Защита здания от фундамента до кровли. Кровля

С наступлением весны, началом таяния снега и первых весенних гроз как строителей, так и тех, кто живет и трудится в построенных ими домах, начинают волновать проблемы надежности кровли и гидроизоляции. Подобно тому, как перед наступлением зимних холодов, умы инженеров и простых граждан занимает вопрос утепления зданий. И редко кто задумывается, кроме специалистов, разумеется, что проблемы эти взаимосвязаны, как сиамские близнецы. Более того, проблем не две, а три одновременно. "Третьим" в этой компании всегда присутствует вопрос вентиляции. А что касается кровли, то это именно такое место в конструкции здания, где невозможно решить одну из проблем, не решая одновременно и другие: гидроизоляции, теплоизоляции и вентиляции.

Мы думаем, что читателям будет интересна рубрика по данной проблеме, которую мы возобновляем (ряд публикаций "СиН" осуществила в 1996 году). Приглашаем поделиться своими наблюдениями и мнениями специалистов в области кровли, гидроизоляции, комплексного утепления и вентиляции жилища. Сегодня мы предоставляем слово одному из отечественных специалистов-практиков в области гидроизоляции и кровли Сергею Александровичу ГЛАЗКОВУ, уже известному нашим читателям по публикациям прошлых лет.

Жилище всегда связано с понятием "крыши над головой". В давние времена в качестве жилища человеку служили пещеры и деревья. На территории Европы первыми жилищами, построенными человеком, были шатры и землянки. Наружные стены и крыши в таких жилищах составляют единое целое: конструкция, последовательность слоев в крышах издавна отвечали таким же требованиям, которые предъявлялись и к наружным стенам. Их главное назначение - обеспечение защиты от дождя и ветра, а также сохранение тепла и отвод влаги, которая накапливается в воздухе помещения. Поэтому самые древние крыши на территории Европы были скатными. До сих пор в психологическом аспекте крутая скатная крыша является олицетворением хороших защитных качеств и надежности. С индустриализацией строительства, появлением многоквартирных высотных домов из бетона появились крыши плоские.

При устройстве плоских крыш возникают определенные трудности. В частности, вода не стекает по ним, как по вертикальной поверхности стен, или стекает очень медленно, удерживаемая силами адгезии. Поверхность крыши постоянно подвергается воздействию солнечных лучей, на нее оказывают механическое воздействие снег и образующийся слой льда. Различное тепловое воздействие на стены и покрытия приводит к различным удлинениям этих конструкций и соответственно к различным напряжениям в точках их соединения. Особые нагрузки возникают вследствие изменений температуры и влажности внутреннего воздуха во время отопительного периода. Давление водяных паров теплого воздуха ведет к накоплению влаги в слоях покрытия. Как видим, плоская кровля - весьма "конфликтная" инженерная конструкция. Но отказываться от нее никто не собирается в силу удобства и быстроты ее возведения, многофункциональности использования, соответствия требованиям современного дизайна. Плоская крыша допускает свободное формообразование, что создает для жителей ощущение неограниченной свободы.

Итак, крыша - это конструкция, ограждающая помещение от внешних воздействий и призванная создавать и сохранять внутри помещения здоровый микроклимат и комфортные условия. Сопротивление прониканию воды, воздействию ветра и холода не исчерпывает всех требований к крышам. Важно также защитить внутренние помещения от перегрева, сохранить влажность воздуха в определенных границах и обеспечить необходимый воздухообмен.

От тех или иных климатических условий, в которых проживают люди, зависят свойства примененных строительных материалов и качество крыши. В климатическом поясе с умеренно континентальным климатом, где расположена и Беларусь, большая часть жизни человека протекает в помещениях, поэтому очень важно, чтобы оболочка здания обладала способностью поглощать из воздуха помещения избыточную влагу, исключив тем самым образование на поверхности конструкций конденсата или ограничив проникание и накопление влаги в толще конструкций. Увлажнение ограждения ведет к ухудшению его теплозащитных свойств.

Чтобы читатели могли яснее представить себе суть конфликтности плоской кровли, я позволю себе провести краткий обзор эффективных кровельных конструкций, известных с давних времен.

В качестве примера можно привести иглу из снежных блоков, скатную крышу из камыша, крышу с кровлей из деревянной дранки, плоскую крышу с кровлей из глины с битумным покрытием и многие другие конструкции крыш, которые известны уже сотни лет и доказали свою надежность в тех или иных условиях.

Пожалуй, самым древним жилищем на лесных пространствах современной Беларуси была землянка. Это примитивное жилище использовали и партизаны Великой Отечественной. Будучи тесным и темным, этот "дом" должен был хорошо вентилироваться и в то же время сохранять тепло. Немалую роль играла здесь кровля землянки: сложенная из бревен и ветвей, присыпанная землей и обложенная дерном и мхом, она хорошо пропускала пар и хорошо сохраняла тепло.

У иглу, зимнего жилища эскимосов, стены и крыша состоят из снежных блоков . Куполообразная форма такого жилища делает его устойчивым к превратностям погоды. Снежный блок с относительно пористой структурой по сути является аналогом нашего газобетонного блока и теплоизоляционных материалов, которые образуются путем вспенивания. В жилище из таких блоков паропроницанию оказывается очень небольшое сопротивление, и благодаря этому создается микроклимат, благоприятный для самочувствия людей, которые вынуждены находиться в тесноте маленького помещения.

Камышовая крыша как конструкция ограждения здания, распространенная ранее от севера до южных климатических зон, сохранилась до настоящего времени, особенно в северных умеренных климатических зонах . Крыши из злаковых растений (тростника и др.) с трубчатыми стеблями применяются во многих местностях и сегодня. Стебли растений за счет силикатизации приобретают со временем высокую жесткость и долговечность. Связанные стебли укладываются под углом и благодаря этому хорошо отводят воду. Чешуеобразное кровельное покрытие толщиной 30-40 см выполняет, однако, не только функции водоотвода. В пустотах стеблей сохраняется воздух, и это снижает передачу тепла. Толщина кровельного слоя настолько велика, что крыша длительное время сохраняет тепло. Это позволяет летом иметь прохладное пространство под крышей, а зимой способствует сохранению стабильности теплового режима помещений.

Такие покрытия почти не препятствуют прониканию через них водяных паров и обладают также высокой способностью к поглощению водяного пара. Это делает их пригодными также для устройства покрытий над коровниками и другими помещениями, предназначенными для содержания домашних животных. Устройство и содержание такой крыши не требует больших затрат и при наличии некоторой сноровки может быть выполнено собственными силами. Поэтому такой вид кровельного покрытия и сегодня применяется в местностях, где произрастает камыш. Как и у жилищ, сооружаемых из снежных блоков, в дополнение к водоотводной функции важными свойствами этой конструкции крыши являются теплоизоляция, аккумулирование тепла и паропроницаемость.

В качестве примера конструкции, которая создается из материалов, имеющихся в непосредственной близости от жилья, можно привести еще одну конструкцию крыши, распространенную в лесистых местностях со снежными зимами. Типичным примером такой конструкции является малоуклонная крыша из древесного гонта. Здесь также форма крыши в большой мере формирует облик здания в целом. Такие здания строят как на плоскогорьях средней высоты, так и в снежных высокогорьях. Покрытия из древесного гонта способны отводить воду и пропускать водяной пар. Недостаточная теплоаккумулирующая способность таких кровель компенсируется с помощью каменной засыпки. Кроме того, укладываемый в покрытие слой камней выполняет функцию гравийного слоя в качестве защиты от ветрового относа, препятствует тепловому излучению и способствует выравниванию температур. Зимой, после выпадения снега, который ложится на поверхность крыши, создается возможность для выполнения крышей всех ее защитных функций. Недостаточная до тех пор теплозащитная способность выполняется теперь слоем снега. Таким образом, и этой крыше свойственны теплозащита, аккумулирование тепла и паропроницаемость.

Недостаточные или очень кратковременные осадки и при этом высокие дневные температуры в жарких районах вынуждают строить здания с массивными плоскими кровлями из глины, армированной камышом, осокой или другими волокнистыми материалами. Задачей таких крыш является прежде всего защита от сильного теплового облучения. Такие дома в виде глиняной коробки, у которой и стены выполняются из глины, еще сегодня строятся во многих местностях Центральной и Южной Америки, Восточной Азии и Африки . Верхняя поверхность плоских глиняных крыш толщиной 30-40 см повреждается лишь очень немного при кратковременном воздействии воды. Они аккумулируют в течение дня тепловую энергию и отдают ее в холодные часы внутрь помещений, способствуя стабилизации теплового режима. Проникание водяных паров происходит в обоих направлениях, так что водяной пар, который конденсировался внутри глиняного слоя, при благоприятных условиях может диффундировать наружу. В тропиках, где относительная влажность воздуха свыше 80%, достаточно снижения температуры на несколько градусов, чтобы началось образование конденсационной влаги в покрытии. Поэтому такие плоские крыши должны одновременно обладать достаточной теплоизолирующей способностью, способностью к аккумулированию тепла и быть паропроницаемыми.

Плоские крыши с битумным покрытием нуждаются еще в исследованиях. Предполагают, что одно из семи чудес света - висячие сады Семирамиды, - имели гидроизоляцию, выполненную из битумных материалов. В странах, расположенных вокруг Средиземного моря и на Ближнем Востоке, уже сотни лет эксплуатируются плоские крыши с изоляцией из битумных материалов, не имея при этом каких-либо значительных повреждений. Эта битумная гидроизоляция представляет собой смесь из битума и каменного заполнителя. Смесь укладывалась слоем такой толщины, как это сейчас делается обычно при устройстве дорожных покрытий. Подобная битумная смесь сейчас называется асфальтобетоном. Собственно асфальт, известный также под названием природного битума или гудрона, добывается в открытых месторождениях на Ближнем Востоке или изготовляется искусственно в виде смеси из битума и минеральных материалов.

Как для Севера не представляет проблемы защита иглу от дождевой воды, так же не играет большой роли теплоизоляция в средиземноморских странах. Не стоит здесь и вопрос о паропроницаемости ограждений. Поверхности крыш, обращенные вниз, постоянно находятся под действием воздушного потока, так как для отвода тепла здания день и ночь вентилируются. Кроме того, большую часть года тепловой поток направляется с улицы внутрь помещения. Наружный слой битумной гидроизоляции снижает паропроницание. Гравийная посыпка на верхней стороне или толстые несущие плиты играют роль аккумулятора тепла при сильном солнечном облучении. Интересно сравнить условия паропроницания через асфальтобетон и через современные кровельные рулонные материалы. Исследования специалистов ФРГ показали, что при минимальной толщине асфальтобетона в 20 мм его сопротивление диффузии в 25 раз меньше, чем сопротивление диффузии кровельного ковра толщиной 8 мм.

Влияние ветра, шума, пыли, газа на конструкцию плоской крыши требует такого же изучения, как возможное воздействие каких-либо излучений. Поэтому проблему устройства плоских крыш нельзя решить только эмпирическим путем. Такие суждения при оценке плоских крыш, как, например, "плоские крыши не представляют собой никакой технической проблемы" или "плоские крыши с появлением новых битумно-полимерных материалов не создают больше никаких проблем с точки зрения строительной физики" - преждевременны. Правильное выполнение строительных работ не обеспечивает работоспособности плоской кровли автоматически. Заданная последовательность слоев, материалы и размеры должны быть определены инженером и проектировщиком. Конструирование деталей примыканий в особенности не может быть возложено только на исполнителей на строительной площадке, так как это также является задачей проектировщиков. Последовательность слоев в конструкции и применяемые материалы следует задавать с учетом условий строительной площадки и местных климатических условий. Только анализ конкретных условий строительства может показать, когда можно пренебречь паропроницанием и теплоизоляцией.

Сергей ГЛАЗКОВ, директор ПК ООО "Битумные технологии", инженер ПГС
Продолжение следует