Ночью поверхность плоской крыши, находясь в состоянии лучистого теплообмена с атмосферой, существенно охлаждается. В процессе такого охлаждения температура земли почти каждую ночь опускается ниже минимальной атмосферной температуры. Температура поверхности плоской кровли тоже может опускаться ниже температуры воздуха. Так, летом на плоской крыше нередко выпадает роса, а зимой образуется иней.

Из практики известно, что именно это воздействие ухудшает общее состояние материала. В ясные ночи из-за охлаждения температура поверхности может быть ниже температуры воздуха на 10 ℃. Поэтому зимой в центральноевропейских зонах при нормальной температуре воздуха –20 ℃ температура на кровельном покрытии может опускаться до отметки –30 ℃ и ниже.

Информация о действительно возможных температурах на кровельных покрытиях исключительно важна для оценки возникающей в них силы сжатия под воздействием низких температур.

Солнечное излучение нагревает поверхность кровли. В зависимости от цвета и свойств покрытия большая или меньшая часть излучения поглощается, что ведет к большему или меньшему повышению температуры кровли.

У кровельных материалов без армирования значения прочности на разрыв и модуля упругости при нагреве сильно уменьшаются, а разрывное удлинение сначала увеличивается, чтобы при высоких температурах резко упасть.

Кровельные покрытия, армированные синтетическим волокном и кашированные с обратной стороны стеклохолстом, также подвержены изменениям физических свойств при изменении температуры, однако в гораздо меньшей степени. Их поведение определяется, в сущности, свойствами текстильного материала. Знание этих свойств особенно важно при термической обработке (сваривании горячим воздухом) мембраны в местах возможного протекания и в угловых стыках.

Проводились испытания, в ходе которых измеряли температуру на разных кровельных поверхностях – изготовленных из материалов, различающихся по составу, структуре и способу армирования:

● ПВХ и ТПО;

● толщина от 1,3 до 2,2 мм;

● цветовая гамма от белого и серого до красного, коричневого и черного.

Результаты измерений привели к следующим выводам:

● температура пограничного слоя поверхности не зависит от типа материала – ПВХ или ТПО;

● различие в толщине не приводит к существенной разнице в результатах измерений температуры кровельной поверхности;

● в зависимости от цвета на свободно обдуваемых кровлях показатели температуры поверхности составили от 41 до 73 ℃, что в любом случае гораздо выше температуры воздуха.

На белой кровельной поверхности зафиксировано повышение температуры только на 8 ℃. Черные тона увеличили температуру поверхности на 40 ℃. На кровельных материалах самого распространенного, светло-серого цвета температуры поверхностей составили от 53 до 58 ℃, что выше температуры воздуха на 20–25 ℃.

На такого же рода свободно уложенных светло-серых кровельных покрытиях из ПВХ федеральное ведомство по исследованию и испытанию материалов (ВАМ, Берлин) в одном из тестов получило максимальную температуру поверхности кровельного покрытия 57 ℃. В американской литературе есть данные о том, что температура на светлой кровельной поверхности может достигать 70 ℃, а на черной – 90 ℃.

Рис. 5

Колебания температуры на свободно обдуваемой кровельной поверхности в жаркий летний день. Ночью кровля охлаждается ниже температуры воздуха, а днем сильно нагревается под воздействием солнечных лучей

Рис. 6

Свободно обдуваемая кровельная поверхность над складом крупной торговой компании

Окислительные реакции тесно связаны с изменениями температуры. На кровельных поверхностях с повышенными температурными показателями следует предполагать ускорение процесса фотоокисления и вместе с ним процесса старения.

На покрытой растительностью кровле температура составила 49 ℃, что на 7 ℃ меньше, чем на свободно обдуваемой поверхности. Эти результаты испытания четко показывают, что кровельное озеленение понижает общую температуру всей кровли и замедляет процесс термического старения кровельной системы, включая гидроизоляционное полотно.

Кровельные покрытия с увеличенным сроком службы подвергаются особенной опасности в холодное время года, когда снижается их гибкость. Сами по себе низкие температуры не разрушают кровельное покрытие. Однако при дополнительном динамическом воздействии, например вследствие удара предметом с острыми краями или растяжения, может произойти разрыв.

Рис. 7

Влияние солнечного излучения на температуру поверхности кровли в зависимости от структуры покрытия. Кровельное озеленение снижает нагрев кровли. Интенсивное озеленение при высоте от 20 см позволяет достичь температурного равенства

Рис. 8

Кровельные покрытия из модифицированного битума с посыпкой из минеральной крошки темных тонов нагреваются сильнее, чем светлые синтетические покрытия на базе ПВХ или ТПО

Воздействие очень высоких летних температур может привести к спеканию свободно уложенных битумных и синтетических гидроизоляционных материалов с теплоизоляционными плитами из полистирола. Изменение формы теплоизоляционных плит приводит к возникновению нагрузок на гидроизоляцию. Есть мнение, что в области контакта кровельного покрытия и плит утеплителя начинают действовать противоположно направленные силы. При потеплении гидроизоляционное полотно растягивается, а при похолодании сжимается. Тем временем зазоры между теплоизоляционными плитами при нагреве закрываются из-за термического расширения, а при похолодании открываются.

Похолодание вызывает растягивающее напряжение кровельного покрытия. Когда покрытие нагревается, образуется складка и происходит деформация при изгибе. Такие переменные воздействия повторяются в зависимости от погодных условий. На поверхности материалов с недостаточной гибкостью или эластичностью могут образовываться трещины, что приведет к нарушению герметичности покрытия.