Расцвет и развитие однослойных кровельных систем в Китае
1. История однослойных кровельных систем за рубежом
В Европе и США коммерческие кровельные системы обычно делятся на наплавляемые и однослойные. Наплавляемые кровли используют многослойную гидроизоляционную систему (МГС), обычно с использованием таких материалов, как войлок или модифицированный асфальт. Однослойные кровли появились в 1960-х годах. Первое поколение однослойных кровельных материалов использовало синтетический каучук в качестве открытой гидроизоляционной системы, включая хлоропреновый каучук (CR) и бутилкаучук (IIR). Например, в терминале аэропорта Вашингтона Даллес, построенном в 1961 году, использовался хлоропреновый каучук, покрытый хлорсульфированным полиэтиленом (CSM). Позже, в однослойных кровлях все чаще использовались однослойные гибкие синтетические полимерные гидроизоляционные мембраны, такие как ПВХ, ТПО и EPDM. Эти продукты обеспечивают стабильное качество и могут крепиться различными способами, включая полное приклеивание, механическое крепление и приклеивание под давлением. Однослойные кровельные системы уже являются зрелой технологией в Европе и США.
В Европе и США рынок однослойных кровельных материалов является весьма зрелым и включает в себя устойчивый рынок гидроизоляционных мембран, изоляционных материалов, крепежных элементов, клеев и других компонентов систем. Существует хорошо развитый рынок с высококвалифицированной и сертифицированной командой подрядчиков и профессиональными строительными практиками. Действуют стандарты и соответствующие испытательные организации, что обеспечивает эффективный надзор. Более того, отрасль однослойных кровельных материалов отличается высокой специализацией, а соответствующие ассоциации, такие как Европейская ассоциация однослойной гидроизоляции (ESWA), Ассоциация однослойных кровель (SPRA) и Ассоциация производителей однослойных кровель (SPRI), служат отраслевыми платформами. Эти ассоциации сосредоточены на техническом обмене, отраслевом обучении и сертификации, а также активно участвуют в разработке стандартов, методов испытаний, а также местного законодательства и нормативных актов, помогая компаниям-членам работать эффективно и занимать большую долю рынка.
Однослойные кровельные мембраны в Европе и США подразделяются на две основные категории: термопластичные и термореактивные. Термопластичные мембраны – это полимерные материалы, в основном состоящие из пластичных полимеров. Их соединения свариваются горячим воздухом или химической сваркой, что обеспечивает прочность, не уступающую прочности основного материала. Термореактивные кровельные мембраны предъявляют высокие требования к подготовке швов, требуя использования специальных клеев или лент. Очистка и ремонт мембран также требуют больших затрат. Большинство однослойных кровельных мембран содержат армирование, обеспечивающее высокую прочность и размерную стабильность. В качестве армирования обычно используют полиэфирную сетку и стекловолокно.
Термопластичные кровельные ПВХ-мембраны используются уже более 50 лет, начиная с начала 1960-х годов. Технологии их производства и применения отработаны до совершенства, что обеспечивает срок службы 20 лет и более, а их долговечность подтверждена реальными проектами.
Кровельные мембраны из термопластичного эластомера полиолефина (ТПО), обычно известные на европейском рынке как FPO, а в США как TPO, стремительно набирают популярность в однослойных кровельных системах.
К термореактивным резиновым материалам в первую очередь относятся кровельные мембраны EPDM, которые обладают высокой стойкостью к атмосферным воздействиям и химическим веществам, а также длительным сроком службы.
За последние 30 лет кровельные мембраны из ТПО постепенно стали одним из ведущих материалов для однослойных кровель во всем мире. В 2003 году был выпущен стандарт ASTM D 8678 «Стандартные технические условия на термопластичные полиолефиновые кровельные мембраны». Испытание на тепловое старение предусматривает испытательную температуру 116 °C в течение 28 дней, а также испытание на атмосферостойкость с использованием ксеноновой дуговой лампы.
В декабре 2009 года исследовательская группа ASTM по ТПО исследовала, связано ли раннее разрушение кровельных систем из ТПО с воздействием высоких температур. Группа пришла к выводу, что УФ-старение, по всей видимости, не является проблемой для ТПО-мембран; напротив, высокие температуры могут увеличить риск разрушения. В связи с этим ASTM приняло решение ужесточить требования стандарта, увеличив продолжительность испытания при температуре 116 °C с 28 до 224 дней. Этот стандарт был опубликован 1 июня 2011 года.
Для соответствия строгим требованиям стандарта ASTM мембраны TPO должны обладать более высокой термостойкостью и иметь либо более толстый верхний слой, либо слой, устойчивый к атмосферным воздействиям. Поэтому существуют возможности для исследований в области поверхностных покрытий TPO и добавления агентов, препятствующих старению поверхности.
1.2 Однослойные кровельные системы в США
В 1990-х годах однослойные кровельные мембраны в США были преимущественно термореактивными и термопластичными. Термореактивные мембраны представляли собой, главным образом, материалы на основе этиленпропилендиенового каучука (ЭПДМ). Среди термопластичных материалов, помимо традиционных ПВХ-мембран, за последние 30 лет стремительно выросло использование эластичных полиолефинов (ТПО), которые заняли доминирующее положение на рынке однослойных кровельных материалов в США. Мембраны ТПО были использованы на более чем 1 миллиарде квадратных метров площадей в США и являются долговечным, экологичным и высокоэффективным кровельным материалом.
Благодаря быстроте и удобству монтажа мембраны ТПО в последние годы широко используются при ремонте кровель в США.
1.3 Однослойные кровельные системы в Европе
В Европе основными материалами для однослойных кровельных систем являются термопластичные мембраны, включая ПВХ-мембраны, разработка которых началась в конце 1950-х годов, смеси этиленвинилацетата и битума (ЭВБ), сополимеры этиленвинилацетата (ЭВА), хлорированный полиэтилен (ХПЭ) и эластомерные полиолефиновые мембраны (ЭПО), разработанные в 1990-х годах. Толщина мембраны составляет не менее 1,2 мм, с тенденцией к увеличению. ПВХ-мембраны доминируют на европейском рынке однослойных кровельных материалов, а модифицированные битумные мембраны также занимают небольшую долю рынка.
2 Развитие однослойных кровельных систем в Китае началось в 1990-х годах.
2.1 Европейские однослойные кровельные ПВХ-мембранные системы появились в Китае в 1994 году.
Ещё в 1994 году швейцарская компания Sika выполнила первый проект по устройству однослойной кровли в Пекине с использованием армированной изнутри ПВХ-гидроизоляционной мембраны: ангар AMECO в аэропорту Пекин-Шоуду (рис. 1). Хотя в то время у Sika ещё не было собственной линии по производству полимерных гидроизоляционных мембран в Китае, ангар AMECO стал первым проектом по применению однослойной кровельной системы в материковом Китае.
Рисунок 1. Крыша ангара Beijing Capital AMECO (однослойная ПВХ-мембрана)
2.2 Европейские производители однослойных кровельных мембран открыли заводы в Китае в 1998 году
В 1998 году компания Sarnafil, производитель швейцарских гидроизоляционных систем, вышла на китайский рынок. Они основали Sarnafil Luquan, совместное предприятие с Jinan Plastics Factory No. 1, для производства гидроизоляционных мембран из ПВХ. Это стало первым случаем прихода иностранных инвестиций на китайский рынок полимерных гидроизоляционных мембран (рисунок 2). В 2001 году швейцарская компания выкупила оставшийся капитал своего китайского партнера по совместному предприятию и переименовала себя в Sarnafil Waterproofing, став полностью швейцарской компанией в Китае. В 2005 году Sarnafil инвестировала в полностью импортную линию по производству ПВХ-мембран в Синьчжуане, Шанхай, специализирующуюся на разработке, производстве и продаже ПВХ-гидроизоляционных мембран. Это ознаменовало начало разработки полимерных (ПВХ) гидроизоляционных мембран и однослойных кровельных систем в Китае.
Рисунок 2. Первая в Китае линия по производству однослойной кровельной гидроизоляционной мембраны из ПВХ введена в эксплуатацию.
2.3 Приход многонациональных компаний способствовал развитию однослойных кровельных систем в моей стране
Вслед за швейцарской компанией Sarnafil на китайский рынок вышли такие международные кровельные гиганты, как Carlisle и Firestone. Выход транснациональных компаний не только принес новые продукты и технологии, стимулируя развитие однослойных кровельных систем в моей стране, но и способствовал появлению большого числа специалистов, специализирующихся на полимерных гидроизоляционных мембранах. Одновременно с этим понятие «гидроизоляционные системы» начало распространяться и проникать в Китай, охватывая продукцию и аксессуары, относящиеся ко всей кровельной системе, включая изоляцию, крепежные элементы, клеи и многое другое. Более того, выход транснациональных компаний стал связующим звеном для технического обмена и коммуникации между китайской и международной индустрией гидроизоляции. С тех пор Китай добился значительного прогресса в разработке стандартов на гидроизоляционные материалы, технических регламентов, методов испытаний, требований к компонентам систем, технологий применения и подготовки строительных кадров, быстро приближаясь к стандартам Европы и США.
3. Первые препятствия на пути продвижения однослойных кровельных систем в моей стране
Однослойные кровельные системы начали развиваться в Китае в 1990-х годах, но столкнулись с многочисленными препятствиями на пути своего продвижения. Во-первых, ранее в Китае широко применялись системы многослойной битумной гидроизоляционной мембраны (BUR), которые обеспечивали необходимую гидроизоляцию здания путём укладки нескольких слоёв. В то же время, в международных однослойных кровельных системах использовался один слой полимерной гидроизоляционной мембраны, что обеспечивало тот же гидроизоляционный эффект, что и традиционные многослойные мембраны. Это означало существенный разрыв в проектных концепциях.
Кроме того, в то время в Китае отсутствовали стандарты на продукцию и чертежи, технические спецификации и процедуры, методы нанесения и руководства по методам строительства однослойных кровель. Не хватало квалифицированных и опытных строительных бригад, а вспомогательные материалы, крепёжные элементы и прокладки, строительное оборудование и сборные элементы были недостаточно разработаны. Кроме того, не существовало ни методов испытаний, ни организаций, обеспечивающих безопасность кровельных систем.
Таким образом, хотя однослойные кровельные системы появились в Китае в 1990-х годах, они столкнулись со значительными трудностями при внедрении на рынок. 9. Разработка крепёжных изделий, строительного оборудования и сборных компонентов для однослойных кровельных систем
4. Разработка крепежных элементов однослойных кровельных систем, строительного оборудования и сборных деталей
4.1. Разработка крепёжных элементов для механических систем крепления односкатных кровель
Механическое крепление является важнейшим методом крепления гидроизоляционных мембран в однослойных кровельных системах, на долю которых приходится более 70% всех однослойных кровельных систем. Крепежные элементы, как ключевые компоненты механических креплений, играют решающую роль. С выходом на китайский рынок международных брендов, таких как Sika Sarnafil, в начале XXI века, однослойные кровельные системы приобрели популярность, что привело к росту спроса на специализированные крепёжные элементы для механического крепления. Импортные бренды, такие как швейцарская SFS и американская ITW, также ввели соответствующие технические требования, стандарты проектирования и методы испытаний, обеспечив надёжную поддержку продвижению и применению однослойных кровельных систем (рисунок 3).
Рисунок 3. Крепления SFS, используемые в автомобильном проекте Honda в Гуанчжоу
В середине-конце 2000-х годов, благодаря усилиям Китайской ассоциации по гидроизоляции зданий, китайская и международная индустрия однослойных кровельных материалов активно обменивалась техническим опытом. Компании-партнёры также проводили исследования по внедрению, освоению и локализации технологий производства однослойных кровельных компонентов, что привело к быстрому развитию отечественного крепежа. В начале 2010-х годов появились отечественные компании, занимающиеся производством крепежа, в частности, компания Daohai (предшественник Huitao). Опираясь на передовые европейские и американские технологии, интегрируя отечественные реалии и накопленный практический опыт, они разработали, произвели и продвигали на рынок крепежные изделия, способствуя тем самым локализации крепежа для однослойных кровельных систем.
Сегодня ассортимент отечественных крепежных систем относительно широк: от точечных металлических креплений, систем крепления с защитой от «мостиков холода», линейных креплений до неперфорированных матричных креплений. Несмотря на широкий разброс качества продукции на рынке, высококачественные отечественные крепежные системы сегодня сопоставимы с известными европейскими и американскими брендами и используются во многих крупных проектах, таких как проект BMW в Шэньяне и проект международного аэропорта Дасин в Пекине (рис. 20). Эта крепежная система прошла тот же путь, что и однослойная кровельная гидроизоляционная мембрана: от импортных брендов в прошлом до бурного развития местных брендов в наши дни.
Рисунок 4. Крепеж отечественного производства, используемый в проектах BMW в Шэньяне и международного аэропорта Дасин в Пекине.
В отличие от крепежа общего назначения, крепеж для однослойных кровель обладает тремя отличительными характеристиками: точностью нанесения, сложным контролем качества, а также комплексным управлением и отслеживаемостью. Это требует от производителей крепежа глубоких знаний в области технологий применения, что позволяет им выбирать продукцию с учетом конкретных условий применения и предоставлять комплексные услуги. Им также необходимо внедрить системы контроля качества для решения задач, связанных со сложными процессами и цепочками поставок, а также для обеспечения стабильности продукции. Кроме того, им необходимо внедрить строгие и стандартизированные ERP-системы для управления и отслеживания разнообразных и мелкосерийных запасов крепежа для однослойных кровель.
В 2017 году линейка крепёжных изделий компании Huitao получила первую в истории сертификацию FM США, что позволило независимым организациям контролировать прослеживаемость отечественных брендов, начиная с тестирования продукции и заканчивая сертификацией системы. Это стало новой вехой в развитии отечественной отрасли однослойного кровельного крепежа.
4.2 Оборудование для сварки горячим воздухом
До появления однослойных кровельных систем в Китае основным методом соединения полимерных материалов было склеивание, которое обладало низкой надежностью, а также проблемами совместимости клея с мембранным материалом и долговечностью соединений. С выходом однослойных кровельных систем на китайский рынок соединение швов термопластичных мембран также начало развиваться в сторону сварки горячим воздухом. Еще в 1952 году швейцарская компания Leister Group разработала и изготовила первый в мире сварочный пистолет горячим воздухом для сварки пластика. Впоследствии она разработала специализированные инструменты для сварки кровельных материалов из ПВХ. В 2004 году Leister Group основала в Шанхае компанию Leister Plastic Welding Technology (Shanghai) Co., Ltd., которая обеспечивает локальную техническую поддержку и послепродажное обслуживание для удовлетворения особых потребностей китайских клиентов.
Компания Leister Group предлагает широкий ассортимент кровельных сварочных инструментов, в том числе мощные сварочные аппараты с конструкцией, устойчивой к сминанию; средние сварочные аппараты, подходящие для сварки легких стальных кровель; легкие сварочные аппараты, подходящие для сварки стекловаты на металлических кровлях; полуавтоматические сварочные аппараты, подходящие для сварки вертикальных поверхностей и больших углов; аппараты для сварки асфальта горячим воздухом, специально разработанные для беспламенной сварки модифицированных битумных мембран; и сварочные пистолеты, в первую очередь предназначенные для ручной сварки различных материалов (рисунок 5).
4.3 Неперфорированное сварочное оборудование
Американская компания OMG первой разработала систему неперфорированной сварки для однослойной кровли. Её первое экспериментальное применение относится к 1999 году на крыше в Атлантик-Сити, штат Джорджия, США. В 2009 году на выставке IRE компания OMG официально представила свою систему электромагнитной индукционной сварки, специально предназначенную для однослойной кровли (рис. 6). В том же году OMG представила эту технологию на Китайской международной выставке гидроизоляции зданий в Пекине и начала её продвижение.
Помимо предотвращения проколов рулона, технология сварки без перфорации также позволяет более равномерно распределить крепеж, повышая общую ветроустойчивость крыши и предоставляя более гибкие варианты усиления в углах. Кроме того, без перфорации крепеж уменьшает количество складок, возникающих при деформации рулона, что делает крышу более эстетичной.
4.4 Разработка сборных изделий
Компания Tianjin Binhai Aotai Waterproof Materials Co., Ltd. специализируется на производстве и монтаже полимерных гидроизоляционных мембран из ПВХ и ТПО. Опираясь на многолетний опыт строительства и международный опыт, компания Aotai уделяет первостепенное внимание гидроизоляции сложных стыков, систематически развивая исследования, производство и предоставляя услуги в области гидроизоляции. За более чем десятилетний период развития компания Aotai выпустила специализированные готовые гидроизоляционные материалы для внутренних и внешних углов, трубных изоляций и водосточных труб из однородных материалов (H-типа), завоевав признание и признание на рынке.
В ноябре 2014 года компания Binhai Aotai инвестировала в создание компании Aokami Waterproof Technology (Tianjin) Co., Ltd., внедрив передовые американские технологии и оборудование для модернизации и расширения ассортимента сборных изделий. Компания выпустила готовые системные изделия, совместимые с основными моделями гидроизоляционных материалов, предлагая полный ассортимент продукции типов H, G и P, охватывающий любые требуемые заказчиком размеры. Это решает такие проблемы, как плохая свариваемость и ограниченное количество спецификаций, одновременно повышая механическую прочность и размерную стабильность системы, что быстро завоевало признание в отрасли.
В 2016 году компания Aokami внедрила цифровое производственное оборудование, использующее двух- и трёхмерное компьютерное проектирование. Это открыло путь к цифровизации проектирования и производства продукции, значительно повысив эффективность производства и точность, что привело к созданию более эстетичных изделий. На сегодняшний день ассортимент готовых полимерных гидроизоляционных мембран компании включает восемь линеек: уголки, трубные изоляторы, водосточные трубы, вытяжные системы, функциональные сборные компоненты, подземные проекты, композитные панели и индивидуальные конструкции. Каждая линейка включает изделия различной формы, подходящие для различных условий эксплуатации и выполняющие различные функции, охватывая все аспекты гидроизоляции (рис. 7).
Поскольку полимерные гидроизоляционные мембраны все чаще используются в проектах по гидроизоляции, системные решения по гидроизоляции на основе готовых деталей также демонстрируют большие преимущества и ценность с точки зрения качества и эффективности.
5. Размышления об успешном внедрении однослойной кровельной системы
5.1 Уважение к науке и извлечение уроков из сильных сторон других
За последние 40 лет моя страна добилась значительного прогресса в исследовании и применении строительных гидроизоляционных материалов. Однако, по сравнению с компаниями из развитых стран, таких как Европа и США, нам ещё многому предстоит научиться в плане новых продуктов и технологий. Столкнувшись с передовыми зарубежными продуктами и технологиями, мы активно сотрудничали с ними, укрепляя связи, учась с открытым умом, проявляя открытость и инклюзивность, осваивая и усваивая их, стандартизируя и направляя продвижение и применение новых продуктов и технологий, тем самым способствуя качественному развитию гидроизоляционной отрасли моей страны. Внедрение однослойной кровельной системы из-за рубежа, от освоения рынка и руководства до создания комплексной системы, включающей стандарты и спецификации, методы испытаний, обучение персонала, компоненты системы и специализированных подрядчиков, достигло международных стандартов. Это успешный пример того, как китайская гидроизоляционная отрасль может быстро догнать и сократить разрыв, перенимая многолетний международный опыт.
5.2 Ориентация на качество — ключ к будущему
Качество — это наша репутация, наша основа и наша жизненная сила. Инновации движимы практикой, а для её реализации необходимы качество и технологии. Технологии без качества безжизненны. Нам нужны качество и технологии, которые долговечны и способны выдержать испытание временем. Однослойные кровельные системы подвергаются непосредственному использованию, и их качество будет напрямую проверено различными внешними условиями. Это включает в себя долговечность, ветроустойчивость и безопасность. Не должно быть места двусмысленности. Только неукоснительно придерживаясь качества, мы сможем завоевать рынок.
5.3. Упорное внедрение инноваций для содействия развитию
Успешное внедрение технологии однослойной кровли не только способствовало быстрому развитию однослойных кровельных систем в гидроизоляционной отрасли моей страны, но и одновременному развитию смежных технологий. Что ещё важнее, оно способствовало формированию инновационной философии развития в гидроизоляционной отрасли моей страны. Чтобы выжить и процветать, предприятиям необходимо постоянно внедрять инновации. Особенно в этот период, когда гидроизоляционная отрасль сталкивается с беспрецедентными вызовами, предприятиям необходимо отдавать приоритет инновациям, поскольку только инновации могут повысить их конкурентоспособность и помочь им избежать трудностей однородной конкуренции.
