СУЩЕСТВУЮЩИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ СОВМЕЩЕННЫХ ПОКРЫТИЙ - Совершенствование теплозащиты совмещенных покрытий гражданских зданий в условиях сухого жаркого климата

В настоящее время крыши многоэтажных гражданских зданий проектируются из сборных железобетонных элементов. Это обусловлено прежде всего высокой надежностью по сравнению с традиционными крышами. Такие крыши выполняются, как правило, малоуклонными с внутренним водоотводом. Применяются три типа конструкций крыш: чердачные, бесчердачные (совмещенные) и эксплуатируемые (рис.1.7).

Рекомендации по типу конструкции крыши, метода гидроизоляции покрытия и системы водоотвода осуществляется с учетом назначения здания, его этажности, климатических условий района строительства представлены табл. 1.3 [12].

Совмещенные крыши - это пологие бесчердачные покрытия, в которых крыша совмещена с конструкцией чердачного перекрытия, а нижняя поверхность является потолком помещений верхнего этажа. Совмещенные крыши рекомендуется устраивать пологими, с уклоном 2,5% в виде гидроизоляционного ковра, выполненного из рубероида в три слоя [2]. По сравнению с чердачными, такие крыши стоят дешевле, требуют при возведении меньших затрат труда и поэтому широко распространены в современном строительстве [1].

А - чердачные; б - бесчердачные.

Рис. 1.7. Принципиальные схемы крыш из железобетонных элементов

Обозначение климатических районов в таблице дано в соответствии с СНиП 2.01.01-82.

При устройстве совмещенной крыши весьма целесообразно в одном монтажном элементе сочетать несущие тепло-, гидроизоляционные и вентиляционные функции, создавая крупноразмерную панель большой заводской готовности [2].

По конструктивным признакам совмещенные покрытия делятся на три группы:

Покрытия из крупных панелей заводского изготовления, монтируемые в один прием:

    § однослойны из легких и ячеистых бетонов (керамзитобетон, пенобетон, газобетон, газосиликат и др.); § коробчатого сечения с заполнением полости теплоизолирующим материалом; § двумя железобетонными плитами, между которыми заложен утеплитель (рис. 1.8)

Таблица 1.3

Выбор конструкций крыш и их уклонов в зависимости от типа зданий и климатических условий района строительства [25].

Покрытия из крупных панелей заводского изготовления, монтируемые в два приема (рис. 1.9 а)

А, б - однослойные панели (1 - несущий утеплитель из легкого бетона, керамзитобетон, пенобетон, газобетон, газосиликат; 2 - гравий светлых тонов, втопленный в битумную мастику; 3 - гидроизоляционный ковер из рубероида; 4 - каналы осушающей вентияции); в - панели коробчатого типа, г - панели из двух ребристых плит (1 - коробчатая панель из железобетона или армоцемента; 2 - жесткий или гибкий утеплитель: пеностекло, минераловатная плита; 3 - прослойка осушающей вентиляции; 4 - гидроизоляционный ковер из рубероида; 5 - гравий светлых тонов, втопленный в битумную мастику; 6 - железобетонная ребристая плита).

Рис. 1.8. Конструкции совмещенных покрытий

Комплексные панели покрытий повышенной заводской готовности (рис.1.10) совмещают несущие, паро - и теплоизоляционные функции. Они состоят из двухслойных плит, нижний слой (несущая основа) которых - из тяжелого железобетона, верхний -- из ячеистого бетона или керамзитобетона, пенопласта, фибролита. Комплексные панели могут быть различных конструкций. В качестве несущей основы иногда применяют сборную предварительно напряженную плиту. Пароизоляцией служит рубероид марок РПП-300А (Б; В) и РПЭ-300. Комплексные панели покрытий повышенной заводской готовности позволяют исключить в построечных условиях операции по устройству паро - и теплоизоляции, цементно-песчаной стяжки, грунтовки основания и выполнения гидроизоляционных слоев [1].

А - с несущим утеплителем (1 - несущая железобетонная плита; 2 - несущий утеплитель из легкого бетона: керамзитобетон, пенобетон, газобетон; 3 - каналы осушающей вентиляции; 4 - гравий светлых тонов, втопленный в битумную мастику; 5 - гидроизоляционный ковер из рубероида); б - с засыпанным утеплителем (1 - несущая многопустотная или сплошная плита; 2 - утеплитель - керамзит, доменный шлак; 3 - цементная или асфальтовая стяжка; 4 - четыре слоя рубероида на горячей битумной мастике; 5 - светлый гравий в битуме);

Рис. 1.9. Конструкции совмещенных покрытий

В качестве несущей основы иногда применяют сборную предварительно напряженную плиту. Пароизоляцией служит рубероид марок РПП-300А (Б; В) и РПЭ-300.

Совмещенные крыши бывают:

    - невентилируемые, отличающиеся простотой устройства, но требующие в построечных условиях защиты утеплителя от увлажнения; - частично вентилируемые через поры или каналы в толще панели; - вентилируемые, имеющие каналы (прослойки), предназначенные для сушки утеплителя и предупреждения вздутий рулонного ковра кровли.

1 - кровельный ковер; 2 - стяжка; 3 - теплоизоляция; 4 - пароизоляция; 5 - несущая плита

Рис. 1.10. Комплексная панель покрытия повышенной заводской готовности

Невентилируемые крыши (называемые ранее теплыми) - это однослойные крыши, в которых утеплитель и кровля лежат на несущей конструкции [34].

Невентилируемые совмещенные покрытия могут иметь два конструктивных решения -- с теплоизоляцией, раздельной от несущей конструкции и совмещенной с ней.

В конструкцию невентилируемого совмещенного покрытия входит:

    - несущая плита; - пароизоляция - битумная мастика или рулонные материалы; - утеплитель - 2-х слойный (шлак, а по верху - плитный утеплитель). Толщина принимается по расчету; - выравнивающая стяжка из цементно-песчаного раствора или асфальтобетона толщиной 15-20 мм, если утеплитель сыпучий - стяжка 25-30 мм с армирующей сеткой; - рулонная кровля.

Невентилируемые крыши применяют в тех случаях, когда исключается накопление влаги в покрытии в период эксплуатации. Такие покрытия могут выполняться с теплоизоляцией, совмещенной с несущей конструкцией (рис.1.11).

невентилируемая крыша

Рис. 1.11. Невентилируемая крыша

Пароизоляционный слой в виде одного или двух слоев рубероида или пергамина на мастике предусматривают для защиты теплоизоляции от увлажнения водяными парами, проникающими со стороны внутренних помещений. В качестве утеплителя применяют плитные или сыпучие теплоизоляционные материалы. При выборе теплоизоляционных материалов учитывают их прочность и деформационные свойства под действием эксплуатационных нагрузок. Поверх теплоизоляции делают выравнивающий слой (стяжку) из цементного раствора. По стяжке устраивают кровлю. Ее выполняют из рулонных кровельных материалов в несколько слоев. Наклеивают их на холодную или горячую мастику. Для защиты гидроизоляционного ковра от повреждений делают защитный слой в виде насыпок из песка или мелкозернистого гравия, втопленного в верхний слой мастики, или слоя рубероида.

Утеплителем для невентилируемых совмещенных крыш служат доменные и котельные шлаки средней плотностью 500 - 1000 кг/м3, керамзит, пенокерамзит, пеностекло, пенобетон и др.

Невентилируемые крыши построечного изготовления всегда имеют пониженные эксплуатационные свойства относительно вентилируемых [34].

Теплые покрытия устраивают над отапливаемыми помещениями с нормальной и повышенной (более 70-75%) влажностью воздуха [36]. Отвод талой воды с покрытия делают наружным: организованным или неорганизованным (рис.1.12).

Другим особым типом плоской невентилируемой крыши является инверсионная крыша. Гидроизоляция в ней находится под слоем теплоизоляции для защиты от неблагоприятных погодных воздействий. Конструктивное решение покрытия с кровлей в инверсионном варианте включает: железобетонные сборные или монолитные плиты; кровельный ковер; теплоизоляцию; разделительный (фильтрующий) слой -- холст из синтетических волокон; пригруз из гравия или бетонных плиток из расчета 5,0 МПа (рис.1.13).

В конструкции "инверсионной" кровли гидроизоляционная мембрана защищена от температурных воздействий (перепады температуры, предельные значения, циклическое замораживание-оттаивание), от разрушающего воздействия УФ - облучения и механических повреждений, а к преимуществам можно отнести: возможность быстрого монтажа при любой погоде, отсутствие необходимости в пароизоляционном слое [33].

При реализации концепции "инверсионной" кровли возможно создание "зеленых" крыш, эксплуатируемых террасных конструкций вплоть до организации автостоянок путем использования теплоизоляционных плит (экструдированного пенополистирола) различной прочности на сжатие (возможные нагрузки до 70 тонн на квадратный метр) [33].

А -- невентилируемая крыша с наружным неорганизованным водосбросом; б - вентилируемая крыша с наружным неорганизованным водосбросом; в -- невентилируемая крыша с внутренним отводом воды; 1 -- приточное вентиляционное отверстие; 2 -- основание под гидроизоляционный ковер; 3 -- вытяжное вентиляционное отверстие; 4 -- гидроизоляционное вентиляционное отверстие; 5 -- утеплитель; 6 -- пароизоляция; 7 -- арматурная сетка в слое цементного раствора; 8 -- воронка внутреннего водостока; 9 -- несущие конструкции крыши.

Рис.1.12. Схемы и детали совмещенных крыш

В жарких климатических районах при строительстве зданий находят применение озелененные крыши (рис.1.14). В этом случае поверх теплоизоляционного покрытия укладываются по очереди фильтрующий слой из геотекстиля, дренирующий слой из гравия или вспененного перлита, противокорневой слой из геотекстиля и слой почвенного субстрата. Высаживать на такую кровлю можно только специально предназначенные для этого растения [37].

1-стена; 2-грунтовка; 3-дополнительный кровельный ковер; 4-дюбели; 5-оцинкованная кровельная сталь; 6-пригруз из гравия; 7-предохранительный (фильтрующий) слой из синтетического холста; 8-теплоизоляция из экструдированного пенополистирола; 9-точечная приклейка теплоизоляции; 10-основной кровельный ковер; 11-сборная железобетонная плита покрытия; 12-легкий бетон; 13-гидроизоляционная прокладка.

Рис.1.13. Инверсионная кровля с теплоизоляцией из экструдированного пенополистирола

Обычным недостатком почти всех крыш является их перегрев под непосредственным воздействием солнечных лучей. Озелененная крыша от этого недостатка избавлена благодаря воздушной подушке, которая образуется травой, достигающей высоты 30 см и дающей дополнительную теплоизоляцию [1]. Кроме того, в травяной крыше происходит частичное саморегулирование теплового режима за счет испарения: чем выше температура, тем интенсивнее испарение и, соответственно, теплозатраты на него. Также снижается температура воздуха в летнее время (в среднем, до 100С) и исключается выделение опасных для здоровья человека летучих веществ и соединений из битумных кровельных материалов.

1 - растительный слой; 2 - противокорневой слой; 3 - дренажный слой; 4 - фильтрующий слой; 5 - теплоизоляционные плиты "ПЕНОПЛЭКС"; 6 - гидроизоляционный слой; 7 - уклонообразующая цементно-песчаная стяжка; 8 - железобетонная плита покрытия.

Рис.1.14. Устройство инверсионной кровли с озеленением

Однако постоянно поддерживать жизнеспособность озелененной крыши очень трудно. Поэтому более органичными выглядят предложения по организации озелененных крыш в жилых зданиях переменной этажности, в которых крыша пространственно расчленяется на ряд расположенных на различных уровнях относительно небольших по площади частей, что позволяет превратить их в индивидуальные озелененные участки [1].

Основной проблемой инверсионных кровель является влага, которая практически всегда присутствует между тепло - и гидроизоляцией. Она способствует образованию растительного слоя, зачастую нарушающего герметичность кровли, создавая разрывы, через которые происходит инфильтрация воды. К тому же даже очень тонкая прослойка воды между тепло - и гидроизоляцией приводит к уменьшению термического сопротивления конструкции, которое может оказаться весьма существенным [34].

Невентилируемые совмещенные покрытия, несмотря на ряд производственных преимуществ и высокие технико-экономические показатели, в отапливаемых зданиях применяются ограниченно. Причиной являются неудовлетворительный температурно-влажностный режим таких покрытий, а также возможность образования наледей и постепенного разрушения верхних слоев кровли при попеременном перегреве и охлаждении ее. Эти недостатки в меньшей мере проявляются в покрытиях, где несущими конструкциями служат настилы и панели с круглыми, овальными, вертикальными и другой формы пустотами.

Невентилируемые совмещенные покрытия рекомендуются в тех случаях, когда благодаря применению конструктивных мероприятий исключается прогрессирующее в процессе эксплуатации накопление в покрытиях влаги.

Как было упомянуто выше, совмещенные покрытия бывают также вентилируемые и частично вентилируемые. Вентилируемые совмещенные покрытия рекомендуется применять в районах с расчетными температурами ниже минус 300 (для удаления водяных паров), а также в жарком климате (для проветривания и охлаждения). Вентилируемая крыша на 30 - 35% дороже бесчердачной глухой и является более трудоемкой. Однако устройство ее в условиях, указанных выше, а также над влажными помещениями является необходимым [3].

Вентилируемые совмещенные покрытия проветриваются через воздушные прослойки, щели или каналы, предусматриваемые в толще покрытия и вентилируемые наружным воздухом, который поступает через специально устраиваемые продухи.

Частично вентилируемые покрытия имеют в материале панели поры или каналы, расположенные в верхней толще панели (рис. 1.15).

1 -- гидродроизолиционный 3 - 5 слойный рулонный ковер с защитным слоен из мелкого гравия, втопленного в битум; 2 -- плоская несущая железобетонная плита; 3--мопс из легкого бетона; 4 -- цилиндрические каналы диаметром 30 -- 40 мм.

Рис. 1.15. Конструкции частично вентилируемой крыши

Воздушная прослойка уменьшает влияние солнечной радиации в летний период и снижает влагонакопление в теплоизоляционных слоях покрытия в зимний.

В конструкцию покрытия с вентилируемой воздушной прослойкой входят следующие слои, считая от нижней поверхности: несущая плита, теплоизоляционный слой, вентилируемая прослойка, наружный экран, гидроизоляция, верхний защитный слой (рис. 1.16). В зависимости от климатических условий района строительства, назначения здания и его температурно-влажностного режима, вида используемых материалов и т. п. некоторые слои могут отсутствовать или совмещаться в одном слое [32].

Воздушные прослойки устраивают с выводом приточных отверстий в карнизной части крыши, а вытяжных -- в коньковой либо карнизной на минераловатных, фибролитовых, камышитовых и других плитах и матах, а также в виде самонесущих армированных плит из ячеистого бетона. Практикуются покрытия из ребристых железобетонных панелей, к которым подвешены щиты из листов сухой штукатурки с уложенным поверх них минеральным заполнителем. Потолок может быть подвешен с помощью брусков, забетонированных в ребра плит, или выпусков арматуры, к которым прибивают (привязывают) щиты [32].

конструктивное решение вентилируемой крыши

Рис. 1.16. Конструктивное решение вентилируемой крыши

Вентилируемые покрытия могут выполняться по нескольким конструктивным схемам: составными из нескольких раздельных слоев с расположением теплоизоляционного слоя и воздушной прослойки над несущими элементами или под ними, сплошными с внутренними вентиляционными каналами [35].

Теплотехнический эффект вентилируемого покрытия достигается при расходе воздуха через прослойку 300 - 350 кг/ч. В связи с этим вентилируемые покрытия следует проектировать для районов, где скорость ветра в дневные часы не ниже 3 м/с. Высота воздушной прослойки крыши в этом случае может быть равна 10 - 15 см. При скорости ветра ниже 3 м/с, но не менее 1,5 м/с, она должна быть увеличена до 30 - 35 см.

Вентиляционные отверстия необходимо закрывать решеткой или сеткой. В вентилируемых покрытиях зданий шириной более 20 м рекомендуется вытяжные шахты. При искусственной вентиляции помещений под вентилируемыми крышами должно быть пониженное давление. В противном случае тепло из помещений будет выдавлено в воздушную прослойку крыши [1].

Наиболее удачным решением является железобетонная монолитная плита толщиной более 10 см, по которой уложен гидроизоляционный ковер с армоцементным защитным слоем. В качестве противорадиационной защиты могут быть использованы бетонные плитки, укладываемые на угловые утолщения самих плиток (рис.1.17а) или на специально установленные для этих целей бетонные столбики (рис. 1.17б).

А - устройство крыши с покрытием из противосолнечных плиток; 1- солнцезащитная плитка; 2 - воздушная прослойка; 3 - железобетонная плита покрытия; б - двойные вентилируемые крыши; 1 - железобетонная монолитная плита; 2 - керамические блоки; 3 - выпуски арматуры; 4 - бетонные пустотелые столбики; 5 - плитки из легкого бетона; 6 - армированная цементная стяжка; 7 - гидроизоляция; 8 - бетонный бортик; 9 - керамический или цементный лоток; 10 - цементная стяжка; 11 - латунный компенсатор; 12 - керамические блоки; 13 - кирпичные столбики.

Рис. 1. 17. Пример конструктивного решения устройства вентилируемой воздушной прослойки

Вентилируемая воздушная прослойка между железобетонной плитой и бетонными плитками резко снижает тепловое напряжение и температуру нижней поверхности покрытия, а также повышает теплозащитные свойства.

Ограждение не должно осложнять конструкцию кровли и мешать вентиляции пространства покрытия (рис.1.18).

ограждение плоского покрытия, обеспечивающее беспрепятственное движение воздуха по его поверхности

Рис.1.18. Ограждение плоского покрытия, обеспечивающее беспрепятственное движение воздуха по его поверхности

Особенностью вентилируемой совмещенной крыши является постоянно проветриваемая полость, высотой не менее 5 см, над теплоизоляционным слоем. Для устройства этой полости предусматривают еще одно легкое покрытие. Характерно, что такая крыша не требует пароизоляционного слоя.

Утеплителем для вентилируемых крыш, в которых отсутствует уплотнение их вышележащими слоями, могут быть, например, минераловатные плиты или фибролит цементный [3].

Вентилируемое совмещенное покрытие также применяется над зданиями с избыточной влажностью (баня, прачечная, бассейн). В гражданских зданиях рекомендуется применять вентилируемые, частично вентилируемые или с полупроходным чердаком крыши [35].

В последнее время широкое распространение получили, так называемые, двойные покрытия (рис.1.19), пригодные для строительства в жарком сухом климате, выполненные в виде второй кровли, расположенной над основной.

Рис. 1.19. "Кровля - бабочка" над зданием Верховного суда в Чандигархе (Индия)

Верхняя оболочка двойного покрытия затеняет нижнюю и воспринимает радиационную теплоту. Пространство между двумя оболочками, омываемое потоками свободно циркулирующего воздуха и уносящего с собой избыток теплоты, защищает оболочку от перегрева.

Определенный эффект дают также крыши - козырьки в виде наклонных экранов из листовых материалов. Их уклон и ориентация еще значительнее ослабляют тепловое действие на кровлю. Наиболее интенсивное проветривание обеспечивается при угле 100 . В этом случае получается максимальное вихреобразование. При иных углах возникают застойные зоны, в которых скорость воздуха падает [13].

Похожие статьи




СУЩЕСТВУЮЩИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ СОВМЕЩЕННЫХ ПОКРЫТИЙ - Совершенствование теплозащиты совмещенных покрытий гражданских зданий в условиях сухого жаркого климата

Предыдущая | Следующая