НОВЫЙ СПОСОБ РЕМОНТА РУЛОННЫХ КРОВЕЛЬ

Б. Ф. Белецкий, чл.-корр. Жилищно-коммунальной академии, проф. Госакадемии строительства (г. Ростов-на-Дону);
А. Л. Жолобов, ст. науч. сотр. Ростовского НИИ Академии коммунального хозяйства.

При эксплуатации современных зданий и сооружений жилищно-коммунального хозяйства очень часто возникает необходимость в ремонте и восстановлении рулонных кровель, на что обычно требуются большие средства и дополнительное расходование новых кровельных материалов.
Учитывая высокую стоимость и материалоемкость традиционных способов ремонта кровель, кафедра "Технологии строительного производства и строительных машин" Ростовской государственной академии строительства совместно с Ростовским НИИ Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова разработали и внедрили в практику новый экономичный способ ремонта кровель путем тепловой регенерации старых материалов водоизоляционного ковра, их разравнивания и уплотнения. Использование указанного способа позволяет выполнить ремонт рулонных кровель практически без расхода дополнительных материалов.
Кровли из битумных рулонных материалов в процессе эксплуатации постепенно разрушаются и приходят в негодность. Происходит это главным образом из-за старения битума, содержащегося в верхних слоях водоизоляционного ковра.
Старение битума является следствием разнообразных химических реакций, протекающих между углеводородами битума и кислородом под действием солнечной радиации и атмосферных осадков. Под этим воздействием изменяется состав битума за счет химического перехода масел в смолы, смол - в асфальтены, а последних - в карбены и карбоиды. Эти изменения приводят к уплотнению высокомолекулярной части битума, что вызывает усадку и растрескивание поверхностного слоя рулонных материалов, а затем постепенное обнажение и разрушение картонной (или иной) их основы и, соответственно, проникание атмосферных осадков в толщу покрытия.
В отечественной и зарубежной практике ремонта поврежденных рулонных кровель применяются различные способы, но все они предполагают полную замену поврежденных или нанесение дополнительных слоев водоизоляционного ковра. Причем при такой технологии материалы поврежденных слоев кровли удаляются и повторно не используются.
Необходимость совершенствования технологии ремонта рулонных кровель, обеспечение повторного использования материалов ремонтируемой кровли, а также повышение долговечности водоизоляционного ковра, снижение трудозатрат и улучшение условий труда кровельщиков - все эти проблемы обусловили проведение в последние годы в Ростовской-на-Дону государственной академии строительства (бывш. РИСИ) и в Ростовском НИИ Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Памфилова комплекса научно-исследовательских, опытно-конструкторских и внедренческих работ.
Прежде всего была решена проблема регенерации содержащихся в водоизоляционном ковре битумных материалов, а также устранения в нем замкнутых полостей, способствующих образованию вздутий, посредством теплового воздействия на эти материалы. Экспериментальным путем установлено, что после тепловой обработки битумных кровельных материалов при температуре 180-240^оС в течение 5-14 минут существенно улучшаются их физико-механические свойства. Так, на 5-15 % повышается их водонепроницаемость и на 10-20 % - прочность сцепления крупнозернистой посыпки рубероида с покровным слоем. Одновременно на 5-10 % уменьшается водопоглощение рубероида.
В результате проведения теплотехнических экспериментов с использованием трех возможных способов теплопередачи (инфракрасного излучения, конвективного и кондуктивного теплообмена) для тепловой отработки водоизоляционного ковра выбран наиболее рациональный - с кондуктивным теплообменом, который был положен в основу разработанной технологии ремонта рулонных кровель, а также оборудования для ее применения.
Установлено, что особое значение при тепловой обработке водоизоляционного ковра кровли имеет темп прогрева, от которого зависят не только сохранение первоначальных физико-механических свойств материалов ковра, но и пожарная безопасность, производительность и энергоемкость ремонтных работ. Поскольку битумные материалы имеют низкую теплопроводность - менее 0,25 Вт/(м^оК), то тепло в конструкции кровли очень медленно распространяется в глубину.
В ходе теплотехнических экспериментов с помощью электротермической установки (с кондуктивным переносом тепла) из трех основных режимов (рис. 1, а, б, в) выбран тот, при котором нагревательный элемент имеет постоянную мощность и малую тепловую инерцию (рис. 1, в). Благодаря этому исключается длительное воздействие высокой температуры на наиболее незащищенный верхний слой водоизоляционного ковра. При этом достигается более равномерный прогрев ковра по толщине. Более длительный прогрев необходим в том случае, когда водоизоляционный ковер находится в водонасыщенном состоянии и требуется дополнительное время на нагрев и выпаривание влаги (рис. 1, г).
Между окончанием прогрева ковра и завершением его уплотнения должно пройти не более 50 с в безветренную погоду и не более 40 с - при скорости ветра 10 м/с. Темп прогрева также обусловлен погодными условиями. Так, при температуре от -15 до +30°С и усилении ветра до 10 м/с темп прогрева снижается на 15-30 %. При увеличении давления, с которым уплотняют ковер, до 0,5 МПа повышается адгезия битума к бетону, причем наиболее высокое значение адгезии наблюдалось при температуре битума 90-140°С.

Рис. Влияние продолжительности T₀ прогрева водоизоляционного ковра на характер изменения температуры Т:
а - прогрев постоянным по величине кондуктивным потоком;
б - прогрев при постоянной температуре рабочей поверхности нагревателя;
в - прогрев нагревателем, имеющим постоянную мощность;
г - прогрев водоизоляционного ковра в водонасыщенном состоянии (при постоянной мощности нагревателя);
1 - изменение температуры в поверхностном слое ковра;
2, 3, и 4 - то же в толще ковра на глубине соответственно 3, 6 и 9 мм;
5 - изменение температуры рабочей поверхности нагревателя
С учетом всех этих факторов разработаны "Рекомендации по термомеханической обработке водоизоляционного ковра при ремонте рулонных кровель". В "Рекомендациях" установлены оптимальные режимы выполнения трех основных технологических операций - разогрева, разравнивания и уплотнения прогретого участка старой кровли. Указано также необходимое оборудование и технология ремонта кровли. В частности, рекомендовано битумные материалы разогревать до температуры 135-200°С, при которой битум и битумная мастика размягчаются и растекаются по поверхности, пустотам и полостям, а ослабление адгезионных связей между полотнищами рулонного материала приводит к их некоторому взаимному смещению. Это устраняет внутренние напряжения в водоизоляционном ковре. Кроме того, под воздействием высоких температур внутри него погибают микроорганизмы, которые обычно имеются в порах, капиллярах и полостях материалов кровли и стяжки. Благодаря разравниванию размягченная битумная мастика и битум равномерно распределяются на поверхности кровли, устраняя поверхностные дефекты и повреждения (трещины, отслоения рубероида, наплывы битумной мастики и др.). При уплотнении прогретого участка кровли происходит сжатие материалов водоизоляционного ковра с перераспределением битума и битумной мастики, которые заполняют трещины, поры и полости в толще ковра. После его остывания кровля приобретает требуемые эксплуатационные качества, не уступающие качествам новой.
Предложенная технология ремонта рулонных кровель проверена более чем на 30 объектах капитального и текущего ремонта зданий и сооружений.
В рекомендациях уточнена область применения нового способа на практике. В частности, термомеханической обработке водоизоляционного ковра подлежат кровли с физическим износом, не превышающим 80 %, имеющие следующие дефекты и повреждения: вздутия ковра, отслоения и разрывы рулонного материала, трещины, расслоения картонной основы рулонных материалов, оплывание мастики, трещины в покровном слое или отсутствие этого слоя, частичное биоповреждение материалов ковра и выравнивающей стяжки. Если износ кровли превышает 80 %, то возможность ее ремонта предложенным способом определяется по результатам лабораторных испытаний, проб материалов, взятых из верхних слоев покрытия. В этом случае после термомеханической обработки водоизоляционного ковра его поверхность необходимо обработать составом из битумной эмульсии.
Для термомеханической обработки ремонтируемых участков рулонной битумной кровли требуется комплект сравнительно несложного оборудования, включающий разработанные в Ростовском НИИ АКХ гибкие поверхностные электронагреватели (с температурой рабочей поверхности до 240°С), прикаточное устройство (с давлением прикатки до 0,5 МПа), а также понижающий трансформатор.
Технико-экономическое сравнение способов, ремонта рулонных кровель показало, что при использовании предложенного способа в шесть раз сокращается себестоимость ремонта и в 3,7 раза - трудоемкость работ. С другой стороны, указанный способ ремонта практически не требует расхода дополнительных кровельных материалов. Опыт эксплуатации выполненных этим способом кровель на протяжении нескольких лет подтвердил в целом его надежность. У отремонтированного водоизоляционного ковра сохраняются водонепроницаемость и монолитность.

Статья опубликована в журнале "Жилищное и коммунальное хозяйство"№ 4-5 за 1996 г.

НОВЫЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Жолобов А.Л., Сысоев А.К., Духанин П.В., Арцыбашев В.М.
Ростовский научно-исследовательский институт Академии коммунального хозяйства, Ростов-на-Дону, Россия

Ростовский научно-исследовательский институт Академии коммунального хозяйства (РНИИ АКХ) при участии Ростовского государственного строительного университета (РГСУ) на протяжении нескольких лет занимается разработкой ресурсосберегающих технологий восстановления водонепроницаемости быстроизнашивающихся изоляционных покрытий ограждающих конструкций, в том числе рулонных и мастичных кровель зданий, а также стен резервуаров канализационных очистных сооружений.
Для восстановления водонепроницаемости рулонных и мастичных кровель предложен метод термомеханической обработки водоизоляционного ковра, позволяющий повторно использовать материалы старой кровли при ее ремонте.
Метод основан на регенерации битумных материалов, содержащихся в кровле, путем их нагрева (с помощью гибкого поверхностного нагревателя) до температуры 160...200⁰С, разравнивания и уплотнения с давлением (прикладываемым от прикаточного устройства) до 0,5 МПа, а также обработке поверхности кровли омолаживающим составом на основе битумной эмульсии. При этом восстанавливаются не только водонепроницаемость, но и монолитность водоизоляционного ковра, осуществляется защита его от вздутий.
Для выполнения ремонта кровель по указанной технологии в Ростовском НИИ АКХ разработан комплект переносного оборудования для термомеханической обработки кровель "ПОТОК" и налажен их выпуск. Технология и оборудование защищены пятью патентами Российской Федерации.
Основные технологические характеристики комплекта оборудования:

максимальная температура греющей поверхности ГПЭН - до 270^оС;
расход электроэнергии на 1 м² кровли - не более 1,0 кВт-ч;
потребляемая мощность - не более 8 кВт;
производительность - до 100 м² отремонтированной кровли в смену;
общая масса оборудования 135 кг.

Для восстановления водонепроницаемости стен резервуаров очистных сооружений разработан метод нанесения на внутренние их поверхности виброштукатурки вместо традиционно выполняемой в таких случаях торкрет-штукатурки. По составу и деформативным свойствам материал виброштукатурки максимально приближен к бетону ремонтируемой или усиливаемой конструкции. Метод обеспечивает хорошее сцепление наносимого слоя с железобетонной конструкцией, которое не хуже, чем торкрет-штукатурки, но отличается от нее получаемой более плотной структурой поверхностного слоя раствора. Последнее свойство очень важно для железобетонных конструкций, контактирующих с агрессивными компонентами сточных вод - особенно богатых микроорганизмами, которые способны проникать в поры бетона и своими агрессивными продуктами метаболизма разрушать бетон и раствор.
Такой результат достигается за счет возникающего эффекта самовакуумирования при выполнения в определенной последовательности комплекса принципиально новых технологических операций, например:

вибрационного уплотнения наносимого слоя бетонной смеси одновременно с помощью поверхностного и глубинного вибраторов (последний располагается во время уплотнения в контактной зоне старого и нового бетона и имеет форму пластины);
нанесения на поверхность бетонной смеси (одновременно с ее укладкой) воздухонепроницаемой пленки;
предварительного разогрева бетонной смеси.

В настоящее время проводятся коррозионные испытания фрагментов отремонтированных железобетонных конструкций в действующих городских канализационных очистных сооружениях в Ростове-на-Дону.

Опубликовано в сборнике научных трудов Международной научно-технической конференции "Композиционные строительные материалы" Пенза, 2001

ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ПРИ РЕМОНТЕ РУЛОННЫХ И МАСТИЧНЫХ КРОВЕЛЬ

А.Л. Жолобов (НИИ Академии коммунального хозяйства, Ростов-на-Дону, Россия)

Roofing of bituminous material is not timeproof. The standard operation and maintenance period does not exceed 10 years. Repair expenses of such roofing, as a rule, are higher than their production expenses. The Rostov Scientific-research Institute of Public Services has develop the technology of the roofing repair based on the reasage of material. The technology and the equipment are protected by four patents of Russia. Since 1993 the technology and the equipment successfully passed a test at many projects of capital repair of industrial and civil buildings.

В отечественной практике промышленного и гражданского строительства наибольшее распространение получили кровли из битумных рулонных и мастичных материалов. Однако эти кровли не являются долговечными. Нормативный срок их эксплуатации не превышает 10 лет.
Затраты на ремонт рулонных и мастичных кровель, как правило, значительно выше затрат на их устройство, так как технологией ремонта предусматривается удаление и замена поврежденных слоев кровли. Это делает ремонт весьма материалоёмким, дорогостоящим и малопроизводительным в связи с тем, что материалы поврежденных слоев полностью удаляются и повторного применения не находят. Ремонт кровли путем устройства заплат или нанесения дополнительного слоя рулонного либо мастичного материала также малоэффективен, так как не устраняет дефекты и повреждения в нижерасположенных слоях водоизоляционного ковра, а поверхностный слой быстро разрушается.
Ростовский НИИ Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова в результате проведенных научных исследований предложил новую технологию экономичного и качественного ремонта рулонных и мастичных кровель с повторным использованием материалов. Технология базируется на использовании регенерации битумных материалов кровли при их разогреве до определенной температуры и обработке поверхности омолаживающим составом.
Экспериментально было установлено, что после тепловой обработки при температуре 180-240^оС в течение 5-14 мин физико-механические свойства битумных кровельных материалов существенно улучшаются. Например, водонепроницаемость рубероида повышается на 5-15 %, а прочность сцепления крупнозернистой посыпки с покровным слоем - на 10-20 %, водопоглощение рубероида уменьшается на 5-10 %. Обработка поверхности кровли омолаживающим составом на основе битумной эмульсии увеличивает долговечность водоизоляционного ковра до 8 лет.
Сущность новой технологии заключается в том, что битум при тепловой обработке кровли размягчается и, растекаясь по поверхности выравнивающей стяжки или между слоями кровельного картона или иного армирующего материала, заполняет пустоты, трещины и поры. Часть размягченного битума впитывается в кровельный картон, стеклоткань или стеклохолст. Под действием приложенной нагрузки (давления) происходит склейка, а также сварка кровельных материалов. Таким образом, в результате термомеханической обработки водонепроницаемость и монолитность кровли, имевшей до этого даже значительные повреждения (сквозные трещины, свищи, расслоения и т.п.), полностью восстанавливаются.
В результате проведения теплотехнических экспериментов с использованием трех возможных способов теплопередачи (инфракрасного излучения, конвективного или кондуктивного теплообмена) для тепловой обработки водоизоляционного ковра выбран наиболее рациональный - с кондуктивным теплообменом, который и положен в основу новой технологии ремонта рулонных кровель *. Поскольку битумные кровельные материалы имеют низкую теплопроводность (менее 0,25 Вт/(м⁰К), тепло очень медленно распространяется в толщу конструкции кровли. Выбранный режим прогрева (при продолжительности 8-12 мин и температуре поверхностного слоя кровли 135-220 ^оС) исключает длительное воздействие высокой температуры на наиболее незащищенный верхний слой водоизоляционного ковра. При этом достигается более равномерный прогрев ковра по толщине. При увеличении давления, с которым уплотняют разогретый водоизоляционный ковер, до 0,5 МПа повышается адгезия битума к бетону, причем наиболее высоких значений адгезия достигает при температуре битума 90-140^оС.
С учетом всех этих особенностей разработаны "Рекомендации по термомеханической обработке водоизоляционного ковра при ремонте рулонных и мастичных кровель". В "Рекомендациях…" приведены оптимальные режимы выполнения трех основных технологических операций (разогрева, разравнивания и уплотнения разогретого участка старой кровли).
Для защиты водоизоляционного ковра от вздутий предложен новый способ - перед разогревом ковра в стяжке в определенном порядке устраивают вертикальные отверстия (через соосные отверстия в ковре), затем отверстия в ковре герметизируют битумной мастикой.
Технико-экономическое сравнение эффективности технологий ремонта рулонных и мастичных кровель показало, что при использовании предложенной технологии в место известной технологии, основанной на замене поврежденных или устройстве дополнительных слоев кровли, в 4…6 раз сокращается себестоимость ремонта и в 2…4 раза - трудоемкость работ, так как в первом случае ремонт можно производить практически без расхода дополнительных кровельных материалов.
Для выполнения термомеханической обработки рулонных и мастичных кровель в Ростовском-на-Дону НИИ Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова разработан комплект специального и сравнительно недорогого переносного оборудования. В него входят гибкие поверхностные электронагреватели (ГПЭН), прикаточное устройство, разделительный трансформатор с блоком автоматического управления электронагревателями, электронный дефектоскоп для рулонных кровель.
ГПЭН предназначен для разогрева битумных материалов в рулонных и мастичных кровлях. Он имеет удельную электрическую мощность - 3,5 кВт/м2 и температуру греющей поверхности 180-270^оС. Особенностью прикаточного устройства является создаваемое им давление прикатки - до 0,5 МПа. В качестве разделительного трансформатора используется серийно выпускаемый отечественной промышленностью сварочный трансформатор ТДМ-401.
В настоящее время ГПЭН успешно прошел испытания в пожарно-технической лаборатории. Налажен выпуск гибких поверхностных электронагревателей и прикаточных устройств для предприятий, занимающихся ремонтом кровель. Одновременно продолжаются научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по повышению производительности и надежности указанного оборудования. Технология и оборудование защищены четырьмя патентами Российской Федерации.
Технология ремонта рулонных и мастичных кровель с повторным использованием материалов впервые была применена в 1993 году на трех объектах капремонта в г. Ростове-на-Дону. За пять последующих лет география применения этой технологии значительно расширилась и приобрела широкую известность. В настоящее время технологию освоили ремонтно-строительные предприятия во многих регионах России - от Краснодарского края до Вологодской области, от Пскова до Камчатки. Многолетние наблюдения за техническим состоянием отремонтированных таким образом кровель подтвердили их высокую эксплуатационную надежность.
_________
* При использовании инфракрасного излучения (из-за высокой температуры излучателей, в несколько раз превышающей температуру вспышки битума) происходит быстрое окисление (старение) и даже выгорание битума верхнего слоя ремонтируемой кровли.

Опубликовано в Трудах международной научно-технической конференции "Реконструкция-Архангельск'99". Том 1. Архангельск - 1999.

Для дополнительной информации:



info@rniiakh.ru

Телефон:      (863) 245-22-59, 254-54-63, 237-51-89
8909-419-10-80


Факс:       (863) 254-54-63