Новый способ ремонта рулонных кровель
Б. Ф. Белецкий, чл.-корр. Жилищно-коммунальной академии, проф. Госакадемии строительства (г. Ростов-на-Дону);
А. Л. Жолобов, ст. науч. сотр. Ростовского НИИ Академии коммунального хозяйства.
При эксплуатации современных зданий и сооружений жилищно-коммунального хозяйства очень часто возникает необходимость в ремонте и восстановлении рулонных кровель, на что обычно требуются большие средства и дополнительное расходование новых кровельных материалов.
Учитывая высокую стоимость и материалоемкость традиционных способов ремонта кровель, кафедра "Технологии строительного производства и строительных машин" Ростовской государственной академии строительства совместно с Ростовским НИИ Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова разработали и внедрили в практику новый экономичный способ ремонта кровель путем тепловой регенерации старых материалов водоизоляционного ковра, их разравнивания и уплотнения. Использование указанного способа позволяет выполнить ремонт рулонных кровель практически без расхода дополнительных материалов.
Кровли из битумных рулонных материалов в процессе эксплуатации постепенно разрушаются и приходят в негодность. Происходит это главным образом из-за старения битума, содержащегося в верхних слоях водоизоляционного ковра.
Старение битума является следствием разнообразных химических реакций, протекающих между углеводородами битума и кислородом под действием солнечной радиации и атмосферных осадков.
Под этим воздействием изменяется состав битума за счет химического перехода масел в смолы, смол - в асфальтены, а последних - в карбены и карбоиды. Эти изменения приводят к уплотнению высокомолекулярной части битума, что вызывает усадку и растрескивание поверхностного слоя рулонных материалов, а затем постепенное обнажение и разрушение картонной (или иной) их основы и, соответственно, проникание атмосферных осадков в толщу покрытия.
В отечественной и зарубежной практике ремонта поврежденных рулонных кровель применяются различные способы, но все они предполагают полную замену поврежденных или нанесение дополнительных слоев водоизоляционного ковра. Причем при такой технологии материалы поврежденных слоев кровли удаляются и повторно не используются.
Необходимость совершенствования технологии ремонта рулонных кровель, обеспечение повторного использования материалов ремонтируемой кровли, а также повышение долговечности водоизоляционного ковра, снижение трудозатрат и улучшение условий труда кровельщиков - все эти проблемы обусловили проведение в последние годы в Ростовской-на-Дону государственной академии строительства (бывш. РИСИ) и в Ростовском НИИ Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова комплекса научно-исследовательских, опытно-конструкторских и внедренческих работ.
Прежде всего была решена проблема регенерации содержащихся в водоизоляционном ковре битумных материалов, а также устранения в нем замкнутых полостей, способствующих образованию вздутий, посредством теплового воздействия на эти материалы. Экспериментальным путем установлено, что после тепловой обработки битумных кровельных материалов при температуре 180-240оС в течение 5-14 минут существенно улучшаются их физико-механические свойства. Так, на 5-15 % повышается их водонепроницаемость и на 10-20 % - прочность сцепления крупнозернистой посыпки рубероида с покровным слоем.
Одновременно на 5-10 % уменьшается водопоглощение рубероида.
В результате проведения теплотехнических экспериментов с использованием трех возможных способов теплопередачи (инфракрасного излучения, конвективного и кондуктивного теплообмена) для тепловой отработки водоизоляционного ковра выбран наиболее рациональный - с кондуктивным теплообменом, который был положен в основу разработанной технологии ремонта рулонных кровель, а также оборудования для ее применения.
Установлено, что особое значение при тепловой обработке водоизоляционного ковра кровли имеет темп прогрева, от которого зависят не только сохранение первоначальных физико-механических свойств материалов ковра, но и пожарная безопасность, производительность и энергоемкость ремонтных работ. Поскольку битумные материалы имеют низкую теплопроводность - менее 0,25 Вт/(моК), то тепло в конструкции кровли очень медленно распространяется в глубину.
В ходе теплотехнических экспериментов с помощью электротермической установки (с кондуктивным переносом тепла) из трех основных режимов (рис. 1, а, б, в) выбран тот, при котором нагревательный элемент имеет постоянную мощность и малую тепловую инерцию (рис. 1, в). Благодаря этому исключается длительное воздействие высокой температуры на наиболее незащищенный верхний слой водоизоляционного ковра. При этом достигается более равномерный прогрев ковра по толщине. Более длительный прогрев необходим в том случае, когда водоизоляционный ковер находится в водонасыщенном состоянии и требуется дополнительное время на нагрев и выпаривание влаги (рис. 1, г).
Между окончанием прогрева ковра и завершением его уплотнения должно пройти не более 50 с в безветренную погоду и не более 40 с - при скорости ветра 10 м/с. Темп прогрева также обусловлен погодными условиями. Так, при температуре от -15 до +30°С и усилении ветра до 10 м/с темп прогрева снижается на 15-30 %.
При увеличении давления, с которым уплотняют ковер, до 0,5 МПа повышается адгезия битума к бетону, причем наиболее высокое значение адгезии наблюдалось при температуре битума 90-140°С.
Рис. Влияние продолжительности T0 прогрева водоизоляционного ковра на характер изменения температуры Т:
а - прогрев постоянным по величине кондуктивным потоком;
б - прогрев при постоянной температуре рабочей поверхности нагревателя;
в - прогрев нагревателем, имеющим постоянную мощность;
г - прогрев водоизоляционного ковра в водонасыщенном состоянии (при постоянной мощности нагревателя);
1 - изменение температуры в поверхностном слое ковра;
2, 3, и 4 - то же в толще ковра на глубине соответственно 3, 6 и 9 мм;
5 - изменение температуры рабочей поверхности нагревателя
С учетом всех этих факторов разработаны "Рекомендации по термомеханической обработке водоизоляционного ковра при ремонте рулонных кровель". В "Рекомендациях" установлены оптимальные режимы выполнения трех основных технологических операций - разогрева, разравнивания и уплотнения прогретого участка старой кровли. Указано также необходимое оборудование и технология ремонта кровли. В частности, рекомендовано битумные материалы разогревать до температуры 135-200°С, при которой битум и битумная мастика размягчаются и растекаются по поверхности, пустотам и полостям, а ослабление адгезионных связей между полотнищами рулонного материала приводит к их некоторому взаимному смещению. Это устраняет внутренние напряжения в водоизоляционном ковре. Кроме того, под воздействием высоких температур внутри него погибают микроорганизмы, которые обычно имеются в порах, капиллярах и полостях материалов кровли и стяжки. Благодаря разравниванию размягченная битумная мастика и битум равномерно распределяются на поверхности кровли, устраняя поверхностные дефекты и повреждения (трещины, отслоения рубероида, наплывы битумной мастики и др.). При уплотнении прогретого участка кровли происходит сжатие материалов водоизоляционного ковра с перераспределением битума и битумной мастики, которые заполняют трещины, поры и полости в толще ковра. После его остывания кровля приобретает требуемые эксплуатационные качества, не уступающие качествам новой.
Предложенная технология ремонта рулонных кровель проверена более чем на 30 объектах капитального и текущего ремонта зданий и сооружений.
В рекомендациях уточнена область применения нового способа на практике. В частности, термомеханической обработке водоизоляционного ковра подлежат кровли с физическим износом, не превышающим 80 %, имеющие следующие дефекты и повреждения: вздутия ковра, отслоения и разрывы рулонного материала, трещины, расслоения картонной основы рулонных материалов, оплывание мастики, трещины в покровном слое или отсутствие этого слоя, частичное биоповреждение материалов ковра и выравнивающей стяжки. Если износ кровли превышает 80 %, то возможность ее ремонта предложенным способом определяется по результатам лабораторных испытаний, проб материалов, взятых из верхних слоев покрытия. В этом случае после термомеханической обработки водоизоляционного ковра его поверхность необходимо обработать составом из битумной эмульсии.
Для термомеханической обработки ремонтируемых участков рулонной битумной кровли требуется комплект сравнительно несложного оборудования, включающий разработанные в Ростовском НИИ АКХ гибкие поверхностные электронагреватели (с температурой рабочей поверхности до 240°С), прикаточное устройство (с давлением прикатки до 0,5 МПа), а также понижающий трансформатор.
Технико-экономическое сравнение способов, ремонта рулонных кровель показало, что при использовании предложенного способа в шесть раз сокращается себестоимость ремонта и в 3,7 раза - трудоемкость работ. С другой стороны, указанный способ ремонта практически не требует расхода дополнительных кровельных материалов. Опыт эксплуатации выполненных этим способом кровель на протяжении нескольких лет подтвердил в целом его надежность. У отремонтированного водоизоляционного ковра сохраняются водонепроницаемость и монолитность.
Статья опубликована в журнале "Жилищное и коммунальное хозяйство"№ 4-5 за 1996 г.