К штучным кровельным материалам относят металлические кровли, черепица и светопрозрачные кровли. Штучные материалы широко применяются в современном строительстве для вальмовых и мансардных крыш с большим уклоном, поверхность которых — один из основных декоративных элементов здания. В этом случае обычно выбираются материалы, придающие кровле фактуру. Штучные кровельные материалы применялись издавна. Конкретный вид материала определялся природными условиями места строительства: в горных районах — сланец, в богатых лесом районах — деревянная щепа. Наиболее совершенным и универсальным видом штучных кровельных материалов была черепица, а также традиционные: камыш, дранка, гонт, сланцевый шифер (не путать с асбестоцементным шифером).
• камышовое (голландское) покрытие выполняет функции терморегулятора, обладает повышенными шумоизоляционными качествами, оригинальным, «бархатным» внешним видом. Ценится кровельный камыш с засоленной почвы, например в плавнях и островах дельты Дуная. Наиболее часто встречающимся является золотисто-желтый оттенок (через два года он становится темно-серым). Голландские стандарты — это камыш диаметром не более 6 мм и высотой снопа 1,60 — 1,80 м. Камышовое покрытие — природный, «экологический материал», который практически не подвергается химической и вообще технологической обработке;
• дранка (щепа) — тонкие (5-10 мм) дощечки шириной 90-150 мм, получаемые раскалыванием прямослойных чурбаков длиной 0,5-10 м из ели, сосны, лиственницы, осины специальным ножом или топором. Декоративный вариант дранки, у которой нижний конец сделан уступами, называется лемех. Он применялся, в частности, для куполов деревянных церквей.
• гонт (от польского gont) — пиленые или колотые дощечки длиной 40-60 см, шириной 10-15 см, имеющие клинообразное поперечное сечение. Толстый (10-15 мм) край гонтины имеет паз, в который входит тонкий (2-3 мм) край соседней гонтины; этим достигается большая плотность кровельного покрытия. Гонт, как и дранку, настилают в 3-4 слоя по обрешетке из жердей или брусков с шагом в 1/3 или 1/4 длины дранки.
• сланцевый шифер (от нем. schiefer — сланец) — плитки, получаемые раскалыванием слоистых горных пород (преимущественно, глинистых сланцев). Цвет — темно-серый (черный, красно-коричневый), форма, близкая к квадратной, со стороной 20-40 см. Этот материал широко применялся на юге Германии, в Австрии, Великобритании, Закавказье.
Дранка и гонт, благодаря небольшой толщине, быстро сохнут, и поэтому деревянная крыша из них не гниет и сохраняется 10-15 лет. Такие крыши в первые годы эксплуатации имеют приятный серебристо-серый цвет. Сланцевый шифер — очень долговечный материал: многие архитектурные памятники средневековья сохранили шиферные кровли до нашего времени.
Металлическая кровля Металл — один из наиболее популярных и распространенных материалов, используемых в кровельном деле. Металлические кровли прочны, гигиеничны, огнестойки и имеют очень малый вес порядка 5-10 кг/м2 при толщине около 1 мм. К недостаткам кровель из металла принято относить хорошую тепло- и звукопроводность (хорошо нагреваются и еще лучше гремят, или хорошо гремят и еще лучше нагреваются — смотря по погоде), а также в той или иной степени подвержены коррозии.
Производители кровельных материалов и кровельщика пытаются свести эти недостатки к минимуму либо на стадии производства (разнообразные покрытия, оцинковка), либо на стадии проектирования и монтажа — повышенная тепло и звукоизоляция, вентиляция кровли.
Металлические кровли могут производиться как из листовых, так и из штучных металлических кровельных материалов: из штампованной металлической черепицы, стальных, дюралевых волнистых листов (профильного настила), из мелкоштучных медных и позолоченных листов. При возведении металлической кровли требуется специальный инструмент и специальные знания — то есть высококвалифицированный труд. Распространены кровельные металлические штучные материалы с полимерным или с пластизоловым покрытием, кровля из гофрированной оцинкованной жести с многослойным стекловолокнистым покрытием, кровля из профильных алюминиевых и стальных листов и другие.
Одной из особенностей металлических кровель является то, что обычно в ассортименте производителя присутствует полный комплект кровли со всеми необходимыми элементами в широкой цветовой гамме.
Оцинкованные или железные листы, защищенные слоем сплава, устойчивого к коррозии, покрытые сплавом цинка, меди и титана. Для кровельных работ используют кровельные материалы из оцинкованной стали (традиционная оцинковка), возможны различные технологии производства оцинковки. Достаточно высоким качеством обладает холоднокатанная горяче-оцинкованная сталь, получаемая из в процессе регулируемой оцинковки холоднокатанной рулонной стали в ванне с расплавом цинка. Продукция поставляется в листах и рулонах. Толщина материала от 0,6 до 1 мм, ширина — 100-1000 мм. Этот вид покрытия в зависимости от условий эксплуатации обеспечивает сохранность кровли в течение 30-100 лет. Оцинкованные листы применяются также для устройства карнизных свесов, разжелобков, водосточных труб, подоконных сливов, защитных фартуков дымовых и вентиляционных труб.
Неоцинкованная сталь подвержена коррозии, поэтому требует регулярного ухода, недолговечна. Кровлю из стальных неоцинкованных листов красят масляной краской каждые 3 года. Кровлю из оцинкованных листов можно окрашивать через 8-10 лет после ее укладки.
Также популярен Aluzink (Алюцинк) — тонкий стальной лист, защищенный сплавом алюминия и цинка в соотношении: 55% алюминия, 43,4% цинка и 1,6% кремния. При взаимодействии алюминия с кислородом возникает оксидная пленка, которая препятствует коррозии, поэтому алюцинк не темнеет со временем, в отличие от оцинкованной стали. Для устройства кровель используются и цветные металлы. Листы укладывают по деревянной обрешетке, прибиваемой к стропилинам. При устройстве металлической кровли лучше делать сплошную обрешетку из досок с прокладкой из пергамина. Такая мера предосторожности предохраняет нижнюю сторону металлических листов от коррозии и увеличивает их срок службы. К обрешетке листы крепят кляммерами из полосок оцинкованной стали, заделанных в стоячие фальцы через 500-700 мм. Карнизный свес поддерживается металлическими Т-образными костылями, прикрепляемыми гвоздями к обрешетке.
Что такое фальц? Фальц — это шов, который образуется при соединении металлических листов — в нашем случае — при монтаже металлической листовой кровли. Соответственно фальцевание – это способ монтажа металлической кровли, при котором края соседних листов металла сгибают и прочно соединяют друг с другом. Для изготовления кровли методом фальцевания используют любые листовые или рулонные материалы: сталь, медь, алюминий, сплав титана и цинка. Фальцевание — самый распространенный и самый трудоемкий способ монтажа металлической кровли. И самый надежный.
Особенности сгиба и соединения приводят к тому, что существует несколько методик фальцевания и, соответственно, известны стоячие и лежачие фальцы, одинарные и двойные (с одним загибом кромки листа и двумя). Разные типы фальцев применяют на одной кровле для увеличения надежности швов, сопрягающих листовой кровельный материал, уложенный на крыше. Вдоль ската устраивают стоячие фальцы, а лежачие фальцы — горизонтальные или поперечные. Наиболее герметичным и влагонепроницаемым является двойной стоячий фальц. И, вместе с тем, самым трудоемким. Формируют фальцы либо вручную — с помощью деревянных молотков-киянок и на земле, и на крыше, либо с помощью специального станка для формирования фальца и ручных или электромеханических закаточных машинок для соединения непосредственно на кровле. Существует еще одна разновидность фальцев — самозащелкивающиеся. Их соединяют друг с другом, не применяя инструмент. Основными преимуществами фальцевых кровель являются:
• гладкость поверхности, что обеспечивает эффективное сбрасывание воды и снега;
• предварительная механизированная заготовка элементов кровельного покрытия;
• малая масса, облегчающая нагрузку на опорные конструкции;
• гибкость, позволяющая покрывать крыши сложной формы;
• невоспламеняемость;
• листы не пробиваются при монтаже (крепление с помощью клямеров)
Фальцованные кровли из чистой меди Медь — традиционный кровельный материал. Особенно эффективна медь при монтаже кровель, имеющих малый угол наклона, она гарантирует долгий срок эксплуатации. В течение службы медь изменяет свой цвет и фактуру, точнее изменяется не фактура, а ее восприятие наблюдателем. Можно сказать, что медная кровля со временем выглядит дороже, что нехарактерно для большинства кровельных материалов (про них можно сказать, что они со временем выглядят «не хуже»).
На начальном этапе срока службы золотистой меди свойственно потемнение, кровля приобретает приятный коричневый оттенок. Через два-три года цвет покрытия плавно трансформируется в темно-бурый, напоминающий цвет темного шоколада, позже медная кровля приобретает матово-черный цвет, а далее – оттенки темно-зеленых тонов. После десяти-пятнадцати лет эксплуатации медная кровля покрывается малахитово-зеленой патиной. Процессы трансформации обусловлены внешними воздействиями, которым подвержена медная кровля. Секрет прочности и долголетия медной кровли напрямую зависит от процесса окисления. Благодаря ему медь покрывается надежной защитной структурой – патиной. Патина препятствует разрушительному влиянию окружающей среды на медную кровлю, что в сочетании с фальцевой кровлей повышает срок эксплуатации крыш. Поэтому медь и стала одним из самых востребованных, элитных материалов для покрытия кровли.
Существуют искусственные способы патинирования меди, дающие подобный результат сразу. Патина является естественным защитным покрытием меди, надежно предохраняющим ее от коррозии и порчи. Под патиной медь практически неуязвима… Это обстоятельство непосредственно отражается на продолжительности службы медной кровли, исчисляющейся не десятилетиями, а сотнями лет. Медь устойчива в разбавленных кислотах, едких щелочах, морской, пресной питьевой и промышленных водах, сухих газах и других средах. Температура ее плавления составляет 1083 °С.
Неоценимыми достоинствами медной кровли являются изящность и красота внешнего вида, надежность и долговечность покрытия, а также простота и пластичность при монтаже. Кроме того, фальцевая кровля из меди обладает повышенными герметичными и водонепроницаемыми свойствами.
Фальцованные кровли из малоуглеродистой нержавеющей стали Нержавеющая сталь — это хромосодержащий сплав стали. Минимальное содержание хрома в стандартной нержавеющей стали составляет 12%. Хром обеспечивает стали «нержавеющие» свойства, другими словами повышает ее стойкость к коррозии. Лучшая сопротивляемость коррозии обеспечивается оксидной пленкой, покрывающей поверхность стали. Этот чрезвычайно тонкий слой также обладает свойством самовосстанавливаться. Кроме хрома типичными элементами этого сплава являются также молибден, никель и азот. Никель добавляется, главным образом, для улучшения пластичности и вязкости металла.
• Срок службы конструкций из нержавеющей стали составляет до 50 лет;
• Изделия из этого материала практически не требуют расходов на содержание;
• Прочный, устойчивый материал;
• Обеспечивает безопасность при пожаре и взрыве;
• Материал, соответствующий всем гигиеническим требованиям;
• нет необходимости окрашивать;
• можно подвергнуть 100% переработке;
• хорошо формируется, при необходимости поддается сварке;
• сочетается с любыми строительными материалами: кирпич, камень, бетон, мрамор, гранит, стекло, металл, дерево, пластик;
• выбор различных видов обработки.
Малоуглеродистой нержавеющей стали присуща высокая пластичность и, как следствие, способность принимать объемную форму из плоского листа. При деформации в ней возникает упрочнение.
Металлические профилированные листы и металлочерепица — разновидность штампованных стальных листов, имитирующих фактуру черепичной кровли. Листы толщиной 0,4-0,5 мм покрывают защитным слоем цинка, цинкоалюминиевого сплава или полимерного покрытия, после чего способом холодной штамповки им придают форму различных видов традиционной черепицы. Основной профиль металлочерепицы — «наклонная волна». Затем листы обрабатывают антикоррозионным составом, покрывают слоем полиэстра, пластизола и других полимеров, снизу — защитным лаком. Масса 1 м2 покрытия — 5,5 кг. Для его укладки не требуется сплошная обрешетка, а листы крепятся шурупами с уплотнителем. Долговечность металлочерепичной кровли — до 50 лет.
• Срок службы металлочерепицы составляет до 20 лет.
• Небольшой вес 3,8-4,8 кг/м2 позволяет снижает нагрузку на несущие конструкции.
• Монтаж металлочерепицы производится в короткие сроки, и дальнейшее обслуживание кровли минимально.
Производители выпускают металлочерепицу с различными полимерными покрытиями. Предварительно горячее-оцинкованная сталь грунтуется с двух сторон. Далее на нижнюю сторону наносится слой защитного лака, а на верхнюю – полимерное покрытие, которое может быть следующих видов: • Самым недорогим полимерным покрытием металлочерепицы является полиэстер на основе полиэфирной краски, у него низкая механическая устойчивость.
• Матовый полиэстер имеет более приятный внешний вид и выглядит гораздо «богаче».
• Пурал – универсальное глянцевое покрытие, выдерживающее большие перепады температур. Его механическая устойчивость выше полиэстера.
• Пластизол – самое толстое покрытие до 200 мкм., это декоративный полимер, состоящий из поливинилхлорида и пластификаторов. На его поверхности наносят тиснение, имитирующее рельеф кожи, штриховую насечку, благодаря чему крыша, покрытая металлочерепицей «пластизол» не дает бликов. Покрытие стойкое к механическим повреждениям, однако чувствительно в высоким температурам и обладает низкой стойкостью к УФ-излучению (при нагреве прямыми солнечными лучами более +80ºС) материал быстро, но равномерно теряет яркость цвета.
• HPS200 — модификация пластизольного покрытия и обеспечивает более высокую коррозионную устойчивость и адгезию материала, за счет чего увеличен срок службы.
Профильные настилы. Профнастилы более просты в изготовлении, чем металлочерепица, что делает их более дешевыми и доступными. Профнастил — оцинкованные стальные листы, подвергаемые холодной прокатке для получения гофров требуемой формы и часто покрываемые защитным слоем полимера. По сути — профнастил это либо металлический шифер с покрытием, или гофрированные металлические листы — как посмотреть. Толщина листа — 0,6-0,8 мм, ширина — 1100-1250 мм, длина — 2-12 м, глубина профиля — 20-75 мм. Высота профиля и поперечное профилирование придают крыше хороший вид и прочность. Листы кровли, имеющие полную длину ската крыши, легко и быстро устанавливаются. Монтаж настила осуществляется легко, без посторонней помощи, так как листы укладываются одним пластом, с конька крыш до водосточного желоба. Настил можно укладывать на имеющееся кровельное покрытие, невзирая на время года или погодные условия.
Применяются такие листы для устройства несложных кровель домов и хозяйственных построек. Долговечность этого вида покрытия определяется качеством и количеством нанесенных защитных слоев. Для резки используются ножницы по металлу, ножовка, ножницы — «грызуны» или ручная циркульная пила с твердым полотном.
Стальные кровельные панели типа «сэндвич» Сэндвич панели (возможно еще написание сендвич и сандвич панели) — вариант для промышленных, общественных зданий, иногда применяется для жилых зданий в городах. Как правило, такие панели имеют трехслойную структуру и изготавливаются на технологических линиях. В качестве наполнителя используется конструкционная минераловатная плита на основе базальтовых пород плотностью не менее 150 кг/м3 или пенопласт плотностью не менее 25 кг/м3. Покрытие панели для кровли – оцинкованная и окрашенная листовая сталь, или же сталь с полимерным покрытием. Толщина панелей для кровли может варьироваться от 40 до 200 мм, ширина 1100 мм, длина — до 7000 мм., масса 1 м2 — 11,3-14,6 кг.
Соединение сэндвич-панелей осуществляется внахлест, как правило, с замком Z-LOCK, что обеспечивает необходимую прочность и герметичность. Обычно, для предохранения сэндвич-панелей от механических повреждений при транспортировании и монтаже на окрашенные поверхности наносится защитная пленка с двух сторон (это происходит при их производстве). Сэндвич-панели поставляются пакетами, пакет герметично упаковывается полиэтиленовой пленкой, которая предохраняет от попадания атмосферных осадков. Пакеты с сэндвич-панелями укладываются на деревянные прокладки через прокладочный гофрокартон. Как правило, производители кровельных сэндвич-панелей предлагают поставку фасонных доборных элементов и крепежных изделий.
Сэндвич-панели используются при изготовлении утепленной кровли зданий и сооружений, а также в качестве основания для настила мягкой кровли любого типа. Особенно востребованы кровельные сэндвич-панели при строительстве быстровозводимых зданий и сооружений каркасного типа.
Битумная черепица — разновидность мягкого кровельного материала, объединившая в себе свойства керамической черепицы, деревянного гонта (фактура, внешний вид) и рулонных кровельных материалов (пластичность, высокая клеящая способность). По своему строению листы битумной черепицы от разных производителей схожи. Предварительно пропитанный битумом стеклохолст покрывается с двух сторон модифицированным или окисленным битумом, сверху накатываются цветные каменные гранулы — керамизированный гранулят или минеральная крошка, выполняющие декоративную и защитную функцию, снизу — кремниевый песок. В зависимости от типа битумной черепицы и способа укладки листы снизу точечно (8% поверхности) либо на 60% покрывают липким клеящим битумным слоем. Окрашивание гранулята происходит в момент его обжига при помощи неорганических красителей, что обеспечивает стойкость цвета во времени. Кремниевый песок, нанесенный на обратную сторону черепицы, предотвращает склеивание плиток между собой, облегчая транспортировку, хранение и использование материала.
По форме битумная черепица представляет собой небольшие плоские листы размером 1х0,33 м, с фигурными вырезами по одному краю. Черепица выпускается различных форм (в виде шестиугольника, прямоугольника, треугольника, овальная, волнообразная, «рыбьей чешуи») в различных цветовых решениях. Обычные размеры битумной черепицы — 100 х 34 см. На 1 м2 кровли расходуется почти 7 листов, вес которых составляет 8,5-11 кг.
В Европе битумную черепицу выпускают и используют практически во всех странах, однако лидируют Италия и Финляндия. Итальянская фирма TEGOLA и финская фирма KATEPAL по объемам продаж лидируют в нашей стране. Аналогичные материалы выпускают предприятия в России, балтийских странах и в странах СНГ. Основное отличие технологии укладки битумной черепицы от технологии укладки металла основано на том, что гонт требует сплошной и гладкой обрешетки, положенной на правильно рассчитанную и качественно собранную стропильную систему. Делается она из прибитой вплотную пиленой или обрезной доски, водостойкой фанеры либо из древесно-волокнистой плиты с продольно ориентированными волокнами. Влажность обрешетки не должна превышать 20%.
Керамическая черепица — кровельный материал с почтенной историей. Еще в античном мире здания покрывали обожженными пластинами из глины, очень популярна керамическая черепица стала и в средневековой Европе. По популярности этот штучного кровельного материала говорит хотя бы тот факт, что многие современные материалы имитируют внешний вид, форму и фактуру черепичного покрытия. Срок службы кровли из керамической черепицы — более 100 лет (при заводской гарантии 20~30 лет), причем ее декоративные свойства с «возрастом» не теряются. Керамическая черепица устойчива к огню, морозу, солнечной радиации, агрессивным средам, хорошо известны также ее способности поглощать шум, не накапливать статическое электричество, медленно нагреваться в жару. Кроме того, керамическая черепица , как покрытие из отдельных плиток малого размера обеспечивает необходимую вентиляцию подкровельного пространства.
Процесс изготовления керамической черепицы можно разделить на четыре этапа — заготовке из легкоплавких глин сначала придают форму, ее сушат, сверху наносят покрытие, а затем черепица обжигается в печи при температуре около 1000 градусов. Этим обусловлена и гамма цветов керамической черепицы — это натуральные цвета обожженной глины, то есть оттенки красного и коричневого. Иногда керамическую черепицу покрывают глазурями и поверхность керамической черепицы становится глянцевой или матовой. Типичные размеры керамической черепицы — 390 х 240 и 330 х 420 мм. Используется керамическая черепица трех форм:
• Плоская керамическая черепица (она же бобровый хвост), при монтаже каждая плитка из верхнего ряда накрывает собой стык двух других, лежащих на ряд ниже.
• Пазовая керамическая черепица — керамическая черепица соединяются, которая соединяется замковым креплением и укладывается не «панцирем», как плоская, а в один слой.
• Желобчатая керамическая черепица — черепица нижнего ряда кладется вогнутой стороной вверх, а верхнего — вогнутой стороной на стык нижних черепиц.
Покрытие из керамической черепицы, помимо самих плиток, включает различные доборные элементы (особое внимание уделяется элементам вентиляции при мансардной кровле). Покрытие очень тяжелое, масса 1 м2 такого покрытия — 40-70 кг, поэтому угол ската крыши должен быть не менее 25°, иначе придется делать очень мощную стропильную систему. Долговечность черепичной кровли — более 100 лет.
Цементно-песчаная черепица Цементно-песчаная черепица была изобретена в середине 19 в., как более дешевая и удобная в производстве замена керамической черепице. Кроме того, использование в черепице легкоплавких глин привязывало их производство к местам добычи этого материала, требовало больших затрат энергии (обжиг) и квалифицированной рабочей силы. Ведь любое нарушение температурного режима при обжиге приводило к разрушению керамической черепицы.
Цементно-песчаная черепица состоит из портландцемента, натурального кварцевого песка и пигментов на основе оксида железа. Обжиг ей не требуется, она получает прочность в результате твердения цемента. Цвет зависит от пигментов, которыми окрашивается плитка. Причем покраска происходит в два этапа: пигменты добавляются в бетонную массу перед формованием, они устойчивы к солнечному излучению и не влияют на прочность черепицы. После формования на поверхность черепицы наносится специальный состав, уплотняющий поверхность бетона и улучшающий внешний вид плиток. Самые распространенные цвета — кирпично-красный, коричневый, черный, зеленый и серый. • гладкая поверхность
• гарантия производителя — 30 лет, срок службы — свыше 100 лет
• высокая прочность на изгиб (разрушающая нагрузка не менее 250 кгс) — выдерживает вес трех взрослых мужчин
• высокая морозостойкость (не менее 1000 циклов попеременного замораживания и оттаивания)
• пожаробезопасность (не горит)
• высокая стойкость к биологическому воздействию, солнечной радиации, воздействию агрессивных химических веществ и ветра
• хорошая шумоизоляция, малая теплопроводность
• кровля не накапливает статическое электричество, опасное для человека и способное вызвать пожар
• минимальные затраты на эксплуатацию в течение всего срока службы (не надо красить)
• простой монтаж, ремонт и реконструкция
Светопрозрачные кровли и стеклянные солнечные батареи. Светопрозрачные кровли возводятся из триплекса или специального стекла, ячеистого поликарбоната, а также сотового акрилового стекла, укрепляемых в алюминиевых или стальных конструкциях. Светопрозрачные кровли используются при возведении теплиц, зимних садов, бассейнов или, например, такой экзотической вещи, как домашняя обсерватория.
В ряде случаев боковое освещение не решает задачу естественного освещения здания. Как правило, это обусловлено плотной застройкой в городах, когда стены соседних домов заслоняют доступ естественного света. В этой ситуации оправдано применение светопрозрачной кровли или зенитных фонарей. Светопрозрачные кровли обеспечивают надежную защиту от атмосферных осадков и других неблагоприятных факторов окружающей среды, в том числе от ультрафиолетовых лучей, и одновременно делают пространство открытым и легким. Светопрозрачные кровли могут быть выполнены в виде отдельных наклонных скатов, арок, пирамид, куполов, многоугольников.
В торгово-развлекательных комплексах, отелях, художественных галереях, а также и в офисных зданиях и учреждениях большей популярностью пользуются атриумы и галереи со светопрозрачным покрытием. Довольно часто, эта часть архитектурного ансамбля служит для объединения нескольких зданий с образованием светлого внутреннего дворика. В условиях снежной зимы светопрозрачные кровли под покровом снега теряют своё основное назначение — пропускать свет. Для решения этой проблемы разработали устройства подогрева светопрозрачной конструкции.
С различными кровельными покрытиями сочетаются стеклянные солнечные батареи, вносящие в архитектуру дома элементы стиля hi-tech. Из таких батарей изготавливаются фрагменты кровли. В темное время суток электрические устройства в доме питаются от аккумуляторной батареи, которая подзаряжается в течение светового дня. Солнечные батареи немецкой фирмы ETERNIT AG крепятся к любому виду обрешетки с помощью специальных кронштейнов и герметизируются уплотняющими прокладками из полимерных материалов. В течение года комбинация из 30 солнечных батарей (масса модуля 5 кг) стандартного размера (505 х 766 х 51 мм) вырабатывает в среднем 830 кВт*ч электроэнергии, которая может быть непосредственно использована для питания электрических приборов в доме.
