Физические воздействия на крышу дома
Наружные и внутренние воздействия на крышу тепла, холода, ветра, дождя, снега и звука, а также механических сил и водяного пара пытаются объяснить с точки зрения строительной физики и отсюда сделать выводы для конструирования, определения последовательности слоев и выбора материалов. Целью проектирования крыши является создание комфортных условий в здании, при этом экономические, технические и архитектурные аспекты не являются решающими. Здоровью человека и его самочувствию может быть причинен вред слишком сухим воздухом, переохлаждением наружных конструкций, неблагоприятным воздействием излучений, образованием грибковой плесени.
Тепло, холод. Температурные воздействия изменяются постоянно. Даже часовые колебания температур могут быть значительными, а годовые амплитуды могут достигать 100 °С. В зависимости от расположения теплоизоляции и толщины бетонной плиты покрытия, т. е. в зависимости от аккумулирующей способности конструкции, были выявлены следующие особенности плоских крыш.
Легкие несущие перекрытия, используемые в качестве верхней оболочки вентилируемой крыши, а также теплой крыши с металлическими элементами, испытывают большие перепады температур.
Поэтому для вычисления продольного удлинения массивных перекрытии при исходной температуре при монтаже около 10 °С в расчет следует принимать разность температур 5 °С, для верхней оболочки из легкого бетона и древесины 75 °С, для металлического и асбестоцементного кровельного слоя — 100 °С.
Температура поверхности кровли существенно влияет на стойкость гидроизоляции. Значительное влияние на нагревание поверхности оказывает ее способность к отражению солнечного облучения, поглощению тепла и, прежде всего, охлаждению ее ветром. Образование изморози на рулонных битумных крышах после холодных ночей или в начале года, когда температура воздуха не снижается ниже точки замерзания, показывает, что с поверхности крыши отводится значительное количество тепла. Измерение температуры поверхности крыши показывает, что в утренние часы она нередка на 8 °С ниже температуры окружающего воздуха.
Температура незащищенной поверхности рулонной гидроизоляции расположенной поверх теплоизоляционных слоев, достигает летом значении свыше 85 °С, а температура поверхности зимой бывает равна - 15 °С. Окраска, отражающая ультра фиолетовое излучение, и гравийная посыпка могут уменьшить разрушительное воздействие большой разности температур. Гравийная посыпка слоем 5—6 см снижает температуру поверхности при применении рулонной битумной гидроизоляции поверх слоя теплоизоляции на 19—25 С.
Ветер. Форма крыши, высота и место расположения здания определяют воздействие на нее ветрового давления и отсоса. Особенно велики эти воздействия в краевых зонах крыши, где они могут приводить к внезапным повреждениям. Отсос может составлять 250-300 кПа. Не следует недооценивать влияние ветра на температуру поверхности крыши. Так, при обычной холодной погоде с сильным ветром отводится больше тепла, чем при очень низких температурах и безветрии.
Дождь, снег, лед. Основным требованием, предъявляемым к плоским крышам, является водонепроницаемость. Лежащий на крыше снег можно рассматривать как дополнительную теплоизоляцию. А вот талая вода и образование льда при быстрой смене между дневными плюсовыми и ночными минусовыми температурами опасны для гидроизоляции, как и дождевая вода. Поэтому из-за опасности замерзания следует избегать расположения водосточных желобов по наружной поверхности стен отапливаемых зданий. На крышах, не имеющих уклона, часто образуются лужи, опасные для гидроизоляции крыши.
Ультрафиолетовое излучение. Коррозия. Эрозия. Несмотря на широкое применение рулонной гидроизоляции из искусственных материалов, до сих пор наиболее эффективной защитой кровельной изоляции от действия ультрафиолетового излучения является гравийная посыпка Наряду с ней для защиты гидроизоляции крыши могут быть использованы окраска с высокой отражательной способностью и посыпка мелким гравием. Прямое солнечное облучение приводит к перегреву и вызывает химические процессы в opганических веществах покрытий, например улетучивание легких составляющих битума, что повышает хрупкость материала. При этом в мастериале образуются места для проникания воды, которая, попав в трещины, швы и стыки, начинает разрушение конструкции. Особенно пагубно попеременное замерзание и оттаивание воды.
Механические воздействия. Плоские крыши должны быть удобны для осуществления контроля, ухода и ремонта. Само собой разумеется, что гидроизоляционные покрытия эксплуатируемых террас следует защищать от повреждений. Но и обычные плоские крыши требуют защиты. Так, нужно предотвратить обрывы битумного рулонного ковра или пленочного покрытия при срыве всей кровли вследствие отсоса. Однако причиной значительных повреждений могут стать также установленные антенны, подмости, растяжки для проводов, потерянные гвозди и т. д. К механическим воздействиям, которые могут привести к повреждениям, относятся также вибрация, продольные деформации вследствие намокания, усадки и ползучести, а также силы торможения на крышах, используемых для стоянки автомашин.
Огонь. Большая часть материалов, используемых для устройства кровельных покрытий и гидроизоляции, относится к категории сгораемых. К ним принадлежат рулонные гидроизоляционные материалы и искусственные пленки. Деревянные конструкции и сгораемые изоляционные материалы создают значительную пожарную опасность. Поэтому для устройства плоских крыш предпочтительны строительные материалы, которые в отношении поведения при огневом воздействии и огнестойкости конструкций принадлежат к соответствующему классу. Крыши должны быть стойкими в отношении открытого огня и лучистого тепла.
Поведение строительных конструкций при огневом воздействии зависит не только от вида материалов, но особенно от вида поверхности и массы, связи с другими материалами, вяжущих, а также перерабатывающей техники.
Звук. При проектировании и устройстве крыш следует учитывать влияние воздушного шума, например шум авиационных двигателей и его дальнейшее распространение в помещении. Легким конструкциям крыш, к которым в первую очередь принадлежат деревянные конструкции, для обеспечения звукоизоляции не хватает собственной массы. Тяжелые конструкции с монолитными бетонными плитами передают звук, проникший в помещение, через стены в другие помещения.
Все требования в отношении звукоизоляции отдельных домов должны быть с полным правом отнесены также к звукоизоляции между квартирами. Следовало бы устраивать двойные перегородки, а также разделять широким швом междуэтажные перекрытия и кровельные покрытия. Других решений, повышающих звукоизоляцию, практически нет, поскольку только устройство разделяющего шва позволяет предотвратить передачу ударного шума.
Влажность. Конструкция и последовательность слоев должны препятствовать образованию конденсата. Многослойные конструкции из слоев с различным сопротивлением диффузии паров неблагоприятны и являются часто причиной конденсации паров. Высокая относительная влажность воздуха уже при небольшом охлаждении приводит к образованию конденсата.
Поэтому основное требование, которое вытекает из законов строительной физики, состоит в том, что паровоздушная смесь по мере своего продвижения должна испытывать все меньшее сопротивление. Однако в зависимости от времени года и погодных условий направление перемещения паров может меняться. Взаимное расположение отдельных слоев и прежде всего свойства соответствующих материалов имеют решающее значение для состояния и функционирования крыши.
Располагаемая снаружи гидроизоляция крыши играет, как правило, отрицательную роль. Последовательность слоев будет правильной, если обеспечит задержание водяного пара в теплой зоне конструкции, чтобы тем самым как можно меньшее количество этого пара проникало к холодным слоям и могло там конденсироваться. Если конденсации тем не менее избежать невозможно, то зона конденсации должна быть в состоянии воспринять без повреждений конденсационную влагу, чтобы затем при благоприятных температурах она могла снова испариться и в виде пара выйти наружу. Ни в коем случае нельзя допускать конденсации водяных паров в толще слоя теплоизоляции.
С использованием: Трефф Э. Долговечные конструкции плоских крыш. Москва. Стройиздат. 1988 г.
