Плоские эксплуатируемые крыши приобретают все большую популярность во всем мире. Особенно актуальным является использование свободных площадей крыш в условиях крупных городов, где стоимость земли чрезвычайно высока. Эксплуатируемые крыши могут применяться для организации пешеходных зон, летних кафе, автостоянок, садов и т.п. Причем, создание садов на крышах-террасах, из-за дефицита озелененных территорий в уровне земли, становятся важным композиционно-пространственным компонентом не только объемно-планировочной, но и градострои-тельной структуры.

Идея создания садов на крышах не нова. Имея практику, уходящую корнями в века, человечество неоднократно возвращалось к созданию садов на крышах зданий. В Западной Европе проблема сооружения крыш-террас на городских зданиях и их озеленения возникла, как функционально-экономическая и социально-эстетическая, в XVII в. В ХVIII в. знаменитый строитель прошлого Карл Рабитц (автор известной конструкции 'сетки рабица') в Берлине соорудил крышу-сад в своем доме. Она привлекла внимание, которое широко отражалось в прессе того времени. В XX в. Ле Корбюзье сделал эксплуатируемые крыши террасы программным аспектом современной архитектуры.

Сегодня набирающее темп коттеджное и усадебное строительство также привлекает концепция создания крыш-террас и не только для целей отдыха, но и для сельскохозяйственной деятельности. Помимо соляриев, веранд и оранжерей на крышах-террасах могут быть сооружены теплицы и продуктивные сады, использующие тепло дома для усиленной вегетации растений.

Разновидностью эксплуатируемых крыш является устройство зон отдыха или автостоянок на уровне земли - на покрытиях подземных сооружений, таких как, гаражи, пешеходные тоннели, хранилища и т.п. Внешне они воспринимаются как обычные озелененные, благоустроенные территории. Конструкция покрытий подземных сооружений (отдельно стоящих или пристроенных к зданиям, так называемых 'стилобатов') аналогична конструкциям, применяемым в совмещенных крышах или крышах с чердаком, но при устройстве эксплуатируемых крыш, особенно в случае использования покрытий для передвижения и стоянки тяжелого транспорта (например, пожарных машин), необходимо предусматривать усиление конструкций.

Типы эксплуатируемых крыш
По функциональному назначению можно выделить несколько типов эксплуатируемых крыш: покрытие с ограниченной возможностью для ходьбы (гравийная засыпка), пешеходное покрытие, 'зеленая кровля' или крыша-сад, покрытие пригодное для движения транспорта и устройства автостоянок. Очень часто эти типы покрытий комбинируются, например, пешеходные дорожки могут сочетаться с участками гравийной засыпки и озелененными участками.

Особо необходимо остановиться на, так называемых, 'зеленых крышах' - крышах-садах. Хотя, как уже говорилось, эта идея возникла давно, сегодня озеленение крыш переживает в западных странах небывалый подъем благодаря появлению новых строительных технологий и новых материалов (в первую очередь теплоизоляционных).

По внешнему виду и назначению 'зеленые крыши' можно разделить на несколько типов:
с интенсивным озеленением (напоминают садово-парковые зоны);
с 'легким' озеленением (исключаются деревья и высокие кустарники);
с травяным растительным покровом, при этом требуется минимальный почвенный слой и разрешается хождение только по специальным дорожкам;
с размещением растений в специальных емкостях с почвенным субстратом.

Устройство эксплуатируемой крыши - сложная инженерная задача, для решения которой приходится удовлетворять целому ряду требований, в зависимости от функционального назначения покрытия. Особенности теплоизоляции 
Для эксплуатируемых крыш, как и для крыш вообще, теплоизоляционный слой должен обеспечивать соответстветствие требованиям, предъявляемым к ограждающим конструкциям СНиП II-3-79* 'Строительная теплотехника'.

В то же время к теплоизоляционным материалам, используемым для эксплуатируемых крыш, предъявляются повышенные требования.

Рассмотрим последовательно те требования, которые предъявляются к теплоизоляционному материалу, пригодному к использованию в конструкции 'инверсионной' кровли.

Теплоизоляционный материал должен обладать:
высокой теплоизолирующей способностью;
минимальным водопоглощением, гарантирующим постоянство теплоизолирующих параметров;
пониженной горючестью;
стабильностью геометрических размеров;
прочностью на сжатие;
легкостью обработки.

Во-первых, они должны обладать повышенной влагостойкостью и как можно более низким водопоглощением. Это связано с тем, что проникновение в структуру утеплителя паров воды и влаги, многократные циклы 'замораживания-оттаивания' в конечном итоге приводят к потере теплоизоляционных свойств и разрушению материала, а ремонт эксплуатируемых крыш, как уже отмечалось, сопряжен со значительными сложностями. Во-вторых, теплоизоляционные материалы должны обладать высокими прочностными характеристиками, чтобы быть устойчивыми к неизбежным для эксплуатируемых крыш высоким механическим нагрузкам.

Перечисленным требованиям удовлетворяют теплоизоляционные материалы, полученные путем вспенивания. К ним относятся, в частности, экструдированные пенополистиролы, а также вспененное или ячеистое стекло.

 

Конструктивные особенности

 

Как и любые покрытия, эксплуатируемые кровли бывают чердачными или бесчердачными (совмещенными). Последние, в свою очередь, могут быть вентилируемыми и невентилируемыми.

В зависимости от местоположения теплоизоляционного слоя (выше или ниже гидроизоляционного слоя) различают два варианта конструкции: традиционный и инверсионный.

Основное внимание уделим инверсионной крыше, так как информации о ней, в силу сравнительной новизны конструкции, явно не достаточно.

Традиционная конструкция 
Традиционная конструкция эксплуатируемых крыш, применяемая повсеместно в нашей стране и за рубежом, предполагает размещение гидроизоляции над утеплителем. Непосредственно по гидроизоляции формируются элементы эксплуатируемого покрытия.

Особенностью вентилируемой совмещенной крыши является постоянно проветриваемая полость, высотой не менее 5 см, над теплоизоляционным слоем. Для устройства этой полости предусматривают еще одно легкое перекрытие. Характерно, что такая крыша не требует пароизоляционного слоя.

Чердачные крыши могут иметь утепленный или не утепленный чердак. При наличии утепленного чердака теплоизоляция, водоизоляционный и защитный слой укладываются по плитам перекрытия над чердаком (рис. 1).

Рис.1
Чердачная крыша с утепленным чердаком
1-Защитный слой
2 - Разделительный слой
3 - Асбестоцементные плоские листы
4 - Водоизоляционный слой
5 - Стяжка
6 - Слой гидроизоляционного материала
7 - Теплоизоляция
8 - Пароизоляционный слой
9 - Выравнивающая стяжка
10 - Насыпной материал для создания уклона
11 - Несущее покрытие
Чердак
1 - Пол чердака
2 - Пароизоляционный слой
3 - Плиты перекрытия

Инверсионная конструкция
Наиболее слабым местом традиционного кровельного ковра является верхнее гидроизоляционное покрытие, подвергающееся воздействию целого ряда неблагоприятных факторов - резкого перепада температуры, в ряде случаев - УФ-излучения, термической деформации верхнего защитного слоя, атмосферных осадков и т.п.

Принцип инверсионной кровли заключен в том, что над гидроизоляционным слоем размещается утеплитель, защищая гидроизоляцию от неблагоприятных тепловых и механических воздействий.

В качестве примера рис. 2 показывает годовой перепад температур в гидроизоляционном слое при традиционном кровельном ковре и при устройстве инверсионной кровли. Из рисунка видно, что в инверсионной кровле гидроизоляционный слой круглый год находится практически при постоянной температуре, близкой к температуре внутри здания. Характерно, что при этом фактически предотвращается образование конденсата, и нет необходимости устраивать пароизоляцию.

Рис.2
Графики перепада температур на поверхности гидроизоляционного слоя в традиционной плоской крыше и в инверсионной крыше.

Типовая конструкция инверсионной кровли (с пешеходным покрытием) представлена на (рис. 3): гидроизоляционный слой, расположенный на основании, выполненном с заданным уклоном, теплоизоляционные плиты, геотекстильное покрытие (для защиты от осыпи, проникновения мелких частиц присыпки в стыки между плитами, и для механической стабилизации слоя теплоизоляционных плит путем распределения нагрузки присыпного слоя), дренирующий слой, защитный верхний слой.

Рис.3
Инверсионная крыша с настилом из террасных плит.
1 - бетонное перекрытие (с уклоном);
2 - грунтовочный слой;
3 - гидроизоляция крыши рулонным материалом;
4 - теплоизоляция;
5 - геотекстиль для защиты от осыпи;
6 - дренирующий слой;
7 - настил из террасных плит.

В качестве верхнего слоя, для защиты кровли от ветрового воздействия, на теплоизоляцию, как правило, насыпается пригружающий слой гравия, гальки или укладывается тротуарная плитка. К тому же, это в значительной мере снижает нежелательные воздействия озона, и УФ-излучения, а в ряде случаев является необходимым условием для выполнения требований противопожарной безопасности. При этом действует эмпирическое правило - толщина верхнего пригрузочного слоя должна быть равна толщине теплоизоляционного слоя, но не менее 5 см.

Конструкции покрытий с ограниченной пешеходной доступностью и с пешеходными дорожками. Настил из тротуарных плит рекомендуется укладывать поверх гравийной засыпки (или песчано-гравийной смеси) и фильтрующего рулонного материала. Устройство противокорневого слоя является обязательным, даже при наличии простой гравийной засыпки, т.к. нельзя исключить попадание и прорастание семян растений.

При использовании поверхности крыши для проезда транспорта (устройства автостоянки), особенно часто применяют инверсионный вариант (рис. 4)., поскольку при столь интенсивных нагрузках (продавливании, вибрации) защищенность водоизоляционного ковра приобретает особое значение. К тому же, нередко стоянка на крышах служит не только для легкового, но и для грузового транспорта. При монолитном бетонном покрытии перед бетонированием устраивают разделительный слой (часто из полиэтиленовой пленки) для предотвращения попадания затворной воды в гравийный слой. Выбор параметров железобетонного покрытия производят на основании статических расчетов.

Рис.4
Инверсионный вариант устройства автостоянки на крыше.
1 - бетонное покрытие;
2 - грунтовочный слой;
3 - гидроизоляция крыши рулонным материалом;
4 - теплоизоляция (например, Floomate);
5 - геотекстиль для защиты от осыпи;
6 - дренирующий слой;
7 - разделительный слой (например, толевый);
8 - армированная бетонная плита проезжего настила (с уклоном).

К преимуществам инверсионных кровель можно отнести: защиту гидроизоляции от перепадов температуры и от механических повреждений, возможность быстрого монтажа при любой погоде, отсутствие необходимости в пароизоляционном слое.

Рассмотрим преимущества 'инверсионной' кровли по сравнению с классической конструкцией:
в конструкции 'инверсионной' кровли гидроизоляционная мембрана защищена от температурных воздействий (перепады температуры, предельные значения, циклическое замораживание-оттаивание), от разрушающего воздействия УФ-облучения и механических повреждений;
будучи защищенной слоем теплоизоляционного матрериала (экструдированного пенополистирола) гидроизоляционная мембрана менее эксплуатационнозатратна;
плиты экструдированного пенополистирола не фиксируются на мембране (свободная укладка), тем самым не создавая разрушающих напряжений в областях фиксации, приводящих к повреждению мембраны;
гидроизоляционная мембрана, находясь под слоем теплоизоляционного материала (экструдированного пенополистирола), фактически играет роль пароизоляции, снижая риск внутренней конденсации влаги и уменьшая стоимость конструкции;
слой теплоизоляции (экструдированного пенополистирола), а также защитный пригрузочный слой гравия, надежно защищают гидроизоляционную мембрану от любых механических воздействий при проведении строительных работ и последующей эксплуатации;
гидроизоляционная мембрана фиксирована на поверхности кровельного перекрытия, что также снижает вероятность механических повреждений;
при демонтаже кровельного перекрытия (например, реконструкция здания и т.д.) плиты теплоизоляционного материала на основе экструдированного пенополистирола могут быть использованы повторно (широко распространенная в Европе и США практика);
при образовании протечек места нарушения гидроизоляции легко идентифицируются и ремонтируются, так как гравийный слой, разделительно-фильтрационный слой геотекстиля и плиты теплоизоляционного материала (экструдированного пенополистирола) легко снимаются и, после устранения течи, монтируются обратно;
при релизации концепции 'инверсионной' кровли возможно создание 'зеленых' крыш, эксплуатируемых террасных конструкций вплоть до организации автостоянок путем использования теплоизоляционных плит (экструдированного пенополистирола) различной прочности на сжатие (возможные нагрузки до 70 тонн на квадратный метр);
возможно увеличение теплоизолирующих параметров кровельного покрытия путем создания <кровли плюс>;
плиты экструдированного пенополистирола могут укладываться в любую погоду, что делает строительный цикл практически круглогодичным.

Основной проблемой инверсионных кровель является влага, которая практически всегда присутствует между тепло- и гидроизоляцией. Она способствует образованию растительного слоя, который зачастую нарушает герметичность кровли, создавая разрывы, через которые происходит инфильтрация вод. К тому же даже очень тонкая прослойка воды между тепло- и гидроизоляцией приводит к уменьшению термического сопротивления конструкции, которое может оказаться весьма существенным.