К вопросу о долговечности материалов для кровли. Часть 1

  Ежедневно инженеры-проектировщики в своей профессиональной деятельности сталкиваются с расчетами, позволяющими сделать оптимальный выбор конструкции кровли. И этот выбор напрямую зависит от качества и физико-механических показателей применяемых материалов. Даже неспециалисту ясно, что при равной нагрузке сечение деревянной балки будет намного больше стальной, что толщина стены зависит от коэффициента теплопроводности применяемого материала и т.п.
  Но как только мы сталкиваемся с выбором конструкции кровли, и особенно плоских мягких кровель, инженерный, имеющий здравый смысл, подход становится не применимым. И действующий, и готовящийся к утверждению СНиП на кровли, фиксируют лишь долголетний опыт применения битумных мягких кровельных материалов.
  Печальный опыт применения материалов на картонной основе показал, что 4–5-слойные кровли текут через 2–3 года и увеличение числа слоев при ремонте не ведет к повышению надежности кровель.
  Внедрение в практику строительства битумно-полимерных материалов на стекло- или синтетической основе позволило разработчикам нового СНиП уменьшить количество слоев, но не изменило прежний подход к разработке нормативных документов по конструкциям мягких кровель, основывающийся на опыте и перестраховке.
  Появление на рынке кровельных материалов импортных и отечественных однослойных полимерных кровельных и гидроизоляционных мембран (ПКГМ) и реально существующая сегодня в мировой и отечественной практике тенденция по расширению использования ПКГМ, нашли отражение в действующей нормативной базе, но внесли дополнительные трудности при выборе типа кровельного материала и конструкции кровельного ковра.
  Но, несмотря на все эти неувязки и скромные объёмы использования (из 370 млн кв. м мягких кровельных материалов в 2000 году менее 1% составили полимерные), появление на потребительском рынке отечественных кровельных мембран на основе этилен-пропилен-диенового каучука позволяет реализовать наиболее сложные технические решения, значительно увеличить долговечность и надежность кровель и гидроизоляции, даже при отсутствии, адекватной свойствам новых материалов, нормативной базы.
  В то же время актуальность широкомасштабного применения полимерных кровельных мембран с каждым годом возрастает, что и нашло отражение в Резолюции Госстроя России от 25 апреля 2000 года. Этим документом, “…в качестве важнейшей задачи Госстроя России, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, отраслевых НИИ, проектных и строительных организаций”, рекомендовано “наращивать производственные мощности и объемы выпуска полимерных кровельных и гидроизоляционных материалов на основе атмосферостойких каучуков”, а Управлению стандартизации, технического нормирования и сертификации Госстроя России – “при корректировке действующей и разработке новой нормативно-технической документации, учесть предложения по применению современных материалов при проектировании, строительстве и реконструкции объектов и сооружений”.
  

Но накопленный опыт квалифицированного применения ПКГМ зачастую противоречит требованиям СНиП и ГОСТов, и даже робкие попытки внести в действующие документы разделы, регламентирующие применение ПКГМ, не системны и лишены логики. Так, требования ГОСТ 30547–97 к рулонным материалам фиксируют лишь фактически достижимые физико-механические показатели для разного класса материалов и не отражают требования, реально необходимые для долговременной и надежной эксплуатации кровель.
   Например, требования к прочности эластомерных материалов различны для вулканизированных и невулканизироанных материалов, но о том как проконтролировать степень вулканизации даже не упомянуто. А новая редакция СНиП при определении конструкции кровли из эластомерных материалов разрешает к применению оба вида, вообще не учитывая какой материал применяется – сырой или вулканизированный, и лишь директивно устанавливает количество слоев в зависимости от уклона. При этом нигде не оговаривается минимальная толщина слоя, что может привести к формально соответствующему нормативу-абсурду.
  Требования к относительному удлинению эластомерных материалов (не менее 300%) отличаются от требований к термопластичным (не менее 200%), а к битумно-полимерным материалам этот показатель вообще не применяется.
  Наиболее ярко подход, фиксирующий фактически достижимые показатели, выражается в требованиях ГОСТ 30547-97 к гибкости рулонных материалов. Разрешая применение битумных материалов на волокнистой основе с гибкостью при 0 °С на брусе c r = 25 мм, через три строки, этот же документ запрещает применение эластомерных материалов с гибкостью при –39 °С на брусе с r = 5 мм. Комментарии, как говорится, излишни!
  Отдельного обсуждения требует и такой показатель кровельных материалов, как долговечность. По утвержденной Госстроем России методике, долговечность битуминозных материалов определяется временем достижения материалом такого состояния, при котором, при испытании на гибкость на брусе r = 25 мм, наличие трещин будет наблюдаться при +5 ... +10oС. Даже у самых лучших битумно-полимерных материалов этот показатель не превышает 15 – 20 лет, тогда как у кровельных мембран на основе EPDM этот показатель, по этой методике, приближается к бесконечности. Тогда на свет появилась, и также утверждена Госстроем России, методика определения долговечности полимерных кровельных материалов, в которой за критерий долговечности принято время, за которое материал достигнет состояния, при котором его относительное удлинение будет равно 50 – 100 %.
  Возникает парадоксальная ситуация: давая заключения о долговечности в 20 – 25 лет для полимерных кровельных материалов, методика искусственно ограничивает срок их службы, хотя при этом их относительное удлинение в 2 – 3 раза превышает показатели битумных материалов, у самых лучших из которых относительное удлинение не превышает 40 % в момент изготовления.
  Обращает на себя внимание и экстраполяция данных ускоренных климатических испытаний. Принимая изменение показателя деформативности полимерных кровельных материалов “по закону, близкому к прямолинейному”, разработчики методики отвергают столетний опыт изучения эластомерных материалов. В любом учебнике можно найти графики старения резин, которые далеко не прямолинейные, а в большинстве случаев близки к асимптотическому закону, и очень резко отличаются друг от друга в зависимости от применяемого полимера.
  Действующая же методика измеряет одним “прямолинейным” аршином любые кровельные материалы без учета природы используемого полимера.
  Результатом такого “дифференциального” подхода к методикам испытаний является то, что становится невозможно объективно сравнить качества различных групп материалов, а следствием из выводов о примерно равных сроках долговечности может быть вопрос: “А зачем вообще нужны ПКГМ, если они не дают никаких преимуществ по сравнению с битумными по долговечности?” Ответы на этот “простой” вопрос приведены в таблице, в которой в качестве типовых представителей выбраны наиболее качественные материалы. Анализируя эти данные, можно сделать вывод: полимерные материалы во времени сохраняют комплекс эксплуатационных свойств на порядок дольше, чем битумно-полимерные (что и требовалось доказать), даже без учета потери посыпки, что приводит к катастрофическому старению битумных материалов. Но существующая нормативная и методологическая база не позволяет сделать это быстро и просто. Для обоснования нужны дополнительные расчеты, результаты испытаний и специальные знания.
  Но несмотря на то, что сегодня есть и логическое и техническое обоснование правомерности устройства однослойных плоских кровель с применением ЕРДМ-мембран, новая редакция СНиП 31–10–2001 снова формулирует требования к мягкой кровле, как элементу здания, в зависимости от типа используемого материала!
  По своей сути количество слоев равносильно коэффициенту запаса прочности при расчетах каких-либо конструкций. Там, где расчетчику достоверно известны нагрузки и свойства материала, применяется нормальный Кзп = 1,15. В случае с кровельными материалами и совокупными нагрузками на них механических и атмосферных воздействий Кзп = 2–4 говорит о том, что нам достоверно не известны ни нагрузки, ни свойства материала. И с этим стоит согласиться.
  Только сформулировав объективные технические требования к кровле (нагрузки) и учитывая физико-механические показатели применяемых материалов, можно квалифицированно переходить к конструкции кровли. При одной и той же нагрузке и эксплуатационных воздействиях: рубероид на горячем битуме – в 5 слоев, наплавляемые битумно-полимерные материалы – в 2 слоя, полимерные мембраны с высокой прочностью и относительным удлинением – в 1 слой!
  Такой логически выстроенный инженерный и имеющий здравый смысл подход и должен быть заложен в предлагаемом к утверждению новом проекте СНиП 31–10–2001 “Кровли”, разработчики которого, наряду с требованием использовать битумные материалы на картонной основе только для временных зданий и сооружений, что является революционным изменением технической политики Госстроя России, на наш взгляд, неправомерно акцентируют внимание проектировщиков и заказчиков на класс битумных материалов, не уделяя полимерным рулонным и мастичным кровельным материалам должного внимания. Разрозненные и несистемные требования к конструкциям кровель с применением полимерных материалов не дают возможности грамотно спроектировать надежную кровлю, и в то же время не позволяют узаконить проверенные временем конструкции кровель.
  Как минимум было бы целесообразным выделить в составе СНиП отдельный раздел с классификацией полимерных кровельных рулонных материалов (эластомерные, термопластичные, термоэластопласты) и полимерных мастик и в нем сформулировать технические требования к конструкциям кровель с их применением.
  Считаем необходимым привлечь к доработке СНиП разработчиков и производителей современных ПКГМ, строительные фирмы, которые имеют опыт применения импортных и российских ПКГМ. Этот опыт и идеология, заложенная при разработке новых ПКГМ, ещё мало доступны нашим проектировщикам, строителям и эксплуатационникам, а тем более чиновникам, от которых зависит принятие принципиальных решений.