Hidroizolatiile acoperisurilor terasa. Istorie si perspective

Acoperisul este lucrarea ce are drept scop principal protejarea elementelor de constructie si a mediului interior de efectele actiunii apei.

Pentru a satisface functiunea de etanseitate la apa, la un acoperis cu panta mica sunt importante doua elemente principale:

• invelitoarea;
• accesoriile.

Invelitoarea

O dimensionare optima a sistemului de drenare al apelor pluviale de pe acoperisurile cu panta mica presupune evacuarea apei intr-un interval de timp, deci se accepta inundarea acoperisului pentru perioade scurte de timp. In consecinta, printre cerintele fundamentale care se impun invelitorii, este si aceea de etanseitate la apa, deci o lucrare cu rol de hidroizolare.

Tinand cont de compozitia fizico-chimica a „materialului de baza” folosit pentru realizarea acestui strat, putem lua in considerare urmatoarele produse principale:

• produse bituminoase;
• produse din PVC;
• produse din cauciuc;
• produse aplicate sub forma lichida;
• metalice;
• solutii mixte etc.

Hidroizolatii bituminoase

Atunci cand se discuta despre hidroizolatii, in memoria colectiva inca se mai are in vedere smoala (popular catran), care este un produs natural al titeiului si se gaseste in zacamintele de suprafata. Deoarece in Romania resursele de bitumuri naturale sunt reduse sub aspectul cantitatii si al calitatii, aceasta a condus la folosirea extrem de redusa a lucrarilor de hidroizolatii la cladirile curente.

Urmare a exploziei constructiilor in anii `60 – `70, in Romania s-a impus utilizarea pe scara larga a produselor pe baza de smoala. Calitatea redusa a bitumului romanesc, combinata cu o politica de izolare excesiva a acoperisurilor terasa, au condus, in acei ani, la folosirea produselor care in prezent sunt considerate a avea performante modeste (smoala, cartonul bitumat).

Bitumul este un produs coloid (in stare naturala nu este stabil), compus din uleiuri si parti solide. Aceasta proprietate ii confera o serie de avantaje dar si dezavantaje.

Principalele dezavantaje sunt:

• instabilitatea la radiatiile UV si la oxigen;
• instabilitatea la temperaturi ridicate (>70°C) sau scazute (<0°C);
• presiuni mecanice modeste (<5daN/cm2).

Radiatiile UV descompun uleiurile iar oxigenul din aer este un oxidant extrem de puternic pentru acestea. Din acest motiv, atunci cand produsele bituminoase vin in contact cu soarele, trebuie luate masuri de stabilizare chimica si de protectie.

Din punct de vedere al tehnologiei de punere in opera, se disting:

• solutii monolite;
• solutii prefabricate, livrate sub forma de foi (suluri) sau prelate.

Datorita avantajelor legate de manipulare, transport, depozitare, punerea in opera etc., cele mai folosite in prezent sunt produsele livrate sub forma de suluri.

Incepand cu anii ’90, atunci cand se vorbeste despre obtinerea unor produse bituminoase performante, se au in vedere patru componente:

• calitatea masei de bitum;
• armatura;
• rezolvarea de la partea superioara a produsului;
• rezolvarea de la partea inferioara a produsului.

Asupra masei de bitum s-a intervenit pentru a-i conferi calitati legate de stabilitatea la UV, oxigen si temperaturi „extreme”. Din acest punct de vedere cele mai cunoscute metode sunt:

• oxidarea masei de bitum;
• aditivarea (obtinandu-se produse denumite si bitumuri-polimeri);
• bitum oxidat aditivat cu copolimeri olefinici elastomeri.

Bitumul oxidat se obtine din bitumul natural prin procedee de oxidare (suflare de aer cald peste masa de bitum).

Bitumul aditivat se obtine din bitumul oxidat, prin incorporarea, in masa sa, a unuia sa chiar mai multor polimeri.

Principalele tipuri de polimeri folositi sunt din gama elastomerilor, plastomerilor sau elasto-plastomerilor.

Principalele materialele folosite la producerea foilor hidroizolante sunt urmatoarele:

Polimeri elastomeri:

• IIR – copolimeri de izopren si de izobutilen;
• EPDM (EPT) – copolimer de etilen propilen si dien-monomer;
• CSM – polietilena clorosulfonata;
• NBR – cauciuc nitril;
• ECB – bitum-etilen-copolimerizat;

Polimeri plastomeri:

• LDPE – polietilena de joasa densitate;
• HDPE – polietilena de inalta densitate;
• PIB – poliizobutilina;
• VAE (EVA) – copolimer de acetat de vinil si etilen;
• CPE (PEC) – polietilena clorurata;
• PVC – clorura de vinil;
• gudron cu PVC.

Polimeri elasto-plastomeri:

• TPO – poliolefina termoplastica.

Dintre numeroasele produse care se pot obtine, le reamintesc doar pe cele denumite sintetic APP (in masa de bitum sunt introduse fire dintr-o polipropilena atactica) si SBS (in masa de bitum sunt introduse fire din stiren-butan-stiren), calitatile si preturile rezultate fiind diferite. Diferenta este atat de importanta incat normele europene obliga producatorii sa specifice pe eticheta tipul de bitum.

In general, multi dintre investitorii din domeniul imobiliar apeleaza la producatori renumiti, dar mergand pe „pretul minim” si, din necunoastere tehnica, aleg gresit produsele.

Bitumul de tip SBS are calitati elastice iar bitumul de tip APP are calitati plastice. Din acest motiv, pentru cele doua tipuri de bitum mai sunt folosite si denumirile secundare SBS – bitum elastomer si APP – bitum plastomer.

In principiu, bitumurile de tip APP au caracteristici care le recomanda pentru folosirea in zone calde (>90°C) iar SBS este recomandat pentru zonele reci (<-15°C). Din acest motiv, pentru conditiile climatice din Romania, daca hidroizolatia va fi in contact cu mediul climateric, pentru a obtine performante in timp este obligatorie folosirea produselor din gama SBS, produsele de tip APP neputand fi folosite la exterior decat daca sunt protejate termic.

Un alt tip de polimer folosit este etilen-propilena, produsul fiind denumit generic si EPM. Ca performante, acesta este situat intre bitumurile de tip APP si SBS.

Datorita performantelor lor, produsele pot fi livrate cu grosimi reduse (4 mm … 8 mm), depinzand si de grosimea armaturii iar daca aplicarea se face cu tratament termic, sunt denumite si membrane.

Exista pe piata membrane care sunt compuse din bitumuri diferite, la partea inferioara (spre exemplu de tip SBS) iar la partea superioara (spre exemplu de tip APP).

Desi produsele APP au elasticitati ridicate, atunci cand se doreste obtinerea de performante mecanice, trebuie avuta in vedere armatura.

In prezent exista o gama extrem de mare de tipuri de materiale cu rol de armaturi. Dintre acestea se pot aminti:

Solutii de baza:

• carton celulozic;
• tesatura textila: fibre liberiene tesute, fire in urzeala de bumbac si vigonie;
• fire polimerice (netesute);
• tesatura din voal poliesteric;
• tesatura din fire poliesterice;
• tesatura din fire de sticla;
• impaslitura din fibre de sticla;
• folie de aluminiu sau cupru de 0,08 mm grosime;

Solutii imbunatatite:

• poliester netesut ranforsat;
• voal din fibre de sticla, ranforsat;
• tesatura din fire poliesterice pe o directie si fire de sticla pe cealalta directie;
• impaslitura din fire de sticla intarita longitudinal cu fire de sticla;
• poliester filat;
• tesatura din fibre de sticla, intarita;
• doua straturi de poliester netesut termoliate pe ambele parti cu un voal de sticla.

In ultimul timp, producatorii de hidroizolatii incearca sa renunte la armaturi de tip carton bitumat ori tesaturi textile, care sunt materiale putrescibile.

Firele si fibrele de sticla sunt inferioare, sub aspect mecanic, firelor poliesterice.

In cazul aceluiasi material utilizat ca armatura, caracteristicile mecanice cresc daca se trece de la fire la tesaturi, impaslituri sau voal.

Alegerea tipului de armatura nu trebuie sa fie una intamplatoare. Structura constitutiva a membranei trebuie aleasa in functie de solicitarile ce se vor exercita asupra hidroizolatiei.

Cu titlu exemplificativ, in Tabelul 5 se prezinta principalele caracteristici mecanice ale celor mai folosite armaturi.

In principiu, aceasta poate oferi:

• rezistente de valori slabe si medii (cartonul fibre vegetale; acestea fiind putrescibile, reduc si durata de utilizare a acestor produse);
• rezistente ridicate la alungiri (fire si fibre din PVC);
• rezistente ridicate la poansonari (fibre de sticla).

Iata in Tabelele 6 – 8 si caracteristicile fizico-mecanice ale unui numar restrans de produse folosite in mod curent.

In functie de directia/directiile de manifestare a solicitarii, armatura poate fi pe o directie (sub forma de fire netesute) sau pe doua directii (cu caracteristici diferite sau cu performante ridicate, in cazul voalului). Pentru zonele cu solicitari mari, se recomanda folosirea membranelor cu doua tesaturi.

Rezolvarea de la partea superioara a produsului

Partea superioara a produsului este importanta doar in cazul in care aceasta suprafata vine in contact cu mediul exterior. Tratamentele de imbunatatire a performantelor (stabilitate fizico-chimice) au rolul de prevenire a rigidizarii si deteriorarii hidroizolatiei, ca urmare a pierderii uleiurilor minerale din compozitie sau ca efect al radiatiei solare si oxigenului.

Principalele tipuri de tratamente sunt:

• materiale pe baza de piatra: nisip, strat de pietris, paiete de ardezie colorate, paiete de bazalt etc.;
• materiale metalice: folie de aluminiu ori cupru (cu rol reflectorizant);
• vopsea polimerica, poliuretanica sau acrilica sau emulsie bituminoasa aluminizata aplicata prin pensulare.

In aceste cazuri, clasicul strat de pietris de la partea superioara a hidroizolatiei devine inutil si chiar nedorit de structuristi.

Rezolvarea de la partea inferioara a produsului

Desi exista tratamente (talc, nisip), care sunt aplicate la partea inferioara a membranei doar pentru a nu permite lipirea foii pe perioada in care este stransa in sul, atunci cand se discuta despre intradosul membranelor se are in vedere, in principal, tehnologia de punere in opera.

Din acest punct de vedere, putem avea urmatoarele solutii:

• autoadezive: stratul autoadeziv este protejat la majoritatea produselor cu o folie de polietilena; dupa indepartarea foliei de protectie si intinderea membranei se recomada aplicarea unei presiuni, prin rularea unui compresor de greutate medie;
• lipire la rece, folosind produse bituminoase lichide;
• termosudabile (lipire la cald): daca intreaga suprafata a membranei se va lipi, pentru protectia acestui strat pana la punerea in opera se foloseste:

– folie de polietilena, hartie Kraft, folie siliconizata – se vor indeparta la aplicarea membranei;

– folie de polietilena termofuzibila, care contribuie la calitatea lipirii membranei.

Daca membrana se va lipi numai pe portiunea laterala de suprapunere, atunci numai pe aceasta zona se aplica o folie de protectie (polietilena, hartie Kraft, aluminiu) care se va indeparta la punerea in opera.

Daca membrana se va lipi pe intreaga suprafata, sub tratament termic, o parte din materialul bituminos se topeste si constituie masa de adeziv a membranei. In acest caz, calitatea lucrarii depinde de gradul de calificare al muncitorului, in sensul ca durata aplicarii tratamentului termic este esentiala (o durata prea mica va conduce la topirea unei cantitati insuficiente pentru lipirea membranei, ceea ce va determina desprinderea sa in viitorul apropiat, iar mentinerea unei durate prea mari a tratamentului termic va conduce la arderea armaturii, deci la scaderea performantelor sale mecanice). Pentru a evita aparitia acestor greseli, unele firme au creat produse care au partea inferioara amprentata, aceasta constituind masa de lipire iar tratamentul termic se aplica numai pana cand „profilele” sunt topite. Referitor la tratamentul la cald, de remarcat ca, in Romania, se prefera folosirea gazului metan lichefiat (datorita avantajelor de procurare, manipulare etc.), in defavoarea aerului cald (care reduce riscul accidentelor in procesul de executie).

Hidroizolatii din PVC

Desi initial aveau preturi de productie ridicate, odata cu dezvoltarea industriei chimice produsele din PVC au devenit competitive.

Printre principale avantajele ale acestor produse, in comparatie cu cele bituminoase, se numarara: stabilitatea ridicata la UV si la oxigen, greutatea redusa, grosimi mai mici, posibilitatea aplicarii direct pe termoizolatie (din acest punct de vedere se reduce numarul straturilor care alcatuiesc structura terasei, durata de executie si greutatea sistemului; de precizat ca produsele bituminoase reactioneaza chimic cu polistirenul si deci intre ele trebuie sa existe un alt strat iar pe vata minerala nu se pot aplica direct, deoarece stratul suport trebuie sa fie dur si plan).

Masa din PVC este armata adesea cu tesatura din fibra de sticla. Grosimea uzuala a membranelor este de 0,5 mm – 2 mm.

Dezavantajul principal al acestor produse este ca membranele din PVC nu se pot lipi pe toata suprafata.

Modalitatea de fixare poate fi:

• fixare mecanica si termica (o latura este ancorata mecanic de structura de rezistenta a acoperisului iar cealalta este lipita termic de o fasie adiacenta);
• prin lipire cu cordoane de adeziv (se dispun 4 – 5 cordoane, in lung, pe suprafata foii).

La acoperisurile cu panta mica sau medie, deoarece fixarea nu se face pe toata suprafata, hidroizolatia va fi supusa unor forte de suctiune extrem de importante, in multe situatii fiind necesara lestarea ei.

Si aceste produse se livreaza in suluri iar accesoriile trebuie sa fie tot din PVC.

Desi ofera numeroase avantaje, principalele riscuri generate de produsele livrate in suluri sunt cauzate de neasigurarea etanseitatii numeroaselor benzi de suprapunere, precum si in zonele de strapungeri sau obstacole existente pe un acoperis terasa.

Pentru a castiga timp la executie, unele membrane din PVC sunt livrate cu stratul de egala presiune lipit la partea inferioara.

Hidroizolatii din cauciuc

Pentru a reduce aceste dezavantaje ale sulurilor, au fost realizate prelatele hidroizolante. Procedeul consta in efectuarea unui releveu al acoperisului si executarea uzinata a unei prelate, care este decupata conform „obstacolelor” existente pe acoperis si apoi asezata “la pozitie”.

Dezavantajele solutiei sunt legate de manipularea produsului (greutate, dimensiuni gabaritice), asezarea la pozitie si necesitatea lestarii hidroizolatiei (aceasta fiind singura modalitate de fixare), de aici provenind si termenul de prelata. Producatorii fabrica aceste produse din cauciuc natural sau cauciuc sintetic, deoarece este elastic si poate „imbraca” mai usor obstacolele dar si deoarece materialul ofera o stabilitate foarte ridicata la UV, oxigen, temperaturi extreme, nu reactioneaza cu multe materiale, are rezistenta ridicata la ploi acide etc. Grosimea de livrare 1,1 mm … 3 mm.

Hidroizolatiile aplicate in stare lichida

Constituie solutii viabile in special la lucrarile de interventii in care nu se doreste sa se intervina la straturile inferioare ale terasei sau in cazul in care se doreste obtinerea unor hidroizolatii cu alte culori decat cele traditionale, respectiv negru.

Produsele sunt din gama polimerilor (din acest motiv este folosita si denumirea de hidroizolatii polimerice), pe baza de:

• poliuretan (rasini poliuretanice in amestec cu izocianati etc.);
• pe baza de cauciuc (neopren);
• materiale plastice, viniluri;
• bitumuri polimerice etc.

Aplicarea este extrem de simpla (cu trafaletul, pensula, pamatuful) iar armarea cu plasa din fibre de sticla ii confera rezistente mecanice importante. Pot fi folosite la terase supuse la o gama de trafic extrem de variata. Gradul de etanseitate in zonele cu intranduri, iesinduri, obstacole etc. este usor de obtinut si cu eficienta ridicata.

Aprecierea calitativa a membranelor

Se face in raport de mai multe criterii, cele mai importante fiind:

• rezistenta de rupere la tractiune (R) in [N];
• alungirea la rupere (A) in [%];
• flexibilitatea la temperaturi scazute (F) in [°C].

Cu titlu de exemplu si pentru a evidentia diferentele intre  diferitele  tipuri  de  membrane, iata mai jos incadrarile unora dintre acestea in sistemul calitativ R.A.F.:

• carton celulozic cu bitum oxidat – R2A1F1;
• panzatextila cu bitum oxidat – R4A3F1;
• impaslitura din fibre de sticla cu bitum aditivat cu APP – R3A1F2;
• impaslitura din fibre de sticla cu bitum aditivat cu SBS – R3A1F5;
• tesatura din fire de sticla cu bitum aditivat cu APP – R5A1F2;
• tesatura din fire de sticla cu bitum aditivat cu SBS – R5A1F5;
• voal poliesteric cu bitum APP – R5A5F2;
• voal poliesteric cu bitum SBS – R5A5F5.

Alegerea tipului de armatura nu trebuie sa fie intamplatoare, ci in functie de solicitarile care se vor exercita asupra hidroizolatiei.

Fiecare tip de alcatuire poate (si trebuie) sa fie caracterizat prin valorile unor parametri de performanta.

In prezent, acesti parametri sunt:

• impermeabilitatea la apa (I);
• rezistenta la poansonare statica (P_s);
• rezistenta la poansonare dinamica (P_d);
• comportamentul la temperaturi ridicate (T);
• rezistenta la oboseala.

Impermeabilitatea la apa este definita conventional prin nivelul presiunii de apa (mentinuta experimental o durata de timp standard) sub care etanseitatea nu mai este asigurata.

Sunt definite 6 niveluri exigentiale notate I1-I6.

Rezistenta la poansonare statica este definita prin rezultatul incercarilor experimentale cu patru tipuri de bile, cu greutati diferite.

Sunt definite patru niveluri de apreciere.

Rezistenta la poansonare dinamica este descrisa prin diametrul poansonului care produce experimental strapungerea  complexului  de etansare.

Sunt definite patru niveluri de apreciere.

Comportamentul la temperaturi ridicate are in vedere glisarea in mm a structurii de etansare in raport cu suprafata suport (si a straturilor componente intre ele) atunci cand aceasta este incalzita experimental la o temperatura standardizata.

Sunt definite patru niveluri exigentiale.

Clasa de combustibilitate a membranelor este  C4.

Hidroizolatii metalice

Un alt tip de hidroizolatie folosita in perioada interbelica, la un numar relativ redus de cladiri importante (palate, conace, biserici etc.), a fost plumbul, un rol important in folosirea lui avandu-l manopera disponibila in Romania, reprezentata prin „mestesugarii locali” (cazangii si aurarii).

Executia hidroizolatiei se obtine prin aplicarea succesiva a foilor subtiri de plumb, sudate prin batere cu ciocanul de lemn iar imbinarile dintre foi sunt lipite cu plumb topit.

Are o durata foarte mare de utilizare, rezistenta mecanica ridicata, stabilitate chimica, se lamineaza usor, nu este casant, ductil (se poate indoi si mula usor pe suport), este rezistent la ape agresive.

Se folosesc foi de 2 ÷ 2,5 mm grosime.

Costul ridicat al plumbului, lipsa meseriasilor aplicatori, precum si faptul ca materialul face parte din categoria celor strategice, sunt principalele dezavantaje care au condus la utilizarea redusa a solutiei.

Hidroizolatii mixte

Pot fi: masticuri bituminoase cu insertii metalice, masticuri bituminoase aplicate pe tencuieli, materiale bituminoase si foi metalice.

Sunt folosite la rosturi de tasare – dilatare, la elemente de constructie supuse presiunilor hidrostatice mari.

Sunt durabile si eficiente.

ACCESORII PENTRU ACOPERISURILE TERASA

In afara hidroizolatiei propriu-zise, pentru a indeplini functiunile acoperisului mai sunt necesare o serie de produse cu functiuni specifice, precum colectarea si dirijarea apelor pluviale si etansarea hidroizolatiei la muchii, colturi, caciuli de ventilare etc. Din aceasta gama, cele mai cunoscute sunt gurile de colectare a apelor pluviale, barbacanele, garguiele, profilele pentru asigurarea etanseitatii la colturi / coloane etc.

Aparitia unor materiale de calitate a simplificat mult operatiile de aplicare, numarul straturilor de etansare, precum si posibilitatea realizarii acoperisurilor terasa cu panta zero sau foarte mica, masura care are o importanta deosebita sub aspectul reducerii greutatii acoperisului  (prin eliminarea sau reducerea stratului cu rol de panta, executat, in mod traditional, din beton).

Autor:
conf. dr. ing. Florin DELIA – Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti 

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 149 – iulie 2018, pag. 28