с покрытием менее чувствительна к кратковременному воздействию повышенной температуры. Слои теплоизоляции должны укладываться защитным покрытием вниз, к горячему битуму. С верхней стороны теплоизоляции укладывают самоклеящиеся рулоны кровельного материала либо используют теплоизоляционные плиты с двухсторонним защитным покрытием.
При наличии точечной нагрузки обязательно требуются защитные меры по ее распределению, например установка направляющих или специальных щитовых настилов.
Чтобы теплоизоляционный материал не повредился при контакте с опасными для него веществами, необходимо осторожное обращение с растворителями при склеивании, средствами для защиты древесины, шпаклевками, грунтовками и клеящими средствами, содержащими растворители. Не имеющие защитного покрытия теплоизоляционные материалы из пенополистирола должны крепиться с помощью соответствующих по химическому составу холодных клеящих средств.
Если при ремонтных работах соединяют друг с другом значительное количество плит из пенополистирола и используют для этого клей, содержащий растворители (например, UHU или PATTEX), происходит то же, что в приведенных выше случаях – материал разрушается в местах контакта. Поэтому для ремонта также рекомендуется применять соответствующие клеящие средства.
Теплоизоляционные плиты из полистирольного пенопласта, на которые наклеивается или приваривается первый слой гидроизоляции кровли, должны обязательно иметь на верхней стороне защитное покрытие.
Экструдированный пенополистирол XPS впитывает незначительное количество воды, что важно для некоторых областей его применения (инверсионная кровля). Благодаря высокой устойчивости при нагрузках сжатия рассматриваемый теплоизоляционный материал подходит для применения на эксплуатируемых кровлях или местах парковки автомобилей.
За счет сочетания прочности краев и значительных температурных деформаций экструзионного пенопласта уложенная на него гидроизоляция может сильно изнашиваться или с течением времени даже повреждаться. По этой причине теплоизоляционный и гидроизоляционный слои необходимо разделять по всей площади с помощью стеклохолста или полиэстерового полотна.
Чтобы теплоизоляционный материал не повредился при контакте с опасными для него веществами, необходимо осторожное обращение с растворителями для диффузионной сварки, средствами для защиты древесины, шпатлевками, грунтовками и клеящими средствами, содержащими растворители. Плиты полистирольного пенопласта должны крепиться только с помощью специальных клеящих средств.
Полиуретановый пенопласт PUR изготавливают сплавлением реакционной смеси при подаче различных эссенций, определяющих реакции и структуру получаемого материала, обычно желтого цвета. Полиуретановый пенопласт состоит из множества закрытых ячеек, в связи с чем поглощает небольшое количество воды. Заслуживает внимания его устойчивость к воздействию таких химикатов, как разбавленные кислоты и щелочи, горючие вещества, минеральные масла, а также наиболее распространенные растворители для гидроизоляции с помощью синтетических материалов. Полиуретановые пенопласты обладают наилучшими теплоизоляционными показателями среди всех использующихся на современном этапе материалов.
Данный материал не должен при складировании и монтаже подвергаться воздействию влаги или нагреванию. Внешние плиты в термоусаживающихся пленках при неправильном складировании могут набирать влагу и деформироваться. В результате воздействия тепла и влаги возможно также набухание (увеличение толщины) плит.
Рекомендация: складировать материал необходимо в сухом и прохладном месте (под укрытием, в тени), после укладки теплоизоляционного материала безотлагательно нанести гидроизоляционный слой.
Плиты полиуретанового пенопласта устойчивы к краткосрочному воздействию температуры до 250 °С. Они приклеиваются горячим битумом таким образом, чтобы обеспечить площадь приклеивания к пароизоляции не менее 50 %. Хорошо зарекомендовало себя нанесение горячей массы извилистыми линиями. Благодаря этому можно полностью избежать деформаций плит с образованием «блюдец».
Феноло-формальдегидный пенопласт PF производится в результате химического объединения в молекулярную цепь фенольных смол, присадок и катализатора при одновременной подаче низкокипящего газообразователя. Пена наносится на первый стеклохолст, а второй стеклохолст укладывается на пену сверху. Затем пенопласт отправляется в длинную печь и затвердевает при довольно высокой температуре. После завершения процесса готовый пенопласт нарезается на плиты.
Устойчивость феноло-формальдегидного пенопласта к нагрузкам сжатия довольно высока, поэтому изделия из него способны воспринимать при плоской распределенной схеме нагружения высокое статическое давление. Рассматриваемый пенопласт хрупок, что необходимо учитывать при его применении. Динамические нагрузки при ударах и вибрации необходимо минимизировать во время обработки изделий, так как плиты могут сломаться. После монтажа изделий свойство хрупкости становится менее существенным.
Теплоизоляционные материалы на основе фенолформальдегидных смол устойчивы к достаточно высоким температурам. В случае пожара пламя по этим материалам не распространяется (класс В2), материал, расплавляясь, не капает, дымообразования не происходит.
Рассматриваемые материалы устойчивы к битумам, минеральным маслам и органическим растворителям.
Устойчивость к воздействию повышенных температур:
• кратковременная – до 230 °С;
• длительная – до 90 °С.
При фактической величине ?, равной 0,022 Вт/ (м•К) и толщине плит от 45 мм феноло-формальдегидный пенопласт относится к лучшим теплоизоляционным материалам.
Пеностекло CG является негорючим материалом, стойко к воздействию высоких температур, характеризуется небольшим водопоглощением, практически паронепроницаемо и устойчиво к воздействию большинства химических веществ. Несмотря на высокую прочность на сжатие, плиты из пеностекла чувствительны к разлому (высокая хрупкость).
Теплоизоляционные материалы из пеностекла, как правило, укладывают на сплошные основания, например на бетон, по всей площади с помощью горячего битума или специального клеящего состава, нанесенного на края плиты. В связи с тем, что пеностекло обладает свойствами паро- и водонепроницаемости, устройство пароизоляции и слоя, выравнивающего давление водяного пара, не требуется. Согласно предписаниям производителя, если укладка плит пеностекла производится без пароизоляции, то устанавливаются специальные требования к ровности основания. При резке пеностекла обычно возникает неприятный запах, напоминающий запах тухлых яиц, происхождение которого объясняется выделением в местах разреза сероводорода.
Промазка горячим битумом скрепляет поверхность пеностекла для последующего приклеивания наплавляемых рулонных материалов. Это необходимо при использовании теплоизоляционных материалов без предварительно нанесенного покрытия, поскольку при нагреве огнем горелки происходит растрескивание пузырьков стекла и после воздействия открытого огня горелочного устройства остается стеклянная пыль, которая впоследствии ухудшает адгезию материалов.
Вспученный перлит EPB находит применение в виде свободной засыпки, а также в перемешанном с битумом или связующими на водной основе виде. Теплоизоляционные плиты на основе перлита состоят из спрессованной смеси перлитовых гранул, минеральных волокон и целлюлозных связующих. Вследствие высокой устойчивости к нагрузкам сжатия перлитовые теплоизоляционные плиты подходят для применения на эксплуатируемых кровлях.
По материалам Федерального образовательного центра Немецкого кровельного союза