Вытаптываемость кровли и метод оценки вытаптываемости кровельной теплоизоляции

Повреждение кровли в результате перемещения людей

В процессе монтажа кровельной конструкции происходит интенсивное перемещение людей. Динамический характер нагрузки может вызвать сильные повреждения изоляционного материала. Повреждение может произойти даже несмотря на принятые меры предосторожности по защите теплоизоляционных плит и кровельных материалов в ходе строительства.

Целью программы исследований являлась разработка испытания, позволяющего определить, способен ли изоляционный материал выдержать нагрузку, возникающую при повторяющемся перемещении по кровле в процессе монтажа, а также в ходе технического обслуживания кровли.

 

Метод испытаний разрабатывался исходя из того, что изоляционный слой способен выдержать давление ступни человека весом 70 кг, переносящего груз весом 30 кг. Данное значение соответствует значению вертикальной нагрузки, равной 980 Н, на рондоль диаметром 80 мм.

Испытательный прибор был спроектирован с использованием батареи из 16 цилиндров, которые приводят в действие 16 рондолей. В ходе подцикла каждая рондоль последовательно оказывает нагрузку на образец. Для обеспечения наиболее равномерной нагрузки после каждого подцикла необходимо переместить испытываемый образец на половину расстояния от центра одной рондоли до центра другой рондоли. Эти перемещения выполняются в продольном и поперечном направлении.

Для передачи практической нагрузки, оказываемой человеком на изоляционный слой, необходимо оказать радиальную нагрузку для имитации трения между подошвой обуви и подложкой. Согласно информации европейского исследовательского центра по обувной промышленности, радиальная нагрузка составляет одну треть от осевой нагрузки. Нижняя сторона каждой рондоли имеет округлую форму и изготовлена из материала, аналогичного материалу подошвы обуви.

В качестве тестовых образцов использовались материалы, приобретённые у компаний, выбранных случайным образом:

- PUR (жесткий пенополиуретан),

- EPS (пенополистирол),

- XPS (экструзионный пенополистирол).

 Все образцы имели одинаковую величину теплового сопротивления (R = 3,2 м2К/Вт).

Таблица 1. Исследуемые образцы

 

                                                             
  

Материал

  
  

Толщина [мм]

  
  

Плотность [кг/м3]

  
  

Покрытие

  
  

PUR

  
  

90

  
  

30

  
  

Двухстороннее с   битумизированным стекломатом

  
  

EPS

  
  

120

  
  

20

  
  

Одностороннее с   битумизированным стекломатом

  
  

XPS

  
  

120

  
  

25

  
  

Нет

  

При испытаниях использовались плиты теплоизоляции без кровельного покрытия и не учитывался эффект старения материала в целях снижения количества анализируемых параметров. Образцы подверглись последовательному механическому воздействию в ходе 10, 30 и 100 циклов. Количество циклов было установлено с учетом интенсивности перемещения людей по различным видам кровли. Толщина и прочность материалов на сжатие были определены до и после испытаний.

Результаты испытаний приведены в таблицах 2, 3 и 4.

  Таблица 2. Толщина [мм]

                                                                              

  

Материал

  
  

Начальная

  

Толщина, мм

  
  

После 10 циклов

  
  

После 30 циклов

  
  

После 100 циклов

  
  

PUR

  
  

90

  
  

88

  
  

88

  
  

85

  
  

EPS

  
  

120

  
  

117  

  
  

115

  
  

110

  
  

XPS

  
  

120

  
  

120

  
  

не измерена1)

  
  

120

  
  

 

Таблица 3. Прочность на сжатие [кПа]

                                                                              

  

Материал

  
  

Начальная прочность

  

на сжатие, кПа

  
  

После 10 циклов

  
  

После 30 циклов

  
  

После 100 циклов

  
  

PUR

  
  

119

  
  

120

  
  

104

  
  

104

  
  

EPS

  
  

90

  
  

94

  
  

83

  
  

78

  
  

XPS

  
  

> 8002) при 3%

  
  

> 8002) при 2%

  
  

не измерено1)

  
  

> 8002) при 3%

  
 

1) Не измерено из-за того, что на основании результатов после 100 циклов не произошло дальнейших изменений.

2) Сопротивление при максимальных возможностях испытательного прибора.

   

Таблица 4. Оценка на основании внешнего вида

                                                                  

  

Материал

  
  

После 10 циклов

  
  

После 30 циклов

  
  

После 100 циклов

  
  

PUR

  
  

естественный

  
  

Естественный2)

  
  

Неестественный3)

  
  

EPS

  
  

естественный

  
  

Естественный2)

  
  

Неестественный3)

  
  

XPS

  
  

естественный

  
  

не оценен1)

  
  

естественный

  
 

1) Не измерено из-за того, что на основании результатов после 100 циклов не произошло дальнейших изменений. 

2) На участках интенсивного перемещения людей, таких как выход на крышу.

3) Только на тех участках, на которые, например, уронили инструменты.

На основании результатов, полученных в ходе настоящего испытаний предлагаются следующие критерии характеристик изоляционных плит, прошедших испытание:

Толщина: максимально допустимое уменьшение толщины: 10%, но не более 10 мм

Прочность на сжатие: максимально допустимое уменьшение - 25%.

Система классификации приведена в таблице 5.

Таблица 5. План системы классификации

 

                                                   
  

Класс

  
  

Количество циклов

  
  

Целевое использование кровли

  
  

1

  
  

10

  
  

Доступ только для проведения   техобслуживания. Допускается к использованию без ограничений.

  
  

2

  
  

30

  
  

Доступ для перемещения людей.   Допускается к использованию в случае ожидаемого частого техобслуживания   оборудования

  
  

3

  
  

100

  
  

Возможно перемещение легких   транспортных средств. Допускается к использованию, если водоизоляционный слой   защищен бетонными плитами для мощения либо схожим материалом

  

Согласно проведенным испытаниям и предлагаемой Институтом классификации, предлагается следующая градация испытанных материалов:

                                                       

  

Материал

  
  

Класс

  
  

Целевое использование кровли

  
  

PUR

  
  

3

  
  

Возможно перемещение легких   транспортных средств. Допускается к использованию, если водоизоляционный слой   защищен бетонными плитами для мощения либо схожим материалом

  
  

EPS

  
  

2

  
  

Доступ для перемещения людей.   Допускается к использованию в случае ожидаемого частого техобслуживания   оборудования

  
  

XPS

  
  

3

  
  

Возможно перемещение легких   транспортных средств. Допускается к использованию, если водоизоляционный слой   защищен бетонными плитами для мощения либо схожим материалом

  
 

Разработанный метод испытаний для оценки стойкости к вытаптываемости теплоизоляционного слоя кровли дает правдоподобные результаты в случае использования определенных сочетаний изоляционных материалов и циклических нагрузок.

В рамках испытаний представляется возможным классифицировать изоляционные плиты с учетом целевого использования кровли. Очевидным преимуществом в данном случае обладает экструзионный пенополистирол (XPS), который благодаря своей высоко прочности на сжатие способен выдержать многочисленные динамические нагрузки.