Дренажный слой и дренажные элементы для устройства озеленённой крыши

У дренирующего слоя на зелёной крыше, в отличие от классического дренажа есть две главные функции. Прежде всего дренаж обеспечивает естественное удаление излишков воды с зеленой крыши. Это ливневые воды, а также вода от таяния снега. Без этого слоя влага будет скапливаться, застаиваться, провоцировать закисание и заиление грунта, что приведет к последующему загниванию корней растений и их гибели. Вторая, не менее важная функция дренажного слоя – это накопление воды и постепенная отдача её для увлажнения и питания растений. Как мы можем видеть, эти две очень важные функции являются по своим физическим свойствам прямо противоположными. Поэтому обустройство дренажных слоев и элементов – ответственный и обязательный этап работ по озеленению крыш, требующий вдумчивого подхода на этапе проектирования.

Группы и виды материалов

Для изготовления дренажных слоев для зеленых крыш используются различные строительные материалы.

1. сыпучие материалы:

• щебень, мелкий щебень;

• лава, пемза;

• керамзит дробленый и недробленый;

• вспученный сланец дробленый и недробленый;

2. сыпучие материалы вторичной переработки:

• глиняный кирпич дробленый;

• промышленный шлак;

• пеностекло;

3. дренажные маты:

• структурированные маты из нетканых материалов;

• шипованные пластиковые маты;

• нитяные плетеные маты;

• волокнистые маты из пеноматериалов;

4. дренажные мембраны:

• каучуковые шипованные мембраны;

• профилированные мембраны из жесткого пластика;

• профилированные мембраны из поропласта;

5. совмещенные дренажные и субстратные плиты:

• плиты из модифицированного пенопласта.

На выбор конкретного наименования, определение размеров дренажного слоя влияют следующие параметры:

• строительно-технические требования;

• цели, задачи озеленения;

• дополнительные функции.

При подтверждении расчетного значения термического сопротивления, после получения строительного разрешения, озеленение крыши проводится с учетом эффективности теплоизоляции.

Строительно-технические требования распространяются на дренажные и защитные функции, расчетные нагрузки. Технология озеленения направлена на предотвращение застойной влаги, накопление/хранение запаса воды, увеличение площади слоя, проницаемого корнями. Это обеспечивает рост всех необходимых видов и форм озеленения.

Требования

Характеристики дренажных слоев зависят от определенной группы материалов. Технический регламент включает следующие параметры:

• экологическая безопасность;

• совместимость растений/ безопасность по фитотоксическому воздействию;

• огнеустойчивость;

• гранулометрический состав – относительное содержание частиц различных размеров;

• стойкость к влиянию атмосферных явлений;

• бифуркация, структурная устойчивость, качество хранения;

• характеристики сопротивления/деформации при сжатии;

• водонепроницаемость;

• влагоудерживающее свойство/ максимальная влагоемкость;

• показатель кислотности (рН);

• минерализация, содержание солей.

Качество сыпучих материалов определяется по состоянию после уплотнения, проведенного в лабораторных условиях. Другие характеристики материалов оцениваются на пригодность с привязкой к объекту/местности.

Гранулометрический состав

Массовая доля фракций для сыпучих материалов с диаметром <0,063 мм – не более 10%. Гранулометрический состав регулируется в зависимости от толщины слоя. Представлен в следующих диапазонах:

• толщина 4-10 см – между 2/8 мм и 2/12 мм;

• более 10-20 см – между 4/8 мм и 8/16 мм;

• более 20 см – между 4/8 мм и 16/32 мм.

Устойчивость против атмосферных воздействий

Гарантии устойчивости предоставляет производитель. Морозостойкость бетона или природного камня определяется для строительных материалов и конструкций, подвергающихся повышенным статическим/динамическим нагрузкам. Их использование на крышах с озеленением допускается в ограниченном объеме. Также учету подлежат требования производителя к устойчивости материалов (дренажных матов, пластиковых мембран) против атмосферных явлений.

Структурная стойкость и устойчивость при хранении

Требования к материалам для зеленых кровель – достаточная структурная прочность, стойкость к деформациям, устойчивость при хранении. Они не должны подвергаться просадке от воздействия собственного веса, воды или нагрузок при обслуживании.

Дренажные маты, мембраны и плиты из пластика в течении установленного периода эксплуатации должны сохранять стойкость к гниению. Устойчивость сыпучих материалов определяется размером и формой частиц. Для дренажных слоев толщиной 4-10 см целесообразно применение дробленых фракций.

Характеристики деформации при сжатии

Сжатие материалов под нагрузкой не должно оказывать негативного влияния на функциональные свойства (к примеру, снижать влагопроницаемость).

Влагопроницаемость

Высокие показатели обеспечивают быстрое отведение лишней воды в водосточные воронки. Вертикальная влагопроницаемость сыпучих материалов определяется как модуль скорости инфильтрации воды. Обозначается K_f. Для дренажных слоев составляет K_f ≥ 0,3 см/с ≙ 180 мм/мин.

Дренажные слои из сыпучих материалов с толщиной слоя от 4 см обладают функциональностью для участков кровли со следующими параметрами:

• площадь водоотведения – до 400 м^2;

• уклон для стока – от 2%;

• расстояние от стока до воронки – до 15 м.

Для другой площади предоставляется отдельное подтверждение.

Если кровля с озеленением имеет незначительную толщину многослойной структуры, отведение воды при редком, но обильном выпадении осадков осуществляется частично на поверхность. Это не является дефектом при отсутствии признаков поверхностной эрозии.

Расход воды при полном водотоке в дренажном слое рассчитывается по формуле.

q'	=	A x Cs x q	в л / (с х м)
		b

q' = модуль слива;

А = площадь водоотведения в м^2;

C_s = максимальный коэффициент слива;

q = модуль средней нормы выпадения осадков в л;

b = расчетная ширина слива в м.

Влагоудерживающая способность/максимальная влагоемкость

Для получения высокой влагоудерживающей способности используются гигроскопичные минеральные вещества с открытыми порами. Сыпучие материалы и элементы с большим количеством водопоглощающих пустот применяются для оборудования системы орошения с гарантированным резервом воды. Для предотвращения подтопления субстратного слоя и беспрепятственного отведения избыточной влаги над максимальным уровнем запаса предусматриваются пустоты без воды.

Показатель pH

Учитывается в связи с потребностями растительных культур, некоторыми характеристиками субстратного слоя. Показатель рН дренажа должен приблизительно равняться показателю субстратного слоя. Допустимое отклонение – не более 1,5 единиц.

Норма рН для интенсивного и экстенсивного озеленения – от 6,0 до 8,5. Для культур, растущих в закисленных грунтах (болотные травы), оптимальны более низкие показатели рН.

Содержание карбонатов

Данный параметр больше не используется в качестве оценочного критерия.

Применение переработанного бетона, известнякового щебня для дренажных слоев не допускается.

Содержание солей

Нормы содержания растворимых солей в водном экстракте зависят от вида озеленения. Для интенсивного – 2,5 г/л, для экстенсивного – 3,5 г/л.

При выявлении превышения предельных значений проводится дополнительное исследование. Измеряется содержание солей в экстракте с насыщенным раствором гипса:

• интенсивное – 1,5 г/л;

• экстенсивное – 2,5 г/л.

Учитывая нагрузки на окружающую среду вследствие вымывания солей, необходимо стремиться к их минимальному содержанию при любом виде озеленения.

Изготовление

Материалы устанавливаются с учетом наклона и неровностей крыши, требований к поверхностному слою. Отклонение по горизонтали для измерительного отрезка в 4 м не должно превышать:

• 1,0 см – при толщине слоя до 10 см;

• 1,5 см – толщина 10-20 см;

• 2,0 см – толщина более 20 см.

Минимальные значения толщины выдерживаются во всех точках. В результате укладки слоев не должна нарушаться функциональность. При применении дренажных матов и плит результат зависит от типа и размера неровностей кровли. При наклоне менее 2% поверхность выравнивается. К примеру, с помощью увеличения толщины дренажного слоя.

Дренажные маты и плиты устанавливаются таким образом, чтобы сыпучие материалы не смогли попасть в подстилающие покрытия. В случае использования матов из жесткого профилированного пластика или частиц с остроконечными, остроугольными формами присутствует риск возникновения высоких механических нагрузок. Требуется соответствующий защитный слой/покрытие из нетканых материалов.