01 Обзор проекта
Этот новый проект по выработке энергии и экологически чистой мусоросжигательной электростанции в провинции Шаньдун занимает площадь 80 му (примерно 1000 акров) и в основном состоит из комплексного офисного здания, мастерских и вспомогательных помещений. После завершения проекта ежегодно будет перерабатываться 18,25 тонн отходов и ежегодно вырабатываться 72,45 млн кВт электроэнергии. Будет построена крыша цеха с металлическим основанием, занимающая площадь около 5000 квадратных метров. В этой статье описывается конструкция гидроизоляции, выбор материала и методы строительства металлической крыши.
02 Проектирование гидроизоляции кровли и выбор материала
2.1 Проектирование конструкции крыши
Уровень гидроизоляции металлической крыши цеха в данном проекте соответствует I классу. Первоначальная конструкция крыши, снизу доверху, состоит из: кровельных прогонов; кровельных панелей Jinwu (листовой тип YX 70-200-600); пароизоляции; плит из минеральной ваты толщиной 100 мм (насыпная плотность ≥ 180 кг/м³); цементно-прессованной плиты толщиной 0,8 мм; и термопластичной полиолефиновой (ТПО) гидроизоляционной мембраны (рис. 1).
Рисунок 1. Первоначальная конструкция крыши проекта
2.2 Выбор гидроизоляционного слоя кровли
В качестве основного гидроизоляционного материала для этой кровельной системы изначально была разработана однослойная термопластичная полиолефиновая (ТПО) гидроизоляционная мембрана. Учитывая особенности кровли данного проекта, в конечном итоге была выбрана бутиловая самоклеящаяся ТПО-мембрана толщиной 1,5 мм. После тщательного анализа уровня гидроизоляции, важности проекта, надежности и долговечности гидроизоляции в качестве гидроизоляционного слоя кровли были выбраны два слоя бутиловой самоклеящейся ТПО-мембраны толщиной 1,5 мм.
2.2.1 Преимущества двухслойной бутиловой самоклеящейся водонепроницаемой мембраны TPO Факторы, влияющие на надежность водонепроницаемой системы, связаны не только со сроком службы самого водонепроницаемого материала, но и с методом строительства между водонепроницаемыми слоями [1]. Бутиловая самоклеящаяся водонепроницаемая мембрана TPO является одним из самых прочных материалов среди обычно используемых водонепроницаемых материалов. Ее основные эксплуатационные показатели включают в себя: непроницаемость 0,6 МПа, непроницаемость в течение 2 часов, термостойкость 100 ℃, низкотемпературные характеристики -40 ℃ без трещин и сохранение стабильности различных ключевых физических свойств в соляных, кислотных, щелочных и тепловых средах; бутиловая самоклеящаяся водонепроницаемая мембрана TPO образует полный эффект сцепления с базовым слоем, и ее эффект против протечки воды превосходен; Нахлёст кромки использует сварку горячим воздухом, что является самым надёжным методом среди существующих методов перекрытия мембран с использованием горячего расплава, горячей сварки, самоклея, клейкой ленты и клея. В конструкции двухслойной гибкой бутиловой самоклеящейся водонепроницаемой мембранной системы TPO верхняя мембрана оказывает лучшее защитное действие на нижнюю мембрану. Вода, свет, тепло и другие природные факторы сначала воздействуют на верхнюю мембрану, затем постепенно проникают глубже в мембрану, прежде чем, наконец, вторгнуться и повлиять на вторичную мембрану. Только после того, как верхняя мембрана повреждена и вышла из строя, нижняя мембрана может начать самостоятельно противостоять воздействию внешних факторов. Поэтому, по сравнению с однослойными самоклеящимися гидроизоляционными мембранами TPO или конструкциями однослойных гидроизоляционных мембран TPO, двухслойные бутиловые самоклеящиеся гидроизоляционные мембраны TPO, несомненно, предлагают значительно улучшенную эффективность и долговечность гидроизоляции.
2.2.2 Преимущества конструкции и применения бутиловой самоклеящейся гидроизоляционной мембраны TPO
1) Конструкция и особенности
Бутиловая самоклеящаяся гидроизоляционная мембрана TPO толщиной 1,5 мм в основном состоит из листа TPO толщиной 1,1 мм, самоклеящегося слоя из очищенного бутилкаучука толщиной 0,4 мм и изоляционного слоя. Лист TPO соответствует стандарту GB 27789-2011 «Гидроизоляционная мембрана из термопластичного полиолефина», а самоклеящийся слой соответствует стандарту GB/T 23260-2009 «Гидроизоляционная мембрана с самоклеящимся слоем». Лист TPO, используемый в самоклеящейся мембране, представляет собой гомогенный лист TPO, изготовленный из высококачественного базельского сырья. Все выставленные эксплуатационные показатели соответствуют и превосходят соответствующие стандарты, пройдя длительные испытания на ускоренное старение в искусственном климате (10 000 часов), с коэффициентом отражения солнечного излучения ≥ 0,78, испытанием на ветроустойчивость с имитированным давлением ветра 7,2 кПа и огнестойкостью B2.
Бутиловый самоклеящийся клей, используемый в самоклеящейся мембране, обладает превосходной высокой пропитываемостью, высокой стойкостью к ползучести и водо- и воздухонепроницаемостью. Бутиловый клей сохраняет свои физические свойства как при воздействии температур до 100°C, так и до -35°C, а также при длительном погружении в воду. Кроме того, бутиловый клей сохраняет стабильные характеристики при испытаниях на замораживание-оттаивание и атмосферостойкость в лабораторных условиях, демонстрируя исключительную долговечность. Бутиловый клей в сочетании с ТПО-мембраной повышает устойчивость мембраны к старению, УФ-излучению и химическим веществам. Он также обеспечивает более прочное соединение с базовым слоем, сохраняя прочное, «кожеподобное» покрытие и повышая прочность водонепроницаемого слоя.
При использовании гидроизоляционных мембран на открытом воздухе необходимо учитывать их ветронепроницаемость. Согласно стандарту T/CCIAT 0028-2020 «Технические условия для однослойных гидроизоляционных мембранных кровель», при нанесении с полным приклеиванием прочность на отрыв между мембраной и основанием должна быть не менее 30 Н/50 мм. Однако самоклеящиеся бутиловые гидроизоляционные мембраны на основе ТПО могут достигать прочности на отрыв до 100 Н/50 мм при полном приклеивании, что гарантирует их ветронепроницаемость.
2) Преимущества применения
① Самоклеящийся слой бутиловых самоклеящихся водонепроницаемых мембран TPO ламинируется и формируется непосредственно с листом TPO на заводе. Это позволяет лучше контролировать толщину, однородность и адгезию клеевого слоя к листу во время нанесения с полным склеиванием, что приводит к превосходному результату полного склеивания.
② При строительстве самоклеящейся гидроизоляционной мембраны из бутилкаучука TPO можно использовать метод холодного строительства самоклеящейся гидроизоляционной мембраны, что упрощает и делает более удобным строительство. В то же время это позволяет избежать пожаров, вызванных неправильным нагревом других материалов системы, таких как изоляционные материалы, что повышает безопасность строительства. Эффективность строительства самоклеящейся мембраны повышается, что позволяет сэкономить рабочее время и затраты труда.
③ Узловая часть - это место, где в водонепроницаемом слое чаще всего возникает протечка, и обычно требует ручной обработки. Из-за влияния строительного пространства, изменений характеристик базового слоя и т. д. преимущества использования самоклеящейся и клейкой ленты для обработки узловой части более очевидны [1]. То есть, с точки зрения обработки детальных узлов, бутиловая самоклеящаяся гидроизоляционная мембрана TPO имеет больше преимуществ. Гидроизоляционная обработка деталей, таких как углы, проще и может быть разрезан по фактическом
03 Строительство системы гидроизоляции кровли
3.1 Процесс строительства
Подготовка основания цементной прижимной плиты → Разметка и позиционирование → Нанесение на большую поверхность первого слоя самоклеящейся бутиловой гидроизоляционной мембраны TPO → Сварка горячим воздухом (обработка мембраны внахлест) → Самопроверка и приемка → Второй слой самоклеящейся бутиловой гидроизоляционной мембраны TPO → Сварка горячим воздухом (обработка мембраны внахлест) → Детальная обработка армирования стыка → Самопроверка и ремонт.
3.2 Конструкция гидроизоляционного сло
После завершения и приемки конструкции цементной прижимной плиты можно приступать к устройству гидроизоляционного слоя.
3.2.1 Выбор и обработка базового агента
1) Выбор лечебного средства
Средство для обработки основания должно быть совместимо с самоклеящейся гидроизоляционной мембраной на основе бутилкаучука TPO, что означает отсутствие вредных химических реакций между средством и бутилкаучуковым клеем. В этом проекте было выбрано средство для обработки основания на основе бутилкаучука, специально разработанное для мембран. Состоящее из полимерной эмульсии и многофункциональных добавок, оно обеспечивает превосходные герметизирующие свойства, высокую проницаемость, высокую прочность на границе раздела и превосходное сцепление с самоклеящимися мембранами на основе бутилкаучука. Кроме того, оно не образует пленки с базовым слоем и не препятствует проникновению самоклеящегося слоя бутилкаучука в базовый слой.
2) Базовая обработка
Очистите основание крыши (цементную плиту) и удалите масло, острые предметы и другой мусор, чтобы поверхность была чистой и гладкой.
3) Нанесение базового средства для обработки
Нанесите валиком средство для обработки основания на основе бутила, специально предназначенное для мембран, обеспечивая полное и равномерное покрытие. Как правило, достаточно минимум 0,2 кг средства для обработки основания на 1 м².
3.2.2 Нанесение гидроизоляционного слоя в больших масштабах
1) Перед укладкой крупногабаритной мембраны спланируйте и разметьте ее с учетом формы крыши и условий эксплуатации. Выровняйте и установите базовые линии, а также используйте маркерные линии для позиционирования. 2) Перед укладкой первого слоя гидроизоляционной мембраны предварительно уложите мембрану, чтобы снять напряжение при ее перематывании. При укладке гидроизоляционной мембраны начинайте укладывать мембрану по направлению потока воды на крыше, а затем поэтапно выполняйте нахлесточные стыки в соответствии с контрольной линией.
3) Закрепите концы мембраны. Аккуратно обрежьте большую мембрану резаком для бумаги и поднимите её, желательно под углом 30° между мембраной и основанием. Затем наклейте самоклеящуюся мембрану. Во время укладки мембраны другой рабочий прижимает её валиком с одной стороны перпендикулярно длинному краю мембраны к другой стороне, выпуская воздух и обеспечивая прочное соединение мембраны с основанием. Затем предварительно уложите вторую мембрану и выровняйте её по линии нахлёста первой мембраны, обеспечив ширину нахлёста не менее 80 мм. Способ наложения тот же, что и для первой мембраны. Нахлёсты коротких сторон двух соседних мембран в одном слое должны быть смещены не менее чем на 500 мм.
4) Перекрывающие друг друга края мембран свариваются горячим воздухом, что обеспечивает надежное соединение даже при длительном воздействии погодных условий.
01
Большие поверхности свариваются с помощью автоматического сварочного аппарата. Процесс выглядит следующим образом: регулировка ширины нахлеста катушки → очистка кромки нахлеста специальным чистящим средством → установка параметров сварки → предварительный нагрев сварочного аппарата → сварка → проверка шва. Более мелкие детали свариваются с помощью ручной сварочной горелки. Процесс выглядит следующим образом: регулировка ширины нахлеста катушки → очистка кромки нахлеста специальным чистящим средством → установка параметров сварки → предварительный нагрев сварочного аппарата → точечная сварка → предварительная сварка → окончательная сварка → проверка шва. Ручная сварка обычно выполняется в три этапа: точечная сварка, предварительная сварка и окончательная сварка.
Точечная сварка: Чтобы предотвратить смещение катушки, перед сваркой нахлеста следует использовать точечную сварку для фиксации нахлеста.
Предварительная сварка: При сварке задней стороны нахлёста оставьте зазор 35 мм при использовании сопла диаметром 40 мм для окончательной сварки. Во время предварительной сварки прижимной ролик и сопло должны располагаться параллельно друг другу.
Окончательная сварка: на этом этапе прижимной ролик должен двигаться параллельно выходному отверстию сопла, на расстоянии 30 мм от сопла. Прижимной ролик должен постоянно поддерживать полное давление на сопрягаемую поверхность.
02
Ширина нахлёста по длинной стороне составляет 80 мм, при эффективной ширине сварного шва ≥ 25 мм.
03
Короткие стороны мембраны соединяются встык однородной гидроизоляционной мембраной ТПО шириной 150 мм. Каждая мембрана приваривается к стыковым полосам отдельно, с эффективной шириной сварного шва ≥ 25 мм с каждой стороны. Нахлест между соседними мембранами должен быть смещен не менее чем на 300 мм.
04
Сварку следует производить при температуре окружающей среды выше 5°С. Место нахлеста должно быть сухим и чистым (если температура окружающей среды ниже 5°С, место сварки необходимо предварительно подогреть).
05
Второй слой гидроизоляционной мембраны укладывается и перекрывается таким же образом, как и первый слой, однако стыки между верхней и нижней мембранами должны быть смещены на 1/3–1/2 ширины мембраны, и две мембраны не должны укладываться перпендикулярно друг другу.
06
Провести самостоятельную проверку гидроизоляционного слоя и организовать приемочный контроль.
3.3 Детальное лечение суставов
Детальные стыки следует сваривать вручную. Т-образные стыки следует скашивать. С помощью кромочного ножа снимите фаску с переднего края сварного шва у края мембраны. Площадь скоса должна быть больше площади сварки. Дополнительный слой должен представлять собой однородную гидроизоляционную мембрану ТПО из того же материала. Диаметр круглого дополнительного слоя должен быть не менее 120 мм; углы прямоугольного дополнительного слоя должны быть плавно скруглены.
1) Парапет: следуя методу гидроизоляции самоклеящейся мембраной, сначала уложите дополнительный слой шириной 500 мм, затем приступайте к монтажу на большую поверхность, подгибая стену на 500 мм вверх. Закрепите уплотнительной лентой и заделайте герметиком (рисунок 2).
Рисунок 2. Гидроизоляция парапета
2) Обработка деформационных швов: Бутиловая самоклеящаяся мембрана TPO обладает превосходной растяжимостью. Бутиловая самоклеящаяся мембрана TPO с большой поверхностью разрезается в месте деформационного шва и закрепляется с обеих сторон полосами U-образной формы. В центр деформационного шва помещается стержень из полиэтилена. Затем на деформационный шов накладывается отдельная гидроизоляционная мембрана TPO в форме буквы H, которая приваривается к бутиловой самоклеящейся мембране TPO с большой поверхностью. Ширина гидроизоляционной мембраны TPO типа H в месте деформационных швов должна быть не менее 300 мм + a (a — ширина деформационного шва) (рисунок 3).
1 — П-образная полоса; 2 — пенопластовый стержень; 3 — заполнитель из пенополиуретана; 4 — гидроизоляционная мембрана ТПО (тип Н); 5 — армированная стальная пластина; 6 — бутиловая самоклеящаяся гидроизоляционная мембрана ТПО.
Рисунок 3. Гидроизоляция деформационных швов
3) Воздуховоды для вывода воды через крышу: Для воздуховодов для вывода воды через крышу используйте ТПО-мембрану типа H. Верхний конец должен быть обтянут обручем из нержавеющей стали и загерметизирован герметиком. Высота должна быть не менее 250 мм, а нижний конец должен быть приварен к мембране большего диаметра (рис. 4).
Рисунок 4: Гидроизоляция труб на крыше
4) Выходы на крышу из световых люков: на фасад светового люка следует нанести мембрану ТПО. Мембрану следует прикрепить к верхнему краю рамы светового люка, вдоль плоской поверхности квадратного канала или к внутреннему фасаду. Для герметизации мембраны следует использовать атмосферостойкий герметик. Нижний конец фасадной мембраны следует приварить к плоской мембране (рисунок 5).
Рисунок 5. Гидроизоляция световых люков на крыше
5) Вертикальный водосток: сварите гидроизоляционную мембрану TPO типа H в цилиндрическую форму и поместите ее внутрь водосточной трубы. Нижний конец следует герметизировать силиконовым герметиком, а верхний конец следует приварить горячим воздухом к гидроизоляционному слою крыши (рисунок 6).
Рисунок 6. Гидроизоляция водосточных труб
6) Конёк: Самоклеящаяся бутиловая гидроизоляционная мембрана укладывается и рассоединяется на коньке. Средняя часть заполняется пенопластом для обеспечения теплоизоляции. Затем вырезается кусок ТПО-мембраны типа H шириной около 650 мм (на 200 мм шире коньковой доски), закрывающий коньковую доску. Обе стороны привариваются к мембране с большой площадью поверхности. Конкретная конструкция узла показана на рисунке 7.
Рисунок 7. Метод гидроизоляции на коньке
04 Обсуждение проблемы
В ходе реализации этого проекта мы заручились вниманием и сотрудничеством всех сотрудничающих сторон. Благодаря оптимизации конструкции, тщательному выбору материалов и стандартизированному строительству мы обеспечили качество проекта и оправдали ожидания. Этот проект предоставил ценный опыт в применении бутиловых самоклеящихся гидроизоляционных мембран TPO на металлических кровлях, а также дал новые знания об их дальнейшем продвижении и применении.
Во-первых, гидроизоляционная конструкция для конкретного кровельного проекта должна быть специально спроектирована и выбрана специализированной компанией, специализирующейся на гидроизоляции, включая требования к эксплуатационным характеристикам гидроизоляционной мембраны и выбор методов строительства. Первоначальный проект данного проекта предполагал однослойную гидроизоляционную мембранную конструкцию. Однако для кровельных проектов с типичной конструкцией «прогон → гофрированный стальной лист → пароизоляция → изоляционный слой → связующий слой → гидроизоляционный слой» проектирование и применение двухслойной бутилкаучуковой самоклеящейся ТПО-мембраны может более эффективно повысить долговечность и надежность гидроизоляционного проекта.
Во-вторых, для успешного применения самоклеящихся мембран, таких как бутиловые самоклеящиеся гидроизоляционные мембраны TPO, в кровельных конструкциях требуется базовая структура, которая может прочно сцепляться с мембраной, например, огнестойкая накладная цементная прижимная пластина, используемая в этом проекте. В обычных металлических однослойных кровельных конструкциях водонепроницаемый слой действует непосредственно на изоляционный слой. Поэтому на более поздней стадии необходимы дополнительные исследования связующей основы бутиловых самоклеящихся мембран TPO, например, разработка изоляционных материалов, которые могут напрямую создавать прочное сцепление с бутиловыми самоклеящимися мембранами TPO.
