7. Покрытия
7.1. Ограждающие конструкции покрытий и требования, предъявляемые к ним
В промышленных зданиях по сравнению с гражданскими покрытия воспринимают более разнообразные воздействия (рис. 31.1). Их несущая конструкция работает под нагрузкой от собственной массы, а также больших временных нагрузок от снега и ветра. Кроме того, при наличии подвесного транспорта или мостовых кранов на несущие конструкции покрытия передаются и динамические нагрузки.
Рис. 31.1. Внешние воздействия на покрытие: 1 – постоянные нагрузки (масса конструкций оборудования); 2– временные нагрузки (снег, нагрузки от транспортных средств, эксплуатационные нагрузки); 3 – ветер; 4 и 10 – воздействие температур окружающей среды; 5 – атмосферная влага (осадки, влажность воздуха); 6 и 11 – химические агрессивные вещества, содержащиеся в наружном и внутреннем воздухе; 7 и 12 – микробы, содержащиеся в наружном и внутреннем воздухе, 8 – солнечная радиация; 9 – влага, содержащаяся во внутреннем воздухе; 13 – тепловые удары; 14 – динамические удары
Степень активности несиловых воздействий (атмосферные осадки, парообразная влага, солнечная радиация, положительная и отрицательная температуры, химические вещества, содержащиеся в воздухе, микробы) зависит от климата местности и характера технологического процесса, протекающего в производственном здании. Если технологический процесс протекает при нормальном температурно-влажностном режиме без выделения производственных вредностей на покрытие действуют лишь атмосферные несиловые воздействия.
В горячих цехах металлургических заводов, в некоторых помещениях предприятий химической промышленности наиболее активные несиловые воздействия оказывают избыточная температура и влажность внутреннего воздуха, а также химические вещества, содержащиеся в воздухе, окружающем покрытие.
Так, например, в прокатных цехах вследствие излучения тепла нагревательными печами, раскаленными слитками, заготовками и горячими готовыми изделиями, температура воздуха под покрытием в отдельных местах достигает 100°С, а температура воздуха над покрытием поднимается до 50°С. Интенсивное высушивание плит покрытия снизу при одновременном увлажнении сверху кислыми атмосферными осадками способствует их разрушению.
Силовые и несиловые воздействия на покрытие могут действовать постоянно, временно или мгновенно, имея характер силовых, тепловых или иных «ударов».
Ограждающие конструкции покрытий должны хорошо сопротивляться всем силовым и несиловым воздействиям, т.е. должны обладать достаточной прочностью, малой деформативностью, иметь хорошие изоляционные качества (гидро-, паро-, тепло-, газоизоляция), быть пожаробезопасными, долговечными и коррозиестойкими. Кроме того, ограждающие части покрытий должны быть индустриальными и экономичными в строительстве и в эксплуатационных условиях.
Покрытия над производственными зданиями, как правило, устраивают бесчердачными с пологой скатной или плоской кровлей, с внутренними и в отдельных случаях с наружными водостоками. При рассмотрении особенностей конструктивных решений промышленных зданий указывалось, что покрытия могут иметь беспрогонную и прогонную схемы решения (рис. 31.2). Беспрогонная схема более экономична и получила преимущественное распространение.
Рис. 31.2. Конструктивные схемы ограждающей части покрытия: а – беспрогонная; б – прогонная: 1 – колонна; 2– несущая конструкция покрытия – ферма; 3 – плита покрытия; 4 – прогон, 5 – мелкоразмерная плита, укладываемая по прогонам
Ограждающие части покрытия разделяют в зависимости от степени теплоизоляции (т.е. величины сопротивления теплопередаче R0) на утепленные и холодные.
Соответственно функциональному назначению покрытия состоят из ограждающей и несущей частей. На выбор и решение ограждающей части покрытий промышленных зданий влияет комплекс изменяющихся внешних и внутренних климатических воздействий. Это требует выполнения ограждающих конструкций из отдельных различного назначения слоев и элементов, которые в эксплуатационных условиях должны обеспечить надежную работу покрытия.
На рис. 31.3 приведены основные схемы конструкций ограждающей части покрытий для отапливаемых и неотапливаемых производственных зданий. Наиболее распространенные решения покрытий по сборным железобетонным плитам даны на рис. 31.3, а; их недостатком следует считать большую массу. Легкого типа покрытия выполняют с применением стального профилированного настила и новых эффективных утеплителей (рис. 31.3, в). Легкие ограждающие конструкции применяют при устройстве покрытий по стальным несущим конструкциям, они целесообразны для строительства в отдаленных и северных районах нашей страны.
В последнее время получили распространение армированные сплошного сечения панели из легких и ячеистых бетонов. Они одновременно служат несущими элементами ограждающей части покрытия и теплоизоляцией. Укладка таких панелей возможна только в покрытиях над помещениями с нормальной и пониженной влажностью воздуха. В этом случае по панелям делают только выравнивающий слой и рулонный гидроизоляционный ковер (рис. 31.3, б).
Совершенствование тяжелых железобетонных ограждающих конструкций покрытий промышленных зданий направлено на разработку облегченных, комплексной конструкции плит с увеличенной длиной и со сниженной трудоемкостью возведения.
Рис. 31.3. Типы конструктивных решений ограждающей части покрытия: а – утепленное с несущими железобетонными плитами; б – то же, из конструкционно-теплоизоляционных материалов; в – то же, с несущими настилами из металла; г – неутепленное с железобетонными плитами; д – то же, с кровлей из листовых материалов; несущая железобетонная плита; 2– пароизоляция; 3 – теплоизоляция; 4 – выравнивающая стяжка или затирка (по плитам с ровными поверхностями не выполняется); 5 – гидроизоляционный ковер рулонной кровли; 6 – то же, мастичной кровли, армированной стеклосетками; 7 – то же, с верхним слоем из рубероида с крупнозернистой (бронирующей) посыпкой; 8 – защитный слой; 9 – несущая плита из легкого или ячеистого бетона; 10 – несущий стальной настил; 11 – волнистый лист из асбестоцемента, стали или сплавов алюминия
На рис. 31.4 показана комплексная плита облегченной конструкции, несущая часть которой выполнена из легкого конструкционного бетона марки 400 с утеплителем из легких или ячеистых бетонов с объемной массой не более 500 кг/м3. В целях предотвращения увлажнения утеплителя во время перевозки и производства монтажных работ на комплексную плиту при ее изготовлении наклеен один слой рубероида. Масса покрытия из комплексных плит по сравнению с массой покрытия по сборным железобетонным плитам уменьшена на 24%, а стоимость снижена на 18%.
Рис. 31.4. Плита покрытия комплексной конструкции с переменной высотой продольных ребер: 1 – несущая плита из легкого конструкционного бетона марки 400; 2 – утеплитель из особо легких или ячеистых бетонов с объемной массой не более 500 кг/м3; 3 – слой рубероида
Выбор решения ограждающей конструкции покрытия зависит от назначения здания, требуемого температурно-влажностного режима в перекрываемом помещении, количества тепла, выделяемого в помещение технологическими установками, и способа удаления с кровли воды и снега.
В неотапливаемых промышленных зданиях покрытия делают холодными, без утеплителя. В зданиях со значительными выделениями тепла покрытия при стальной кровле устраивают также холодными, а при рулонной кровле в целях снижения температуры стяжки и гидроизоляционного ковра покрытия выполняют холодными с воздушной прослойкой или утепленными.
В отапливаемых зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом во избежание образования конденсата на внутренних поверхностях покрытия, а при наружном водоотводе и в целях устранения возможности образования наледи на карнизах, ограждающие части покрытия делают утепленными. При внутреннем водоотводе, чтобы обеспечить подтаивание снега на кровле, слой теплоизоляции выполняют с пониженным значением сопротивления теплопередаче.
При утепленном покрытии его ограждающая часть состоит из несущей конструкции, пароизоляции, теплоизоляции, выравнивающей стяжки и кровли, а при холодном – только из несущей конструкции, стяжки и кровли.
Толщина теплоизоляции зависит от физических показателей материала, условий его эксплуатации и необходимой величины сопротивления теплопередаче покрытия. При устройстве несущей и ограждающей частей покрытия в виде сплошных плит из легкого или ячеистого бетона, выполняющих как несущие, так и теплоизоляционные функции, устройство теплоизоляционного слоя не нужно.
Чтобы обеспечить жесткость основания под гидроизоляционный ковер, материал, из которого выполняют теплоизоляцию, должен обладать достаточной прочностью на сжатие. В целях индустриализации строительства в основном применяют плитные утеплители. Под теплоизоляцией располагают пароизоляцию, которая препятствует прониканию в утеплитель влаги из воздуха помещений. Гидроизоляционная часть покрытия должна обеспечивать непротекаемость кровли
В условиях Москвы в летний жаркий день под влиянием солнечной радиации температура кровли, выполненной из рубероида или другого рулонного материала, имеющего черный цвет, достигает 70°С. В целях предупреждения рулонного ковра от механических повреждений, атмосферных воздействий и разрушения при пересыхании, а также для улучшения санитарно-гигиенического режима внутреннего климата помещений вводят защитный слой, который способствует снижению температуры верхней поверхности кровли. Наиболее распространенным решением является покрытие гидроизоляционного ковра одним или двумя слоями светлого гравия с крупностью зерен 5-15 мм, втопленных в кровельную мастику. Светлый цвет гравия способствует снижению температуры кровли.