Ремонт кровли из рулонных материалов
(см. «Кровельные и изоляционные материалы» №№ 1, 2, 3, 4, 5) Наиболее распространенные в нашей стране рулонные кровли не отличаются высокой долговечностью – усредненный срок их службы в соответствии с ВСН 58-88(р) составляет всего 10 лет. В процессе эксплуатации они подвергаются различным агрессивным воздействиям, постепенно утрачивают свои первоначальные свойства и уже через несколько лет нуждаются в ремонте. По этой причине ежегодно в России приходится ремонтировать более 200 млн. м2 таких кровель.
Применяемые в практике ремонтно-строительного производства разнообразные методы ремонта рулонной кровли недостаточно эффективны. К тому же многие из этих методов ремонта весьма дорогостоящи и трудоемки и практически ни один из них не является одновременно экономичным, надежным, ресурсосберегающим и безопасным.
Выбор рационального метода ремонта кровли здания является весьма сложной и ответственной задачей из-за многообразия известных методов и противоречивых рекомендаций по их применению, отсутствия достоверной информации о техническом состоянии внутренних слоев ремонтируемой кровли, наличия многочисленных факторов, которые одновременно в той или иной степени могут влиять на выбор метода ремонта, а также недостаточной изученности механизмов разрушения рулонных кровель.
От выбора метода и вида ремонта кровли (текущего или капитального) напрямую зависят последующие расходы на поддержание кровли в исправном состоянии, которые могут многократно превысить затраты на ее первоначальный ремонт, если в эксплуатационных расходах учесть возможные издержки на устранение последствий протечек кровли после ремонта.
Из-за отсутствия специальных рекомендаций по научно обоснованному выбору оптимальных методов ремонта рулонной кровли такой выбор обычно производят интуитивно, полагаясь лишь на свой опыт, что нередко приводит к существенным ошибкам, допускаемым на стадии принятия решения и, как следствие, к неоправданному удорожанию ремонта.
Проблема поиска оптимальных методов ремонта кровель в последние годы приобрела особую актуальность, так как население, некогда равнодушно относившееся к расходованию средств на их ремонт, оказавшись в роли собственников многоквартирных домов, стало напрямую заинтересовано в принятии наиболее рациональных решений.
В настоящее время из множества известных методов ремонта рулонной кровли в качестве допустимых можно принять не более двадцати. Все методы ремонта условно делятся на четыре группы – по способу воздействия на ремонтируемую кровлю:
- обеспечивающие полную или частичную замену поврежденной кровли;
- предусматривающие устройство ремонтного слоя поверх ремонтируемой кровли;
- восстанавливающие водонепроницаемость водоизоляционного ковра без устройства ремонтного слоя кровли;
- сочетающие методы первых трех групп.
Оценить конкурентоспособность сравниваемых методов ремонта можно с помощью локальных критериев, количество которых в каждом конкретном случае устанавливается лицом, принимающим решение.
В качестве локальных критериев предлагается использовать параметры внутренних и внешних факторов, которые прямо или косвенно влияют на выбор метода ремонта кровли. При этом внутренние, то есть целевые факторы, относятся непосредственно к методу ремонта, применяемому оборудованию и состоянию кровли после ремонта, а внешние (ограничивающие) факторы – к исходному состоянию кровли до ремонта, условиям производства ремонтных работ и дальнейшей эксплуатации отремонтированной кровли. Каждый из указанных факторов может быть описан совокупностью параметров – показателей, характеризующих какое-либо свойство фактора.
С увеличением количества учитываемых локальных критериев (параметров) нахождение оптимального метода ремонта без применения современного математического аппарата становится практически невозможным. Специально для решения такого рода прикладных задач нами разработана и зарегистрирована в Роспатенте автоматизированная экспертная система «Многослойные кровли: оптимизация технологии ремонта с учетом технического состояния», которая может одновременно учитывать более 20 локальных критериев (параметров).
База данных автоматизированной экспертной системы содержит необходимую информацию о 20 допустимых вариантах технологии (методах) ремонта кровель. Экспертная система позволяет выполнять поиск оптимального метода ремонта, как с учетом, так и без учета интересов субъекта поиска (заказчика, подрядчика или проектировщика), то есть лица, принимающего решение. Она предназначена для предприятий и организаций, занимающихся не только проектированием и ремонтом кровель зданий, но и финансированием и контролем этих видов деятельности.
Из-за трудности обнаружения повреждений ремонт кровли чаще всего сводится к частичной и полной замене водоизоляционного ковра или нанесению на него дополнительного (ремонтного) слоя. Такой ремонт кровли, как правило, не обеспечивает устранение причин, вызвавших повреждения, а нередко даже усугубляет эти причины, сокращая и без того непродолжительный срок службы отремонтированной кровли.
В последние годы обострилась проблема защиты окружающей среды от загрязнения битумосодержащими отходами, получаемыми в огромных количествах при разборке или ремонте старой кровли, а также обеспечения пожаробезопасности производства ремонтных работ из-за недопустимости применения при ремонте кровель из горючих материалов наиболее распространенных огневых методов наклейки наплавляемых кровельных материалов в соответствии с Правилами противопожарного режима в Российской Федерации (утв. постановлением Правительства РФ от 25 апреля 2012 г. N 390).
С целью решения перечисленных проблем и повышения эффективности методов ремонта рулонных кровель в Ростовским НИИ Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, а затем Ростовским государственном строительном университете в течение 15 лет выполнялись научные исследования, наиболее интересные результаты которых представлены на нашем сайте. По результатам этих исследований нами предложено ремонт рулонной кровли осуществлять по новой высокоэффективной технологии, позволяющей одновременно с повреждениями устранять и причины их появления.
Эта технология основана на восстановлении водонепроницаемости и монолитности ремонтируемых рулонных кровель путем регенерации битумосодержащих материалов водоизоляционного ковра при его термомеханической обработке, при которой последовательно выполняют разогрев (до температуры в 1,5–2 раза, превышающей температуру размягчения содержащегося в ковре битума), разравнивание и уплотнение ремонтируемого кровельного ковра.
Сущность новой технологии ремонта заключается в том, что битум при разогреве кровли размягчается и, растекаясь по поверхности выравнивающей стяжки или между слоями кровельного картона или иного армирующего материала, заполняет пустоты, трещины и поры. Часть размягченного битума впитывается в кровельный картон, стеклоткань или стеклохолст. Под действием приложенной нагрузки (давления) происходит склейка и сварка кровельных материалов. Таким образом, в результате термомеханической обработки водонепроницаемость и монолитность кровли, имевших до ремонта даже значительные повреждения (сквозные трещины, свищи, расслоения и т.п.), полностью восстанавливаются.
При этом, если тепловая обработка ремонтируемой кровли была непродолжительной (в течение 5–10 мин) и при температуре не выше 240оС, улучшаются основные физико-механические свойства битумных кровельных материалов. Например, водонепроницаемость рубероида повышается на 5–15%, а прочность сцепления крупнозернистой посыпки с покровным слоем – на 10–20%, водопоглощение рубероида уменьшается на 5–10%.
Ремонт рулонной кровли осуществляется с выполнением принципиально новых вспомогательных операций (кстати, одинаково пригодных как для устройства новой, так и для ремонта старой кровли) по эффективной защите кровли от вздутий, расслоений и трещин, а прикарнизных участков кровли, кроме того, – от обледенения. Таким образом, выполняемый по новой технологии ремонт рулонной кровли обеспечивает одновременно с восстановлением ее водонепроницаемости существенное повышение эксплуатационной надежности.
Для осуществления указанной технологии ремонта кровель потребовалось создать специальное оборудование, обеспечивающее щадящие режимы разогрева и уплотнения материалов водоизоляционного ковра, отличающихся малыми термической стойкостью и механической прочностью. Сотрудники Лаборатории эксплуатации и ремонта зданий и сооружений решили эту задачу, разработав недорогое ремонтное оборудование, а точнее комплект переносного оборудования для термомеханической обработки кровель («ПОТОК»), состоящий из двух гибких поверхностных электронагревателей (ГПЭН), прикаточного устройства и понижающего трансформатора (рис.1).
Рис. 1. Общий вид комплекта оборудования «ПОТОК» :
1 - гибкий поверхностный электронагреватель (ГПЭН); 2 - трансформатор понижающий (разделительный); 3 - прикаточное устройство; 4 - электропровода соединительные
Гибкий поверхностный электронагреватель (ГПЭН) предназначен для разогрева битумосодержащих материалов при ремонте кровли, благодаря плотному контакту с ее поверхностью греющей поверхности ГПЭН, практически исключающему присутствие в контактной зоне весьма агрессивного по отношению к разогретому битуму кислорода воздуха. ГПЭН содержит нижний греющий и верхний теплоизолирующий элементы. В качестве нагревателя применена токопроводящая техническая ткань из углеродного волокна. ГПЭН имеет удельную электрическую мощность – 3,5 кВт/м2 и температуру греющей поверхности 180–270оС. Функциональная схема ГПЭН представлена на рис. 2.
Рис. 2. Гибкий поверхностный электронагреватель:
1 – греющий элемент; 2 – теплоизолирующий элемент; 3 – усилитель жесткости;
4 – компенсатор; 5 – ручка; 6 – деформационный шов; 7 – теплоотводящий и светоотражающий слой; 8 – теплоизолирующий слой; 9 – электронагреватель из углеродной ткани; 10 – теплоаккумулирующий слой; 11 и 12 – изолирующая оболочка греющего и теплоизолирующего элементов
Прикаточное устройство для ремонта рулонной кровли (рис. 3) состоит из рамы с ручкой и двух параллельно установленных роликов, один из которых цилиндрической формы (в нем сосредоточена основная масса устройства), а другой – веретенообразной (для уплотнения ремонтируемых участков кровель с криволинейной поверхностью). Главным достоинством этого прикаточного устройства является создаваемое им давление прикатки и возможность его регулирования в пределах от 0,15 до 0,5 МПа в зависимости от толщины разогретого ремонтируемого участка водоизоляционного ковра.
Рис. 3. Прикаточное устройство:
1 – рама; 2 – ручка; 3 – ролик цилиндрический (передний);
4 – ролик опорный (задний); 5 – ручка стопора; 6 – стопор (необходим при уклоне кровли более 10% и отсутствии у нее ограждений)
Специально сконструированный понижающий трансформатор обеспечивает электропитание одного или двух ГПЭН. Масса трансформатора не более 30 кг.
Основные технологические характеристики комплекта (ПОТОК):
– расход электроэнергии на 1 м2 кровли – не более 1,0 кВт-ч;
– потребляемая мощность – не более 8 кВт;
– общая масса оборудования – 115 кг;
– обслуживающий персонал – 2 чел;
– производительность – 50–100 м2 отремонтированных кровель в смену (зависит от погодных условий, влияющих на продолжительность разогрева водоизоляционного ковра, как показано на рис. 4). При соответствующем обосновании работы по ремонту кровли можно производить даже при отрицательных значениях температуры наружного воздуха (но не ниже минус 150оС. Особенности ремонта кровли зимой изложены в Технологическом регламенте ремонта рулонных кровель с применением термомеханической обработки водоизоляционного ковра.
Рис. 4. Изменение продолжительности разогрева водоизоляционного ковра в зависимости от погодных условий:
1 - разогрев при скорости ветра менее 1 м/с;
2 - разогрев при скорости ветра 10 м/с
В настоящее время налажен выпуск ГПЭН, прикаточных устройств и трансформаторов для предприятий, занимающихся капитальным и текущим ремонтом кровель многоквартирных домов, а также других зданий (производственного и гражданского назначения).
На рис. 5 показано выполнение отдельных технологических операций по термомеханической обработке водоизоляционного ковра при текущем ремонте кровли на административном здании.
а |
б |
в |
Рис. 5. Термомеханическая обработка ремонтируемой рулонной кровли:
а, б и в – соответственно разогрев, разравнивание и уплотнение водоизоляционного ковра
В чем же особенность вспомогательных операций, повышающих эффективность технологии ремонта и надежность кровель?
Защита кровли от вздутий обеспечивается устройством сквозных отверстий диаметром 6–12 мм в стяжке (уложенной по теплоизоляции) через 0,5–0,8 м. Такие отверстия исключают образование замкнутых полостей между стяжкой и водоизоляционным ковром, которые, как экспериментально установлено, являются основной причиной возникновения и роста вздутий. При ремонте старой кровли отверстия в стяжке предлагается пробивать или высверливать через соосные отверстия в кровле, которые затем должны быть загерметизированы.
Защита кровель от расслоения при их ремонте заключается в применении в смежных слоях рулонных кровельных материалов с одинаковыми деформативными свойствами и в устранении вогнутых участков кровель.
Повышение трещиностойкости отремонтированных кровель достигается удалением лишнего битума с их поверхности (при толщине покровного слоя более 1 мм) с обработкой старого битума остающегося покровного слоя омолаживающим составом, богатым смолами, или дополнительным армированием чрезмерно утолщенного покровного слоя рулонными кровельными материалами. В последнем случае гибкие поверхностные электронагреватели следует укладывать поверх расстеленных полотнищ рулонного кровельного или армирующего материала, которые надежно приклеиваются к размягченному утолщенному покровному слою на поверхности ремонтируемых кровель.
Защита от обледенения прикарнизных участков кровель заключается в установке при ремонте рулонной кровли около водосточной воронки в теплоизоляционном слое покрытия теплопроводного включения из стального сварного двутавра, нижняя полка которого в несколько раз шире верхней. В результате этого за счет лучшей теплопроводности стали происходит локальный разогрев отремонтированных участков кровель над теплопроводными включениями до температуры на 5–7оС выше температуры наружного воздуха.
Устранение расслоений и отслоений рулонной кровли может быть значительно затруднено при наличии в их полостях скопления влаги, которая препятствует смачиванию склеиваемых поверхностей битумным вяжущим. Особенно проблематична возможность устранения в рулонных кровлях расслоений картонной основы, тем более, если она находится в водонасыщенном состоянии.
Новый метод устранения такого рода расслоений при ремонте старой кровли заключается в предварительном смачивании склеиваемых поверхностей водно-битумной эмульсией и выпаривании в течение нескольких минут влаги из полости этих расслоений в процессе термомеханической обработки кровли. Для этого не нужно вскрывать кровлю с помощью разрезов, а следует просто в местах расслоения проделать над ними в кровле отверстия, через которые с помощью специально сконструированной воронки (рис. 6) влить в имеющиеся полости необходимое количество битумной эмульсии и равномерно распределить ее в полости с помощью прикаточного устройства.
Рис. 6. Применение специальной воронки для инъецирования битумной эмульсии в полость расслоения:
1 – расслоившийся водоизоляционный ковер; 2 – полость расслоения; 3 – специальная воронка (с гуськом); 4 – гусек
Указанная водно-битумная эмульсия не менее эффективно может быть применена в составе битумно-картонной матрицы при выравнивании поверхности просевшей кровли для восстановления полного отвода с ее поверхности дождевой и талой воды. Так, измельченные при переработке кровельных отходов фрагменты водоизоляционного ковра сначала смачивают водно-битумной эмульсией, перемешивают и расстилают на вогнутых участках кровли слоем толщиной не более 20 мм, а затем разогревают с помощью ГПЭН до размягчения битума и выпаривания воды. Образующийся после остывания выравнивающий слой по деформативным свойствам мало отличается от ремонтируемой кровли. К тому же содержащийся в эмульсии малоокисленный битум омолаживает старый битум матрицы, улучшая его структуру маслами и смолами.
Метод ремонта предусматривает обязательную последующую приклейку не менее одного слоя рулонного материала поверх выровненной кровли. Что касается метода приклейки ремонтного слоя – его можно осуществлять с помощью все тех же ГПЭН, если их уложить поверх заранее расстеленных полотнищ рулонного материала с обеспечением необходимой нахлестки. Приклейка материалов ремонтного слоя осуществляется за счет образующейся под ним прослойки разогретого битумного вяжущего на поверхности ремонтируемой кровли. При этом для устройства ремонтного слоя кровли можно использовать ненаплавляемые кровельные материалы (рубероид и пергамин), отличающиеся относительно низкой стоимостью.
Определены условия применения и доказана возможность выравнивания поверхности деформированной кровли на засыпных утеплителях (например, из керамзитового гравия) механическим осаживанием на 5-30 мм выпуклых ее участков с помощью площадочных вибраторов или трамбовок без повреждения водоизоляционного ковра и стяжки. Научно обоснован метод интенсификации сушки переувлажненной теплоизоляции из таких материалов под рулонной кровлей (без ее снятия) с помощью напорного калорифера.
Специально для возможности осуществления неразрушающего контроля качества ремонта кровли из рулонных и мастичных материалов Ростовским и Санкт-Петербургским научно-исследовательскими институтами Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова разработан дефектоскоп, принцип работы которого основан на выявлении скрытых дефектов и повреждений кровель по скоплениям влаги, образующимся в толще рулонных кровель в местах нарушения герметичности, расслоения и отслоения водоизоляционного ковра (рис. 7).
Рис. 7. Дефектоскоп для многослойных кровель:
1 – емкостной датчик; 2 – рамка; 3 – источник питания; 4 – кнопка управления; 5 – корпус; 6 – тумблер; 7 – регулировочная ручка; 8 – ручка настройки; 9 – ручка усиления сигнала; 10 – ручка съемная; 11 – крепежный болт; 12 - электроразъем
Дефектоскоп позволяет обнаруживать влагу в толще кровельные покрытия на глубине до 50 мм без вскрытия и повреждения водоизоляционного ковра. С помощью дефектоскопа можно определять толщину водоизоляционного ковра и вид материала, использованного при устройстве стяжки.
С помощью специально разработанной компьютерной программы по результатам обследования кровли можно построить ее дефектограмму, автоматически определить объемы необходимого ремонта, рассчитать потребность в материалах для ремонта кровли и проверить качество ремонтных работ.
Разработки института по исследованной проблеме за высокую эффективность, доступность к внедрению и экономичность неоднократно отмечались дипломами специализированных выставок. Уникальность технологии и оборудования для ремонта рулонной кровли подтверждена двенадцатью патентами Российской Федерации.
Подсчитано, что удельные затраты на приобретение и амортизацию оборудования, необходимого для осуществления предлагаемых методов ремонта кровель составляют не более 40 рублей на 1 м2 отремонтированной кровли. При этом затраты труда на ремонт кровель в среднем сокращаются в три раза, а потребность в материалах уменьшается в 10–50 раз или вообще исключается. На сегодняшний день стоимость ремонта кровли, выполненного по предлагаемой технологии, является самой низкой среди тех технологий, позволяющих ликвидировать любые трудноустранимые повреждения водоизоляционного ковра.
Высокая эффективность предлагаемых методов ремонта подтверждается их широким внедрением в различных регионах нашей страны (от Пскова до Магадана и от Владикавказа до Воркуты), значительными объемом выполненных работ по ремонту рулонной кровли (более 3 млн. м2) и длительным сроком безотказной эксплуатации кровель после ремонта (до 10 лет и более). Примерно 3/4 этого объема приходятся на ремонт кровель многоквартирных домов.