1. Обзор проекта. Проект промышленного парка автозапчастей Цзиньхуа — один из крупнейших промышленных проектов провинции Чжэцзян, расположенный в районе Цзиньи города Цзиньхуа. Он занимает площадь 705,57 акров, а площадь застройки составляет приблизительно 880 000 м². Проект включает в себя комбинированный завод, цех покраски, цех окончательной сборки, цех аккумуляторных батарей, центр опытного производства и контроля качества, центр отгрузки транспортных средств, энергетический центр, очистные сооружения сточных вод, а также хранилища нефти, химикатов и опасных отходов. Все объекты имеют металлические крыши и занимают площадь до 200 000 м².

Конструкция кровли данного проекта, снизу вверх, состоит из: 1) холоднокатаных тонкостенных стальных стропил, оцинкованных горячим способом; 2) центробежной стекловаты толщиной 75 мм, плотностью 16 кг/м³ и теплопроводностью ≤0,039 Вт/(м·К); 3) слоя водонепроницаемой и паропроницаемой полипропиленовой мембраны типа II толщиной не менее 0,49 мм; 4) кровельной панели из алюминиево-цинково-магниевой стали, оцинкованной горячим способом, толщиной 0,6 мм (толщина основания) с фальцевым соединением под углом 360° (основная панель); 5) синтетического полимерного водонепроницаемого материала толщиной 1,8 мм. См. рисунок 1.

Рисунок 1. Иерархическая конструкция металлической кровельной системы.

2. Проектирование гидроизоляции кровли и выбор материалов

2.1 Выбор гидроизоляционных материалов При выборе гидроизоляционных материалов для металлических кровель следует учитывать не только их соответствие действующим национальным стандартам, качество и эффективность гидроизоляции, но и условия металлического основания, чтобы адгезионные свойства и эксплуатационные характеристики гибкого гидроизоляционного материала идеально соответствовали металлическим кровельным панелям.

В данном проекте использованы кровельные панели из горячеоцинкованной стали с добавлением алюминия и магния. Тип панели — 470, ширина в развернутом виде составляет 600 мм. После прессования на специальном прессе для черепицы эффективная ширина составляет 470 мм. Момент инерции сечения составляет 14,31 мм, а модуль сечения — 6,02 мм, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Конструкция кровельных панелей из горячеоцинкованной алюминиево-магниевой стали толщиной 470 мм.

Панель типа 470 отличается от панели типа 840, которая имеет риск протечки из-за проникновения самонарезающих винтов. Ее характеристики:

1) Поверхность панелей не требует проникновения винтов для крепления. В конструкции кровли используется фальцевая кладка, позволяющая надежно скреплять кровельные панели, образуя единую кровельную систему, эффективно предотвращающую просачивание воды. Однако для некоторых сложных конструктивных соединений, таких как конек, световые люки и водостоки, герметичное соединение между стальными пластинами невозможно; поэтому основным методом остается отвод воды под уклон.

2) Конструкция с фальцевым соединением в полной мере демонстрирует свое функциональное превосходство, эффективно решая проблему температурных напряжений, вызванных большими перепадами температур в кровле. Ее функция компенсации теплового расширения и сжатия сильна, предотвращая значительную деформацию из-за больших перепадов температур.

3) Для предотвращения образования мостиков холода внутри кровли на опорах устанавливаются теплоизоляционные прокладки, что улучшает теплоизоляцию и обеспечивает энергосбережение.

После консультаций с проектировщиками, заказчиком, генеральным подрядчиком и другими сторонами, а также сравнения характеристик различных полимерных гидроизоляционных материалов и результатов фактического отбора проб на объекте, в качестве гибкого гидроизоляционного материала была выбрана водонепроницаемая мембрана из ПВХ на волокнистой основе толщиной 1,8 мм (тип L), а в процессе строительства был применен метод полного приклеивания.

2.2 Введение в основные материалы

2.2.1 Водонепроницаемая ПВХ-мембрана с волоконной подложкой (тип L)

Водонепроницаемая ПВХ-мембрана — это полимерная водонепроницаемая мембрана, изготовленная преимущественно из поливинилхлоридной смолы с добавлением различных химических примесей и обработанная с помощью сложных процессов, таких как смешивание, экструзионное формование и вулканизация. С момента своего появления в 1963 году водонепроницаемая ПВХ-мембрана используется в проектах по всему миру в различных климатических условиях и при разном количестве солнечного света, демонстрируя более чем 55-летний подтвержденный срок службы.

В стандарте «Водонепроницаемая мембрана из поливинилхлорида (ПВХ)» (GB 12952—2011) водонепроницаемые мембраны из ПВХ классифицируются на пять категорий в зависимости от их состава: однородные (H), с волокнистой подложкой (L), армированные тканью (P), армированные стекловолокном (G) и армированные стекловолокном с волокнистой подложкой (GL). Категория L относится к водонепроницаемой мембране из ПВХ с волокнистой подложкой, где ткань ламинируется на изнаночную сторону мембраны, и во время строительства она прочно приклеивается к кровельному основанию с помощью специального клея.

В этом проекте используется водонепроницаемая ПВХ-мембрана толщиной 1,8 мм на волокнистой основе (открытый тип), которая отличается высокой прочностью на разрыв, большим удлинением, низкой усадкой и длительным сроком службы. Она также обладает превосходной отражательной способностью, что позволяет эффективно снизить скорость повышения температуры кровли. В то же время, показатель ускоренного старения под воздействием искусственного климата превышает 6000 часов, что значительно выше 2500 часов, указанных в GB 12952—2011, обеспечивая более надежную гарантию длительной эксплуатации материала в условиях открытого воздуха.

2.2.2 Клеи, специально предназначенные для ПВХ

Специальные клеи для ПВХ — это мягкие, специализированные клеи, в состав которых в качестве основных сырьевых материалов входят натуральный каучук, смола и растворители, а в качестве армирующей системы — различные специальные полимерные материалы. Они характеризуются быстрым высыханием, высокой прочностью сцепления, высоким содержанием твердых веществ, водостойкостью, коррозионной стойкостью и отверждением при комнатной температуре. Этот клей профессионально используется для склеивания водонепроницаемых мембран из ПВХ с бетонными поверхностями, сталью и другими материалами. Он обладает умеренной вязкостью, длительным временем работы и высокой прочностью сцепления, и широко применяется в гидроизоляционной отрасли. Применимый стандарт — «Полимерные водонепроницаемые мембранные клеи» (JC/T 863—2011).

2.3 Другие материалы

К другим материалам относятся вспомогательные материалы, в основном: U-образные прижимные ленты, ленты для герметизации кромок, силиконовый герметик и т. д.

3. Процесс строительства

3.1 Последовательность строительных работ: Очистка металлического основания кровли → Разметка и позиционирование → Предварительная укладка кровельной мембраны → Нанесение клея → Укладка крупногабаритной ПВХ-гидроизоляционной мембраны → Сварка горячим воздухом (обработка внахлест) → Детальная обработка стыков → Контроль и приемка.

3.2 Очистка металлического кровельного основания: Очистите основание влажной тканью или шваброй, удалив всю рыхлую пыль со стальной пластины основания, чтобы обеспечить чистоту и порядок перед нанесением мембраны.

3.3 Разметка и позиционирование: Исходя из ширины мембраны, размеров кровли на объекте и высоты окружающих стен, разметьте и обозначьте линии позиционирования, чтобы избежать таких проблем, как наклон, недостаточное или чрезмерное перекрытие во время укладки мембраны.

3.4 Предварительная укладка кровельной мембраны: После разматывания всей мембраны, уложите ее систематически вдоль отмеченных линий. Рулонный материал должен быть ровным, прямым и свободным, без складок. Это необходимо для предотвращения образования складок при последующей сварке рулонного материала, а также для предотвращения усадки склеенного рулонного материала из-за внутренних напряжений, что облегчит последующее нанесение рулонного материала.

3.5 Нанесение клея на рулон ПВХ-материала

1) При нанесении клея убедитесь, что покрыты как подложка, так и сторона рулона с волокнистой основой. Если подложка маслянистая, ее можно очистить ацетоном.

2) Сначала перемотайте рулонный материал. При нанесении клея убедитесь, что не пропустили ни одного участка. Теоретическое количество используемого клея составляет 0,4–0,5 кг/м². Из-за трудозатрат и других причин среднее количество клея, использованное в этом проекте, составляет 0,55 кг/м².

3) После разметки и выравнивания сложите рулон материала по центральной линии в одну сторону. Используйте скребок или клеевой валик для нанесения клея на рулон материала и склеиваемую поверхность. Время высыхания клея после нанесения в значительной степени зависит от погодных условий, несущего слоя и количества используемого клея. В нормальных условиях поверхность и рулон материала должны быть равномерно покрыты клеем, и дайте клею высохнуть в течение 10–20 минут. После того, как клей перестанет быть липким на ощупь, прижмите и приклейте рулон материала.

3.6 Укладка кровельной мембраны

1) После высыхания клея уложите кровельную мембрану на основание и уплотните ее ручным валиком. Повторите описанные выше шаги для оставшейся мембраны.

2) Для кровельных мембран, покрывающих всю поверхность, укладывайте их вдоль длинной стороны металлического листа, начиная с нижних уровней и продвигаясь к верхним. Длинные стороны мембраны должны перекрываться на 80 мм, предпочтительно в направлении потока воды. Короткие стороны должны быть соединены встык, закрывая стык полосой однородной (H) мембраны шириной 150 мм. Перекрытия между соседними листами мембраны должны быть смещены не менее чем на 500 мм.

3.7 Сварка горячим воздухом (обработка внахлест)

Методы сварки делятся на два типа: 1) Автоматическая сварка, обычно используемая для сварки больших площадей и участков, легко доступных для автоматических сварочных аппаратов; 2) Ручная сварка, обычно используемая для сварки мелких узлов и сложных участков, труднодоступных для ручных сварочных аппаратов, и служащая вспомогательным методом сварки.

3.7.1 Порядок эксплуатации

1) Процедура автоматической сварки: Отрегулируйте ширину нахлеста материала рулона → Настройте параметры сварочного аппарата → Предварительно нагрейте сварочный аппарат → Очистите край нахлеста → Выполните сварку → Проверьте качество сварного шва.

2) Процедура ручной сварки: Определить положение для сварки → Отрегулировать параметры ручной сварочной горелки → Предварительно нагреть сварочный аппарат → Очистить край нахлеста → Точечная сварка → Предварительная сварка → Фактическая сварка → Проверить качество сварного шва.

3.7.2 Меры предосторожности

1) Пробная сварка: Перед основной сваркой необходима пробная сварка. При автоматической сварке необходимо отрегулировать параметры сварочного аппарата в соответствии с реальными условиями, выполнить пробную сварку, наблюдать за эффектом отслаивания до достижения требуемого уровня и записать значения; при использовании ручных сварочных горелок необходимо отрегулировать параметры или настройки сварочной горелки и выполнить пробную сварку. После пробной сварки образец следует запечатать и сохранить.

2) Сварка больших поверхностей: Перед сваркой очистите край нахлеста специальным чистящим средством для обеспечения более надежного сварного шва. Длинная сторона сваривается с помощью полевого сварочного аппарата с шириной нахлеста 80 мм; короткая сторона сваривается с помощью ручного сварочного пистолета, при этом короткая сторона обрабатывается однородным (H) листом ПВХ в качестве защитного покрытия шириной 150 мм.

3.8 Подробности и совместное лечение

3.8.1 Детальная обработка

Для Т-образных нахлестов следует использовать армирующий слой и обработку фасок. Армирующий слой должен представлять собой однородную полимерную водонепроницаемую мембрану из того же материала. Диаметр круглого армирующего слоя должен быть не менее 150 мм; углы прямоугольного армирующего слоя должны быть гладкими закругленными. Обработка фасок должна выполняться с помощью скребка, которым срезается передний край сварного шва мембраны, при этом площадь скоса должна быть больше площади сварного шва.

3.8.2 Лечение суставов

1) Обработка конька: Отрежьте необходимое количество мембраны в соответствии с шириной коньковой накладной пластины, обеспечьте полное прилегание, затем обрежьте по гребню металлической пластины. Наконец, укрепите место соединения металлической пластины и накладной пластины крыши, вырезав овальную мембрану в соответствии с размерами участка для усиления. На рисунке 3 показан метод усиленной гидроизоляции конька крыши и его эффект на месте.

1 — Водонепроницаемая ПВХ-мембрана толщиной 1,8 мм с волоконной подложкой (тип L); 2 — Кровельная панель из горячеоцинкованной, оцинкованной, магниевой стали толщиной 0,6 мм (толщина основания) с фальцевым соединением под углом 360° (данная панель); 3 — Водонепроницаемая и паропроницаемая полипропиленовая мембрана типа II толщиной ≥0,49 мм; 4 — Центробежная стекловата толщиной 75 мм; 5 — Горячеоцинкованный холодногнутый тонкостенный стальной прогон; 6 — Овальная заплатка; 7 — Металлическая наружная заглушка; 8 — Волнообразная складка; 9 — Коньковая накладка (нахлест 20 мм с 2 слоями бутилкаучука толщиной 5 мм).

Рисунок 3. Усиленный метод гидроизоляции конька крыши и его влияние на строительной площадке.

2) Обработка парапетной стены: Кровельная мембрана на парапетной стене должна быть поднята как минимум на 250 мм, а ее концы должны быть закреплены уплотнительной лентой и герметизированы; стык вертикальной и горизонтальной поверхностей должен быть закреплен U-образной лентой и покрыт однородной (класса H) защитной лентой шириной 150 мм, плотно приваренной. Метод усиления гидроизоляции и эффект на месте на парапетной стене показаны на рисунке 4.

1 — Водонепроницаемая ПВХ-мембрана толщиной 1,8 мм с волоконной подложкой (класс L); 2 — Кровельная панель из горячеоцинкованной алюминиево-цинково-магниевой стали толщиной 0,6 мм (толщина основания) (основная панель); 3 — Водонепроницаемая и паропроницаемая полипропиленовая мембрана типа II толщиной ≥0,49 мм; 4 — Центробежная стекловата толщиной 75 мм; 5 — Горячеоцинкованные холодногнутые тонкостенные стальные прогоны; 6 — U-образная прижимная лента; 7 — Однородная защитная лента класса H; 8 — Стеновая панель; 9 — Краевая уплотнительная лента; 10 — Силиконовый атмосферостойкий герметик; 11 — Крышка.

Рисунок 4. Метод усиления гидроизоляции и эффект на месте у парапетной стены.

3) Обработка плоских световых люков: При укладке кровельной мембраны продлите ее по периметру светового люка и надежно закрепите. Оставьте определенное расстояние (расстояние изгиба вверх по краю плоского кровельного светового люка) не менее 30 мм со стороны, параллельной гребню кровельной панели, и закрепите его лентой. Сторону, перпендикулярную гребню кровельной панели, загерметизируйте атмосферостойким силиконовым герметиком. Способ гидроизоляции и эффект на месте установки плоского светового люка показаны на рисунке 5.

Рисунок 5. Метод гидроизоляции и его влияние на плоские световые люки на объекте.

4) Обработка водостоков: В проекте используются водостоки из нержавеющей стали, которые прочны, долговечны и устойчивы к ржавчине и коррозии, обеспечивая превосходный отвод воды. Кроме того, водостоки из нержавеющей стали свариваются в местах нахлеста, что требует нанесения слоя силиконового герметика в качестве усиления. Силиконовый герметик обладает отличной устойчивостью к атмосферным воздействиям и адгезией, предотвращая эрозию от дождевой воды.

3.9 Проверка и приемка

1) Убедитесь, что мембрана уложена ровно и прямо, без складок и изгибов.

2) Используйте станок или крюк для проверки нахлестов, убедившись, что каждый сварной шов должным образом герметизирован и не имеет дефектов или протечек. Любые дефекты или протечки следует немедленно устранить.

3) Защитите готовую рабочую поверхность от повреждений.

3.10 Краткий обзор опыта в строительстве

1) Хорошая совместимость между различными контактирующими материалами имеет важное значение; например, клеи и водонепроницаемые мембраны должны обладать хорошей совместимостью. Лучше всего выбирать подходящий клей от производителя, чтобы избежать проблем с несовместимостью между клеем и водонепроницаемой мембраной. Если используются другие клеи, рекомендуется провести небольшой тест на прочность сцепления перед использованием, чтобы избежать проблем, таких как плохая адгезия или несовместимость в дальнейшем.

2) В процессе строительства следует обращать внимание на количество, толщину и равномерность нанесения клея, поскольку эти факторы влияют на конечный эффект склеивания. Неравномерное нанесение клея, избыток или недостаток клея негативно скажутся на конечном эффекте склеивания. Количество клея следует определять в соответствии с рекомендациями производителя, с учетом возможных отклонений в зависимости от состояния основания и трудозатрат.

3) Необходимо выбрать профессиональную бригаду по монтажу полимерных мембран. После завершения работ следует проверить качество сварки и своевременно принять меры по устранению дефектов или протечек.

4) Из-за использования различных материалов для соединительных элементов, таких как соединение парапетной стены и водостока из стальной пластины, а также светового люка и других выступающих частей крыши, изменения напряжений в различных материалах не синхронизированы, что может привести к ослаблению соединений и прямому попаданию дождевой воды внутрь здания [4]. Поэтому такие детали, как водостоки, световые люки, парапетные стены и установленное на крыше оборудование, должны быть предметом специализированных строительных планов, подготовленных в соответствии с проектной документацией. Эти планы должны включать конкретные этапы строительства и схематические диаграммы деталей. Для выполнения строительных работ и технического обслуживания следует отбирать квалифицированный строительный персонал.

4. Заключение

Данный проект включает в себя полную адгезию водонепроницаемой ПВХ-мембраны толщиной 1,8 мм на волокнистой основе (класс L) к кровельной плите из горячеоцинкованной алюминиево-цинково-магниевой стали толщиной 470 мм. Уровень гидроизоляции соответствует классу I, что отвечает требованиям «Общих условий гидроизоляции зданий и сооружений» (GB 55030—2022). Благодаря испытаниям и подбору материалов, а также проверке вспомогательных материалов, таких как клеи, специально предназначенные для ПВХ, в рамках проекта были преодолены такие трудности, как сложность создания водонепроницаемого слоя в месте стыка наружной панели толщиной 470 мм и сцепление между наружной панелью толщиной 470 мм и ПВХ-мембраной, что позволило создать кровельную систему, идеально сочетающую жесткую и гибкую гидроизоляцию.