Журнал «Кровля и изоляция», № 1-2 (11-12), 2001 г.
В.Б. Белевич, зав. лаб. кровельных работ ЦИИИОМТП, к,т.н.,
Заслуженный строитель РФ,
член Петровской Академии наук и искусств (г. С.-Петербург),
Д.А. Сиденко, ст. инж. лаборатории кровельных работ
ЦНИИОМТП

    Вместо обычных рубероидов на картонной основе строители в основном применяют наплавляемые рулонные материалы на негниющей основе с битумными и битумнопо-лимерными покрытиями. Все чаще возникает вопрос о наиболее эффективном способе наклейки новых рулонных материалов, т.е. способе, при котором размягчение покровного слоя наклеиваемых материалов было бы быстрым, нагрев до требуемой температуры - абсолютно безопасным и равномерным.
    Проблема состоит в том, что при обычном разогреве наплавляемых материалов огневым способом (т.е. с применением газовых или жидкостных горелок) нагрев покровного слоя происходит контактным путем. Источник тепла - открытое пламя, подвергая температурному воздействию наклеиваемые материалы, разогревает поверхность битумного слоя. Если нагрев будет чрезмерно продолжительным, тепло не только начинает распространяться вовнутрь, но за это время происходит перегрев самой поверхности материала, испарение легких фракций, вытекание битума из-под раскатываемого рулона и т.д. В итоге, слой наклеиваемого на основание материала частично утончается, разрушается, что приводит к уменьшению срока службы мягкой кровли.
    С подобным разрушением материалов пытаются бороться тем, что визуально оценивают минимальное время, при котором происходит склеивание, но мастика не вытекает из-под полотнища. Это уменьшает разрушение материалов, но при этом ухудшается качество приклейки. Наплавляемые материалы повсеместно подплавляют через непосредственный контакте пламенем горелки. Температура пламени горелочных устройств составляет 600-800°С. Процессы разложения битума начинаются примерно при 250°С. Температура поверхности склеивающих слоев должна составлять около 160°С. И она определяется пока только визуально по толщине стекающего битума, которая должна составлять около 1 см.
     Был разработан и успешно применен новый, более безопасный метод склеивания рулонных материалов. Для этого разработано специальное электрическое оборудование, использующее инфракрасное (ИК) излучение. Достоинством ИК метода служит то, что излучение, проходя в глубину материала до 0,5-1 мм, плавно нагревает поверхность от исходной температуры материала до требуемой, в пределах 140-160°С. Обратная поверхность рулонов не расплавляется.
     Сущность нагрева инфракрасными лучами состоит в том, что для каждого материала, в зависимости от его свойств, подбирается излучатель, генерирующий преимущественно те длины волн в инфракрасной части спектра, которые данным материалом максимально поглощаются и обеспечивают минимальное время нагрева данного изделия при нужном качестве. Соотношение отраженного, поглощенного и пропущенного лучистых потоков характеризуется соответствующими коэффициентами, зависящими от длины волны и физических свойств облучаемого тела. Твердые тела, которыми в нашем случае являются рулонные наплавляемые битумные и битумно-полимерные материалы в почти одинаковой степени поглощают и пропускают инфракрасные лучи в зависимости от толщины слоя. Общим для них является снижение «прозрачности» при увеличении толщины слоя.
     Продолжительность нагрева инфракрасными лучами значительно меньше, чем при использовании контактных способов нагрева. Это объясняется тем, что инфракрасные лучи проникают в слои материала и осуществляют внутренний нагрев.
    Компактность и мобильность устройств с инфракрасными излучателями обеспечивает проведение нагрева материалов в требуемом месте при высокой герметизации нагреваемых участков и позволяет легко визуально регулировать, а впоследствии даже автоматизировать процесс нагрева во времени.
    По сопоставительным расчетам, при использовании инфракрасного излучения расходы электроэнергии на разогрев материалов на основе битумов в 2-3 раза меньше, чем при контактном способе.
    Для устройства и ремонта кровель из рулонных наплавляемых материалов был разработан комплект электрического оборудования, состоящий из пяти установок:

• машины «Луч» (рис. 1, 1в), имеющей три нагревательных элемента-излучателя инфракрасных лучей для размягчения покровного слоя полотнища с нижней стороны и наклейки его на основание;
• инфракрасного облучателя «ИКО-1000»(рис. 1б), представляющего собой облегченный вариант машины «Луч», для разогрева нижнего слоя полотнища и наклейки его на вертикальные поверхности. Масса его 12 кг, потребляемая мощность 28 кВт;

Рис. 1а. Схема устройства и работы кровельной машины.

    Кровельная машина механизирует процесс разогрева, укладки и прикатки нового слоя материала и существенно увеличивает качество ковра. Излучатель (2) генерирует ИК-излучение, которое разогревает поверхность основания (6) и покровный слой материала (3). В процессе движения машины образуется расплавленная масса битумной мастики в виде валика (4), который заполняет все полости при приклейке, а выход расплава по краям рулона герметизирует швы и позволяет однозначно судить о качестве приклейки. Прикаточный вал (1) создает требуемое давление для приклейки материала.


Рис. 1б. Облегченная кровельная установка «ИКО-1000».


Рис. 1в. Кровельная машина в процессе наклейки полотнища кровельного наплавляемого материала.

• малогабаритной установки «ИКО-500» (рис. 2) для наклейки рулонных материалов в труднодоступных местах, для оклейки воронок внутренних водостоков, углов. Масса его 6 кг, потребляемая мощность 13 кВт. Эта установка состоит из одного нагревательного элемента, закрепленного на металлической раме, являющейся рукояткой для его удержания, размеры - 300х500 мм;

Рис. 2. Ручной малогабаритный нагреватель «ИКО-500».

• для восстановления старого рулонного ковра разработана еще одна - четвертая установка, которую авторы назвали регенерационной установкой «РМКЛ» (рис. 3). Она состоит из нагревательных элементов, прижимного валика, защитного металлического кожуха, колес. Эта установка служит для просушки основания, разогрева и спекания старых слоев рулонного ковра;

Рис. 3. Регенератор «РМКЛ».

• для приготовления жидкого битума, часто необходимого при производстве строительных работ, особенно при ремонте кровель, разработана пятая установка: битумо-варочный котел «СКИН» (рис. 4);

Рис. 4. Малогабаритный электрический битумоварочный котел.

    Приведем краткое описание каждой из упомянутых установок.
    Ручная электрическая машина «Луч» - основное кровельное оборудование. Она состоит из корпуса (рис. 1), нагревательного блока, опорно-прикатывающего вала, руля с кнопкой включения и электрического щита управления. Пульт управления соединяется с машиной гибким кабелем.
    Напряжение электрического питания 380/220 В, потребляемая мощность 30 кВт. При внешне больших показателях потребляемой мощности и напряжения на 1м² кровли затрачивается 0,1-0,2 кВт/час электроэнергии, что дешевле, чем, например, при использовании газа, с учетом его привозки, доставки баллонов на крышу. В целях электробезопасности управляющая цепь машины имеет напряжение 36В, а кнопка включения находится в постоянно выключенном положении.
    Для работы на машине достаточно 2-х человек - оператора и помощника. Скорость движения машины при наклейке рулонных материалов составляет 2-3 метра в минуту. Бригада кровельщиков за смену способна устроить до 500 м² кровли.
    Правила производства работ при использовании данного оборудования заключаются в следующем. Раскатывается и укладывается рулон на основание. Начало рулона заправляется в кровельную машину «Луч» или другую (ИКО-1000). При движении машина прикаточным валом прижимает уложенный рулон к основанию в момент их оптимального нагрева t=140-160°C (рис.16). Небольшой валик битумного расплава, образующийся в процессе прикатки, заполняет и выравнивает все неровности поверхности и формирует битумный шов вдоль края рулона.
    Достоинством инфракрасного излучателя является то, что он позволяет равномерно и одновременно по всей поверхности прогревать наклеиваемый материал и основание. Нагрев поверхности происходит в относительно закрытом объеме и без присутствия огня.
    Оптимальные условия нагрева и прикатка позволяют добиться высокого качества и герметичности устраиваемого кровельного ковра, превосходящих по качеству и долговечности другие методы наклеивания рулонных материалов.
    Нагревательный блок «Луч», входящий в состав кровельной машины, состоит из трех нагревательных элементов. Отключение среднего элемента делает возможным производить полосовую приклейку материалов для устройства вентилируемой кровли без дополнительных затрат, что актуально при ремонтных работах, при новом строительстве в холодное время года, в зданиях с повышенной влажностью. Вентилируемые кровли не образуют вздутий и позволяют длительное время поддерживать утеплитель и стяжку в сухом состоянии.
    ИКО-1000 (рис. 2) представляет собой облегченный вариант машины «Луч». Управляется он двумя рабочими, и технология работы не отличается от вышеописанной и позволяет проклеивать плавные перегибы кровли и вертикальные участки.
    ИКО-500 (рис. 3) - компактное устройство весом 6 кг и размерами облучателя 25х35 см. Используется в труднодоступных местах, для оклейки воронок внутренних водостоков, труб, углов и пр. При работе с ним сначала нагревают основание, затем наносимый материал (при визуальном контроле нагрева) и нагретые поверхности прижимают. Все это происходит без применения открытого огня.
    Регенератор старой кровли РМКЛ (рис. 4). Данное название несколько условно. Следует знать, что невозможно полностью восстановить старый ковер из-за потери им физико-механических свойств. Но при определенных условиях возможно расплавить старое расслоившееся и вздувшееся основание в единую монолитную битумную массу. Это экономит время и затраты по снятию изношенного покрытия и восстановлению стяжки и уклонов, позволяет обезопасить помещения от протечек при производстве ремонтных кровельных работ. Регенерированной кровле можно придать ровную и гладкую поверхность (по сути - битумная стяжка) для нанесения нового кровельного покрытия. Таким образом в некоторых случаях можно избавиться от необходимости снятия старого покрытия и его утилизации. Это существенно снижает себестоимость работ, позволяет сделать работы более экологически чистыми и продлить срок службы изношенного ковра.
    Напряжение питания и потребляемая мощность такие же, как у машины «Луч». Производительность - до 150 м² кровли в смену. Глубина прогрева основания инфракрасным излучением - до 6-10 слоев. Затраты электроэнергии на 1 м² до 1,5 квт/час. Регенератор обслуживается одним человеком.
    Электрический битумоварочный котел СКИН (рис.5). Всем известна проблема получения горячего битума в строительстве. В основном, используются 1-3-х тонные котлы, готовящие сразу большое количество битумного расплава, который не всегда полностью используется.
    Компактный электрический битумоварочный котел не имеет, в общепринятом смысле, емкости для разогрева и обезвоживания битума. Благодаря этому процесс получения горячей битумной массы начинается сразу после включения нагревателей и длится непрерывно до их отключения. Это позволяет получать необходимое количество горячего битума.
    Общий вес пустого разборного котла составляет около 60 кг. В разобранном виде он легко переносится двумя рабочими. Напряжение питания 380/220 В, мощность 18-30 кВт. Расход электроэнергии на приготовление 1 л битума - до 0,2 квт/час. Высота котла 1,5 м, диаметр 0,8-1м, что позволяет использовать это оборудование практически в любом месте. В комплект входят 2-3 ведра-термоса емкостью 20 литров. Один термос заполняется горячим расплавом (200-210°С) за 10-15 мин., после чего на его место устанавливается следующий термос, а предыдущий можно использовать для производственных целей.
    Во всех рассмотренных нами установках применены тепловые источники инфракрасных излучений, генерирующие инфракрасное излучение путем нагревания тела. Электрический нагрев позволил создать рациональную конструкцию излучателей, учитывающих различные специфические требования, которыми обладают кровельные работы: горизонтальные и вертикальные поверхности, внутренние и внешние углы, узкие труднопроходимые участки, места примыканий к различным формам выступающих конструкций и т.д.
    Все рассмотренные конструкции средств механизации разработаны с учетом наибольшей их эффективности и рациональности. Срок службы излучателей является таким, что замена вышедших из строя не вызывает нарушений технологического ритма и больших материальных затрат. Их конструкция является разборной, что позволяет заменять детали с незначительными затратами времени. Излучатели создают максимальную плотность теплового потока при стабильности его спектрального состава. Распределение теплового потока на облучаемой поверхности является мак­симально равномерным, и это - главное эксплуатационное достижение. И, наконец, время разогрева до требуемой температуры является минимальным.

Технологическая последовательность производства работ.

     Вначале подготавливают основание: стяжку очищают от пыли и огрунтовывают праймером. Расход грунтовочного материала 700-800 г на 1 м² основания. Конец рулона заправляют в машину «Луч», на раме которой смонтированы инфракрасный излучатель и прижимной каток.
     Три нагревательных элемента, обращенные к прижимному валику, закрыты металлической крышкой. Поток лучистой энергии, испускаемый излучателем, направлен на место контакта основания и наклеиваемого полотнища, тело накала располагается в 2-3 см от нагреваемых поверхностей. Затем включают инфракрасные излучатели, машина прогревается в течение 15-25 сек., после чего начинается подплавление битума на нижней поверхности полотнища, которое длится 1-3 с., после чего установку вручную продвигают вдоль раскатанного рулона. Прогретое полотнище прижимается валиком к основанию, которое нагревается одновременно с полотнищем. Степень разогрева контролируется по ширине полоски битума, выдавленного из-под рулона: валик стекающего битума должен быть толщиной около 1 см. Благодаря быстрому поверхностному разогреву покровные слои размягчаются только на 0,5-0,8 мм, т.е. разогревается только малая часть вяжущей массы.
     Таким образом, установку начинают двигать через 15-25 сек. после включения. Контроль начала движения осуществляется визуально, после появления легкой дымки из-под рулона: нагрев и подплавление покровного слоя происходит только с наплавляемой стороны, с другой стороны материал сохраняется без изменений. При остановке движения посредине рулона раму с нагревательными элементами отворачивают вверх, чтобы исключить перегрев материала. Время прикатки 10-метрового рулона составляет 3-10 минут (в зависимости от модификации машины и времени года).
     Малогабаритная установка ИКО-500 состоит только из одного нагревательного элемента, закрепленного на раме с ручкой (рис. 3), за которую рабочий держит этот аппарат.
     Для подключения каждой из указанных машин к внешней сети напряжением 380/220 В используется специальный электрощит управления. Масса щита 10 кг. Подключение к внешней сети осуществляется кабелем типа КГ. Цепь управления питается через понижающий трансформатор напряжением 36 В. Электрощит предусматривает подключение одновременно двух агрегатов.
     Особое внимание следует уделять следующим требованиям. Запрещается:

• Производить наклейку кровельных материалов в присутствии огня (конструкция машины и детали не рассчитаны на такой высокотемпературный режим работы).
• Допускать большое количество копоти на изоляторах и токопроводящих элементах машины. Копоть (т.е. уголь) является электрическим проводником и приводит к выгоранию токопроводящих элементов оборудования. Копоть появляется при возгорании битумных материалов в процессе выполнения работ, которое возможно только при халатном отношении оператора к своей работе.
• Допускать непосредственное облучение опорного катка (внутри секций опорного катка находятся резиновые амортизаторы, которые могут сгореть при перегреве, и теряется качество прикатки материалов, рулоны «морщатся»). Это может быть только при включении машины без заправленного рулонного материала, что не разрешается.
• Допускать замыкание элементов излучателя на корпус или между собой. Это приводит к разрушению излучателей.
• Работать без многослойного отражателя, входящего в конструкцию машины.
• Производить ремонт и касаться токопроводящих элементов конструкции без отключения автомата сети. Возможно самостоятельное включение оборудования при замыкании провода управления на корпус.
• Работа на оборудовании необученного персонала.

    На вновь приобретенном оборудовании следует проверить затяжку всех электрических контактов на машине и на электрощите.
    На каждом новом объекте нельзя начинать работы без предварительного профилактического обслуживания оборудования: следует мягкой щеткой стереть копоть с машины и вновь проверить затяжку электрических контактов (они ослабляются в процессе работы от постоянного нагрева - охлаждения). Проверить излучатели на межвитковое замыкание и возможность замыкания на корпус.
    Следует использовать подводящие провода с достаточным сечением. Малое сечение провода приводит к потере напряжения и, как следствие, - изменению частоты излучения.
    Обязательно полностью отключать электрооборудование (автомат на электрощите) в обеденных перерывах, при окончании работ и при неиспользовании оборудования.

Указание мер безопасности:

    К работе на машине с инфракрасными излучателями «ЛУЧ», ИКО-1000, ИКО-500 и др. допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста, изучившие всю техдокументацию и обученные обращению с машиной, а также прошедшие инструктаж по технике безопасности.
    Перед началом работы необходимо проверить исправное состояние защитного заземления.
    Оператор, работающий на машине, должен иметь группу по электробезопасности не ниже III.
    Не допускается работа при повреждённой изоляции кабеля или провода управления.
    Категорически запрещается производить какие-либо ремонтные или другие работы на машине, не отключив автомат на электрощите управления.
    Запрещается работать на кровле с использованием любого электрооборудования во время атмосферных осадков.
    Надлежит постоянно следить за исправностью выключателя на руле, который должен автоматически выключать машину при снятии рук с руля.
    При обнаружении в машине неисправности или напряжения на корпусе (бьёт током) необходимо работу прекратить и об этом сообщить руководителю работ.
    Ответственность и надзор за безопасностью эксплуатации машины возлагается налицо, ответственное за электрохозяйство, назначенное приказом.
    В целях пожаробезопасности запрещается:

• работать без оборудованного пожарного поста в зоне производства работ;
• хранить вблизи места работы легковоспламеняющиеся жидкости.

    В конце работы электрощит должен быть полностью отключён от внешней сети.
    Инфракрасная кровельная машина типа «ЛУЧ» не подлежит сертификации в области пожарной безопасности.
    При производстве кровельных работ машинами типа «ЛУЧ» в области техники безопасности следует соблюдать правила согласно СНиП, часть 3, глава 4.
    Работа машинами типа «ЛУЧ» на взрывоопасных объектах допускается только с разрешения соответствующих служб.
    Подключение ИКО-1000 или ИКО-500 к электрощиту управления кровельной машины (к иным электрощитам категорически запрещено) разрешается только дежурным электрикам или операторам, имеющим группу не ниже III и только по прилагаемой к паспорту электрической схеме.
    Данная технология и оборудование позволяют не разрушать современные кровельные материалы в процессе устройства рулонных кровель, что существенно увеличивает срок их службы. Одним из самых существенных достоинств новой технологии является отсутствие открытого пламени. На некоторых производственных предприятиях, нефте- и газоперерабатывающих; предприятиях химической, деревообрабатывающей, предприятиях пищевой промышленности применение открытого пламени запрещено.
    Высокое качество работ, выполненных ИК-методом, экологическая чистота, высокая производительность, пожаробезопасность делают эту технологию, отвечающей современным требованиям безопасности и качеству работ.

Выводы:

1. Воздействие инфракрасного излучения на кровельные материалы не влияет на их физико-механические показатели.
2. Предлагаемое оборудование обеспечивает качественную приклейку рулонного ковра на горизонтальной и вертикальной поверхностях, а также в труднодоступных местах.
3. Способ подплавления покровного слоя с применением ИК-метода не влияет на поведение материала в процессе эксплуатации.
4. Технология устройства кровель с применением ИК-метода позволяет выполнять экологически чистое устройство рулонного ковра: нет пережога материала (не выделяются легкие фракции из битума); при ремонте нет мусора (кусков старого ковра, битума и т.д.); срок службы материалов увеличивается до расчетного.
5. Представленная технология обеспечивает качественное выполнение работ по устройству и ремонту кровельного ковра и рекомендуется для применения в строительном производстве.

В настоящее время метод проходит внедрение в новом строительстве Комплекса перспективного развития и реконструкции г. Москвы