Монолитная кровля Российский патент 2024 года по МПК E04D11/02 

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству плоских и слабоуклонных кровель.

При доле в 2-3% от общих затрат при возведении здания, проблемы, связанные с дальнейшей эксплуатацией кровель, составляют до 70% от всех рекламаций по итогам эксплуатации всего здания. Кроме этого, сохранение кровлей заданных при проектировании характеристик непосредственным образом влияют на расход энергоресурсов при эксплуатации зданий, поскольку замоченный или деформированный слой утепления снижает свои теплоизоляционные характеристики и ведет к ненормативным расходам на поддержание требуемых параметров микроклимата внутри здания. Быстрый износ части конструкций зданий, прежде всего, кровельных ведёт к необходимости частых ремонтов с формированием значительного количества отходов с высокими классами опасности, что в совокупности с повышенными расходами энергоресурсов при эксплуатации зданий снижает конкурентоспособность экономических субъектов. Важность повышения конкурентоспособности российской экономики за счёт повышения её эффективности, снижения выбросов парниковых газов, внедрения мероприятий и программ устойчивого развития нашли отражение в Указе Президента России (Указ Президента Российской Федерации от 04.11.2020 г. № 666).

Таким образом, можно сделать вывод, что все разработки в области строительных конструкций, учитывающие современный (улучшенный) технический уровень применяемых решений, будут востребованы в жилищном строительстве многоквартирных домов, в строительстве объектов социальной инфраструктуры, в строительстве зданий для высокотехнологичных производств, в строительстве складских и логистических центров. Объемы строительства в указанных сегментах ежегодно измеряются десятками миллионов квадратных метров и сотнями тысяч объектов.

На сегодняшний момент времени все массово применяющиеся плоские и слабоуклонные кровельные системы на отапливаемых зданиях не являются монолитными. Это сложные многослойные конструкции, как правило, с единственным гидроизоляционным слоем в виде водоизоляционного ковра, выполняемого из рулонных или наливных материалов. При повреждении такого слоя влага начинает бесконтрольно проникать во все нижележащие слои и о протечке становится известно только, когда влага появляется на потолках помещений. При этом каждый кровельщик знает основной недостаток таких многослойных конструкций – в случае протечек, всем видно, где вода вытекает, но не понятно, где затекает. Это связано с тем, что в применяемых кровельных системах, как правило, нет монолитности – между слоями нет плотного сцепления. Как следствие этого, при повреждении единственного гидроизоляционного слоя вода может свободно перемещаться по нижележащим функциональным слоям кровельной системы, часто меняя направление и, как правило, вытекать на значительном расстоянии от места повреждения гидроизоляционного слоя. Это застарелая и общеизвестная проблема применяемых кровельных систем, поэтому строительное сообщество постоянно ищет пути её решения. Вектор поиска путей тоже известен – монолитность кровельной системы. За счёт монолитности (плотного прилегания или сцепления каждого из необходимых для действительно универсальной кровельной системы функциональных слоёв) предотвращается бесконтрольное перемещение воды внутри кровельной системы при повреждении гидроизоляционного покрытия. Если при этом в кровельной системе удастся увеличить количество функциональных слоёв с гидроизоляционными свойствами до двух и более, то такая кровельная система будет отвечать современным ожиданиям заказчиков строительства зданий и позволит решить ряд давно назревших проблем. Строительное сообщество ранее предпринимало шаги и предлагало изменения кровельных систем, частично вводя монолитные технологии.

Известно кровельное покрытие зданий (Патент на полезную модель RU 58576 U1, МПК E04D 3/26, опубл. 27.11.2006), состоящее из стального профилированного настила, теплоизоляционного слоя и рулонного водоизоляционного ковра, отличающееся тем, что теплоизоляционный слой состоит из двух частей: нижнего - из монолитного полистиролбетона марки Д200-Д250 и верхнего - из монолитного полистиролбетона марки Д400-Д450, при этом соотношение толщины нижнего и верхнего слоев составляет 3:1, причем пустоты стального профилированного настила заполнены полистиролбетоном марки Д200-Д250, а в качестве водоизоляционного ковра используют ковер из наплавляемых материалов, при этом между ним и теплоизоляционным слоем расположен слой грунтовки на битумной основе.

Недостатком указанной полезной модели является отсутствие укрепляющей бетонной стяжки без пористого наполнителя между утепляющим слоем и гидроизоляционным ковром. Полистиролбетон (ПСБ) является особой маркой лёгких бетонов и может использоваться в качестве утепляющего слоя. Прочностные характеристики ПСБ марки Д400-Д450 хоть и являются высокими, но не могут обеспечить в полной мере эксплуатационные нагрузки на эксплуатируемых кровлях зданий, кровлях, где предполагается движение автотранспорта, в том числе, пожарных автомобилей. Также к недостаткам следует отнести и единственный гидроизоляционный слой (функциональный), в качестве которого предлагаются наплавляемые материалы. При деформации утепляющего слоя из ПСБ, наплавляемые гидроизоляционные материалы могут лопнуть - нарушится монолитность покрытия, и влага может начать поступать напрямую в утепляющий слой. Указанная полезная модель не является универсальной и может применяться как облегчённая кровельная система по основаниям из стального профилированного листа.

Также известна кровля (Патент на полезную модель RU 104591 U1, МПК E04D 13/16, опубл. 20.05.2011), содержащая последовательно уложенные на основание кровли кровельные плиты перекрытия, слой пористого материала, полистиролбетона, пароизоляции и гидроизоляции, отличающаяся тем, что слой пористого материала выполнен из экструзионного пенополистирола. Слой пароизоляции может быть расположен между кровельными плитами перекрытия и слоем пористого материала. Слой полистиролбетона может быть выполнен монолитным.

Указанная полезная модель хоть и содержит слой монолитного полистиролбетона (ПСБ) в качестве утепляющего слоя, но не является примером полностью монолитной кровельной системы. Слой из листов экструзионного полистирола, уложенный на плиты перекрытия при повреждении единственного функционального гидроизоляционного слоя не может служить препятствием для бесконтрольного растекания воды по перекрытию. Кроме этого, при монтаже такой системы возникает непреодолимое препятствие – остаточная влага из монолитного полистиролбетона при его укладке на листы из экструзионного полистирола останется между этих листов на долгое время и может привести к возникновению токсичных грибков и плесени. Ну и, как отмечено выше, у такой кровли, как и предыдущих, единственный гидроизоляционный (функциональный) слой.

Известно кровельное покрытие (Патент на полезную модель RU 70674 U1, МПК E04D 5/00, опубл. 10.02.2008), содержащее слои из нанесенной на перекрытие пароизоляции, теплоизоляционного материала, в качестве которого применен полистиролбетон, и уложенной на него стяжки в виде плоских листов, с нанесенным на нее гидроизоляционным покрытием, отличающееся тем, что на слое стяжки установлены аэраторы, по одному на каждые 300-500 м² кровли, а в качестве материала стяжки использован фибролит магнезиальный. Недостатком указанной модели является то, что она не является монолитной кровельной системой, поскольку в качестве укрепляющего слоя применён листовой материал (в данном случае – фибролит магнезиальный). Согласно требованиям СП 17.13330.2017 Кровли. Актуализированная редакция СНиП II-26-76 (с Изменениями N 1, 2, 3) (roofers-union.ru) (п. 5.1.4 (д)) укрепляющий слой в виде сборной (из листовых материалов) стяжки должен выполняться в два слоя, избегая при этом, сквозных швов на стыках листового материала. Листы нужно укладывать с разбежкой – перекрывая стыки нижнего слоя. Такой укрепляющий слой (защищает утепляющий слой из ПСБ) как и в вышеперечисленных моделях позволяет воде бесконтрольно перемещаться при повреждении гидроизоляционного слоя. Сборные стяжки из листовых материалов предъявляют высокие требования к способу их крепления. Слабо закреплённые листы могут привести к повреждению гидроизоляционного покрытия в местах стыков листового материала. К недостаткам указанной системы также относится и единственный функциональный гидроизоляционный слой.

В качестве прототипа выбрана монолитная кровля – защитное покрытие эксплуатационного назначения (Патент на изобретение RU 2441121 C1, МПК E04D 11/02, опубл. 27.01.2012).

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении эффективности и расширении видов эксплуатации кровли, оптимизации и удешевлении ее конструкции и повышении надежности при эксплуатации. Для достижения указанного технического результата в монолитной кровле - защитном покрытии эксплуатационного назначения, выполненной многослойной и состоящей из уклонообразующей стяжки, уложенной по основанию силовой плиты перекрытия, грунтовочного слоя, при нанесении засыпанного кварцевым песком, выполняющего функцию пароизоляционного слоя, гидроизоляционный слой выполнен в виде гидроизоляционной мембраны наливом из полимерных материалов повышенной эластичности, например метилметакрилата, видов матакрила, полиуретана и иных полимеров, выдерживающих растяжение (удлинение) при разрыве не менее 200%, несущий высокопрочный слой выполнен из полимерного связующего аналогичного происхождения, но с меньшими деформационными характеристиками и наполнен кварцевым песком не менее чем на 100% от массы связующего, а в отделочном топ-слое, выполненном полимерным, толщина, цвет, химическая стойкость, степень шероховатости и иные характеристики, определяются условиями эксплуатации конкретной кровли - защитном покрытии, при этом все полимерные слои выполнены по уклонообразующей бетонной стяжке в бесшовном монолитном исполнении. Кроме того, заявленное решение имеет существенные признаки, характеризующие частные случаи осуществления, а именно: для защиты уклонообразующей бетонной стяжки от трещинообразования и обеспечения прочности основания под полимерные слои, она выполнена из бетона прочностью не менее М250 (В20), толщиной в нижней ее части не менее 40-50 мм, а по всей площади толщиной не менее 0,75t, где t - толщина уклонообразующей бетонной стяжки, при этом картами с шагом L не более 6×6 м, нарезаны компенсационные температурно-усадочные швы, заполненные полимерным материалом монолитной кровли-защитного покрытия.

Недостатком вышеуказанной системы является отсутствие утепляющего слоя. Она подразумевает только «устройство подогревающих систем, обеспечивающих отсутствие промерзших и заснеженных участков в период отрицательных температур». Уклонообразующая стяжка в указанной полезной модели выполняется из монолитного бетона прочностью не менее М250 (В20), который по своим характеристикам не может являться теплоизоляционным слоем. Отсутствие утепляющего слоя существенно сужает область применения изобретения как такового – холодные помещения и открытые стилобаты. На отапливаемых зданиях такое покрытие применять нельзя. В описании указано, что все слои монолитной кровли - защитного покрытия имеют полную водонепроницаемость как по отдельности, так и в монолите, однако это утверждение не находит далее однозначного подтверждения (например, при использовании, в большом объеме, кварцевого песка). Акцент сделан на гидроизоляционном слое, выполняемым жидкими гидроизоляционными материалами по сути в несколько слоев наливным способом (различные марки лака Nanten по отдельности или в смеси). Если рассматривать кровельное покрытие как систему, состоящую из нескольких функциональных слоёв – пароизоляционный слой, утепляющий слой, укрепляющий (защищающий утепление) слой и гидроизоляционный слой (водоизоляционный ковёр), то в указанном техническом решении применён только один (хоть и трёхслойный) гидроизоляционный функциональный слой. При его повреждении, скажем, при появлении усадочных трещин в бетонной уклонообразующей стяжке, которые могут появиться с течением времени и привести к разрыву гидроизоляционного слоя – влага беспрепятственно начнет проникать в стяжку. Это приведет в итоге к локальному разрушению кровельного покрытия на всю глубину и потере гидроизоляционных свойств кровли.

Технической задачей изобретения является создание технологически простой, надежной и долговечной строительной конструкции – монолитной теплоизоляционной кровли (кровельной системы), учитывающей предыдущий уровень технического развития и основанной на принципе монолитности всех необходимых функциональных слоёв, адгезии между ними, определённой последовательности слоёв. Техническим результатом является создание конструкции, которая является универсальным (для различных климатических условий и режимов эксплуатации) решением для зданий всех типов с плоскими и слабоуклонными кровлями. Технический результат подразумевает, в данном случае, синергетический эффект монолитных технологий и теплоизоляционных свойств от сочетания (порядка размещения) слоёв кровли и расширенной функциональности каждого слоя.

Технический результат монолитности достигается за счёт наличия в кровельной системе всех необходимых функциональных слоёв, размещённых на основании и выполняемых монолитным способом с высоким сцеплением (адгезией): пароизоляционный слой выполняется жидкими (обмазочными) каучуковыми, полиуретановыми, эпоксидными, акриловыми, битумными или иными пароизоляционными составами – любыми, известными из уровня техники. Утепляющий слой (отсутствует в прототипе) выполняется монолитным полистиролбетоном марок Д200-Д300, толщина слоя утепления определяется проектом и теплотехническим расчётом. Бетонная стяжка (укрепляющий, защитный слой) выполняется монолитной бетонсодержащей, с добавками, смесью, маркой прочности не ниже М200. Современные технические решения в индустрии строительных материалов позволяют расширить функциональность необходимого для действительно универсальной кровельной системы укрепляющего (защитного) слоя и добиться его водонепроницаемости и даже эффекта постепенной кристаллизации трещин. При добавлении общеизвестных добавок для повышения класса водонепроницаемости, например комплексная добавка в бетон «Кальматрон-Д» (https://kalmatron.ru/products/kompleksnaya-dobavka-v-beton/kalmatrond/) позволяет повысить водонепроницаемость (основная задача) бетонной стяжки, прочность и морозостойкость бетона, получить эффект самозалечивающихся трещин. Подобные добавки приводят к возможности укрепляющей стяжки заполнять усадочные трещины, в случае появления таковых, особым типом кристаллов, начинающих своё образование, когда добавки в бетонсодержащей смеси соприкасаются с влагой. Примером водонепроницаемого материала для бетонной стяжки является также раствор, известный как водонепроницаемый бетон Базоева (Патент на изобретение RU 2144909 C1, МПК C04B 28/02, опубл. 27.01.2000). На укрепляющий (защитный) слой наносится грунтовочный слой, который выполняется жидкими (обмазочными) каучуковыми, полиуретановыми, эпоксидными, акриловыми или иными грунтовочными составами; Гидроизоляционный слой (водоизоляционный ковёр) выполняется жидкими каучуковыми, полиуретановыми, эпоксидными, акриловыми или иными гидроизоляционными составами. Составы могут армироваться специальными армирующими тканями или фиброволокном. Монолитность гидроизоляционного слоя может также достигаться и рулонными материалами при условии их полной склейки или спекания с укрепляющим (защитным) слоем.

Отмечено также, что придание бетонной стяжке функции водонепроницаемости при возникновении межслойной адгезии происходит уплотнение верхнего тонкого подслоя слоя монолитного полистиролбетона и снижение его водопроницаемости за счёт миграции адгезивов и других добавок из смеси бетонной стяжки в этот верхний тонкий подслой монолитного полистиролбетона. Таким образом достигается синергетический эффект, проявляющийся в совместных гидроизолирующих свойствах (повышении водонепроницаемости) бетонной стяжки и утепляющего слоя.

Кроме того, при укладке укрепляющей бетонной стяжки на более пластичный утепляющий слой происходит повышение ударопрочности стяжки, морозостойкости и прочности на изгиб. Монолитный слой полистиролбетона (утепляющий слой) за счёт механической адгезии между ним и слоем укрепляющей бетонной стяжки выступает в роли демпфера механических и температурных подвижек и положительным образом влияет на улучшение прочностных характеристик монолитной кровли в целом.

Кроме того, гидроизоляционный ковер (слой) на основе жидких гидроизоляционных или приклеиваемых рулонных материалов и наличие грунтовочного слоя позволяет добиться высокой механической адгезии с бетонной стяжкой. За счёт межслойной адгезии гидроизоляционный слой начинает выступать в роли армирующего слоя для укрепляющей стяжки, повышая её прочностные характеристики (за счёт наличия фиброволокна или армирующего холста в наливной (намазываемой) мембране или рулонном материале, который также может быть армирован).

Изобретение поясняется чертежом, на котором показан фрагмент монолитной кровли.

Основанием 1 для монтажа монолитной кровли могут являться: монолитные железобетонные плиты перекрытия, сборные основания из железобетонных плит, а также основание из стального профилированного листа.

Монолитная кровля для плоских и слабоуклонных кровель состоит из следующих монолитных функциональных слоёв, расположенных в следующей последовательности от основания для монтажа кровельной системы:

2 – слой монолитной обмазочной или наливной пароизоляции;

3 – слой утепления монолитным полистиролбетоном (ПСБ), маркой плотности Д200-Д300 (марка и толщина определяется проектом);

4 – укрепляющий (защитный слой) – бетонная стяжка – из монолитной водонепроницаемой смеси, марки прочности не ниже М200;

5 – слой монолитного обмазочного или наливного грунта;

6 – слой монолитной обмазочной или наливной гидроизоляции, выполняемый жидкими гидроизоляционными составами с возможным армированием специальными армирующими тканями или фиброволокном, или рулонной гидроизоляции, плотно прилегающей к укрепляющему слою за счёт приклеивания или спекания.

Нанесение (формирование, укладка) слоёв осуществляется посредством известных несложных технических средств с применением известных методов контроля.

При эксплуатации готовой кровли прочность и долговечность достигается совместным функционированием по меньшей мере слоёв 3, 4, 5, и 6; теплоизолирующие свойства обеспечиваются по меньшей мере слоем 3, водонепроницаемость заключается в совместном действии по меньшей мере слоёв 4, 5, 6.

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству плоских и слабоуклонных монолитных кровель. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности кровли. Монолитная кровля, выполненная многослойной, состоит из уложенных на основание слоёв: бетонной стяжки, грунтовочного слоя, пароизоляционного слоя, гидроизоляционного слоя, при этом она дополнительно содержит утепляющий слой из монолитного полистиролбетона маркой плотности Д200-Д300, а слои размещаются в следующей последовательности, начиная от основания: пароизоляционный слой, утепляющий слой, бетонная стяжка, грунтовочный слой, гидроизоляционный слой, при этом пароизоляционный слой выполнен жидким наливным или обмазочным пароизоляционным составом, бетонная стяжка выполняется монолитной смесью, маркой прочности не ниже М200 с добавками для повышения класса водонепроницаемости, грунтовочный слой выполнен жидким наливным или обмазочным грунтовочным составом, гидроизоляционный слой выполнен жидким наливным или обмазочным гидроизоляционным составом или рулонными материалами при условии их полной склейки или спекания с бетонной стяжкой. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Монолитная кровля, выполненная многослойной и состоящая из уложенных на основание слоёв: бетонной стяжки, грунтовочного слоя, пароизоляционного слоя, гидроизоляционного слоя, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит утепляющий слой из монолитного полистиролбетона маркой плотности Д200-Д300, а слои размещены в следующей последовательности, начиная от основания: пароизоляционный слой, утепляющий слой, бетонная стяжка, грунтовочный слой, гидроизоляционный слой, при этом пароизоляционный слой выполнен жидким наливным или обмазочным пароизоляционными составом, бетонная стяжка выполнена монолитной смесью, маркой прочности не ниже М200 с добавками для повышения класса водонепроницаемости, грунтовочный слой выполнен жидким наливным или обмазочным грунтовочным составом, гидроизоляционный слой выполнен жидким наливным или обмазочным гидроизоляционным составом или рулонными материалами при условии их полной склейки или спекания с бетонной стяжкой.

2. Монолитная кровля по п. 1, отличающаяся тем, что жидкий наливной или обмазочный пароизоляционный состав выбран из каучуковых, полиуретановых, эпоксидных, акриловых или битумных составов.

3. Монолитная кровля по п. 1, отличающаяся тем, что жидкий наливной или обмазочный грунтовочный состав выбран из каучуковых, полиуретановых, эпоксидных или акриловых составов.

4. Монолитная кровля по п. 1, отличающаяся тем, что жидкий наливной или обмазочный гидроизоляционный состав выбран из каучуковых, полиуретановых, эпоксидных или акриловых составов.

5. Монолитная кровля по п. 1, отличающаяся тем, что гидроизоляционный слой армирован армирующей тканью или фиброволокном.