Сучасні покрівельні матеріали (частина І)

Дах - один із найголовніших елементів будівлі. Функції її різноманітні: захист від дощу, снігу, спеки, морозу, сонячного випромінювання, шкідливих речовин, пилу тощо. Однак у багатьох випадках роль даху не обмежується захисними функціями. Її можна порівняти з головним убором, який не тільки захищає людину від негоди та сонця, а й є елементом іміджу її власника. Згадайте старовинні міста Європи та України. Перше, що спадає на думку, — дахи, що надають неповторний колорит забудові. Основа цього колориту — різноманітні за конструктивним рішенням покрівлі: одно- і двосхилі, шатрові, вальмові, мансардні та ін., виконані в архітектурних традиціях регіону та з традиційних матеріалів. Силуети дахів, їхня кольорова гама і пластика поверхні — основні інструменти в руках проектувальника для створення вигляду будівлі. Дах, як ніякий інший елемент, диктує жорсткий взаємозв'язок «конструкція-матеріал». Архітектурне рішення даху (форма, ухил) окреслює коло можливих матеріалів для влаштування покрівельного покриття. Обидва фактори (конструкція та матеріал) у свою чергу визначають технологічні та експлуатаційні властивості покрівельного покриття: трудомісткість пристрою, довговічність та простота ремонту, а також його декоративні якості (колір, фактура поверхні). При виборі конкретного типу матеріалу для скатних покрівель, характерних для котеджного будівництва, на чільне місце ставляться естетичні вимоги. Однією з причин цього є те, що в сукупне поняття «естетичні вимоги» входить і так звана престижність матеріалу. Наприклад, до найпрестижніших матеріалів належить керамічна черепиця. Будинок із черепичним дахом — уособлення надійності, солідності і навіть певної «аристократичності». Ця обставина в даний часчас використовують фірми, які виробляють покрівельні матеріали. Ось чому з'явилося багато матеріалів, що імітують керамічну черепицю. Навіть у їхній назві є слово «черепиця»: м'яка черепиця, металочерепиця, цементно-піщана черепиця. До початку XXI століття в Україні все ще основними покрівельними матеріалами залишалися найпростіші рулонні матеріали типу руберойду або хвилясті шиферні листи. Частка їх у загальному балансі покрівельних матеріалів – понад 90%. Причиною цього є збірне домобудування з плоскими дахами (головний споживач рулонних матеріалів) та сільське будівництво, де панував шифер. Сьогодні на ринку будівельних матеріалів з'явилася велика кількість різноманітних зарубіжних та вітчизняних покрівельних матеріалів. Така велика кількість матеріалів дає в руки архітекторів-проектувальників великі можливості, але це і ускладнює вибір оптимального для конкретного даху матеріалу. Щоб зробити обґрунтований вибір, необхідно знати всі властивості пропонованих покрівельних матеріалів (естетичні, технічні та економічні). Сильно утрудняє вибір існування великої кількості різних фірмових назв насправді ідентичних матеріалів.

За складом можна виділити органічні, мінеральні та металеві покрівельні матеріали.

Доорганічнихвідносяться найстаріші покрівельні матеріали - солома, дранка, і сучасні - бітумні, бітумно-полімерні та полімерні матеріали. Через специфіку органічних речовин такі покрівельні матеріали досить швидко старіють під дією УФ-випромінювання та кисню повітря. Багато хто з них схильний до загнивання і всі ставляться до горючих матеріалів. Довговічність органічних покрівельних матеріалів від 5-7 до 25-30 років.

Коломінеральних(кам'яних) покрівельних матеріалів вже. Це маютьбагатовікову історію сланцеві плитки, керамічна черепиця та сучасні матеріали: азбестоцементні листи (шифер) та цементно-піщана черепиця. Ці матеріали світло-і гнилостійкі. Основним руйнівним впливом їм служить поперемінне заморожування і розморожування. Їх довговічність значно вища, ніж у органічних.

Металевіпокрівельні матеріали в наш час представлені листовими матеріалами з оцинкованої сталі, міді та цинку. З них менш довговічна оцинкована сталь - 30-50 років. Довговічність цинкових і особливо мідних покрівель перевищує 100 років.

За розміром та зовнішнім виглядом покрівельні матеріали можна розділити на такі групи:

штучні(черепиця, природний шифер, «м'яка» черепиця тощо);
листові(азбестоцементні листи, профільовані та плоскі металеві листи, металочерепиця, ондулін та ін.);
рулонні(пергамін, руберойд та їх сучасні модифікації);
плівкові(гумові та полімерні мембрани);
мастичні(бітумні та полімерні мастики).

Цей розподіл досить умовний, т.к. штучні та листові матеріали часто відрізняються лише розмірами. У цьому випадку за кордон між цими групами матеріалів прийнято площу покрівельного елемента 1 м². Також умовною межею між рулонними та плівковими (мембранними) матеріалами прийнята ширина полотнища 1 м. Нижче розглядаються конкретні види покрівельних матеріалів, об'єднані в групи відповідно до наведеної класифікації. Порядок розгляду груп прийнятий з поширеності матеріалів у сучасному будівництві.

Рулонні покрівельні матеріалиНайбільше поширення з 30-х років і дотепер мають рулонні матеріали,серед яких «патріархами» є пергамін, руберойд та толь. У основі лежить картон. Якщо він лише просочений легкоплавким бітумом, це пергамін; якщо просочений картон покривають з двох сторін тугоплавким бітумом і посипають мінеральною крихтою (пісок, слюда), це — руберойд. Ширина рулонів цих матеріалів 1 м, довжина 10-20 м. Тіль випускається у двох модифікаціях: толь безпокровний - аналог пергаміну і толь покривний - аналог руберойду, але як просочувальний і покривний матеріал використовується дьоготь. Через швидку деградацію дьогтю на світлі і, як наслідок, малої довговічності толю, він не рекомендується в ролі покрівельного матеріалу (раціональніший як гідроізоляційний матеріал).

Безумовна вимога до рулонних покрівельних матеріалів – водонепроникність, яка зберігається лише за умови відсутності тріщин та розривів. Тому з урахуванням умов роботи матеріалу на покрівлі (широкий діапазон температур та УФ-опромінення) та необхідності забезпечення пластичності матеріалу під час його укладання (розмотування та приклеювання рулонів) найважливішими показниками якості рулонних матеріалів будуть:

гнучкість (оцінюється за мінімальною температурою, за якої відсутні тріщини при загину смужки матеріалу на стрижні з певним радіусом);
теплостійкість;
міцність на розрив (оцінюється за зусиллям для розриву смужки матеріалу шириною 5 см).

Широке поширення пергаміну і руберойду пояснюється їхньою технологічністю: простота виготовлення матеріалу та простота пристрою покрівлі в широкому діапазоні кутів ухилу та конструкцій даху та з найрізноманітніших підстав. В основному, ці матеріали використовують на дахах з малим ухилом і по бетонній або іншій суцільній основі. Традиційне покрівельнепокриття має вигляд багатошарового (3-5 шарів) килима з пергаміну або підкладкового руберойду (нижні шари) та покривного руберойду (верхній шар), що наклеюються бітумними мастиками. Більш сучасний варіант - руберойд, що наплавляється. В даному випадку покрівельний килим настилається за допомогою газових пальників. При великих кутах нахилу даху можливе кріплення руберойду цвяхами за розкладками. Нестача покрівель з пергаміну та руберойду – невисока довговічність (5-7 років), яка пояснюється низькою міцністю та біостійкістю картонної основи, а також крихкістю на морозі, низькою теплостійкістю та старінням на сонці бітумного сполучного. При тривалій експлуатації матеріал стає жорстким і покрівельний килим при будь-яких деформаціях (температурних, усадкових) розтріскується. Крім того, через крихкість бітумного сполучного на холоді і, як наслідок, неможливості розкачати рулон пристрій покрівлі з руберойду неможливо в зимовий період. Слід зазначити, що в Західній Європі, зокрема в Німеччині, вже багато років бітумні матеріали на картонній основі заборонені до застосування для влаштування покрівель. У сучасних рулонних покрівельних матеріалах для поліпшення властивостей використовуються три основні напрямки:

модифікація бітумного в'яжучого;
заміна картону новою міцною та довговічною основою;
використання нових видів бронюючих посипок.

Найпростіший спосіб модифікації бітуму - введення тонкодисперсних наповнювачів або окислення розплавленого бітуму продуванням повітря через нього, чим підвищують його теплостійкість. Але при цьому не підвищується еластичність бітуму та стійкість його до старіння. Ефективніша модифікація бітуму полімерними продуктами. Полімерні добавки дозволяють розширити інтервал робочих температур бітуму,знижуючи температуру його крихкості та підвищуючи температуру розм'якшення, та забезпечують збереження еластичності в'яжучого тривалий час (тобто підвищують довговічність матеріалу). В даний час для модифікації бітуму використовують, в основному, термоеластопласт атактичний поліпропілен (АПП) - побічний продукт при виробництві поліпропілену, що на вигляд і властивостям нагадує невулканізований каучук, і синтетичні каучуки, зокрема, стирол-бутадієн-стирольний (СБС).

Основні характеристики окисленого бітуму та полімербітумних композицій на основі АПП та СБС наведені в табл. 1.

Табл.1. Основні характеристики бітумних композицій