Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Исследование общих закономерностей разрушения многослойных кровель и систематизация сведений об их дефектах, повреждениях и методах ремонта 13
1.1. История развития многослойных кровель и область их применения. 13
1.2. Исследование общих закономерностей разрушения многослойных кровель 20
1.2.1. Агрессивные воздействия и их роль в разрушении многослойных кровель 20
1.2.2. Влияние дефектов и повреждений на снижение износостойкости многослойных кровель 36
1.3. Определение допустимых технологических решений по ремонту многослойных кровель 56
1.3.1. Анализ эффективности известных методов ремонта многослойных кровель 56
1.3.2. Определение условий допустимости и рационального применения технологических решений по ремонту многослойных кровель 65
Выводы по главе 75
Глава 2. Многокритериальная оптимизация технологических решений по ремонту многослойных кровель 78
2.1. Анализ, обобщение и оценивание факторов, влияющих на выбор технологических решений по ремонту многослойных кровель 78
2.1.1. Выявление факторов, от которых может зависеть выбор технологического решения 78
2.1.2. Исследование и комплексное оценивание внутренних и внешних факторов, влияющих на выбор технологического решения 86
2.2. Разработка и применение алгоритма многокритериальной оптимизации технологических решений по ремонту многослойных кровель 101
2.2.1. Исследование возможности применения известных методов оптимизации при выборе технологических решений 101
2.2.2. Составление алгоритма решения задачи многокритериальной оптимизации технологических решений 107
2.2.3. Разработка автоматизированной экспертной системы многокритериальной оптимизации технологических решений.. 112
2.3. Обоснование целесообразности и доказательство возможности синтеза альтернативных решений при формировании новых конкурентоспособных технологических решений по ремонту многослойных кровель 117
Выводы по главе 126
Глава 3. Формирование конкурентоспособных технологических решений по устранению повреждений многослойных кровель 128
3.1. Выдвижение гипотез о возможности совершенствования технологических решений по устранению повреждений многослойных кровель 128
3.2. Доказательство состоятельности гипотезы о возможности совершенствования технологических решений по восстановлению водонепроницаемости и монолитности многослойной кровли 135
3.2.1. Исследование закономерностей регенерации материалов многослойных кровель 135
3.2.2. Обоснование эффективности процесса термомеханической обработки водоизоляционного ковра на основе кондуктивного теплообмена 146
3.2.3. Оптимизация параметров и определение функциональных особенностей оборудования для термомеханической
обработки многослойных кровель 166
3.2.4. Разработка метода устранения расслоений в многослойных кровлях с помощью битумной эмульсии 176
3.3. Доказательство состоятельности гипотезы о возможности совершенствования технологических решений по замене старой кровли 182
3.3.1. Исследование возможности утилизации отходов от разборки кровли 182
3.3.2. Совершенствование методов устранения повреждений в бетонном основании под кровлей 191
3.3.3. Теоретическое обоснование целесообразности сохранения нижних слоев кровли при ее замене 196
3.4. Доказательство состоятельности гипотезы о возможности совершенствования технологических решении по устройству ремонтного слоя кровли 201
3.4.1. Совершенствование методов приклейки материалов ремонтного слоя 201
3.4.2. Интенсификация методов сушки теплоизоляции под ремонтируемой кровлей 203
3.4.3. Исследование возможности выравнивания поверхности ремонтируемой кровли 210
Выводы по главе 215
Глава 4. Формирование конкурентоспособных технологических решений по предотвращению повреждений многослойных кровель 217
4.1. Выдвижение гипотез о возможности совершенствования технологических решений по предотвращению повреждений многослойных кровель при их ремонте 217
4.2. Доказательство состоятельности гипотезы о возможности совершенствования технологических решений по защите многослойных кровель от повреждений 220
4.2.1. Изучение механизма роста вздутий в многослойной кровле и разработка новых методов предотвращения их появления 220
4.2.2. Исследование причин расслоений многослойной кровли и обоснование методов их профилактики 237
4.2.3. Обоснование эффективности применения теплопроводных включений для защиты водоотводящих устройств кровли от обледенения в холодное время года 242
4.2.4. Выбор рациональных методов повышения трещиностойкости многослойной кровли 250
4.3. Доказательство состоятельности гипотезы о возможности диагностического обеспечения совершенствования технологических решений по предотвращению повреждений многослойных кровель 264
4.3.1. Определение диагностически ценных признаков и параметров, описывающих качество ремонта многослойных кровель 264
4.3.2. Анализ инструментальных методов и средств выявления скрытой диагностической информации о рулонных и мастичных кровлях 266
4.3.3. Разработка неразрушающих методов контроля толщины водоизоляционного ковра, сплошности и прочности приклейки рулонных материалов 272
Выводы по главе 292
Глава 5. Проверка результатов исследования в производственных условиях 294
5.1. Производственная проверка конкурентоспособности предлагаемых технологических решений по ремонту многослойных кровель 294
5.1.1. Проверка конкурентоспособности технологических решений по устранению повреждений кровель 294
5.1.2. Проверка конкурентоспособности технологических решений по защите кровель от повреждений 298
5.1.3. Проверка конкурентоспособности методов диагностики кровель. 299
5.2. Разработка рекомендаций по применению конкурентоспособных технологических решений по ремонту многослойных кровель . 303
5.3. Технико-экономический анализ эффективности предлагаемых технологических решений по ремонту многослойных кровель 304
Выводы по главе 308
Основные выводы 309
Список литературы 312
Приложения 341
- Определение допустимых технологических решений по ремонту многослойных кровель
- Разработка и применение алгоритма многокритериальной оптимизации технологических решений по ремонту многослойных кровель
- Доказательство состоятельности гипотезы о возможности совершенствования технологических решений по восстановлению водонепроницаемости и монолитности многослойной кровли
- Доказательство состоятельности гипотезы о возможности совершенствования технологических решений по защите многослойных кровель от повреждений
Введение к работе
Актуальность темы. Наиболее распространенные в нашей стране многослойные кровли из рулонных и мастичных материалов (далее многослойные кровли) не отличаются высокой долговечностью. В процессе эксплуатации они подвергаются различным агрессивным воздействиям, постепенно утрачивают свои первоначальные свойства и уже через несколько лет нуждаются в ремонте или замене. По этой причине ежегодно в России приходится ремонтировать более 200 млн. м2 таких кровель.
Применяемые в практике ремонтно-строительного производства разнообразные методы ремонта многослойных кровель недостаточно эффективны, так как устраняют, как правило, только сами повреждения, а не причины их появления. К тому же многие из этих методов весьма дорогостоящи и трудоемки и практически ни один из них не является одновременно экономичным, надежным, ресурсосберегающим и безопасным.
Выбор наиболее рационального метода ремонта многослойной кровли является достаточно сложной и ответственной задачей, поскольку большая часть дефектов и повреждений водоизоляционного ковра скрыта во внутренних его слоях, а отсутствие объективной и полной информации о техническом состоянии кровли часто вынуждает эксплуатационников и ремонтников выбирать не самые лучшие технологические решения, а также намеренно завышать объемы и, как следствие, стоимость ремонтных работ (для снижения риска появления после ремонта кровли новых протечек).
В последние годы обострилась проблема защиты окружающей среды от загрязнения битумосодержащими отходами, получаемыми в огромных количествах при разборке старых кровель, а также обеспечения пожаробе- зопасности производства ремонтных работ из-за недопустимости применения при ремонте кровель из горючих материалов наиболее распространенных огневых методов наклейки наплавляемых кровельных материалов.
Таким образом, существует потребность ремонтно-строительного производства в оптимальном применении известных и в разработке новых конкурентоспособных методов ремонта многослойных кровель и оборудования для его осуществления, обеспечивающих при ремонте кровли повышение ее надежности, а также снижение стоимости, трудоемкости и пожа- роопасности ремонта без загрязнения окружающей среды битумосодер- жащими отходами. Поэтому тема исследования, направленного на повышение эффективности технологии ремонта многослойных кровель на основе многокритериальной оптимизации технологических решений, является актуальной и представляет научный и практический интерес.
Цель диссертационной работы заключается в развитии научных представлений об общих закономерностях разрушения многослойных кровель при эксплуатации зданий и формировании конкурентоспособных многокритериально оптимизированных технологических решений, обеспечивающих устранение и предотвращение повреждений таких кровель при ремонте.
В интересах достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи: исследование общих закономерностей разрушения многослойных кровель и систематизация сведений об их дефектах, повреждениях и причинах появления, а также о методах ремонта таких кровель; изучение возможности формирования конкурентоспособных технологических решений на основе многокритериальной оптимизации, позволяющей из всего многообразия известных методов ремонта одновременно с учетом условий производства работ и технического состояния ремонтируемой кровли для различных условий ее эксплуатации выбрать лучший вариант технологии (технологическое решение); выявление показателей несовершенства у оптимальных технологических решений по устранению повреждений многослойных кровель и формирование новых конкурентоспособных решений, обеспечивающих возможность устранения при ремонте кровли всех'видов повреждений при снижении его стоимости, трудоемкости и пожароопасности, а также количества получаемых кровельных отходов (с возможностью их утилизации); выявление показателей несовершенства у оптимальных технологических решений по предотвращению повреждений многослойных кровель и формирование новых конкурентоспособных решений, обеспечивающих возможность выполнения при ремонте надежной защиты кровли от повреждений, а также применения неразрушающего контроля качества кровельных работ и оценки технического состояния (диагноза) ремонтируемой кровли; осуществление производственной проверки конкурентоспособности предлагаемых технологических решений по ремонту многослойных кровель.
Объект исследования — многослойные кровли и технологические решения по их ремонту.
Предмет исследования — методы и средства повышения эффективности технологических решений по ремонту многослойных кровель.
Методология исследования. Теоретическую и методологическую основу исследования составили научные труды отечественных и зарубежных авторов в области технологии устройства и ремонта кровель, оценки и выбора оптимальных технологических решений в строительстве и ремонтно- строительном производстве.
Научная новизна результатов работы заключается в следующем: выявлены общие закономерности разрушения многослойных кровель, предложена система классификаций их дефектов, повреждений и методов ремонта, определены общие условия допустимости, а также границы области и условия рационального применения технологических решений по ремонту многослойных кровель; обоснована совокупность критериев оптимальности и предложен метод формирования конкурентоспособных многокритериально оптимизированных технологических решений по ремонту многослойных кровель, разработан алгоритм автоматизированной системы многокритериальной оптимизации таких решений, доказана целесообразность применения синтеза альтернативных решений для выявления показателей несовершенства оптимальных технологических решений; выдвинуты с помощью синтеза альтернативных решений гипотезы о возможности совершенствования оптимальных технологических решений по ремонту многослойных кровель за счет разработки новых более эффективных методов устранения повреждений. В подтверждение истинности гипотез сформированы новые конкурентоспособные технологические решения, обеспечивающие восстановление водонепроницаемости и монолитности водоизоляционного ковра путем его термомеханической обработки с помощью разработанных автором диссертации гибких поверхностных электронагревателей и прикаточного устройства (патенты РФ №№ 2018600, 2060119, 2085675 и 2158810); устранение расслоений в многослойных кровлях (патент РФ № 2260098); ремонт кровельного основания из железобетонных конструкций (патент РФ № 2183713); выдвинуты с помощью синтеза альтернативных решений гипотезы о возможности повышения эффективности оптимальных технологических решений по предотвращению повреждений многослойных кровель за счет разработки новых более надежных методов защиты кровель от повреждений и совершенствования методов и средств диагностики ремонтируемых кровель. В подтверждение истинности гипотез сформированы новые конкурентоспособные технологические решения, обеспечивающие предотвращение появления вздутий кровель с помощью воздухопроницаемой стяжки (патенты РФ №№ 2081976 и 2249659); защиту водоотводящих устройств кровель от обледенения с помощью теплопроводных включений, устанавливаемых в утепленном покрытии (патент РФ № 2198273); возможность неразрушающего контроля качества кровельных работ, позволяющего определять толщину ремонтируемой кровли (с помощью дефектоскопа, патент РФ № 2230313), прочность и сплошность приклейки рулонных кровельных материалов (соответственно с помощью камеры разрежения и усовершенствованного радиационного пирометра). Разработаны алгоритмы двух компьютерных программ для автоматизированной обработки и визуализации контролируемых параметров ремонтируемой кровли в виде различных картограмм.
Достоверность научных результатов подтверждается достаточной сходимостью экспериментальных и теоретических данных, их сравнением с результатами других ранее проведенных и получивших признание исследований, проверкой разработанных методов и оборудования в производственных условиях - при ремонте многослойных кровель на многочисленных эксплуатируемых зданиях.
Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что они: включены в утвержденные Ростовским НИИ АКХ нормативно- технологические документы по ремонту многослойных кровель усовершенствованными методами, в том числе технологические карты, технологический регламент, временные нормы затрат труда и др.; используются в опытно-конструкторской работе (во ФГУП РНИИ КХ) при совершенствовании оборудования для ремонта многослойных кровель, а также в учебном процессе (в ГОУ ВПО РГСУ) при подготовке инженеров-строителей и повышении их квалификации; доведены до возможности их практической реализации.
Результаты исследования применены при ремонте более 100 тыс. м многослойных кровель. Изготовлено более 50 комплектов оборудования для термомеханической обработки рулонных и мастичных кровель и более 20 дефектоскопов для выявления в таких кровлях внутренних дефектов и повреждений. Комплект оборудования «ПОТОК» и дефектоскоп отмечены дипломом IV специализированной выставки «Жилищно-коммунальное и дорожное хозяйство», проводившейся в 2003 году в Ростове-на-Дону, а дефектоскоп, кроме того, в 2002 году - дипломом Госстроя России и «РОССТРОЙЭКСПО».
Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на областной научно- технической конференции «Использование отходов производства в строительной индустрии» (Ростов-на-Дону, 1988 г.), научно-практическом семинаре "Совершенствование конструкций и технологии устройства кровельных и изоляционных покрытий" (Санкт-Петербург, 1993 г.), Международном симпозиуме «Реконструкция - Санкт-Петербург 2005» (1994 г.), Международной конференции "Эффективные технологии и материалы для стеновых и ограждающих конструкций» (Ростов-на-Дону, 1994 г.), 52-й научной конференции в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете (1995 г.), Международных научно- практических конференциях «Строительство» (Ростов-на-Дону, 1997-2007 гг.), Международной научно-технической конференции «Реконструкция- Архангельск'99» (1999 г.), научно-практической конференции «Проблемы развития атомной энергетики на Дону» (Ростов-на-Дону, 2000 г.), Международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии» (Ростов-на-Дону, 2000 г.), Международной научно- практической конференции «Инновационные технологии в обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений» (Новочеркасск, 2001 г.), 2-й конференции «Кровля и изоляция для строительных объектов и инженерных коммуникаций» (Москва, 2002 г.), Международных научно-технических конференциях «Композиционные строительные материалы: теория и практика» (Пенза, 2001-2003, 2005 гг.), Международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практика» (Пенза, 2003 г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 70 печатных работах, в том числе 10 патентах на изобретения, 2 свидетельствах об официальной регистрации программ и баз данных для ЭВМ, 54 статьях и докладах, 1 информационном листке, 1 учебно-справочном пособии. Основные результаты диссертации опубликованы в двух журналах из перечня периодических научных и научно-технических изданий, рекомендованных ВАК Минобразования и науки России (в 3 статьях).
Определение допустимых технологических решений по ремонту многослойных кровель
Существенное влияние на качество и долговечность отремонтированных конструкций оказывает выбранный способ производства ремонтных работ и правильно подобранные для этого материалы.
В нашей стране, как и за рубежом, в целом накоплен достаточный опыт по ремонту многослойных кровель, имеющих различные виды дефектов и повреждений. При капитальном ремонте зданий ремонт кровель в основном сводится к разборке поврежденного водоизоляционного ковра и устройству нового, несмотря на то, что это самый дорогой и материало- ёмкий способ, требующий к тому же удаления большого количества загрязняющих экологическую среду битумосодержащих кровельных отходов. Причинами этого чаще всего являются: отсутствие достаточно эффективных методов производства ремонтных работ, позволяющих восстанавливать не только водонепроницаемость, но и монолитность (а значит и долговечность) водоизоляционного ковра; невозможность осуществления известными методами зашиты старого водоизоляционного ковра от вздутий, не прибегая к его частичной или полной разборке; трудность выявления скрытых дефектов и повреждений в кровле и нижерасположенных слоях покрытия, что отражается на снижении качества проектной документации на реконструкцию здания [76]; высокая себестоимость ремонта старой рулонной кровли - порой даже выше, чем устройство новой кровли [44, 67,68] и др.
При реконструкции зданий совмещенные кровли иногда переоборудуют в вентилируемые [182].
Ремонт многослойных кровель обычно производят, пользуясь традиционными материалами, технологиями, приспособлениями и инструментом, применяемыми в новом строительстве при производстве кровельных работ.
Самый старый и очень простой способ ремонта рулонных кровель заключается в нанесении на место повреждения кровли слоя органического вяжущего (битума или каменноугольного пека) [122]. Позже стали применять битумную или дегтевую мастику [262], однако и это не обеспечило продление срока службы отремонтированной таким образом кровли более, чем на 1 год, из-за быстрого растрескивания нанесенного на поверхность кровли органического вяжущего или мастики.
Более надежный способ, применяемый при устранении мелких повреждений рулонной кровли, состоит в наклейке заплат из рулонного материала (аналогичного материалу водоизоляционного ковра) на битумной или дегтевой мастике [113]. Недостатком способа является то, что он не обеспечивает восстановление монолитности водоизоляционного ковра.
Дальнейшее развитие методов восстановления и ремонта рулонных кровель (также как и их устройства) происходило по мере разработки и выпуска новых кровельных материалов и совершенствования технологии кровельных работ. Технология применения этих материалов заимствована из нового строительства, не претерпев существенных изменений.
В настоящее время многослойные кровли чаще всего ремонтируют с использованием наплавляемых кровельных материалов. Для их наклейки разработаны и применяют три способа — огневой, электроконтактный и безогневой (беспламенный) [126, 137, 188, 201, 212].
При огневом способе, имеющийся на наплавляемом кровельном материале утолщенный нижний слой мастики подплавляют пламенем специальных горелок по мере раскатывания и наклейки рулона. Наряду с неоспоримыми достоинствами способа, он имеет ряд существенных недостатков (неравномерное качество приклейки, повышение температуры хрупкости битумной мастики, пожароопасность способа ), которые снижают долговечность водоизоляционного ковра и ограничивают возможность применения способа. Наличие указанных недостатков связано не только несовершенством конструкции применяемых горелок, но и тем, что покровные приклеивающие слои толщиной менее 1,5 мм явно недостаточны [ 162].
При такой толщине подплавляемых слоев не обеспечивается заполнение неровностей основания, которыми особенно характеризуются ремонтируемые кровли.
Некоторым преимуществом перед огневым способом наклейки наплавляемого кровельного материала обладает электроконтактный способ с использованием специального наклеечного устройства, позволяющего производить расплавление мастики покровного слоя электронагревателями, установленными на раме устройства, что исключает возможность выгорания покровного слоя, как это происходит при воздействии открытого пламени, и понижает пожароопасность способа. Однако электроконтактный способ наклейки наплавляемого рубероида уступает огневому способу в производительности, а до недавнего времени и невозможности применения при ремонте мест примыканий кровли к вертикальным поверхностям стен, вентканалов и др.
Безогневой способ наклейки наплавляемого материала, заключающийся в размягчении мастичного покровного слоя растворителем с последующей выдержкой и приклеиванием, хотя и обладает определенными достоинствами (незначительная трудоемкость способа, безопасные условия производства и др.), не получил достаточного распространения при ремонте кровель. Основными причинами этого являются: возможность применения способа только при уклонах кровли от 2,5 до 10%; запрещено выполнение работ при температуре окружающей среды ниже +5С; невозможность применения способа при наклейке наплавляемых материалов с прослойкой их легкоплавкой полимерной пленки, предохраняющий материал от слипания в рулоне; отсутствие на объектах реконструкции и ремонта, тщательно выровненных поверхностей для наклейки наплавляемого материала [51].
До недавнего времени практический интерес у специалистов в области ремонта многослойных кровель вызывали битумно-полимерные мастики, наносимые на поверхность старого водоизоляционного ковра вместе с волокнистыми стекломатериалами (стеклосеткой или волокнами рубленого стекложгута) [164]. Он объяснялся возможностью комплексной механизации ремонтных работ, сокращения расхода битумных материалов, улучшения условий производства работ, а в отдельных случаях и снижения их стоимости. Однако широкое применение данной технологии сдерживается необходимостью предварительного ремонта сохраняемого водоизоляционного ковра с применением традиционных методов (с использованием рулонных материалов и клеящих кровельных мастик), а также неспособностью технологии обеспечить защиту восстановленного водоизоляционного ковра от повторных вздутий.
Постоянный дефицит и всевозрастающая стоимость кровельных и изоляционных материалов заставляют ученых и специалистов искать менее материалоемкие, а значит более экономичные и эффективные способы восстановления и ремонта рулонных кровель. Так, И.В. Трубниковым и Э.З. Юдовичем [242] еще в 1939 году был изобретен способ устранения дефектов в гидроизоляции из материалов на органическом вяжущем (например, битумном), основанный на прогреве гидроизоляционного ковра до размягчения органического вяжущего и самоликвидации дефектов. Для осуществления способа авторы изобретения предложили внутрь гидроизоляционного ковра (при его устройстве) закладывать металлическую сетку, через которую при ремонте гидроизоляции пропускать электрический ток. Практическому применению данного изобретения при ремонте многослойных кровель главным образом препятствуют
Разработка и применение алгоритма многокритериальной оптимизации технологических решений по ремонту многослойных кровель
Проведенный морфологический анализ такого множества позволил достаточно четко выделить четыре большие группы технологических решений по ремонту многослойных кровель, причем решения первой группы относятся к капитальному ремонту и реконструкции зданий, а остальных трех групп - как правило, к текущему ремонту. Указанные варианты технологических решений могут быть применены при ремонте в любых климатических условиях.
В качестве краткого описания вариантов технологических решений в этой таблице приведен состав технологического процесса и список необходимого оборудования. Во избежание ненужных повторов в кратких описаниях вариантов технологических решений по ремонту многослойных кровель условно не указаны следующие технологические операции: обеспечивающие устранение лишь определенного вида повреждений (например, вздутий, свищей или отслоений); по удалению с ремонтируемой кровли защитного слоя из гравия; вспомогательные и сопутствующие процессу ремонта многослойной кровли, например, по сушке и выравниванию основания под кровлю, устройству примыканий, установке водоприемных воронок и т.п.
В табл. 2.1 с целью сокращения не показано, но следует иметь в виду, что существует возможность сочетания технологических решений еще двух групп - первой и второй, когда, например, разборка кровли осуществляется не полностью, а только верхних (наиболее поврежденных) ее слоев, которые в процессе ремонта заменяются ремонтным слоем. Достаточно высокая эффективность такого сочетания технологических решений изначально гарантирована многократным сокращением материальных и людских затрат на ремонт кровли без увеличения массы покрытия.
Анализ технологических решений позволил выявить и систематизировать в виде таблицы (табл. 1.17) границы области и условия рационального применения при ремонте многослойных кровель. В данной таблице знаком «+» показана возможность применения технологического решения в указанных условиях, а знаком «—» — ее отсутствие.
Примечание. Краткие описания технологических решений приведены в табл. 2.1. Применение технологических решений за пределами указанных границ (максимальных значений уклона и физического износа кровли, минимальных значений температуры атмосферного воздуха, толщины ремонтируемой кровли, электропотребления, объема ремонта) делает их неэффективными, а при несоблюдении таких условий как запрет на применение открытого огня при ремонте кровель из горючих материалов и недопустимость утяжеления покрытия при устройстве ремонтного слоя — и весьма опасными.
Ниже в алфавитном порядке приведены краткие описания области и условий рационального применения технологических решений по ремонту многослойных кровель.
Максимальный уклон кровли. Предельно допустимое значение параметра ремонтируемой кровли, выраженного через катет угла ее наклона к горизонту, умноженный на 100. При значительных уклонах кровли ограничено применение некоторых вариантов технологии ее ремонта, например, при уклоне свыше 10% не допускается нанесение слоев кровли из мастики и наклейка наплавляемых материалов с разжижением покровного слоя.
Максимальный физический износ кровли. Предельное значение количественного показателя состояния кровли (характеризующего потерю ее потребительских свойств), при достижении которого устранение физического износа кровли определенным методом становится технически невозможным.
Минимальная температура атмосферного воздуха. Предельное значение температуры атмосферного воздуха, ниже которого производство работ по ремонту кровли определенным методом технически невозможно или экономически нецелесообразно.
Минимальная толщина ремонтируемой кровли. Предельное значение толщины водоизоляционного ковра, ниже которого не эффективно применять тот или иной вариант технологии ремонта кровель.
Минимальное электропотребление. Расход электроэнергии, необходимый для работы одного комплекта кровельного оборудования.
Минимальный объем ремонта. Экономически обоснованная минимальная площадь кровли, при ремонте которой целесообразно применение определенного технологического решения даже с учетом значительных затрат на транспортировку, установку и демонтаж необходимого оборудования.
Недопустимость утяжеления покрытия ремонтным слоем кровли. Требование, ограничивающее применение методов ремонта, обеспечивающих увеличение толщины кровли (а значит и массы покрытия), например, при устройстве ремонтного слоя поверх ремонтируемой кровли.
Ремонт кровель из горючих материалов. Условие, не допускающее применение методов ремонта многослойных кровель с использованием открытого огня в соответствии с Правилами пожарной безопасности в Российской Федерации (ППБ 01-03) [7].
Многообразие допустимых технологических решений по ремонту многослойных кровель может поставить в затруднительное положение при выборе наиболее рационального варианта технологии не только подрядную ремонтно-строительную организацию, но проектировщика, особенно, если принимать во внимание кроме стоимостных показателей, техническое состояние ремонтируемой кровли и условия ее эксплуатации, вероятность выпадения атмосферных осадков, другие не маловажные факторы. Поэтому для решения такого рода задач необходимо применение современных методов многокритериальной оптимизации технологических решений. С помощью этих методов можно достаточно точно определить достигнутый уровень развития технологии, знанием которого важно располагать при формировании новых конкурентоспособных технологических решений по ремонту многослойных кровель.
Доказательство состоятельности гипотезы о возможности совершенствования технологических решений по восстановлению водонепроницаемости и монолитности многослойной кровли
В числителе указан результат ранжирования вариантов при одновременном учете двух критериев (стоимости и трудоемкости ремонта), а в знаменателе - шести критериев (стоимости, трудоемкости и материалоемкости ремонта, безотходности и травмоопасности технологии, а также долговечности верхнего слоя водоизоляционного ковра отремонтированной кровли); 2. На данную таблицу распространяются примечания к табл. 2.11. их усовершенствования был применен известный в системотехнике синтез альтернативных решений, т.о есть метод, подготовки, альтернативных вариантов решений, их анализа и синтеза в единое окончательное решение [213].
В основу данного метода положен теоретический подход, согласно которому решение формируется в сознании человека в форме "мыслеобра-- за". Лицо, принимающее решение, как и любой человек, мысленно анализируя проблемную ситуацию, выдвигает альтернативные гипотезы разрешения проблемы. Эти гипотезы отражают качественную сторону тех новых объектов и необходимых действий, которые необходимо реализовать, чтобы восполнить "разрывы", обнаруженные в исходной проблемной ситуации. При этом каждый акт выдвижения, целостной (качественной) гипотезы сменяется актами пофакторного "дискурсивного" анализа вариантов решения с применением рационально-логических и вычислительных процедур [213].
Поскольку результат многокритериальной оптимизации технологии является компромиссом, выбранное технологическое решение по отдельным критериям, как правило, значительно уступает другим (менее рациональным) решениям, а значит оно далеко от совершенства, так как имеет конкретные проблемные области.
Для выражения комплексной оценки несовершенства оптимального технологического решения автором диссертации предложено ввести пофак- торные показатели его несовершенства, определяемые методом синтеза альтернативных решений, как результат вычитания нормализованных значений локальных критериев оптимального решения из соответствующих значений локальных критериев какого-либо альтернативного ему решения. Причем, чем больше разность, тем несовершеннее оптимальное технологическое решение.
В качестве возможных альтернативных технологических решений, то есть противопоставляемых оптимальному, были рассмотрены не только реальные (наиболее конкурентоспособные), но и пока еще не существующие, но теоретически возможные (гипотетические) решения, в том числе: универсальное (идеальное) решение, при котором все нормализованные значения локальных критериев приравнены единице; агрегированное (средневзвешенное) решение, отличающееся тем, что нормализованное значение каждого локального критерия приравнено среднему арифметическому нормализованных значений локальных критериев из всех допустимых технологических решений; объединенное решение, у которого нормализованное значение каждого локального критерия принято равным наибольшему нормализованному значению локального критерия из всех допустимых технологических решений.
Графическая интерпретация возможных альтернативных технологических решений в виде радиальной диаграммы представлена на рис. 2.5. Сравнительный анализ возможных альтернативных решений показал, что наибольшим преимуществом по отношению к оптимальному решению обладает универсальное решение. Так, например, в ситуации 8, отображенной также на рис. 2.5, этот вариант по всем показателям лучше оптимального (см. табл. 2.13). Однако универсальное решение не учитывает достигнутый уровень развития техники, возможность наличия обратной корреляции некоторых критериев и поэтому может быть даже теоретически недостижимым результатом, то есть оно сомнительно пригодно для постановки конкретных целей по совершенствованию технологии.
Доказательство состоятельности гипотезы о возможности совершенствования технологических решений по защите многослойных кровель от повреждений
Последнее вполне возможно, поскольку СНиП П-26-76 не содержит требования о необходимости ее устройства при нормальном влажностном режиме эксплуатации помещений верхнего этажа. В результате насыщения материала теплоизоляции влагой ухудшаются его физико-механические свойства и увеличивается теплопроводность. Так, например, при увлажнении минеральной ваты с 1 до 10% теплопроводность возрастает в 2,5 раза, а при влажности 20% - в 3,7 раз [258]. Нередко чрезмерное увлажнение теплоизоляции приводит к просадке основания под кровлей, а при резких колебаниях температуры наружного воздуха, кроме того, к отеканию избыточной влаги на несущий настил покрытия, создавая эффект протечки кровли.
В таких случаях ремонт кровель без сушки теплоизоляции малоэффективен — даже при отсутствии атмосферных осадков после капитального ремонта кровли на потолке помещений верхнего этажа могут появиться протечки и конденсат. К тому же рулонная кровля, уложенная по влажной теплоизоляции, менее долговечна, так как склонна к образованию вздутий, расслоений и гниению.
Применяемый в настоящее время метод сушки теплоизоляции в покрытии с помощью патрубков (флюгарок), устраиваемых в специально выполненных сквозных отверстиях в рулонных и мастичных кровлях для естественной вентиляции подкровельного пространства, недостаточно эффективен, так как сушка теплоизоляции в этом случае происходит только в весенне-летиий период эксплуатации здания за счет воздухообмена, осуществляемого под действием естественной тяги, возникающей в патрубках из-за разности давления воздуха по обе стороны покрытия и на разных его участках особенно в ветреную погоду, а также при периодическом нагревании покрытия при солнечном излучении и его охлаждения в ночные часы или при появлении облачности [273].
Осенью и зимой (точнее, в отопительный период) влага в теплоизоляции наоборот, как правило, накапливается, в следствие эксфильтрации теплого воздуха из помещений верхнего этажа здания сквозь толщу покрытия и конденсации влаги во внутренних его слоях [104].
В целях осуществления более радикальных мер по удалению влаги в покрытии при ремонте кровли приходится разбирать водоизоляционный ковер вместе со стяжкой и, в случае благоприятных погодных условий, в течение нескольких суток производить сушку материала теплоизоляции на открытом воздухе или удалять влажный материал теплоизоляции, заменяя его новым, что приводит к существенному удорожанию ремонта.
Для поиска более эффективного метода сушки теплоизоляции были проведены специальные эксперименты, в основу которых была положен элемент гипотезы, заключающийся в том, что технологическое решение по устройству ремонтного слоя кровли в невентилируемом утепленном покрытий можно усовершенствовать путем применения принудительной вентиляции слоя теплоизоляции горячим воздухом.
Известно, что сушка — один из самых распространенных технологических процессов и в то же время один из наиболее дорогих по расходу тепла на единицу испаренной влаги. Исследование экономической эффективности сушильных процессов, определение оптимальных условий их выполнения представляют собой задачу большой технической и хозяйственной важности, которые невозможны без анализа температурных факторов, влияющих на расход тепла при сушке и определения других параметров сушильного процесса, обеспечивающего минимальный расход тепла.
В процессе сушки следует учитывать, что наибольшая допустимая температура сушильного агента зависит от теплостойкости высушиваемых материалов, а также от параметров располагаемого источника тепла и являются в каждом случае, как правило, величиной заданной.
Для проверки состоятельности гипотезы в части интенсификации сушки теплоизоляции автором была применена сконструированная совместно с Четвериковым А.Л. лабораторная установка (схематично изображена на рис. 3.17) с сушильными камерами длиной 1,2 и 3 м, моделирующая процесс сушки теплоизоляции при различных температурно-влажностных режимах и воздухообмене.
В ходе экспериментов сушильная камера загружалась исследуемым теплоизоляционным материалом (керамзитовым гравием и негидрофоби- зированной минеральной ватой различной плотности в водонасыщенном состоянии). При пропускании через камеру воздуха, разогретого в электрокалорифере до температуры 50-150 С и поступающего от компрессора (с кратностью воздухообмена в минуту 10-100), происходила достаточно интенсивная сушка керамзита и длительная сушка минеральной ваты (из-за ее уплотнения и значительного снижения воздухопроницаемости), что делает сушку последней весьма энергозатратной и экономически невыгодной.
