Марафон на кровле: проверка утеплителя PIR на устойчивость к пешеходной нагрузке

• Эксплуатация неэксплуатируемой крыши
• Настоящая проверка
• Аппарат-марафонец
• Победитель по вытаптываемости
• Секрет невытаптываемости PIR

Эксплуатация неэксплуатируемой крыши

На крышу поднимается обслуживающий персонал для ремонта оборудования или чистки снега. Частые перемещения могут стать причиной потери материалами кровельной конструкции своих изоляционных свойств.

Продавливание утеплителя приводит к натяжению мембраны, что повышает риск её повреждения подошвой обуви или острым инструментом. В некоторых случаях даже не обязательно ронять колющий предмет: разрыв может быть вызван натяжением мембраны на крепежных элементах. И тогда пиши пропало!

Не будем забывать о том, что пешеходным нагрузкам кровля подвергается еще на этапе монтажа. По одному смонтированному участку кровли перемещаются не менее 21 раза[1]. А если необходимо установить оборудование, то по нему пройдутся еще как минимум 30 раз!

Вообще, установленное на кровле оборудование — это отдельная история. Создавая дополнительную нагрузку на крышу и несущие конструкции, инженерные системы нуждаются в сервисном обслуживании или периодическом ремонте. Частые хождения персонала неизбежны. Чтобы сохранить целостность гидроизоляционного покрытия, необходимо прочное и жесткое основание. Какой утеплитель способен решить эту задачу?

Настоящая проверка

Выбирать теплоизоляцию, полагаясь на значения прочности на сжатие, однозначно не стоит. Почему же? Все дело в том, что на сегодняшний момент способность материалов противостоять нагрузке на сжатие проверяется в статике — это так называемые методы по определению прочности на сжатие при 10% линейной деформации и определение прочности при сосредоточенной нагрузке (европейские стандарты EN 826:2013 «Определение поведения при сжатии» и EN 12430:1998 «Определение поведения при точечной нагрузке»). Подобные испытания никак не отражают реальности, а именно, как утеплитель будет справляться с частыми пешеходными динамическими нагрузками?

Несостоятельность теста на 10%-ное сжатие подтвердило исследование, проведенное немецким институтом AIBAU (Aachener Institut für Bauschadensforschung und angewandte Bauphysik gGmbH). Объектами изучения стали образцы минерального утеплителя из 566 реальных домов Германии[2]. Специалисты выяснили причину повреждения изоляционного материала. Ею стала пешеходная нагрузка.

«Топтать» утеплители дальше решили в 2000 году ученые из BDA Keuringsinstituut в Нидерландах. Они предложили совершенно новый метод оценки устойчивости изоляционных материалов к пешеходным нагрузкам, окрестив его BDA Marathon Man. Помимо самой методики институт провел серию испытаний разных видов утеплителей. Но сначала расскажем об их уникальной установке…

Аппарат-марафонец

Чтобы имитировать частую динамическую нагрузку, ученые разработали специальную установку. Пешеходные нагрузки на квадратный образец утеплителя создавали 16 цилиндров-толкателей. Диаметр каждой такой головки составлял 80 мм, а поверхность оклеена синтетическим каучуком слоем 1,2 мм, имитирующим рельефную подошву обуви.

Усилие, которое каждый цилиндр оказывал на образец, составляло 750 Н в вертикальном направлении и 250 Н в радиальном. Такое же давление создавал бы рабочий массой 75 кг.

В каждом цикле батарея цилиндров «толкала» утеплитель 4 раза. Тестируемый образец сдвигался, чтобы приблизить эксперимент к реальности. Ведь мы нечасто ходим по своим же следам.

>

Победитель по вытаптываемости

Новый метод, предложенный институтом BDA, делает возможным оценку и сравнение прочности изоляционных материалов в реальной жизни. Он позволяет спрогнозировать возможную потерю качества материала, вызванную интенсивными пешеходными нагрузками, и количество безопасных перемещений.

BDA Marathon Man Test неразрывно связан с понятием “walkability”, вытаптываемости. Благодаря тесту у этой качественной характеристики теперь есть количественное выражение — число циклов испытаний.

Как мы говорили ранее, ученые из Нидерландов исследовали несколько видов утеплителей. Однако перед этим они определили критерии оценки успешности прохождения испытаний, которые представлены в таблице 1. В основе классификации — мнения экспертов, изучивших множество крыш с интенсивной пешеходной нагрузкой.

Таблица 1 — Классификация BDA Marathon Man Test.

Поскольку установка-марафонец существует пока в единственном экземпляре, не каждый отечественный производитель может заказать исследование своей продукции, чтобы донести информацию о реальной вытаптываемости до своих потребителей. Но начало уже положено! «ЦНИИПромзданий» провел испытания утеплителей компании ТехноНИКОЛЬ по методу BDA Marathon Man Test. В исследовании приняли участие следующие варианты конструкций:

• теплоизоляционная плита PIR ТехноНИКОЛЬ толщиной 100 мм и прочностью на сжатие 120 кПа с фольгированной поверхностью с двух сторон;
• комбинированный утеплитель (нижний слой — плита из минеральной ваты толщиной 50 мм и прочностью на сжатие 30 кПа; верхний слой — плита PIR толщиной 80 мм и прочностью на сжатие 120 кПа);
• комбинация из двух плит из минеральной ваты (низ – 110 мм, 30 кПа; верх — 40 мм, 60 кПа).

Условия испытаний у всех трех образцов были равными. Все они провели 6 часов при температуре 23 градуса и влажности воздуха 50%. Исходные данные по прочности теплоизоляции определялись при 10%-й линейной деформации. Образцы для тестирования помещали в аппарат BDA Marathon Man Test. Испытания длились 5, 10 или 30 циклов.

В результате теста третий вариант конструкции (теплоизоляция из двух минераловатных плит) сошел с дистанции после 10 циклов. Утеплитель продавился, и крепежный элемент вызвал прорыв мембраны. Остальные образцы с испытанием в 30 циклов справились, показав результаты, представленные в таблице 2.

Таблица 2 — Испытания образцов теплоизоляционных материалов ТехноНИКОЛЬ на вытаптываемость методом BDA Marathon Man Test, апрель 2015 г.

Как видим, оба вида теплоизоляции с плитой PIR являются лучшими по вытаптываемости согласно методике BDA Marathon Man Test и относятся к наивысшему 3-ему классу. Причем прочность первого образца осталась практически без изменений, что говорит о высокой устойчивости материала к пешеходным нагрузкам и делает возможным его применение на кровлях с ежедневным обслуживанием оборудования.

Секрет невытаптываемости PIR

Если посмотреть на образец плиты PIR под увеличением, станут заметны ячейки. Они жесткие, закрытые и заполнены перманентным газом. Секрет прочности, легкости, низкой теплопроводности, негорючести кроется именно в них. Именно такое сочетание свойств делает PIR уникальным и объясняет его популярность во всем мире. Например, кровли магазинов ИКЕА во всем мире утепляются плитами PIR, и это корпоративный стандарт. С тех пор, как продукт стал доступен и в нашей стране, российские моллы МЕГА-ИКЕА также получили теплоизоляцию с PIR.

«Испытания теплоизоляционных плит PIR на вытаптываемость методом BDA Marathon Man Test — это очередное доказательство уникальности продукта. Мы предлагаем нашим потребителям передовой утеплитель, признанный безальтернативным в странах Европы и США вот уже как на протяжении 30 лет». — говорит Дмитрий Капралов, руководитель направления PIR компании ТехноНИКОЛЬ.

У материала действительно много преимуществ. Устойчивость к пешеходным нагрузкам будет полезна для зданий торговых центров с большим количеством выведенного на крышу инженерного оборудования. Для проектов реконструкции, поскольку обеспечивает прочное основание. Да и для любого строящегося объекта, поскольку любая кровля претерпевает большое количество перемещений во время монтажа. Плюсами выбора системы с PIR будут гарантия надежной и долговечной кровли, оперативный монтаж в любое время года, легкий подъем и снижение затрат на транспортировку. Поэтому сколько по кровле не ходи, лучше PIR Вам не найти!

[1] Согласно данным ТехноНИКОЛЬ

[2] Источник: https://www.irbnet.de/daten/kbf/kbf_e_F_2824.pdf