Способы укладки современных кровельных материалов
Плоская кровля – важная составная часть здания, которая, будучи инвестиционным активом застройщика, защищает его интересы. Кровлю нельзя купить в готовом виде в магазине, ее приходится собирать на месте из различных компонентов. Наряду с установленными в лабораторных условиях качественными параметрами эти компоненты должны соответствовать существующим регламентам применительно к условиям строительной площадки.
Важную роль для кровельщика играют не только условия покупки продукта, но и удобные условия укладки материалов, а также совместимость строительных компонентов.
Одним из важнейших требований является правильная технология стыкования при укладке кровельного полотна. Это обеспечивает застройщику долговечный герметичный продукт для защиты его инвестиций.
4.1 Шовное соединение на кровле из полимерных материалов
Полимерные кровельные покрытия поставляются в больших рулонах, что максимально сокращает количество швов. Покрытия монтируются с помощью удобного компактного прибора, что не идет ни в какое сравнение с укладкой битумных покрытий. Шума и запаха гораздо меньше, риск возгорания тоже снижается, так как нет открытого пламени, не говоря уже о том, что края покрытия, инструменты, руки рабочих и сама готовая кровля намного лучше защищены от загрязнений, чем при работе с битумными материалами.
Чтобы шовное соединение было надежным, поверхности гидроизоляционного материала должны быть чистыми и сухими. Методы создания сварного шва на полимерных материалах должны быть стандартизированы, так же как для сварки металлов. К сожалению, это не всегда так.
Рис. 35
Значения показателей отслоения для кровельных покрытий из ПВХ в зависимости от вида швов
Кроме того, во избежание негативной термической нагрузки и повреждения других деталей сооружения следует учитывать заданную поставщиками кровли или установленную нормативами ширину нахлеста.
Шовное и стыковое соединения изоляционного покрытия предъявляют самые высокие требования к кровельщику. Этот этап не менее важен, чем общее проектирование. Швы должны свидетельствовать о надежности и герметичности кровли, то есть о правильном завершении всего строительства.
Решающее влияние на устройство «пятого фасада» оказывают в том числе:
● кадровый состав укладчиков;
● окружающие условия;
● оборудование.
Многочисленные проблемы при укладке, разнообразие кровельных материалов, специфические методы их стыкования, а также эксплуатационные качества современных сварочных автоматов – все это предъявляет высокие требования к укладчикам.
4.2 Технология выполнения сварных швов
Технология сварки кровельной гидроизоляции является ключевой при монтаже плоской крыши и одновременно служит аттестатом качества кровельной фирмы. Наряду с точным, детальным общим планированием здесь важны качество работы и профессиональная компетентность. Застройщики и заказчики, к сожалению, не уделяют этому должного внимания.
Способ соединения зависит от типа кровельного материала и определяется инструкцией производителей или, если таковой нет, соответствующими нормами и предписаниями, устанавливающими способы стыкования. Основные технологии для соединения термопластмасс или эластомеров (синтетического каучука) определяют способы шовного скрепления изоляционного покрытия посредством сварки, склейки и вулканизации. Выбирая способ соединения и обеспечивая качество шва, кровельщик закладывает основу успешного завершения объекта и его будущей рентабельности.
Полимерные кровельные и гидроизоляционные материалы из термопластичных полимеров или вулканизированных эластомеров в отличие от битумной кровли не обрабатываются открытым пламенем. Материалы на основе ПВХ и ТПО надежно соединяются сваркой горячим воздухом или газом либо нагревательным клином. Рациональную работу сегодня обеспечивают соответствующие сварочные аппараты. Эти способы предполагают пластификацию поверхности кровель за счет нагревания и их соединение под давлением.
Аморфные кровельные материалы, такие как ПВХ, имеют достаточно широкий температурный диапазон размягчения. Шовное соединение достигает наибольшей устойчивости к нагрузкам сразу после полного охлаждения.
В противоположность этому для кристаллических и полукристаллических кровельных материалов, таких как полиэтилен, полипропилен и их сополимеры, характерна точка плавления. За счет рекристаллизации окончательная прочность этих шовных соединений достигается лишь через сутки.
Благодаря легкости обработки и долговечности однородное шовное соединение обеспечивает самый высокий уровень надежности вне зависимости от климатических, химических и физико-динамических требований к покрытию. Материалы из термопластичных пластмасс толщиной от 1,5 мм при прочном соединении одним из способов гомогенной сварки и вулканизированные стыковые швы эластомерной кровли, выполненные в заводских условиях, сохраняют стойкость в самых сложных условиях эксплуатации.
В случае приваривания новой кровли к старой из аналогичного материала безупречное качество швов часто недостижимо. А при длительной эксплуатации кровельных поверхностей в открытом пространстве, особенно в теплые месяцы, под воздействием ультрафиолетовых лучей, озона и высокой влажности, поверхность окисляется и подвергается старению, из-за чего при сварке стандартным оборудованием шов получается недостаточно прочным.
Подобные явления наиболее характерны для кровли из полиолефинов на основе полиэтилена или полипропилена, а также их сополимеров, хотя происходят и с кровельными покрытиями на основе других материалов. Из-за усадки и термического сжатия это может привести к размыканию сварочного шва. Существуют различные технологии подготовки к свариванию для предотвращения таких ситуаций. Например, поверхности в области шва вручную очищают специальным растворителем по рекомендации поставщика. Другой метод – шлифовка или снятие фаски соединяемых поверхностей кровли в месте стыка. Эта технология требует большого опыта, а также значительных трудозатрат.
На кровельных покрытиях из ТПО, особенно на основе полипропилена, ненадежные шовные соединения и дефекты на поверхностях стыков нельзя сваривать повторно. Эти участки следует переварить, используя полоски кровли из того же материала.
Рис. 36
Принципиальная схема сварки горячим газом
Рис. 37
Принципиальная схема сварки нагревательным клином
Рис. 38
Принципиальная схема комбинированной сварки в раструб
Рис. 39
Прочность швов в зависимости от толщины и способа стыковки покрытий из ПВХ
4.3 Сварочные автоматы
Для сварки пластмассовых и эластомерных кровельных поверхностей, а также битумных кровель по большей части применяются сварочные аппараты горячего воздуха/газа. Используются автоматы, полуавтоматы и ручная сварка.
Электронно управляемые сварочные автоматы нового поколения с нагревательным клином применяются сегодня преимущественно в подземном, гидротехническом строительстве и прокладке туннелей. Они обеспечивают самое надежное соединение в любых, в том числе весьма сложных, областях применения. К сожалению, при монтаже плоской крыши такие аппараты еще не получили подлинного признания, в основном из-за высокой стоимости, хотя улучшенные эксплуатационные характеристики и экономическая эффективность могли бы за короткое время компенсировать завышенные расходы на приобретение устройства.
Наряду с автоматами, действующими полностью на нагревательном клине, с недавних пор все чаще на рынке предлагаются универсальные сварочные аппараты с комбинированным клином. В этом новейшем поколении аппаратов для сварки стыков полимерной кровли осуществляется оптимальный нагрев поверхности благодаря сочетанию нагревательного клина и горячего воздуха.
Зона шва сначала размягчается, затем термически пластифицируется, а в случае кристаллических материалов плавится и затем присоединяется за счет усилия сжатия.
Рис. 40
Автомат для сварки горячим воздухом или газом с насадкой 30 мм и узким прижимным роликом
Рис. 41
Сварочный аппарат с нагревательным клином
Рис. 42
Ручной сварочный аппарат горячего воздуха с электронным регулированием температуры
Рис. 43
Автомат горячего воздуха для ручной сварки в горизонтальной и вертикальной плоскостях с бесступенчатым переключением температуры и скорости. Процесс сварки запускается нажатием прижимного устройства
4.4 Настройка оборудования
Знание и соблюдение инструкции по эксплуатации оборудования – элементарное требование, предъявляемое к укладчикам. Обеспечить это можно лишь путем постоянного обучения и контроля. Учитывать необходимость соблюдения технических условий в связи с выбором сварочного аппарата и характеристик стыкования следует еще до начала сварочных работ.
Опытная сварка автоматами горячего воздуха или горячего клина на строительной площадке поможет выверить температуру, прижимное усилие сопла и скорость подачи, чтобы достичь необходимой прочности стыкового соединения.
Применяемые сопла, а также вид клина, температура сварки, объем воздуха, усилие сжатия и скорость подачи следует выбирать в зависимости от материала и толщины покрытия таким образом, чтобы была достигнута требуемая прочность на разрыв стыковочного шва.
Особо внимательными нужно быть, работая со старыми или поврежденными покрытиями, для которых хорошо зарекомендовали себя сварочные автоматы горячего воздуха с соплами для шерохования расплавленного поверхностного слоя.
Оптимальные параметры сварки, которые зависят от температуры и погодных условий, следует определять непосредственно перед началом работ, для чего выполняют пробную сварку. Ее проводят минимум два раза – в первой и во второй половине дня – с документированием результатов по каждому строительному объекту.
4.5 Проверка шва
На практике при всех видах соединения пóлосы кровельного материала укладываются внахлест. По сравнению со швами встык это упрощает контроль над работами, так как укладчикам сообщают необходимую ширину шва.
Первоначально качество шва оценивается визуально по следующим параметрам:
● равномерный вытек вдоль шва;
● изменение окраски (наличие пережогов) около шва;
● вздутия в околошовной области.
Зачастую на строительной площадке проверка герметичности готовых шовных соединений ограничивается контролем повреждений, для чего твердым или острым предметом, например чертилкой или отверткой, проводят с легким нажатием вдоль края шва.
Рис. 44
Прорастание корней в кровельном покрытии из ЭПДM с клеевым швом
Разрушающий метод проверки шва позволяет сделать однозначный вывод о качестве соединения.
Кровельщики, которых заботит качество, измеряют прочность на отслаивание, сдвиг и нагрузку с использованием разрывной машины – удобного и надежного прибора с цифровым индикатором. Такие испытания на отслаивание позволяют увидеть, как влияют на состояние шва метод стыковки и структура покрытия.
Тест на отслаивание дает более полное, чем тест на сдвиг, представление о надежности швов и равномерности соединения. Поэтому до начала собственно работ на объекте кровельщик должен провести самостоятельный тест отдельных участков покрытия и при необходимости оптимизировать параметры сварки. Кроме того, рекомендуется проводить ежедневный контроль утром и во второй половине дня, а также при любом изменении погодных условий.
Рис. 45
Способы испытания сварочных швов
Рис. 46
Испытание на отслоение. Для проверки шва берется проба шириной от 10 до 20 мм, а для контроля на предмет соответствия стандартам – шириной 50 мм. Нагрузка на растяжение прикладывается к противолежащим концам пробы
Рис. 47
Плоды штурмовщины. Строительство вели зимой, поскольку поджимали сроки
Рис. 48
Работы не приняты ввиду существенных дефектов стыков
Рис. 49
Скопление воды в конструкции кровли под слоем гидроизоляции
4.6 Проблемы с битумной гидроизоляцией
В последние годы случаи некачественного исполнения битумных кровель, к сожалению, участились. Среди причин – неправильный выбор материалов и, что происходит гораздо чаще, нарушение правил работы с ними.
Результаты выполнения работ неопытным или необученным персоналом непредсказуемы, а несоответствия проявляются порой уже при оборудовании строительной площадки: ненадлежащая установка котлов для варки битума, неправильное хранение газовых баллонов, несоблюдение техники безопасности, в том числе правил пожарной безопасности. Итог – протечки сразу по окончании работ.
Следует учитывать, что значительно снижает качество битумной кровли работа в неблагоприятную погоду. Самой распространенной причиной укладки битумного покрытия в таких условиях, несомненно, является сжатие сроков строительства. Когда ненастье затягивается, подрядчик не ждет естественного высыхания подстилающего слоя, а быстрая поверхностная сушка оставляет влажными конструкционные элементы.
В процессе работы кровля должна быть защищена от осадков, что проблематично в сезон дождей.
4.7 Брак в процессе наплавления
Сварочные горелки обычно работают на пропане. Они должны быть оборудованы регулятором давления и предохранителем от разрыва шланга. В зависимости от области применения используются сварочные горелки с различной величиной пламени (25–65 мм). Если оно большое при сушке поверхностей или наплавлении битумных материалов, есть опасность перегрева, а значит, и сжатия термочувствительного покрытия.
Для успешной укладки битумных покрытий важны детальное знание материала и опыт работы с ним. Поэтому постоянное повышение квалификации и профессиональная переподготовка являются обязательными требованиями.
Рис. 50
Кровельщики быстро отреагировали на результаты приемочного испытания, выявившего дефекты стыков. Сначала швы заклеили битумным скотчем…
Рис. 51
…а затем пустили в ход газовую горелку. Добиться герметичности покрытия удалось. Но долго ли оно прослужит?
Рис. 52
Зачастую высокие температуры сварки используются для того, чтобы высушить влажный подстилающий слой. В конструкциях из горючих материалов это может вызвать тление, которое со временем перерастет в пожар
Рис. 53
Многослойное гидроизоляционное покрытие из наплавляемого битумного материала. Семь слоев общей толщиной примерно 3–4 см не создали герметичности
Рис. 54
Наплавление битумного покрытия. Укладка проводится не по правилам: кровельщик раскатывает рулон от себя и перемещается по разогретому материалу, рискуя его деформировать
Рис. 55
Шовное соединение материала из битума, модифицированного эластомерами, под электронным микроскопом. Трещина посередине шва говорит о том, что гомогенного соединения не произошло. В битумной массе видны пустоты и заглубленные частицы
4.8 Как обеспечить высокую производительность и качество
Создание кровли требует использования высококачественного гидроизоляционного материала, добросовестной укладки и тщательного проектирования, базирующегося на знании современных технологий. Если эти условия выполняются и если проводятся профилактические мероприятия, фактор погодных условий не сыграет решающей роли.
Изучение свойств материалов и границ технологических возможностей обработки и укладки битумных покрытий – это лишь шажок на пути к тому знанию, которое только при совместных усилиях всех участников строительства приведет к высокому качеству кровли. Постоянное повышение квалификации на обучающих семинарах и практических курсах является обязательным условием надежной укладки гидроизоляции.
Всегда нужно помнить, что вне зависимости от технологии стыкования, сварочных аппаратов и окружающих условий на качество стыкового соединения значительное влияние оказывают:
● тип и толщина кровельного материала;
● старение и повреждение поверхности кровли;
● влагоемкость кровли;
● особенности краев материала;
● грунтовочное покрытие;
● температура окружающей среды и кровли;
● колебания тока во время сварочных работ.
Кроме того, надежность сварного соединения зависит:
● от типа сварочного аппарата (горячий воздух / нагревательный клин);
● конфигурации сварочного аппарата (его оснащение);
● технического состояния аппарата;
● температуры сварки;
● запаса воздуха;
● скорости сварки (мощности аппарата);
● усилия прижатия.
Добросовестный кровельщик принимает во внимание и стремится оптимизировать все эти факторы, исходя из используемого кровельного материала и условий конкретной строительной площадки.
4.9 Особенности жидких гидроизоляционных материалов
При работе с жидкими материалами очень важно строго соблюдать инструкции производителя. Это касается не только количественных соотношений в многокомпонентных составах, но и предписанных временны́х диапазонов при монтаже и сушке. Кроме того, необходимо правильно оценивать температуру и влажность воздуха, принимая во внимание климатические условия.
В специальной литературе перечислены следующие ошибки, возникающие при работе с жидкими материалами:
● неудовлетворительное состояние подстилающего слоя;
● отсутствие подготовки подстилающего слоя;
● игнорирование строгого следования правилам обработки;
● несоблюдение длительности сушки при наличии нескольких слоев;
● недостаточное внимание к метеорологическим и температурным условиям обработки;
● использование компонентов, которые содержат растворители, являются вредными для здоровья и легко воспламеняются;
● необученность персонала работе с данными материалами.
Специалисты указывают также на дополнительные проблемы:
● разъедание и вздутие наружных слоев некоторых типов битумных и синтетических покрытий;
● стекание с вертикальных элементов конструкции вследствие низкой вязкости массы;
● вероятность длительных простоев из-за недоступности материалов и отсутствия защиты от дождя;
● плохая адгезия поверхностного слоя.
Среди недостатков в основном фиксируются:
● ненадлежащая обработка;
● расслаивание, отделение фрагментов готового покрытия;
● трещины, усыхание, затвердевание, охрупчивание;
● искривления, повреждение соединений;
● образование пузырей вследствие попадания влаги;
● усадочные трещины из-за неправильного приготовления смеси.
При любом применении жидких синтетических материалов грунтовочное покрытие, используемое для создания ровного, чистого и сухого адгезионного подслоя, должно быть твердым и совместимым с используемыми материалами. Рыхлый и увлажненный подслой всегда проявляется отслаиванием, вздутием и образованием пузырей.
Обычно жидкие кровельные материалы наносятся на высохшую затвердевшую грунтовку в два приема без длительных перерывов, чтобы материал образовал однородное соединение. Нужно стремиться к тому, чтобы обработка происходила в отсутствие ветра, влаги и пыли, что в сложных условиях строительной площадки не всегда возможно.
При соединении жидких кровельных материалов с другими видами покрытия (битумными, полимерными) необходимо проверить их на совместимость или запросить разрешение производителя на конкретные действия с соответствующим продуктом, так как нельзя гарантировать, что, например, та или иная грунтовка сочетается с конкретным типом материала. В самом неблагоприятном случае возникнет полное отслаивание изоляционных материалов.
Проблемы работы с жидкими кровельными материалами разнообразны. Есть как весьма положительный, так и негативный опыт. Преимущество жидких материалов для кровельных работ заключается в том, что можно придать им любую форму и использовать их на крышах с большим количеством соединений и изломов.
Рис. 56, 57
Устранение дефектов на кровле из жидких материалов: внешний и внутренний вид водостока
Рис. 58
Двухдневные курсы. Первый день посвящен теории: материаловедение, применение, оценка подслоев, а также организационные и персональные меры защиты, паспорта технической безопасности, правила техники безопасности и технические инструкции…
Рис. 59
…второй день – практике