Главная / Советы по строительству и ремонту / Кровельные материалы. Водосточные системы
Балластные кровли
Технология устройства плоских кровель по балластной технологии применяется в нашей стране уже около полувека, поскольку она имеет ряд преимуществ перед другими, пусть и менее трудоемкими, конструктивными решениями.
Балластные кровли (с гравийной засыпкой) стали активно применяться в СССР с конца 1960-х гг. после серии серьезных пожаров на предприятиях, битумная кровля которых была ничем не защищена. В результате испытаний в СниП II-26-76 «Кровли» были включены требования к устройству защитного слоя гравия толщиной 10–20 мм на кровлях с уклоном менее 10 %, выполненных из рулонных и мастичных материалов. Эти требования были обусловлены, в том числе, необходимостью предохранения многослойного водоизоляционного ковра, выполняемого на основе дегтевых, битумных и битумно-полимерных материалов от непосредственного воздействия атмосферных факторов и УФ-излучения.
В настоящее время балластная система переживает «второе рождение» на кровлях с более долговечными полимерными мембранами.
|
|
Необычный пример кровли, в конструкции которой балластом служит вода |
Испытания кровель, выполненных из битумных рулонных материалов, с гравийной засыпкой проводились пожарными службами в Москве и Самарканде в конце 1960-х гг. Исследования показали, что слой гравия толщиной 10–20 мм способен полностью предотвратить распространение пламени по поверхности крыши. Тогда была разработана кровельная система по профлисту с высоким профилем, которая нашла применение на крышах многих предприятий (например, Сыктывкарского целлюлозно-бумажного комбината).
Балластные кровли оказались очень практичным решением, поскольку замедляли старение применяемых в то время недолговечных битумных рулонных материалов. Для регионов с высокими ветровыми нагрузками такое решение также оказалось весьма полезным.
Виды балластных кровель и их преимущества
В современной строительной практике применяются три типа балластных кровель:
• неэксплуатируемые (с гравийной засыпкой);
• эксплуатируемые (с поверхностью из бетонных плит или из тротуарной плитки);
• «зеленые» кровли.
При этом все типы балластных кровель могут быть как обычными, так и инверсионными. Независимо от того, какой вариант выбран, балласт играет важную роль, защищая слой гидроизоляции от негативных факторов окружающей среды: воздействия ветровой нагрузки, перепадов температур и УФ-лучей. Применение балласта на крышах с уклоном менее 2 % позволяет избежать образования на поверхности гидроизоляции скопления воды, высыхание которой приводит к концентрации напряжений в трещинах образующейся корки грязи. Благодаря тому, что под балласт затруднен доступ кислорода, гидроизоляционный слой не подвержен риску возгорания в той степени, как на открытом воздухе.
Балласт – оптимальное средство противодействия ветровой нагрузке. Одним из требований для надежной конструкции плоской крыши является ветроустойчивое решение ее краев (периметра). Сила на отрыв, возникающая под воздействием воздушных потоков, часто недооценивается. При этом специалисты единодушны в том, что гидроизоляционное покрытие срывает, как правило, только тогда, когда края кровли недостаточно укреплены от разрушающего воздействия ветровых нагрузок. Практика повреждений однозначно подтверждает это высказывание.
К числу преимуществ балластной кровли относится возможность полезного использования площади крыши, в том числе для создания зеленых насаждений.
Необходимо отметить, что технологически возможна комбинация классической балластной и инверсионной системы (см. рис. 2-4), где мембрана расположена между слоями утеплителя. Это решение позволяет максимально защитить мембрану от механических повреждений и исключить возможность выпадения конденсата на внутренней стороне мембраны при холодных ливнях.
|
|
Балластная кровля с гравийной засыпкой |
Конструктивные особенности
Главное условие для создания балластных кровель – наличие основания с дополнительной несущей способностью на вес балласта – 100-250 кг/м2 (армированный монолитный бетон, плиты из сборного железобетона, металлический профилированный лист с высоким профилем и др.).
Необходимо отметить, что технологически возможна комбинация классической балластной и инверсионной системы (см. рис. 2-4), где мембрана расположена между слоями утеплителя. Это решение позволяет максимально защитить мембрану от механических повреждений и исключить возможность выпадения конденсата на внутренней стороне мембраны при холодных ливнях.
Конструкция балластной кровли зависит от типа применяемой мембраны и балласта (рис. 3-4). Как правило, в качестве теплоизоляционного слоя применяют жесткие плиты из пенополистирола (преимущественно из экструдированного пенополистирола), но допустимо применение утеплителя из минеральной ваты высокой прочности или их комбинация.
 |
 |
Рис. 1. Применение пеностекла в конструкции инверсионных кровель: 1 - железобетонное основание; 2 - стяжка с уклоном для стока воды; 3 - битумный праймер (грунтовка); 4 - пеностекло FOAMGLAS, приклеенное горячим модифицированным битумом; 5 - битумная гидроизоляция, приклеенная горячим модифицированным битумом; 6 - экструдированный пенополистирол (между слоями из геотекстиля); 7 - тротуарная плитка |
Рис. 3. Конструкция кровли с балластом из гальки и гидроизоляцией из ТПО-мембраны: 1 - несущее основание; 2 - пароизоляция; 3 - теплоизоляция (пенополистирол или экструдированный пенополистирол); 4 - гидроизоляционная мембрана; 5 - речная галька |
Определения «балластные кровли» в СНиПах не встречается, там фигурирует только противопожарная засыпка. По моему мнению, балластными можно считать только конструкции инверсионных кровель (в настоящее время на них приходится порядка 30 % всех объектов с пригрузом), где засыпка, плитка и т.д. предотвращают всплытие утеплителя. Во всех остальных случаях покрытие играет роль не балласта, не пригруза, а защитного слоя.
В скандинавских странах очень популярны балластные крыши, в конструкциях которых в качестве пароизоляции использовано пеностекло. Пример такого решения показан на схеме (рис. 1). Смысл таких кровель заключается в том, чтобы полностью исключить риск разрушения гидроизоляции из-за выходящих из здания водяных паров. Утепление экструдированным пенополистиролом позволяет избежать замораживания гидроизоляционной мембраны. В результате, срок службы таких кровель в несколько раз больше, чем у традиционных конструкций.
Если теплоизоляция выполняется из пенополистирола, а гидроизоляция – из ПВХ-мембраны, их требуется разделить слоем геотекстиля или стеклоткани, чтобы предотвратить «миграцию» пластификаторов.
Во избежание механических повреждений мембраны (независимо от ее типа) необходимо устройство защитного слоя из геотекстиля плотностью 300-500 г/м2.
Пригруз гравием. Для пригруза применяются речная галька, гравий или щебень (фракция 20-40). Наличие песка недопустимо, так как в процессе эксплуатации здания он может забить водосточную систему. Рекомендуемая толщина засыпки гравием – не менее 50 мм. В зонах с повышенной ветровой нагрузкой по периметру кровли и в ее углах, в связи с возможностью выдувания гравия от парапетов, требуется более толстый слой гравия (толщина слоя рассчитывается в зависимости от действующей ветровой нагрузки). В таких случаях рекомендуется также вместо гравия использовать тротуарную плитку.
 |
 |
Рис. 2. Комбинированная кровля: 1 – щебень гранитный фракции 20-40; 2 – защитный слой (геотекстиль); 3 – теплоизоляция (экструдированный пенополистирол); 4 - разделительные слои (геотекстиль или стеклохолст); 5 – гидроизоляционная мембрана «Протан»; 6 – теплоизоляция (экструдированный пенополистирол); 7 – пароизоляция; 8-бетон |
Рис. 4. Конструкция кровли с балластом из гравия и гидроизоляцией из ПВХ-мембраны: 1 - несущее основание; 2 - пароизоляция; 3 - теплоизоляция (пенополистирол или экструдированный пенополистирол); 4 -разделительный слой (геотекстиль); 5 - гидроизоляционная мембрана; 6 - речная галька |
В случае применения балласта из остроконечного щебня не рекомендуется активно эксплуатировать кровлю, не рекомендуется ходить, так как возможно механическое повреждение мембраны. Поэтому эксплуатируемые зоны (например, если на кровле имеется оборудование, требующее технического обслуживания) всегда покрываются тротуарной плиткой.
Дмитрий Сиденко, канд. техн. наук, руководитель сектора организации и технологии кровельных работ ЦНИОМТП, г. Москва
Балластные кровли занимают свою заслуженную нишу среди различных видов конструкций кровель. Функциональное назначение балласта может быть разное: от простого пригруза, до механической и теплоизоляционной защиты кровельного ковра. В первую очередь это связано с дальнейшей эксплуатацией поверхности крыши, обслуживанием оборудования, находящегося на ней, высотным и климатическим расположением здания. Данная конструкция кровли требует высокого качества изготовления гидроизоляционного ковра, правильного устройства разделительных слоев и организации отвода воды. Это связано с тем, что при ремонте балластных кровель значительно возрастает стоимость работ. Часто встречается и частичное покрытие кровли защитным слоем, например, создание пешеходных дорожек для персонала, обслуживающего различное оборудование. Исходя из высоких требований к балластным кровлям, в качестве кровельного материала лучше применять полимерные материалы, как более долговечные, не боящиеся застоев воды и не подверженные гниению.
Эксплуатируемые крыши (рис. 5), в зависимости от проектного решения, могут быть рассчитаны на передвижения по ним как людей, так и автотранспорта.
Покрытия, выдерживающие нагрузку от человека, выполняются из морозостойких материалов (каменных плит, бетона, керамики и др.). Плиты применяют и для покрытия дорожек на озеленяемых крышах, и, как это уже говорилось выше, для обустройства эксплуатируемых участков кровель с гравийной засыпкой. Слой, защищающий мембрану, выполняется из геотекстиля.
Евгений Спиряков, руководитель проекта LOGICROOF Корпорации «ТехноНИКОЛЬ»
На старых кровлях, покрытых гравием, со случайно образовавшейся растительностью, или на крышах с озеленением возникают прямые биологически-химические воздействия на кровельную изоляцию вследствие образования корней и разложения органических веществ. В соответствии с этим при устройстве балластной кровли и выборе материала очень важно учитывать следующие требования: устойчивость материалов, входящих в состав кровельного «пирога», к кислотам, к воздействию микроорганизмов, к воздействию сильнощелочных pH-значений. Эти показатели являются неотъемлемыми критериями оценки материала.
Особое значение для озелененных кровель, для кровель, покрытых гравием, и свободно обдуваемых кровель в отношении наличия необходимого количества воды для растений при возведении озеленения с постоянным балансом между избытком воды и водяным паром, между максимальным объемом воды после выпадения осадков и остаточной влажностью при засухах также имеет стойкость к гидролизу.
Вольфганг Эрнст, специалист в области исследований кровельных материалов, проводил опыт «стойкость к воздействию микроорганизмов», где испытывалось более 100 образцов различных групп материалов: ЭПДМ, ТПО, ПВХ, EVA, PYE, жидкие синтетические материалы… При проведении теста образцы кровельных покрытий закопали в компост на 6 месяцев. Оценивалось увеличение/уменьшение гибкости по сравнению с новым материалом. По результатам проведенных исследований были выявлены и частные образцы, показатели которых были неудовлетворительные как в подгруппе ТПО, так и в подгруппе ПВХ. Но в целом, учитывая все показатели, – ПВХ-мембраны показали стойкость к микроорганизмам выше, чем у ТПО. Поэтому в любом конкретном случае необходимо рассматривать каждого конкретного производителя как ПВХ-, так и ТПО-мембран.
Корпорация «ТехноНИКОЛЬ» имеет большой опыт поставки материалов на балластные эксплуатируемые и неэксплуатируемые кровли. Основные преимущества балластной кровли: низкая стоимость, уменьшенное количество швов за счет применения рулонов наибольшей ширины, высокая скорость монтажа и повышенная атмосферостойкость. Но не стоит забывать и про ее особенность: низкую ремонтопригодность.
 |
 |
Рис. 5. Схема эксплуатируемой крыши (а - с покрытием из тротуарной плитки; б - с покрытием из асфальта): 1 - бетонное основание; 2 -уклонообразующий слой; 3 - гидроизоляционная мембрана; 4 -экструдированный пенополистирол; 5 -геотекстиль; 6 - сухая цементно-песчаная смесь; 7 - тротуарная плитка; 8 - полиэтиленовая пленка; 9 - армированная ж/б плита; 10 - асфальт (1 или 2 слоя) |
|
На эксплуатируемые крыши, которые подвергаются большим механическим нагрузкам (например, транспортных средств), поверх гидроизоляционного ковра необходимо уложить бетонную армированную плиту толщиной не менее 100 мм или выполнить бетонную стяжку, чтобы распределить давление и предотвратить повреждение мембраны. При этом в конструкции кровли необходимо предусмотреть технологически требуемые разделительные и защитные слои, соответствующие применяемым материалам.
Засыпка грунтом (озеленение). Поскольку озеленение, как правило, не проводят непосредственно на гидроизоляционном слое, поверх мембраны кладут в определенной последовательности еще несколько слоев: защитный (геотекстиль), дренажный, фильтрующий и грунт (толщина слоя грунта зависит от выбранного способа озеленения - интенсивный или экстенсивный). Именно эти слои и играют роль балласта в конструкции «зеленой» кровли (рис. 6). Во многих странах мира в качестве дополнительной защиты гидроизоляционного слоя используют строительные маты, изготовленные из вторично переработанных пластиков.
«Зеленые» кровли – это самая технологически сложная система из всех решений балластных кровель. Поскольку здесь имеется множество нюансов, тема эта требует отдельной статьи.
Игорь Сухинин, руководитель отдела технической поддержки представительство Firestone Building Products в России
В настоящее время на российском рынке представлены два типа мембраны Firestone: EPDM и ТПО. Наиболее экономичной и универсальной является балластная/инверсионная кровельная система. Она характеризуется наименьшей стоимостью и быстротой монтажа. Преимущество данной системы заключается в использовании листов мембраны большого размера (ширина листов EPDM - до 15,25 м, ширина листов мембраны ТПО - до 3,05 м). Использование балластного слоя повышает огнестойкость крыши. Кровельная мембрана, находясь под слоем балласта и теплоизоляции (иверсионная система), не подвержена влиянию окружающей среды и механическим воздействиям. Кровельное покрытие при реконструкции легко демонтируется, и крыша может быть модернизирована, удаленная же мембрана используется повторно. Балластные системы имеют высокое сопротивление ветровым нагрузкам. Инверсионная система идеально подходит для эксплуатируемых крыш, на которых происходит регулярное пешеходное движение.
Балластная система – это оптимальное решение для бетонных оснований и для ремонта старых кровель без снятия существующего кровельного покрытия. К недостаткам данных систем можно отнести дополнительную, 50-70 кг/м2, нагрузку балласта на несущую конструкцию крыши и ограничение уклона крыши - 10 %.
 |
 |
Монтаж тротуарной плитки на эксплуатируемой кровле |
|
Инверсионные кровли
Балластные кровли могут выполняться и по системе инверсионных кровель: теплоизоляция укладывается поверх гидроизоляции и пригружается балластом (рис. 7). Для того чтобы мелкие частицы пыли не проникли в теплоизоляционный слой, рекомендуется предварительно укладывать фильтрующий слой из геотекстиля. Балласт поверх плотного геотекстиля гарантирует защиту от вспучивания плит и препятствует их всплытию при ливневых осадках.
Стоит отметить, что конструкция инверсионной кровли не требует устройства пароизоляции, функцию которой выполняет гидроизоляционный ковер. Однако в данном случае необходимо создание уклона не менее 1,5-2 % для обеспечения свободного стока воды с поверхности мембраны. По требованиям строительной физики инверсионные кровли со стоячей водой недопустимы, так как в этом случае возможно возникновение «мостиков холода» и промерзание кровельного «пирога». Поэтому если инверсионные кровли планируется озеленять или использовать для передвижения транспортных средств, то необходимо устройство слоя свободной диффузии влаги, например, засыпка гравием или укладка разделительного ковра (защитный дренажный фильтрующий слой или нетканое полотно), который обеспечит ее удаление из «пирога».
Андрей Кашабин, начальник технического отдела ООО «ПЕНОПЛЭКС СПб»
При возведении балластных кровель подрядчики часто используют щебень с острыми краями вместо промытого гравия, к тому же без применения разделительного слоя и с включением мелких частиц и мусора. Требуется дополнительный контроль со стороны службы заказчика, так как эта экономия может привести не только к засорению системы водостока, но и к повреждению мембраны.
|
|
Пример организации эксплуатируемой кровли с покрытием из тротуарной плитки |
Гидроизоляционный слой
Гидроизоляционный слой (полимерная или полимерно-битумная мембрана) в конструкции балластной кровли защищена от воздействия УФ-излучения. С одной стороны, это предотвращает старение материала, а с другой, - подвергает его риску разрушения под воздействием грибков и бактерий, которые неизбежно начинают развиваться в комфортной для них теплой и влажной среде.
Вячеслав Зайцев, технический специалист фирмы Duraproof Dichtungssysteme GmbH
Материалы из ПВХ и ТПО в качестве гидроизоляции используются в Европе мало в силу их химического состава. Поскольку на ЭПДМ-мембраны УФ-лучи и микроорганизмы негативного воздействия не оказывают, они применимы в конструкциях любых кровель – нагружаемых и ненагружаемых. Поскольку создание балластных кровель процесс трудозатратный, на них рекомендуется использовать материалы с продолжительным сроком службы - ЭПДМ.
К слову, пожар, как правило, возникает не на поверхности полимерной кровли (на битумных это возможно при производстве работ), а внутри помещения. Поэтому группа горючести материала большой роли может особенно и не играть. При использовании материалов с хорошей группой горючести наблюдались случаи, когда при видимом отсутствии пламени на поверхности кровли происходило тление утеплителя в конструкции в течение суток - двое, после чего происходило новое возгорание или обрушение перекрытия. Поэтому нельзя воспринимать балласт как панацею от распространения огня.
Особенно разрушительно воздействие грибков и бактерий для ПВХ-мембран, так как они «выедают» пластификаторы. Поэтому для устройства балластных кровель применяют ПВХ-мембраны, в химический состав которых введены фунгициды*. Считается, что фунгициды экологически небезопасны, однако они применяются в мизерных количествах, не оказывают воздействия на окружающую среду и здоровье человека.
Александр Смирнов, генеральный директор строительной компании ООО «Гидропруф».
Главным преимуществом балластных кровель является возможность их активной эксплуатации круглый год. Гидроизоляционная мембрана находится под постоянной защитой от воздействия атмосферных осадков и УФ-лучей верхними слоями пирога, что значительно увеличивает срок ее службы. Среди недостатков данной системы следует отметить следующие. Балластная система создает значительные нагрузки на кровле и по этой причине невозможно ее повсеместное применение. Она требует больших трудовых и финансовых затрат по сравнению со стандартными кровельными пирогами. Мой совет: если решено сделать на кровле балластную систему, выбирайте надежного подрядчика, с опытом по устройству подобных систем. Недобросовестно выполненные работы приведут к протечкам, что в свою очередь может привести к частичному или полному демонтажу кровельного пирога.
 |
 |
Рис. 6. Конструкция озелененной кровли: 1 – несущее основание; 2 – пароизоляция; 3 – теплоизоляция (пенополистирол); 4 – гидроизоляционная кровельная мембрана (ТПО); 5 – защитный слой (геотекстиль); 6-9 - балласт (6 – дренаж; 7 – фильтрующий слой; 8 – растительный грунт; 9 – зеленые насаждения) |
Рис. 7. Стандартная конструкция балластной инверсионной кровли: 1 - бетонное основание; 2 - геотекстиль; 3 - гидроизоляционная мембрана (ПВХ); 4 - геотекстиль; 5 - теплоизоляция; 6 - разделительный слой (геотекстиль); 7 - балластный слой гравия. |
ТПО-мембраны, в составе которых пластификаторов нет, не подвержены разрушительному воздействию грибков и бактерий. Балластные конструкции оптимальны для данного типа мембран, так как в таком случае сводятся «на нет» их основные недостатки:
• ТПО-мембраны имеют группу горючести Г2-Г4, а в составе балластных кровель многократно снижается риск их возгорания.
• У ТПО-мембран выше коэффициент температурного расширения, однако балласт нивелирует и это свойство.
Эксплуатируемые кровли на крышах общественных объектов позволяют использовать для практических целей значительные площади городских территорий
При устройстве балластной кровли полотнища полимерных (или полимерно-битумных, в один – два слоя) мембран свариваются между собой и дополнительно механически крепятся по периметру, а по всей поверхности пригружаются балластом.
ЭПДМ-мембраны выпускаются в виде полотнищ большой площади (до 900 м2), поэтому применение этого материала позволяет максимально использовать его преимущество, накрывая большие площади одним рулоном (соответственно, образуется малое количество швов).
Николай Еремин, продакт-менеджера изоляционного подразделения «Сен-Гобен Изовер» компании «Сен-Гобен Строительная Продукция Рус»
Балластные кровли действительно имели достоинства и получили широкое применение в нашей стране в 1960-1970 гг. Серьезное улучшение УФ-стойкости гидроизоляционных материалов, а также улучшение их противопожарных свойств в значительной степени нивелировали необходимость балластных кровель. Современные материалы позволяют монтировать кровли, не насыпая балласт и достигать тех же преимуществ. В последнее время балластные кровли все больше трансформируются в инверсионные эксплуатируемые. В тех случаях, когда необходимость в эксплуатируемых крышах отсутствует, экономически более целесообразны кровли с гидроизоляционной мембраной на основе ПВХ и утеплителем из жестких стекловолокнистых плит.
Пример сочетания гравийной засыпки и зеленых насаждений
«Ложка дегтя»
В настоящее время в России применение балластных кровель ограничено в силу трудоемкости процесса их устройства. Кроме того, такие кровли требуют значительных затрат при ремонте.
Наиболее экономичная конструкция кровли - с засыпкой гравием, - применяемая с советских времен, имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, такую крышу нельзя эксплуатировать, а во-вторых, поднять наверх и уложить несколько тонн гравия сложнее, чем закрепить материал механически. (Единственное достоинство такого решения – повышение противопожарных характеристик конструкции, но в таком случае можно найти более простые решения, например, использовать ПВХ-мембраны группой горючести Г1 или Г2.)
Впрочем, с развитием технологий эксплуатируемых и зеленых кровель, популярность балластных конструкций за последнее десятилетие значительно выросла.
Покрытие из тротуарной плитки на кровле делает оборудование, установленное на крыше, доступным для эксплуатационных служб
Михаил Яборов, ООО «ТемпСтройИзоляция»
По оценкам трудоемкости и себестоимости в настоящее время подрядчику выгоднее на кровлях монтировать механически закрепленную систему. Наша организация выполняла объекты с мембраной ЭПДМ (США). Там, благодаря широким рулонам мембраны, можно одним куском материала закрывать значительные площади, и в сочетании с ЭПДМ применение балласта было оправдано. Опыт эксплуатации балластных кровель на корпусах офисного центра Газпрома на ул. Наметкина показал и такую особенность кровель. Вороны, привлеченные блеском световых фонарей или красноватым цветом гранитного щебня, подымали камешки и роняли вниз, в том числе на фонари. В итоге с участием нашей организации при ремонте кровель на ряде корпусов щебень был заменен на тротуарную плитку.
Эксплуатируемая кровля многоэтажного здания
В настоящее время в нашей стране технология устройства балластных кровель с гравийной засыпкой имеет ограниченное применение
Snoska
* Фунгициды – химические препараты из группы пестицидов. Эти препараты уничтожают или предупреждают развитие спор или мицелия патогенных грибков, а также бактерий
Источник: журнал «Кровли»
Информация рубрики базируется на опыте профессиональных строителей, нормативных документах, рекомендациях производителей стройматериалов, оборудования и комплектующих.
Есть интересная статья или совет? Пишите: office@62tender.ru