УДК 69.024.15
Б.С. УСТИНОВ, канд. техн. наук, профессор, Д.Б. УСТИНОВ, старший преподаватель, Брестский государственный технический университет, Республика Беларусь
Ключевые слова: технология, рубероидная кровля, кровельные работы, отложение пыли, транспортирование, механическое повреждение
Keywords: technology, roofing, roofing works, dust deposition, transportation, mechanical damage
В статье приводятся экономические и экологические обоснования целесообразности применения эффективных технических средств для перемещения грузов при производстве кровельных работ.
В технологии производства кровельных работ (новое строительство, эксплуатация, ремонт и реконструкция) в горизонтальном транспорте на покрытии объекта основной удельный вес трудоемкости и стоимости при перемещении грузов с ручными погрузо-разгрузочными работами составляет более 45% от суммарных затрат на транспортные процессы [1]. Особенно это характерно для кровельных систем большепролетных зданий, таких как торговые центры, спортивные, металлургические, машиностроительные, легкой промышленности, транспортные и другие объекты, когда протяженность путепроводов на покрытии может превышать 100 метров. И с этой проблемой строителям уже в стадии строительства приходится сталкиваться.
При проектировании современных зданий и сооружений стремятся закладывать в конструкции покрытий эффективные тепло- и гидроизоляционные кровельные материалы. Как правило, такие монтажные кровельные системы состоят из штучных утепляющих сборных плит (каменной ваты, пенополистирола), кровельных рулонных или армированных ПВХ-мембран и др., которые, как известно, обладают зыбкостью и упругостью, поскольку в таких решениях поверхности минераловатных и пенополистирольных утепляющих плит служат основанием для крепления рулонных мембранных кровельных гидроизоляционных материалов. Поверхностный слой подобного рода плит на покрытии непригоден для перемещения по ним колесных внутрипостроечных транспортных средств. От сосредоточенной пневмоколесной нагрузки мотороллеров или других тележек поверхности утепляющих плит подвергаются механическим повреждениям. На них образуются пластические (необратимые) деформации в виде бугристых неровностей, вмятин и других дефектов, ухудшающих качество последующих монтируемых верхних кровельных гидроизоляционных слоев. Причем по условиям технических требований на эксплуатируемых зданиях и сооружениях и готовых частях покрытий с мягкими кровлями не следует использовать для перемещения по ним транспортные средства с грузом. С этой проблемой постоянно сталкиваются службы по эксплуатации зданий, когда необходимо убрать с транспортированием пыль, мусор или снег с покрытий, выполнить непредвиденные локальные и текущие кровельные ремонтные работы с доставкой грузов.
В результате длительных наблюдений были выявлены особенности аэродинамики на промышленных зданиях Карагандинского металлургического комбината (КМК, Казахстан) и исследована кинематика воздушных потоков, включая и приземные области [2]. Ветровые потоки, действующие на комплекс разновысотных зданий со сложной системой надстроек на крышах, деформируются при обтекании зданий и изменяют характер вихреобразующих пыле- или снегонасыщенных воздушных потоков. Вблизи земной поверхности и плоскостей кровельных покрытий воздушные потоки сильно турболизируются с пульсацией скорости и направления ветра. Такие воздушные потоки обычно оставляют после себя отложения из пыли или снега в неудобных и труднодоступных местах для их уборки и транспортирования оттуда мусора.
На покрытиях зданий может откладываться не только промышленная технологическая пыль, но при сильном ветре срываемые потоками воздуха с поверхности почвы ее легкие составляющие и листва, которые интенсивно откладываются в зонах аэродинамической тени. С учетом господствующих ветров и их скоростного режима в районе строительства отмечается постоянство в характере отложения пыли (снега) на покрытиях зданий и сооружений, которое, кроме прочего, зависит от сложившейся архитектурно-планировочной системы застройки.
Разновысотные и сложные профили многопролетных зданий, сочетающих низкие и высокие надстройки (аэрационные фонари, парапеты, инженерное оборудование и др.), представляют некоторые особенности с точки зрения аэродинамики. Такие сложные профили кровельных покрытий являются плохо обтекаемыми препятствиями с угловатостями между парапетными стенками и межфонарными разрывами, в которых интенсивно возникают воздушные вихреобразования. Воздушные потоки, насыщенные пылью, обтекающие конструкционные препятствия на кровлях, в зонах аэродинамической тени теряют часть своей энергии, и пыль оседает в этих местах (рис. 1).
Пыль, заполняя ендову между вертикальной поверхностью парапета, своей нарастающей массой постепенно выжимает отслаиваемый от основания рулонный кровельный ковер в сторону ската крыши. Давление от пыли настолько интенсивно, что образуются волнообразные складки на кровельном ковре со сквозными трещинами на их изломах (рис. 2).
Мелкодисперсная пыль и разрушаемая защитная гравийная посыпка с потоками атмосферной воды приводят к заиливанию водоприемных воронок на кровле, над которыми в ендовах формируются обширные участки под толстым слоем воды (рис. 3). Атмосферная вода просачивается через разрушенные места на кровле и способствует возникновению необратимых дефектов.
На несущих конструкциях покрытия образуются подтеки, появляется коррозия узловых напряженных соединений и ухудшается их несущая способность. Создается критическая и непредсказуемая аварийная ситуация, когда совершенно неожиданно и мгновенно происходит обрушение перегруженного пылью покрытия (рис. 4). А это приводит не только к разрушению строительных конструкций зданий, затяжной и убыточной остановке производства с поломкой технологического оборудования, но и к гибели людей.
В таких ситуациях чаще всего ответственность за все последствия после аварийных обрушений конструкций возлагают на проектировщиков и строителей за их «просчеты» в работе. Хотя при разработке проекта и строительстве объекта соблюдались все существующие нормативные требования. В статье неслучайно уделено значительное внимание сведениям, касающимся эксплуатационного состояния большепролетных покрытий не только на промышленных, но и на гражданских зданиях, находящихся в черте сложившейся городской застройки.
Непредсказуемость погодных условий с неожиданными ураганными ветрами, пыльными или снежными бурями может являться причиной предаварийных ситуаций. При этом на поверхностях большепролетных покрытий в результате их (исключительно своих) аэродинамических характеристик в различных местах концентрируются промышленная или приземная пыль, листва, снег и различный мусор. Забиваются и заиливаются водоприемные воронки, образуются локальные мешки из пыли или снега с концентрацией неравномерной и критической нагрузки на отдельных ослабляемых несущих элементах покрытия.
Такие труднодоступные места на покрытиях могут располагаться на большом отдалении от участков пристенной установки подъемников, что влечет исключительно ручную работу по уборке и транспортировке отложений из пыли, снега и мусора. Обычно очистка покрытий эксплуатационниками производится нерегулярно и недостаточно интенсивно, в том числе из-за опасения механического повреждения мягкой кровли. А если учесть значительную протяженность транспортных путей на большепролетных покрытиях, то челночное и частое использование тележек с грузом неизбежно приведет к порче поверхностного гидроизоляционного слоя из мягких кровельных материалов.
Это обстоятельство ограничивает возможности эксплуатационников и строителей-кровельшиков по механизации транспортирования грузов по крыше.
На рулонных кровлях, а также из мастик, эластомерных пленочных и мембранных материалов с защитным слоем из окрасочных составов (кровли с ограниченным хождением) в зонах размещения на них оборудования нормами [3] предусматривается выполнение ходовых дорожек и площадок. Эти транспортные путепроводы выполняют из битумно-полимерных плит заводского изготовления, бетонных плит, а также из решетчатых деревянных щитов из брусков толщиной не менее 30 мм из огнезащитной древесины по ГОСТ 30219 и ГОСТ 20022.2.
Однако такие элементы путепроводов невозможно массово применять в построечно-ремонтных кровельных работах и в условиях эксплуатации покрытий из-за высокой стоимости, трудоемкости их изготовления и применения, малой оборачиваемости.
Из уроков обрушений покрытий следует, что необходимо учредить специальную службу с возложением на нее функций тщательного контроля за эксплуатацией большепролетных покрытий, особенно на корпусах с опасным характером производства и сооружениях с массовым пребыванием в них людей. При этом данные службы должны располагать соответствующими техническими средствами, обладающими мобильностью, надежностью с использованием их при экстренном и оперативном удалении пылевых и мусорных отложений с кровли и выполнении на ней неотложных локальных ремонтно-восстановительных работ. Если говорить о горизонтальном путепроводе на покрытии, то он должен быть выполнен из инвентарных сборных и легких элементов, позволяющих прокладывать из них протяженные ходовые дорожки для пневмоколесного ручного и малогабаритного механизированного транспорта. Такие путепроводы предлагается изготавливать из резинотканевых материалов.
Транспортные путепроводы из сборных резинотканевых элементов
На горнодобывающих, металлургических, строительных, транспортных и других предприятиях, на которых широко используют ленточные конвейеры, существует проблема утилизации старых лент.
Такие конвейерные ленты состоят из резинотканевой основы с послойным тяговым каркасом и наружными резиновыми обкладками с плоскими поверхностями по ГОСТ 20-85. Ширина лент составляет 300-1500 мм и толщина 5-15 мм. Бывшие в употреблении конвейерные ленты (отходы производства) целесообразно использовать вторично для изготовления из них легких сборных элементов путепроводов. Резинотканевые конвейерные ленты предварительно сортируют, отбирают полотнище без потертостей, разрывов и расслоений, из которых затем раскраивают и нарезают необходимые листы. Приняты два типа однотипных листов: прямоугольные и треугольные толщиной 10-15 мм [4, 5].
Прямоугольные листы в плане имеют размер 2400×800 мм (1,92 м2), а длина катета равностороннего треугольного листа – 800 мм. На кромках листов с определенным шагом друг от друга находятся сквозные отверстия, обрамленные металлическими ободками. Эти отверстия предназначены для соединения листов между собой связками из прочного капронового шпагата. Собирают их в следующей последовательности. В зависимости от ширины колеи транспортных средств и наличия поворотных участков на основание под кровлю (либо непосредственно на мягкую кровлю) укладывают прямоугольные и треугольные листы встык с размещением отверстий в створе друг с другом. Через отверстия пропускают шпагат и связывают между собой. Причем соединять эти листы между собой можно с помощью специального монтажного крючка. Монтажный крючок изготавливают из круглого стального стержня диаметром 5-6 мм, который сгибают вдвое, а в месте изгиба образуют отверстие. Затем этой заготовке придают форму монтажного крючка, а для обеспечения дополнительной жесткости стержни в отдельных местах между собой прихватывают электросваркой. Конец крючка пропускают через два монтажных отверстия смежных объединенных между собой листов, а в отверстие на конце крючка вдевают капроновый шпагат. После чего крючок извлекают из монтажных отверстий и одновременно протягивают через них капроновый шпагат (рис. 5).
Для прочного соединения листов ходовых дорожек путепровода шпагат через монтажные отверстия может быть пропущен несколько раз. Кроме того, с помощью монтажных крючков удобно перемещать и укладывать инвентарные листы ходовых дорожек. Разбирают дорожки в обратной последовательности.
Легкие резинотканевые листы ходовых дорожек транспортабельны, обладают высокой и многократной оборачиваемостью, не требуют много места для складирования, удобны и безопасны в эксплуатации, быстро и легко собираются и разбираются. Из таких сборных инвентарных листов можно собирать не только ленточные путепроводы, но и площадки для складирования материалов и различного оборудования. Путепровод из инвентарных резинотканевых листов можно выполнять с различной развязкой и под разными углами, что необходимо на большепролетных покрытиях с большими площадями сложного профиля. Прорезиненная ткань ходовых дорожек стойка к температурно-влажностным воздействиям, маслам и другим агрессивным средам. Благодаря многослойной переплетенной конструктивной структуре резинотканевых лент при перемещении по ним грузов колесная сосредоточенная нагрузка равномерно распределяется на их поверхностях без необратимых деформаций самих ходовых дорожек и поверхностного слоя кровельного покрытия. Кроме того, площадки, вымощенные из сборных резинотканевых листов, воспринимают все ударные нагрузки от оборудования и различных грузов, защищая кровлю от механических повреждений. Долговечность путепроводов из сборных резинотканевых листов позволяет оставлять их на кровлях для постоянной эксплуатации на существующих покрытиях многопролетных зданий и сооружений.
Для пневмоколесных ручных и механических транспортных средств путепровод на кровельном покрытии из сборных резинотканевых листов (ходовых дорожек) собирают разной ширины. Если для перемещения грузов на покрытии использовать грузовой мотороллер «Муравей» ТГА-200К, то ширина колеи путепровода должна быть не менее 1500-1600 мм, а при использовании ручных тележек – не менее 800 мм.
При производстве построечно-ремонтных кровельных работ, например, на многопролетном корпусе с размерами в плане 144×72 м (рис. 6) необходимо будет собрать на кровельном покрытии путепровод из ходовых дорожек протяженностью 150 м. Площадь покрытия разбивают на захватки, определяют наиболее удобный, короткий и доступный путь перемещения кровельных материалов с доставкой их от приобъектного склада до места укладки на промежуточных площадках на покрытии или непосредственно до рабочей зоны. Направления грузопотоков и, соответственно, путепроводов на покрытии должны быть увязаны с характером производства работ, расстановкой подъемников и рукавных транспортирующих вертикальных трубопроводов.
В рассматриваемом примере технологической схемы производства кровельных работ при наличии 3-х захваток ходовые дорожки переставляются (оборачиваются) трижды. В действительности же, например, на многопролетных зданиях с покрытиями сложного профиля с фонарями и перепадами высот оборачиваемость ходовых дорожек может быть многократной. А это является положительной особенностью, если сравнивать с малоэффективными (базовый вариант) деревянными дорожками, которые быстро выходят из строя.
При ремонте и реконструкции кровельных покрытий, а также при выполнении эксплуатационных работ, связанных с уборкой и транспортировкой мусорных отложений с кровли, путепроводы из ходовых дорожек должны замыкаться на пристенных рукавных трубопроводах (рис. 7). В этом случае все отходы строительного производства, пыль и мусор с кровли убирают без использования механических подъемников через рукавный трубопровод, которые под собственным весом сбрасываются на землю на площадки-накопители. Использование такой системы горизонтального и вертикального транспорта позволяет резко поднять производительность труда, сократить сроки работы, снизить расход электроэнергии и не загрязнять окружающую среду. Выбор средств горизонтального и вертикального транспорта и видов путепроводов в каждом конкретном случае решается путем сравнения. Предпочтение отдается тому варианту, который при меньших затратах обеспечивает минимальную себестоимость транспортных перемещений. Последнее определяется по формуле:
С = Σ Е + Σ Э → min,
где С – суммарные затраты; Σ Е – сумма единовременных затрат; Σ Э – сумма эксплуатационных затрат за все время эксплуатации (оборачиваемость) путепроводов, обслуживающих строительство и эксплуатируемые объекты.
В процессе использования ходовых дорожек должны учитываться минимальные отходы и потери, возникающие при обработке их на месте работ и при укладке в путепровод. Размеры отходов и потерь могут быть определены по формуле:
НП = КОБ Н,
где НП – размеры потерь и отходов ходовых дорожек от потребности, м2; КОБ – коэффициент, учитывающий число оборотов ходовых дорожек и возвратную стоимость после последующего оборота; Н – потребность ходовых дорожек на первоначальное устройство путепроводов, м2.
Потери ходовых дорожек от их оборачиваемости НОБ определяются по формуле:
НОБ = Н (ПИЗН / 100),
где ПИЗН – процент износа ходовых дорожек, %.
Эти расчеты позволяют определить эффективность применения ходовых дорожек при единовременных затратах. Однако их массовое использование позволяет решать проблемы строительных технологий и эксплуатационной надежности большепролетных зданий и сооружений с большим эффектом.
Выводы:
Применение минеральной ваты и пенополистирола в качестве плитных теплоизоляционных материалов на покрытиях создает проблему кровельщикам в условиях строительства или ремонта, когда приходится перемещать по их поверхности грузы с помощью малогабаритных транспортных средств. Упругие и сминаемые материалы от колесной нагрузки деформируются, появляются необратимая бугристость и изломы на поверхности плит, которые служат основанием для крепления последующих верхних кровельных слоев из мягких материалов. В результате снижается качество и надежность конструкции.
Отложение и накопление промышленной и почвенной пыли, снега и мусора на кровельных большепролетных покрытиях, связанных исключительно с их аэродинамическими характеристиками, может привести к забиванию водоприемных воронок, коррозии и деструкции материалов, критической перегрузке несущих строительных конструкций, которые неожиданно и мгновенно могут выйти из строя и обрушиться. Поэтому службы по надзору за состоянием надежности зданий и сооружений должны работать на опережение и выявлять эксплуатационное состояние кровельных покрытий с немедленным проведением профилактических мероприятий.
На мягких кровлях из мастики, эластомерных пленочных, рулонных и мембранных материалов при строительстве и эксплуатации рекомендуется использовать горизонтальные путепроводы из инвентарных резинотканевых сборных ходовых дорожек. Такие ходовые дорожки удобны и надежны в эксплуатации, обладают многократной оборачиваемостью без появления послемонтажных дефектов, позволяют быстро осуществлять монтаж и демонтаж. Из них можно создавать протяженные путепроводы с разводкой на пересечениях большепролетных покрытий. А это обеспечивает системную уборку пыли и мусора с кровельных покрытий, предупреждая аварийные ситуации.
Массовое производство инвентарных сборных элементов ходовых дорожек может быть налажено из отходов производства – бывших в употреблении резинотканевых конвейерных лент. Такое производство может осуществляться на основе коммерциализации с выгодой для предприятий, утилизирующих эти отходы, строителей, подразделений, эксплуатирующих здания, и экологических служб. Кроме того, ходовые дорожки могут быть с пользой применены для повышения качества работ при выполнении бетонных работ (включая устройство стяжек) на больших площадях строительных объектов с целью защиты свежеуложенной бетонной поверхности от механических повреждений.
Библиографический список
1. Устинов Д.Б. Технология удаления защитного гравия при восстановлении рулонной кровли // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, № 9, 2013, с. 28-32.
2. Устинов Б.С. О пылеотложении на покрытиях промышленных зданий Карагандинского металлургического комбината. Реферативная информация. Серия IV, выпуск 3. – М.: ЦИНИС Госстроя СССР, 1978, с. 7-10.
3. СНБ 5.08.01-2000. Кровли. Технические требования и правила приемки, – Минск, п.п. 5.13 и 5.14.
4. Устинов Б.С. А. с. №1351986. Ходовые мостики. Б.и., 1987, № 42.
5. Рекомендации по проектированию и ремонту рулонных кровель с переработкой рубероидных отходов в вяжущий порошок, применяемый вторично в устройстве дренирующей системы восстанавливаемой крыши для осушения теплоизоляции: Р5.08.059.09. / УО БрГТУ, разработчики – Устинов Б.С., Устинов Д.Б. – Минск: РУП «Стройтехнорм», 2009, п. 6.8.
