Кровельное дело: системный подход

На подходе очередной строительный сезон. И строительство объектов, и их эксплуатация, текущий и капитальный ремонт непременно включают выполнение кровельных работ. В данной связи читателям СиН предлагается опубликованная в издании “Сумма Технологий” статья Ю.А. Горелова, начальника отдела маркетинга группы “ТехноНиколь”.

Современный строительный комплекс невозможно представить без сильных отечественных производителей стройматериалов. Одно из основополагающих мест в этой отрасли промышленности занимает производство современных кровельных и гидроизоляционных материалов.
Реальная забота о сохранении и ремонте зданий и сооружений, новое строительство заставляют искать способ надежно и надолго решить проблему с защитой от проникновения влаги.
Во всем мире прочно заняли свое место битумно-полимерные рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы. Они сохраняют гидроизоляционные свойства в любую погоду на протяжении многих лет.
Уже сейчас производство высококачественных битумно-полимерных материалов в России составляет десятки миллионов квадратных метров, однако кровельный сезон 2001 года показал, что этого явно недостаточно. Реалии рынка таковы, что от производителей кровельных материалов требуется новый, системный подход к кровельному делу.

Кровельная система
Современная кровля состоит из достаточно большого числа компонентов. Это кровельный материал, утеплитель, пароизоляция, различные фитинги, водосточные воронки, крепеж для механического крепления кровельного ковра и т.д. Притом все они играют весьма важную роль в обеспечении качества кровли. Даже такая “мелочь”, как ненадежное крепление кровельного материала на примыкании, может стать причиной ремонта кровли раньше расчетного срока.
В практике мировых лидеров в области производства и поставки кровельных материалов давно принято поставлять не только кровельный материал, но и большинство дополнительных материалов и комплектующих, необходимых для монтажа кровли. Причин тому несколько:
1) потребителю удобно покупать все в одном месте, у проверенного и надежного поставщика;
2) поставщик проверяет поставляемую продукцию на функциональную совместимость, постоянно работает над увеличением надежности кровли;
3) накопленный опыт эксплуатации позволяет выбирать наиболее надежные материалы и комплектующие и наиболее удачные конструкции из них; на кровлю попадает не просто набор материалов и комплектующих, а готовый “конструктор” для изготовления надежной и долговечной кровельной системы; при этом кровельщик получает от поставщика исчерпывающие инструкции о технологии ее “сборки”; как результат — растет качество кровельных работ;
4) даже если поставщик не производит весь спектр поставляемой продукции сам, он имеет значительные скидки за счет больших объемов закупки и зачастую может предложить своему покупателю более выгодные условия покупки, чем те, которые он мог бы получить при обращении к непосредственному производителю;
5) долгосрочные связи со сторонними производителями позволяют повышать требования к качеству и надежности комплектующих, освобождая от этой тяжелой работы своего потребителя.
К сожалению, в настоящее время большинство отечественных поставщиков кровельных материалов не может предложить комплексную поставку материалов и комплектующих на кровлю. В результате строители вынуждены использовать то, что доступно. Как результат — низкая надежность новых кровель, поскольку “работа над ошибками” не ведется.
Навряд ли можно оспаривать тот факт, что спроектированная специалистом кровельная система является надежным инструментом в руках умелого проектировщика и строителя и имеет серьезные преимущества перед “самодельной” системой.
Именно поэтому многие производители кровельных материалов в ближайшие годы встанут перед дилеммой: создать надежную кровельную систему или смириться с низким качеством и надежностью кровель, а значит — потерять доверие потребителя к отечественным кровельным материалам.

Качество кровли
До сих пор более 70% рулонных материалов, укладываемых на кровли России — это рубероид. Рубероид — картон, пропитанный легким битумом и покрытый слоем покровного битума, — является нормой на кровлях.
В 1991 году было выпущено более 1 млрд м2 этого материала. Более четверти пошло на ремонт кровель. Т.е. цикл полной замены кровель из рубероида составлял 3-4 года (для 3-4-слойного покрытия). В то же время в США и Канаде битумные кровли до сих пор считаются очень надежными. Да и в России есть рубероидные кровли, простоявшие 20-30 лет.
Одной из причин малой надежности большинства рубероидных кровель является неоднородность кровельного покрытия, слабая адгезия (сцепление) между слоями материала. Хорошо склеенные горячей битумной мастикой четыре слоя рубероида являются прочным и надежным покрытием с гарантированной герметичностью за счет перекрытия слоев. Проблема в том, что хорошо склеить рубероид в “полевых” условиях достаточно сложно.
Тепла битумной мастики не хватает, чтобы активировать материал, т.е. нагреть покровный битум до температуры, при которой происходит хорошее, качественное склеивание слоев.
Неоднородное покрытие уязвимо для влаги, механических и эксплуатационных нагрузок. На холоде рубероид растрескивается. В кровельный ковер попадает влага, возникают пузыри и т.д. Кровельный ковер приходит в негодность.
Технология устройства кровель достаточно сложна и требует применения битумных котлов с регулируемой температурой битума, устанавливаемой в зависимости от марки битума. Высоки требования к квалификации рабочих. Технология должна быть соблюдена достаточно строго, иначе покрытие будет слабым и неоднородным.
При работе с наплавляемыми битумными и битумно-полимерными материалами возникает гораздо меньше проблем, чем с рубероидом.

Кровельные материалы
Как правило, кровли делаются из одного вида материала: из рубероида, из битумного или битумно-полимерного наплавляемого материала. При этом механические свойства, скажем, рубероида таковы, что он неплохо стоит на поверхности ската кровли с железобетонным основанием и непригоден для примыканий, т.е. сопряжениям ската кровли с вертикальными поверхностями, которые обладают гораздо большей подвижностью.
Для того чтобы понять, какой материал применять на примыкания, а какой на скат, необходимо знать свойства различных материалов.
Кровельные битумные и битумно-полимерные материалы состоят из основы (картон, стеклохолст, стеклоткань, полиэфирное нетканое полотно — полиэстер), на которую нанесено битумное или битумно-полимерное вяжущее. Верхнюю сторону материалов, предназначенных для верхнего слоя кровельного ковра, покрывают, как правило, крупнозернистой посыпкой. Для предохранения от слипания все чаще используется полиэтиленовая пленка, которой покрывают нижнюю либо обе стороны материала.
Из этих компонентов, как из конструктора, на производственной линии собирается материал. Во многом его надежность и долговечность зависят от их совместимости, поэтому опыт и добросовестность производителя играют ключевую роль в качестве материала.

Основа материалов
Картон — самая дешевая основа. Согласно требованиям ГОСТ 30547-97, наплавляемый материал на картонной основе должен иметь усилие на разрыв не менее 274 Н (28 кГс) на полоске шириной 5 см (274 Н/5 см). Соответственно, прочность кровельного ковра из четырех слоев рубероида должна составить не менее 274 Н х 4 = 1096 Н/5 см. Это достаточная прочность для большинства применений на кровле. Кроме того, картон при производстве материала пропитывается легкими битумами (до 500 г/м2), которые “подпитывают” верхние слои покровного битума пластифицирующими веществами.
Основные недостатки картона — его малое удлинение на разрыв (не более 1-2%), а также то, что картон начинает гнить при проникновении влаги в кровельный ковер.
Стеклохолст — биостойкая основа, состоящая из хаотически расположенных стеклянных нитей. По ГОСТ 30547-97 материал со стеклоосновой (стеклохолст или стеклоткань) должен иметь усилие на разрыв не менее 294 Н (30 Гс) / 5 см. Такой материал имеет малое удлинение на разрыв — 1-2%. Как картон, так и стеклохолст являются каркасными основами, т.е. материалы на этих основах — круглые, хранятся и транспортируются вертикально. При двухслойном покрытии материал на стеклохолсте достаточно хорошо служит в качестве покрытия на скате кровли, однако для примыканий и узлов кровли следует применять более прочные материалы. И, конечно же, не следует изготавливать кровлю из одного слоя материала на стеклохолсте независимо от того, какие характеристики имеет битумное вяжущее.
Стеклоткань — основа, состоящая из переплетенных стеклянных нитей. Стеклоткань имеет большую прочность, чем стеклохолст или картон — около 600 Н, однако ее удлинение на разрыв также невелико. Для производства кровельных материалов используются два вида стеклоткани: гладкая и каркасная. Характерным признаком материала на более дешевой гладкой стеклоткани является “плоский” рулон. Материал хранится и транспортируется горизонтально в несколько слоев, от чего рулоны деформируются.
На углах рулона на материале образуются трещины, в холодную погоду недостаточно качественный битум может и вовсе отслаиваться. Каркасная стеклоткань изготавливается из плоских стеклянных ровингов. Ровинги уложены перпендикулярно направлению полотна и переплетены стеклянными нитями. Стеклоткань внешне напоминает “бабушкин половичок”. Такая конструкция делает стеклоткань каркасной, т.е. рулоны транспортируются вертикально и не деформируются.

Полиэстер — самая дорогая и надежная каркасная основа. Состоит из хаотично ориентированных полиэстеровых волокон. По ГОСТ 30547-97 материал с полиэстеровой основой должен иметь усилие на разрыв не менее 343 Н (35 кГс)/5 см. Принципиальным отличием полиэстера от других основ является его большое удлинение на разрыв (от 30 до 60%). Битумно-полимерный материал на полиэстере развесом 170 г/м2 имеет усилие на разрыв около 700 Н/5 см в продольном и 600 Н/5 см в поперечном направлении, удлинение на разрыв — 50%, при развесе основы усилие на разрыв составляет соответственно не менее 1000 Н и 900 Н, удлинение — 60%.
Такие механические характеристики делают полиэстер незаменимым при производстве надежных и долговечных материалов высшего качества. Полиэстер обладает стойкостью к воздействию кислот, щелочей, хлоридов и сульфатов, в обилии присутствующих в техногенных сточных водах. Поэтому только полиэстер желательно использовать для производства гидроизоляционных материалов.
Свойства основы определяют механические свойства материалов. Так, битумный материал и битумно-полимерный материал на одинаковой стеклооснове будут иметь схожее усилие и относительное удлинение на разрыв в нормальных условиях. С другой стороны, при температуре -25°С СБС модифицированный материал высокого класса на полиэстеровой основе имеет удлинение на разрыв более 25%, в то время как битумный материал на такой же основе будет растягиваться только на 1-2%.

Битумное вяжущее
Битум имеет низкую теплостойкость — ниже +50°С. Чтобы поднять его теплостойкость до приемлемого уровня, битум окисляют. Через нагретый битум пропускается воздух. При этом происходит искусственное старение битума.
Процесс окисления запускает процесс ускоренного старения битума: при окислении молекулы углеводородов рвутся, на освободившиеся химические связи попадают молекулы кислорода. Невозможно отрегулировать процесс так, чтобы окислялось лишь то количество молекул, которое необходимо для получения необходимых свойств битума, всегда получаются "лишние" свободные связи, которые и "ловят" на себя озон, становясь центрами разрушения битума.
В России всего несколько заводов имеют окислительные установки и могут окислять битум самостоятельно, корректно доводя его свойства до необходимых параметров.
Показатель гибкости для битумного материала должен составлять не выше 0°С на брусе радиусом 25 мм, теплостойкость — не менее 80°С в течение 2 часов. Хрупкость битумного вяжущего (по Фраасу) составляет около -15°С. Такие показатели обеспечивают битумному материалу достаточную надежность при соблюдении ряда условий: жесткое малоподвижное основание (например, ж/б плита перекрытия), материал воспринимает все нагрузки вместе с основанием, т.е. или он должен быть наплавлен по всей поверхности, или должны иметься деформационные и термоусадочные швы. Для изготовления примыканий и узлов кровли следует применять битумно-полимерные материалы.
Не стоит укладывать битумные материалы по плитам минерального утеплителя, а также на кровли с основанием из профилированного металлического листа.
В силу достаточно высокой температуры хрупкости особую опасность для битумной кровли имеют вздутия, вызванные влагой, находящейся ниже кровельного покрытия. Их причиной могут стать плохая или отсутствующая пароизоляция, недостаточно высушенная цементно-песчаная стяжка основания, влага из старого кровельного ковра. Пузыри следует регулярно вскрывать и ремонтировать.
С учетом этого компанией “ТехноНиколь” разработаны модификация битума полимером и новый улучшенный битумный материал — “Экофлекс”. Благодаря применению специализированных технологических добавок этот материал имеет теплостойкость +120°С и гибкость -5°С.

Битумно-полимерное вяжущее
Для того, чтобы сохранить природную стабильность битума и одновременно улучшить его свойства, применяется модификация битума полимерами.
При производстве битумно-полимерного вяжущего для кровельных материалов используется СБС (стирол-бутадиен-стирол) и АПП (атактический полипропилен). СБС является каучуком, АПП — пластиком. Битум приобретает свойства, схожие со свойствами модификатора. СБС-модифицированный полимер-битум имеет отличную гибкость и эластичность. АПП-модифицированный полимер-битум, напротив, обладает более высокой теплостойкостью.
Битумно-полимерное вяжущее наносится на стеклянную либо полиэстеровую основу. Битумно-полимерные материалы очень долговечны. Опыт применения таких материалов по всему миру показал, что кровля из них вполне может служить 15-30 лет.
Хотя гибкость и теплостойкость материала остаются теми же, что и у вяжущего, его механическая прочность и эластичность зависят от основы. Соответственно, принимая решение о применении материала в конкретном узле, следует учитывать ее свойства.
Но не все битумно-полимерные материалы одинаковы. Важнейшую роль играет совместимость полимера и битума, поскольку невозможно качественно смешать несовместимые компоненты. Такая совместимость может быть установлена только путем анализа результатов лабораторных испытаний. Производство битумно-полимерных материалов требует применения современного оборудования и строгого соблюдения технологии производства.

Перспективы
Применение новых материалов само по себе не является панацеей от протечек, хотя их применение является серьезным шагом вперед по сравнению с рубероидными кровлями. При этом срок службы кровель в 3-5 лет даже в случае рубероидных кровель является попросту несерьезным с точки зрения мирового опыта, причем протечки являются скорее результатом огрехов конструкции кровли и технологии применения, чем следствием недолговечности материала.
Растущее число отечественных производителей кровельных материалов не приводит к повсеместному улучшению положения дел с кровлями. В немалой степени это связано с неспособностью многих производителей обеспечить соответствие реальных свойств материалов заявленным характеристикам. Во многом это объясняется тем, что заказчик готов идти на компромисс ради более низкой цены кровельного материала.
Значительно тормозит развитие отрасли устаревшая нормативная база, недостаток специалистов как в производстве кровельных, так и в проектировании и устройстве кровель. Однако совместные усилия ведущих производителей кровельных материалов позволят, несомненно, исправить ситуацию.

Сравнительные свойства различных типов основ для кровельных материалов

Основа	Развес, г/м2	Продольное усилие на разрыв, Н (кГс)	Удлинение на разрыв, %
Картон	450	274 (28)	2
Стеклохолст	60	294 (30)	2
Стеклоткань	200	600 (60,2)	2
Полиэстер	170	725 (74)	50
Полиэстер	250	1000 (102)	60

Сравнительные свойства наиболее распространенных отечественных битумно-полимерных материалов согласно Техническим Условиям на материал

Материал	Тип модификатора	Гибкость, °С	Хрупкость, °С	Теплостойкость, °С	Удлинение вяжущего на разрыв, %*)
Унифлекс	СБС	-15	-25	+90	-
Техноэласт	СБС	-25	-35	+110	1500
Изопласт	АПП	-15	-25	+140	150

*) Экспериментальные данные.