CC BY
14УДК 69.059
К.С. Паршина, Н.И. Гусев, М.В. Кочеткова
ГИДРОФОБИЗАЦИЯ КРОВЕЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ С ЦЕЛЬЮ СБРОСА НАЛЕДЕЙ С КРЫШ
В статье приведен один из эффективных способов борьбы наледей на крышах, путем снижения сцепления льда с основанием.
Ключевые слова: борьба с наледями на крышах, составы гидрофобных композиций, эффективность гидрофобизации.
Сейчас применяют разнообразные способы борьбы с образованием наледей и сосулек на крышах в зимнее время. Одним из таких способов является пропитка гидрофобным составом кровельных поверхностей.
Использование гидрофобных композиций в качестве средств против обледенения крыш хотя и не предотвращает образование льда, но обеспечивают быстрый сход вновь образуемого водного льда при повторяющихся циклах замерзания-оттаивания, не давая ему формироваться в большие ледяные сосульки и натеки.
Такие гидрофобные композиции наносятся на металл, бетон и иные основания вручную, кистью, валиком или с помощью распылителей на чистые, сухие поверхности, свободные от ржавчины, масел, жира и т.п. Отверждение композиций происходит при температурах выше +5°С.
По данным Международной Академии Холода (МАХ) сила сцепления водного льда с материалами кровли зданий весьма велика (сталь 3 - более 0,16 МПа, бетон - более 0,22 МПа), при испытаниях на отрыв разрушалась внутренняя структура льда, а его остатки прочно сохранялись на поверхности материалов. В то же время адгезионная прочность льда с покрытием из композиции антиобледенения практически полностью отсутствует и составляет менее 0,02 МПа.
Производство антиобледенительных композиций на сегодняшний день хорошо налажено. Покрытия из растворов синтетического каучука, кремнийорганические и фторопластовые растворы, работают по принципу тефлоновой сковородки: на поверхностях, покрытых составом, практически отсутствует сцепление льда с кровельным материалом. Это упрощает "сход" вновь образующегося снега и льда, облегчает работы по очистке крыш. Фторопластовые покрытия можно создавать методом горячего отверждения на изготовленных в заводских условиях элементах. Кремнийорганические составы на крышах практически не применяются из-за низких эксплуатационных характеристик - растрескивание, слабая гидрофобность и стойкость к ультрафиолетовому облучению. Антиобледенительные композиции из синтетического каучука, позволяющие производить их нанесение на существующие и новые объекты в естественных условиях природной среды, получены впервые. Антиадгезионные, для водного льда, полимерные пленки прочны, стойки к ультрафиолетовому облучению, к коррозии и кислотным дождям, обладают высокими гидрофобными свойствами.
Среди отечественных разработок по данному направлению следует отметить систему «Прол-Кровля» - это полимерная композиция для защиты элементов металлической и мягкой кровли и водостоков. Данная композиция наносится на край ската и образует прочное скользкое покрытие, с которого легко скатывается вода и снег.
Главное достоинство этого вида защитных систем в том, что он направлен именно на профилактику льдообразования, а также он не требует дополнительного вмешательства после устройства покрытия. К тому же стоимость обработки 1 м2 кровли составляет порядка 300 руб. при цене 1 кг состава в пределах 1 тыс. руб.
© К С. Паршина, Н.И. Гусев, М.В. Кочеткова, 2014.
Вестник магистратуры. 2014. №1(28).
ISSN 2223-4047
В последнее время в борьбу с обледенением крыш вступили серьезные организации мира. Так ученые Гарвардского университета вместе с учеными университета Висконсина работают над созданием структурной поверхности, препятствующей образованию на ней слоя водяного льда. Такие наноструктурированные поверхности не дают возможности формироваться на них ледовым пленкам, наделяя их супергидрофобными свойствами. При нанесении капель воды на такие поверхности, в условиях отрицательных температур, вода отталкивается поверхностью и не успевает замерзнуть. Супергидрофобные поверхности способны отражать и воду, падающую на них с большой скоростью. Лед не может образоваться даже при сильном морозе, доходящем до -30оС. При еще более низкой температуре вода может замерзать, превращаясь в лед, но он легко удаляется, не примерзая к основанию.
Ученым удалось разработать материал с супергидрофобными свойствами на основе кремния. При обработке такого материала водой или обдува влажным воздухом при низких температурах, на его поверхности лед не образуется, так как влага в жидком или замерзшем состоянии на такие поверхности не намерзает и к ним не прилипает.
Наноструктурированный материал приобретает водоотталкивающие свойства не вследствие обработки его поверхности каким-либо химическим веществом, а благодаря созданию особой структуры на его поверхности. Эта структура не гладкая и ровная, а рельефная, состоящая из выпуклостей и впадин, напоминая плохо затертую поверхность штукатурки или бетона. На первый взгляд, такая поверхность должна способствовать легкому намораживанию льда и надежно его удерживать. Однако в нашем случае это не происходит. Секрет кроется в размерах неровностей, которые очень малы. Молекулы воды, попадая на такую поверхность, растекаются по ее микроскопическим выступам, а затем, под действием сил межмолекулярного взаимодействия, молекулы воды формируются в круглые капли, которые не могут удержаться на поверхности и скатываются с нее, не превращаясь в лед. При низкой же температуре капли могут замерзнуть, но они не способны создать прочное, примороженное к основанию, покрытие, которое трудно от него отодрать. В результате такой намороженный лед из разобщенных шариков легко удаляется не слипаясь.
Как видно из описания, идеи использования наноструктурированных поверхностей, предварительно обработанных кремнием с добавлением атомов фтора весьма плодотворно и, по сути, проблема вредного намораживания льда на них может быть решена. Однако на пути широкого применения идеи наноструктуризации поверхностей лежит такое препятствие, как ее высокая стоимость.
Основная масса жителей России обитает в небольших приватизированных квартирах, конечно, они заинтересованы в проживании в жилье, не требующих больших эксплуатационных затрат и с высокой степенью безопасности, но для борьбы с наледями и сосульками на крыше они искать средства не захотят. Тем более, приватизированные дома были настолько плохого качества, что требуют значительных средств, для доведения их до уровня требования СНиПа. Это и полусгнившие инженерные коммуникации, промерзающие стены и чердачные перекрытия, которые, кстати, являются первопричиной образования наледей и сосулек на подогреваемых со стороны чердака крышах, это не имеющие надежной теплоизоляции трубы горячей разводки в чердачных помещениях и т.п.
Рассматривая различные способы решения проблемы наледей и сосулек, приходится признать, что большинство из них, на наш взгляд, не приемлемы. Это касается ультразвуковых и лазерных установок, применения пара для оттаивания наледей, использования других изощренных способов борьбы со льдом.
Мы продолжаем считать, что массово доступным способом борьбы за крыши без сосулек является проверенный веками способ «холодных чердаков». Этот способ, изо всех предлагаемых, отличает доступность применения для любой организации или частного подворья. Главное его отличие заключается в многовековом применении. Действительно, ведь наши предки не участвовали в такой изнурительной и непродуктивной борьбе с ледовыми натеками. Сейчас говорят, что на чердаке находятся десятки источников тепла, поднимающих температуру поверхности кровли, что и приводит к таянию снега на ней. Ну, так нужно закрыть это тепло надежной теплоизоляцией. Кстати, эта акция окупится только за счет бесполезно утекающего те-
пла, как из трубопроводов верхней разводки отопления, так и через чердачное перекрытие над эксплуатируемыми помещениями. Наши обследования чердачных перекрытий жилых домов показали, что на многих из них теплоизоляция из керамзитового гравия составляет 20-30% от требуемой толщины. Да и керамзит применяли не теплоизоляционный, с насыпным весом 500600 кг/м , а конструкционный, т.е. более тяжелый до 1200 кг/м3. Много лучшего оставляет желать и пароизоляция чердачного перекрытия. Она не имеет надежной герметичности и пропускает водяные пары, увлажняющие и без того плохо работающую теплоизоляцию. Вот почему на чердачных крышах зимой, как правило, не лежит снег, а подтаивая, стекает к свесу крови, создавая натеки и ледяные глыбы по всему карнизу. Не последнее место в этой проблеме занимает и малоэффективная вентиляция чердака. Сейчас чердачное помещение надежно укрывают, думая, что сберегают тепло в доме. Поэтому в крышах отсутствуют вентиляционные щели, нет слуховых окон, которые закрывают опять же с целью экономии тепла. На чердаке, который и без того слишком теплый нет вентотверстий и в коньке. В этих условиях практически невозможно реализовать требование к температурному режиму под кровлей, который обязывает обеспечить температуру кровли не теплее чем на 2оС температуры наружного воздуха.
Восстановление температурно-влажностных условий на чердаке, на наш взгляд, может быть усилено применением обработки элементов кровли гидрофобизирующими составами. Мы уже высказались положительно и о применении нанотехнологии для сокращения намерзания льда на кровле и в сочетании этой новой технологии с традиционной старой в трудной борьбе с сосульками можно рассчитывать на победу.
Библиографический список
1. Гусев Н.И., Кубасов Е.А. Конструктивные решения по предотвращению наледей на крышах // Региональная архитектура и строительство. 2011. № 1. С. 100-107.
2. Гусев Н.И., Кубасов Е.А., Кочеткова М.В. Средства для удаления наледи с крыш // Региональная архитектура и строительство. 2011. № 2. С. 104-108.
ПАРШИНА Ксения Сергеевна - студент, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства.
КОЧЕТКОВА Майя Владимировна - кандидат технических наук, доцент, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства.
ГУСЕВ Николай Иванович - кандидат технических наук, профессор, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства.
