Инверсионная конструкция

Инверсионные кровли, известные в странах западной Европы с 60-х годов, в России появились в конце 80-х. В 1994 году было выполнено устройство эксплуатируемой кровли здания банка 'Столичный', позднее были реализованы такие крупные объекты, как Храм Христа Спасителя (перекрытие стилобатной части), Торговый комплекс на Манежной площади (верхнее перекрытие), здание Большого театра (перекрытие инженерного блока), коплекс зданий РАО 'Газпом' (перекрытие подземного гаража) и многие другие.

Что же такое инверсионные кровли, и чем вызвано их появление? Попытаемся дать ответ на эти вопросы.

Наиболее слабым местом традиционного кровельного ковра является верхнее гидроизоляционное покрытие, подвергающееся воздействию целого ряда неблагоприятных факторов - резкого перепада температуры, в ряде случаев - УФ-излучения, термической деформации верхнего защитного слоя, атмосферных осадков и т.п.

Принцип инверсионной кровли заключен в том, что над гидроизоляционным слоем размещается утеплитель, защищая гидроизоляцию от неблагоприятных тепловых и механических воздействий.

В качестве примера рис. 3 показывает годовой перепад температур в гидроизоляционном слое при традиционном кровельном ковре и при устройстве инверсионной кровли. Из рисунка видно, что в инверсионной кровле гидроизоляционный слой круглый год находится практически при постоянной температуре, близкой к температуре внутри здания. Характерно, что при этом фактически предотвращается образование конденсата, и нет необходимости устраивать пароизоляцию.

Типовая конструкция инверсионной кровли (с пешеходным покрытием): гидроизоляционный слой, расположенный на основании, выполненном с заданным уклоном, теплоизоляционные плиты, геотекстильное покрытие (для защиты от осыпи, проникновения мелких частиц присыпки в стыки между плитами, и для механической стабилизации слоя теплоизоляционных плит путем распределения нагрузки присыпного слоя), дренирующий слой, защитный верхний слой.

В качестве верхнего слоя, для защиты кровли от ветрового воздействия, на теплоизоляцию, как правило, насыпается пригружающий слой гравия, гальки или укладывается тротуарная плитка. К тому же, это в значительной мере снижает нежелательные воздействия озона, и УФ-излучения, а в ряде случаев является необходимым условием для выполнения требований противопожарной безопасности. При этом действует эмпирическое правило - толщина верхнего пригрузочного слоя должна быть равна толщине теплоизоляционного слоя, но не менее 5 см.

Конструкции покрытий с ограниченной пешеходной доступностью и с пешеходными дорожками. Настил из тротуарных плит рекомендуется укладывать поверх гравийной засыпки (или песчано-гравийной смеси) и фильтрующего рулонного материала. Устройство противокорневого слоя является обязательным, даже при наличии простой гравийной засыпки, т.к. нельзя исключить попадание и прорастание семян растений.

При использовании поверхности крыши для проезда транспорта (устройства автостоянки), особенно часто применяют инверсионный вариант, поскольку при столь интенсивных нагрузках (продавливании, вибрации) защищенность водоизоляционного ковра приобретает особое значение. К тому же, нередко стоянка на крышах служит не только для легкового, но и для грузового транспорта. При монолитном бетонном покрытии перед бетонированием устраивают разделительный слой (часто из полиэтиленовой пленки) для предотвращения попадания затворной воды в гравийный слой. Выбор параметров железобетонного покрытия производят на основании статических расчетов.

К преимуществам инверсионных кровель можно отнести: защиту гидроизоляции от перепадов температуры и от механических повреждений, возможность быстрого монтажа при любой погоде, отсутствие необходимости в пароизоляционном слое. Рассмотрим преимущества 'инверсионной' кровли по сравнению с классической конструкцией:

• 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;
• Будучи защищенной слоем теплоизоляционного матрериала (экструдированного пенополистирола) гидроизоляционная мембрана менее эксплуатационнозатратна;
• Плиты экструдированного пенополистирола не фиксируются на мембране (свободная укладка), тем самым не создавая разрушающих напряжений в областях фиксации, приводящих к повреждению мембраны;
• Гидроизоляционная мембрана, находясь под слоем теплоизоляционного материала (экструдированного пенополистирола), фактически играет роль пароизоляции, снижая риск внутренней конденсации влаги и уменьшая стоимость конструкции;
• Слой теплоизоляции (экструдированного пенополистирола), а также защитный пригрузочный слой гравия, надежно защищают гидроизоляционную мембрану от любых механических воздействий при проведении строительных работ и последующей эксплуатации;
• Гидроизоляционная мембрана фиксирована на поверхности кровельного перекрытия, что также снижает вероятность механических повреждений;
• При демонтаже кровельного перекрытия (например, реконструкция здания и т.д.) плиты теплоизоляционного материала на основе экструдированного пенополистирола могут быть использованы повторно (широко распространенная в Европе и США практика);
• При образовании протечек места нарушения гидроизоляции легко идентифицируются и ремонтируются, так как гравийный слой, разделительно-фильтрационный слой геотекстиля и плиты теплоизоляционного материала (экструдированного пенополистирола) легко снимаются и, после устранения течи, монтируются обратно;
• При релизации 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);
• Возможно увеличение теплоизолирующих параметров кровельного покрытия путем создания "кровли плюс";
• Плиты экструдированного пенополистирола могут укладываться в любую погоду, что делает строительный цикл практически круглогодичным.

Основной проблемой инверсионных кровель является влага, которая практически всегда присутствует между тепло- и гидроизоляцией. Она способствует образованию растительного слоя, который зачастую нарушает герметичность кровли, создавая разрывы, через которые происходит инфильтрация вод. К тому же даже очень тонкая прослойка воды между тепло- и гидроизоляцией приводит к уменьшению термического сопротивления конструкции, которое может оказаться весьма существенным. Существует даже мнение, что инверсионный тип кровель не является оптимальным для районов с влажным климатом (исследование фирмы EUTON S.A. (Бельгия) 'Эксплуатируемые и озелененные кровли').

Вместе с тем многочисленные исследования независимыми экспертными службами показали высокую функциональную надежность и долговечность конструкций 'инверсионной' кровли. На основании данных исследований Институтом Строительных Технологий (Берлин) было выдано разрешение на применение данной концепции (номер Z-23.4-101.1) впоследствии подтвержденное такими авторитетными разрешительными органами как BBA (British Board of Agreement) и CEN.

Рис.1
Конструкции эксплуатируемых крыш:
А - традиционная;
Б - инверсионная.

Рис.2
Чердачная крыша с утепленным чердаком (ОАО <Моспроект>).
1-Защитный слой
2 - Разделительный слой
3 - Асбестоцементные плоские листы
4 - Водоизоляционный слой
5 - Стяжка
6 - Слой гидроизоляционного материала
7 - Теплоизоляция
8 - Пароизоляционный слой
9 - Выравнивающая стяжка
10 - Насыпной материал для создания уклона
11 - Несущее покрытие
ЧЕРДАК
1 - Пол чердака
2 - Пароизоляционный слой
3 - Плиты перекрытия

Рис.3
Графики перепада температур на поверхности гидроизоляционного слоя в традиционной плоской крыше и в инверсионной крыше (Dow Chemical Co).

Рис.4
Инверсионная крыша с настилом из террасных плит (Dow Chemical Co).
1 - бетонное перекрытие (с уклоном);
2 - грунтовочный слой;
3 - гидроизоляция крыши рулонным материалом;
4 - теплоизоляция;
5 - геотекстиль для защиты от осыпи;
6 - дренирующий слой;
7 - настил из террасных плит.

Рис.5
Инверсионный вариант устройства автостоянки на крыше (Dow Chemical Co):
1 - бетонное покрытие;
2 - грунтовочный слой;
3 - гидроизоляция крыши рулонным материалом;
4 - теплоизоляция (например, Floomate);
5 - геотекстиль для защиты от осыпи;
6 - дренирующий слой;
7 - разделительный слой (например, толевый);
8 - армированная бетонная плита проезжего настила (с уклоном).

yandex_direct_print() "Зеленые крыши"

При устройстве сада на крыше приходится сталкиваться с целым рядом проблем, в частности, с постоянно высоким уровнем влажности, значительными нагрузками, как от почвенного слоя, так и от самих растений. Также существует опасность повреждения корнями растений кровельного ковра.

Крыши с садами могут быть как чердачными, так и бесчердачными. Первый вариант более предпочтителен, поскольку дает возможность контролировать состояние покрытия и системы водоотвода (в садах обычно устраивают внутренний водоотвод).

Типовая конструкция кровельного 'пирога' для устройства сада на инверсионной крыше показана на рис. 3. Под слоем почвенного субстрата укладывается специальный фильтрующий слой (геотекстиля), который препятствует прорастанию корней в нижележащем слое. А еще ниже устраивают дренирующий слой, например, из крупного гравия или вспученного перлита, служащий для отвода влаги, образующейся при поливе растений.

'Зеленые крыши' могут выполняться не только по инверсионному, но и традиционному варианту. Существует даже мнение, что традиционный вариант более предпочтителен для условий Российской зимы. Пример конструкции 'зеленой кровли', выполненной по традиционному варианту показан на рис. 4. На приведенных выше рисунках почва полностью покрывает всю 'зеленую' крышу. Однако она может находиться и в специальных емкостях - цветочницах, контейнерах, кадках. Это позволяет снизить затраты на строительство и обеспечивает большую защиту крыши от биологических повреждений.

В современных 'зеленых крышах' слой почвы, который, как известно, обладает значительным весом, часто заменяют специальным слоем почвенного искусственного субстрата, который хорошо поглощает и накапливает влагу и более легкий.

Озеленение следует осуществлять только специально выведенными для этих целей сортами растений (с так называемыми мочевидными корнями). Для посадки крупных растений могут создаваться растительные ямы или шахты, которые размещаются внутри чердака (или технического этажа). Это дает возможность при необходимости обеспечить обогрев корневой системы, оставляя растения зимовать на крыше.

Интересную конструктивную систему предлагает фирма IMPERBEL (Бельгия), рис.5. Ее основным отличием являются прочные полиэтиленовые элементы FLORADRAIN (Флорадрен) ячеистой формы размером 2х1 м и весом 2 кг/м². Обладая высокой эластичностью, хорошим сопротивлением сжатию и высоким сопротивлением на разрыв, они накапливают дождевые воды для увлажнения растений. Кроме того, система Флорадрен предусматривает применение гидроизоляционного слоя и специального противокорневого материала, дающего хорошую защиту от корней растений.

Одними из уязвимых мест 'зеленых кровель' являются примыкания к вертикальным поверхностям. Во избежание протечек в этих местах край гидроизоляционного слоя должен быть поднят вдоль вертикальной поверхности.

Рис.4 Конструкция 'зеленой крыши' выполненная по традиционному варианту (с использованием теплоизоляционного материала FOAMGLAS). 1 - бетонное основание; 2 - теплоизоляция; 3 - водоизоляционный ковер; 4 - защитное резиновое покрытие; 5 - дренажный слой; 6 - фильтрующий слой; 7 - почвенный слой.

Рис.5 Конструкция гидроизоляции, противокорневой и механической защиты эксплуатируемой кровли для устройства сада на крыше с элементом FLORADRAIN и гидроизоляционным материалом DERBIGUM (ДИАТ). 1 -бетонное основание; 2 - выравнивающая цементная стяжка; 3 - праймер; 4 - нижний слой гидроизоляционного ковра 5 - верхний слой гидроизоляционного ковра; 6 - утеплитель; 7 - полиэтиленовая пленка; 8 - геотекстиль (мат); 9 - сотовый элемент FLORADRAIN; 10 - керамзитовый гравий мелкой фракции; 11 - геотекстиль; 12 - почвенный слой; 13 - бетонная подушка под бордюрный камень; 14 - бордюрный камень; 15 - гравий; 16 - бетонная плитка; 17 - зеленые насаждения.

Рис.1
Световые фонари фирмы CAODURO прекрасно вписываются в ландшафт "зеленой крыши".

Рис.2
<Зеленые крыши> также часто называют пятым фасадом здания (в качестве теплоизоляции применен материал FOAMGLAS).

Рис.3
Покрытие для устройства сада на крыше (Dow Chemical Co).
1 - бетонное покрытие;
2 - грунтовочный слой;
3 - гидроизоляция крыши рулонным материалом;
4 - теплоизоляция;
5 - геотекстиль для защиты от осыпи;
6 - дренирующий слой;
7 - фильтрующий слой;
8 - почвенный слой.

yandex_direct_print()