Гонт асфальт - Asphalt shingle

Коньковый колпак на крыше из битумной черепицы с 3 выступами состоит из отдельных «выступов» черепицы, загнутых по коньку и прибитых гвоздями, частично перекрывающих друг друга.

Битумная черепица представляет собой тип стены или крышу гальки , которая использует асфальт для гидроизоляции. Это один из наиболее широко используемых кровельных покрытий в Северной Америке, поскольку он имеет относительно недорогую начальную стоимость и довольно прост в установке.

История

Асфальтовая черепица - это американское изобретение Генри Рейнольдса из Гранд-Рапидс, штат Мичиган. Впервые они были использованы в 1903 году, а к 1911 году стали повсеместно использоваться в некоторых частях Америки, а к 1939 году было произведено 11 миллионов квадратов черепицы. США Национальный совет по вопросам пожарной безопасности Underwriters кампании исключить использование древесины черепицы на крышах была фактором, способствующим росту популярности асфальта черепицы в течение 1920 - х годов. Предшественник этой черепицы был впервые разработан в 1893 году и назвал кровлю, подготовленную из асфальта, которая была похожа на рулонную кровлю из асфальта без поверхностных гранул. В 1897 году на поверхность были добавлены гранулы сланца, чтобы сделать материал более прочным. Типы испытанных гранул включали слюду, раковины устриц, сланец, доломит, летучую золу, кремнезем и глину. В 1901 году этот материал впервые разрезали на полосы для использования в качестве черепицы с одним и несколькими язычками.

Сначала вся черепица была органической с основным материалом, называемым войлоком , который в основном представлял собой хлопчатобумажную тряпку до 1920-х годов, когда хлопковая тряпка стала дороже и стали использоваться альтернативные материалы. Другие органические материалы, используемые в качестве войлока, включали шерсть, джут или манилу и древесную массу. В 1926 году Асфальтовая черепица и Научно-исследовательский институт Национального бюро стандартов протестировали 22 типа экспериментальных войлок и не обнаружили существенных различий в характеристиках. В 1950-х годах начали использоваться самоуплотняющиеся и наносимые вручную клеи, чтобы предотвратить повреждение черепичных крыш ветром. Стандарт дизайна заключался в том, что самоуплотняющиеся полоски клея должны полностью склеиваться через шестнадцать часов при 140 ° F (60 ° C). Также в 1950-х годах было проведено тестирование использования скоб 34 дюйма (19 мм) вместо кровельных гвоздей, показавшее, что они могут работать так же хорошо, как гвозди, но с шестью скобами по сравнению с четырьмя гвоздями. В 1960 году основания для матов из стекловолокна были введены с ограниченным успехом; Более легкая и гибкая черепица из стекловолокна оказалась более восприимчивой к ветру, особенно при отрицательных температурах. Более поздние поколения черепицы, построенной с использованием стекловолокна вместо асбеста, обеспечивали приемлемую прочность и огнестойкость. Также в 1960-х годах было проведено исследование ущерба, наносимого градом, который, как было установлено, происходит, когда град достигает размера более 1,5 дюймов (38 мм).

Ассоциация производителей асфальтовых кровельных покрытий (ARMA) сформировала Целевую группу по сильному ветру в 1990 году для продолжения исследований по улучшению ветроустойчивости гальки. В 1996 году было создано партнерство между представителями индустрии страхования имущества США, Институтом безопасности бизнеса и дома и Лабораторией андеррайтеров (UL) с целью создания системы классификации ударопрочности для кровельных материалов. Система, известная как UL 2218, установила национальный стандарт ударопрочности. Впоследствии страховщики предложили скидки на полисы по строениям из черепицы, которые имели наивысшую классификацию воздействия (класс 4). В 1998 году комиссар по страхованию штата Техас Элтон Бомер поручил Техасу предоставлять премиальные скидки держателям полисов, которые устанавливают крыши класса 4.

Типы

Асфальтовая черепица на доме в Авалоне, Нью-Джерси

Для изготовления битумной черепицы используются два типа основных материалов: органическая черепица и стекловолокно . Оба изготовлены аналогичным образом: на пропитанном асфальтом основании, покрытом с одной или обеих сторон асфальтом или модифицированным асфальтом, открытая поверхность пропитана сланцем, сланцем, кварцем, стекловидным кирпичом, камнем или керамическими гранулами, а нижняя -сторона обработана песком, тальком или слюдой для предотвращения прилипания черепицы друг к другу-перед использованием.

Гранулы верхней поверхности блокируют ультрафиолетовый свет, который вызывает разрушение черепицы, обеспечивает некоторую физическую защиту асфальтового ядра и обеспечивает цвет - более светлые оттенки предпочтительны из-за их теплоотражающей способности в солнечном климате, более темные в более холодных - из-за их поглощения. Некоторые черепицы содержат медь или другие биоциды, добавленные на поверхность, чтобы предотвратить рост водорослей. Самоуплотняющиеся ленты входят в стандартную комплектацию на нижней стороне черепицы, чтобы обеспечить сопротивление подъему при сильном ветре. Этот материал обычно представляет собой известняк или смолы, модифицированные летучей золой, или битум, модифицированный полимерами. Американское общество инженеров-строителей ASTM D7158 - это стандарт, который в большинстве норм жилищного строительства США используется в качестве стандарта ветроустойчивости для самых прерывистых, крутых крыш (включая асфальтовую черепицу) со следующими оценками класса: Класс D - Принято при базовой скорости ветра до 90 миль / ч (140 км / ч) включительно; Класс G - прошел при базовой скорости ветра до 120 миль / ч (190 км / ч) включительно; и Класс H - прошел при базовой скорости ветра до 150 миль / ч (240 км / ч) включительно. Добавка, известная как стирол-бутадиен-стирол (SBS), иногда называемая модифицированным или прорезиненным асфальтом , иногда добавляется к асфальтовой смеси, чтобы сделать черепицу более податливой, устойчивой к термическому растрескиванию и более устойчивой к повреждениям от града. Некоторые производители используют тканевую основу, известную как холст, на обратной стороне черепицы, чтобы сделать их более ударопрочными. Большинство страховых компаний предлагают домовладельцам скидки на использование черепицы с ударопрочностью 4-го класса.

Органический

Органическая черепица состоит из основы из органических материалов, таких как макулатура, целлюлоза, древесное волокно или другие материалы. Его пропитывают асфальтом, чтобы сделать его водонепроницаемым, затем наносят верхнее покрытие из липкого асфальта, покрытого твердыми гранулами. Такая черепица содержит примерно на 40% больше асфальта на единицу площади, чем черепица из стекловолокна. Их органическое ядро ​​делает их более уязвимыми к пожару, что приводит к максимальному классу огнестойкости «B» FM . Кроме того, в холодную погоду они менее хрупкие, чем черепица из стекловолокна.

Ранние версии на основе древесных материалов были очень прочными и трудными для разрыва, что было важным качеством до того, как на нижнюю сторону черепицы были добавлены самоуплотняющиеся материалы, чтобы скрепить их с нижним слоем. Кроме того, некоторая органическая черепица, произведенная до начала 1980-х годов, может содержать асбест.

Стекловолокно

Армирование стекловолокном было разработано в качестве замены асбеста в органической черепице. Стекловолоконные черепицы имеют базовый слой из стекловолокна армирующего мата , изготовленного из влажных, случайным образом уложенного стеклянных волокон , соединенных с мочевиной - формальдегидной смолой . Затем мат покрывают асфальтом, содержащим минеральные наполнители, чтобы сделать его водонепроницаемым. Такая черепица лучше противостоит возгоранию, чем черепица с органическими / бумажными матами, что дает ей право на высокий класс «А». Плотность площади обычно составляет от 1,8 до 2,3 фунтов на квадратный фут (8,8–11,2 кг / м 2 ).

Битумная черепица из стекловолокна постепенно начала вытеснять органическую фетровую черепицу и к 1982 году обогнала их в использовании. Повсеместное повреждение урагана во Флориде в 1990-х годах побудило промышленность придерживаться 1700-граммового значения прочности на разрыв готовой битумной черепицы.

В соответствии с разделами 1507.2.1 и 1507.2.2 Международного строительного кодекса 2003 года, битумная черепица должна использоваться только на уклонах крыши, состоящей из двух вертикальных и 12 горизонтальных ( уклон 17% ) или более единиц . Асфальтовую черепицу следует крепить к прочно обшитым настилам. Более пологие склоны требуют кровельного покрытия из асфальтобетона или другой кровельной обработки.

Архитектурный или три вкладки

Асфальтовая черепица бывает двух стандартных вариантов дизайна: архитектурная (также известная как размерная) черепица и черепица с тремя выступами. Трехлепестковая черепица - это, по сути, плоская простая черепица одинаковой формы и размера. В них используется меньше материала, они тоньше, чем архитектурная черепица, поэтому они легче и дешевле как в отношении материала, так и в отношении монтажа. Они также не служат так долго и предлагают гарантии производителя на столько же, сколько хорошая архитектурная битумная черепица. Три вкладки по-прежнему чаще всего устанавливаются в домах с более низкой стоимостью, например, в домах, сдаваемых в аренду. Однако их популярность снижается в пользу архитектурного стиля. Размерная или архитектурная черепица толще и прочнее, различается по форме и размеру и более эстетична; более четкие, случайные линии тени лучше имитируют внешний вид традиционных кровельных материалов, таких как деревянная черепица. Результат - более естественный, традиционный вид. Хотя установка и более дорогая, они имеют более длительную гарантию производителя, иногда до 50 лет - обычно пропорциональную, поскольку практически все кровли из битумной черепицы заменяются до истечения такого срока. В то время как черепицу с тремя выступами обычно необходимо заменять через 15–18 лет, черепица Dimensional обычно прослужит 24–30 лет.

Качества

Асфальтовая черепица обладает различными качествами, которые помогают ей выдерживать повреждения и обесцвечивание, вызванные ветром, градом или огнем.

  • Американское общество испытаний материалов (ASTM) разработало спецификации для черепицы: ASTM D 225-86 (Битумная черепица (органический войлок), покрытая минеральными гранулами) и ASTM D3462-87 (Битумная черепица, сделанная из стеклянного войлока и покрытая минеральными гранулами). ), ASTM D3161, Стандартный метод испытаний ветроустойчивости асфальтовой черепицы (2005 г.),
  • Доступны многие формы и текстуры битумной черепицы: 3 выступа, струйная, "фирменный разрез", Art-Loc, t-lock, стяжной замок и т. Д. Архитектурная (ламинированная) черепица представляет собой многослойную ламинированную черепицу, которая дает более разнообразную , придавая поверхности крыши визуальный эффект контура и повышая водонепроницаемость. Эта черепица разработана, чтобы избежать повторяющихся рисунков в ее внешнем виде. Линии бедра и гребня могут иметь любую стандартную черепицу с тремя язычками, вырезанную по размеру. Производители также делают специализированную черепицу для этих участков. Также требуется стартовая черепица, и, поскольку она не видна после завершения установки, здесь используется дополнительная черепица (обычно называемая «отходами»). Однако производители также делают специализированную черепицу стартового ряда. Использование специальной черепицы для гребня / бедра и использование специальной черепицы начального ряда приводит к снижению затрат на рабочую силу в обмен на увеличение стоимости материалов. Ламинированная черепица тяжелее и долговечнее, чем традиционная черепица с тремя язычками.
  • Солнечно-отражающая черепица помогает снизить затраты на кондиционирование воздуха в жарком климате, поскольку является лучшей отражающей поверхностью .
  • Ущерб от ветра : битумная черепица имеет разную устойчивость к повреждению ветром. Битумная черепица с самым высоким сопротивлением растяжению крепежа, прочностью сцепления самоклеящегося клея, правильно прибитая гвоздями, лучше всего противостоит повреждению ветром. В районах с сильным ветром можно принять дополнительные меры, чтобы закрепить прочную подкладку и / или заделать швы фанеры на случай, если черепица оторвется. UL 997 Ветеростойкость подготовленных кровельных материалов класс 1 - лучший стандарт ветроустойчивости крыши, а ASTM D 3161 класс F - лучший по прочности сцепления.
  • Ущерб от града : град может повредить асфальтовую черепицу. По ударопрочности лучше всего подходит UL 2218 Class 4. Это увеличивает выживаемость от града, но черепица с возрастом становится более восприимчивой к повреждениям от града.
  • Огнестойкость : лесные пожары и другие внешние пожары могут привести к возгоранию крыш. Битумная черепица из стекловолокна имеет лучший класс А, рейтинг распространения пламени, основанный на испытаниях UL 790 и ASTM E 108. Органическая черепица имеет класс C.
  • Устойчивость к водорослям Считается, что водоросли не могут повредить битумную черепицу, но это может быть нежелательно с эстетической точки зрения. Для предотвращения обесцвечивания из-за роста водорослей на крыше используются различные методы обработки. Мох питается водорослями и любым другим мусором на крыше. Некоторые производители предлагают 5-10-летнюю гарантию против роста водорослей на их устойчивой к водорослям черепице.
  • Фиксирующая черепица : Специальная битумная черепица предназначена для фиксации вместе, называемой стяжным замком или Т-образным замком.
  • Долговечность Долговечность черепицы оценивается по гарантийному сроку службы, от 20 лет до пожизненной гарантии. Однако заявленная гарантия не является гарантией долговечности. Гарантия производителя черепицы может быть пропорциональной стоимости ремонта, распространяться только на материалы, иметь разные гарантийные сроки для различных типов повреждений и переходить к другому владельцу.
Трехслойная кровля из битумной черепицы в хорошем состоянии.

Опоясывающий лишай, как правило, сохраняется дольше там, где погода остается постоянной, либо постоянно теплой, либо постоянно прохладной. Термический шок может повредить черепицу, если температура окружающей среды резко изменится в течение очень короткого периода времени. «Эксперименты ... показали, что основной причиной старения битумной черепицы является тепловая нагрузка». Со временем асфальт окисляется и становится хрупким. Ориентация крыши и вентиляция могут продлить срок службы крыши за счет снижения температуры. Битумную черепицу не следует наносить при температуре ниже 10 ° C (50 ° F), поскольку каждая черепица должна прилегать к нижнему слою, чтобы сформировать монолитную структуру. Нижележащий асфальт необходимо размягчить под воздействием солнечного света и тепла для образования надлежащего сцепления.

Более быстрый износ битумной черепицы вдоль карниза.JPG Разрушение битумной черепицы приводит к протечке крыши.JPG
Слева: Пример более быстрого износа битумной черепицы вдоль карниза из-за стекающей по крыше воды. Справа: сильная усадка, приводящая к отрыву всех створок. Вода, стекающая по крыше, может просачиваться через открытые гвозди во внутреннее пространство.

Защитные свойства битумной черепицы в первую очередь связаны с длинноцепочечными углеводородами, пропитывающими бумагу. Со временем на жарком солнце углеводороды размягчаются, и когда идет дождь, углеводороды постепенно вымываются из черепицы и опускаются на землю. Вдоль карнизов и сложных линий крыши проходит больше воды, поэтому в этих областях потери происходят быстрее. В конце концов, потеря тяжелых масел приводит к усадке волокон, обнажая шляпки гвоздей под щитками черепицы. Усадка также разрушает поверхностный слой песка, прилипший к поверхности бумаги, и в конечном итоге заставляет бумагу саморазрываться. Как только шляпки гвоздей обнажены, вода, стекающая по крыше, может просочиться в здание вокруг стержня гвоздя, что приведет к гниению строительных материалов крыши и повреждению потолка и краски изнутри из-за влаги.

Обслуживание

Циклы влажных и сухих условий окружающей среды, а также органические ростки, такие как водоросли и лиственные лишайники и древесные остатки, которые остаются на черепице, вызовут преждевременное ухудшение как химических, так и физических процессов. Регулярно выполняемое физическое удаление мусора, а также физическое или химическое удаление органических наростов (например, с использованием осторожно нанесенного и тщательно промытого раствора сульфата меди, хлорида цинка или другого раствора) может продлить срок службы кровельных материалов из асфальта. Рост водорослей и мха можно предотвратить, установив цинковые или медные полосы или проволоку на коньке и через каждые четыре-шесть футов вниз по крыше; рост черных водорослей можно удалить с помощью раствора отбеливателя.

Утилизация и переработка

Методы утилизации

Согласно исследованию 2007 года, проведенному Агентством по охране окружающей среды США (EPA), в Соединенных Штатах ежегодно образуется около 11 миллионов тонн отходов от асфальтовой черепицы, причем наиболее распространенным методом утилизации является захоронение . Тем не менее, битумная черепица может быть переработана.

Утилизация отходов

Рекуперативная битумная черепица (RAS) может быть разбита и включена в асфальтобетонные смеси, которые используются для формирования тротуаров и дорожных покрытий. УЗВ являются привлекательным компонентом переработанных асфальтобетонных смесей, в первую очередь из-за относительно высокого содержания в них асфальтобетона, который действует как связующий элемент в асфальтобетоне.

Существует две формы УЗВ: черепица после изготовления, которую регенерируют из заводских отходов, и черепица после потребителя, которая утилизируется по окончании срока службы (также называемая «отрывной»). Большая часть отходов битумной черепицы поступает из бытовой химии. Постпотребительские УЗВ имеют менее привлекательные свойства для вторичной переработки, в первую очередь потому, что асфальтобетонный цементный компонент черепицы естественным образом затвердевает в течение срока службы, что приводит к повышению жесткости, температуры плавления и склонности к усталостному растрескиванию. Постпотребительский УЗВ также требует дополнительной обработки, такой как удаление гвоздей и других металлических отходов с помощью магнитного сита.

Переработанные асфальтовые смеси могут содержать УЗВ, полученное после производства и / или после потребления, при условии, что качество вяжущего асфальтобетонного цемента проверено и учтено. Выдержанные связующие обычно комбинируются с мягким первичным асфальтовым связующим и / или омолаживающими добавками для получения связующего, которое является работоспособным и устойчивым к усталостному растрескиванию. Стандартная практика определения качества связующего в УЗВ и его смешивания с первичным связующим была установлена ​​Американской ассоциацией государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO). Было продемонстрировано, что когда связующее вещество УЗВ комбинируется с первичным связующим низкосортным, оно обеспечивает некоторые полезные свойства, такие как повышенная устойчивость к колейности.

В 2019 году асфальтобетонные заводы приняли около 1,1 миллиона тонн УЗВ . Из них примерно 423 тысячи тонн были предварительно обработаны, 334 тысячи тонн были необработанной черепицей после изготовления и 277 тысяч тонн были необработанной черепицей после потребителя.

Проблемы здоровья и безопасности

Использование УЗВ в переработанных асфальтобетонных смесях полностью запрещено в 10 штатах, и в большинстве штатов, где разрешено использование УЗВ, его использование ограничивается определенными секторами и типами дорожного покрытия. Основная причина, по которой существуют ограничения на использование УЗВ, - это редкое присутствие асбеста в битумной черепице, изготовленной до начала 1980-х годов. Хотя срок службы типичной кровли из битумной черепицы составляет примерно 25 лет, остаются проблемы из-за практики укладки недавно установленной черепицы поверх старой.

Помимо черепицы, асбест также был обнаружен в войлочной бумаге, рулонной кровле, красках / покрытиях для крыш, конопатке и мастике, все из которых могут присутствовать в отходах битумной черепицы после потребления, принимаемых асфальтными заводами. Тем не менее, испытания показали, что процентное содержание асбестосодержащей черепицы после употребления в пищу невелико. В 2007 году обследование более 27 000 проб, проверенных на 9 различных объектах, выявило асбест менее чем в 1,6% проб.

Национальная ассоциация асфальтобетонных покрытий продолжает рекомендовать, чтобы все УЗВ после потребителя проверялись на наличие асбеста и чтобы все операции по переработке имели план управления асбестом.

Асфальт также естественным образом содержит полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые могут вымываться из запасов УЗВ или выделяться при нагревании УЗВ. Некоторые ПАУ канцерогены и могут подвергнуть рабочих опасности. Повторное использование УЗВ может привести к выбросам ПАУ, однако нет доказательств того, что выбросы ПАУ ниже, когда вместо УЗВ используется чистый асфальт.

использованная литература

внешние ссылки