Корзина
+78126421031
+78129848067

Устойчивость диффузионных пленок

Устойчивость диффузионных пленок
Устойчивость диффузионных пленок к протечкам дождевой воды

18.03.20

В этой статье разъясняется, насколько диффузионные пленки являются водонепроницаемыми при воздействии дождя. Фольга под крышей используется в качестве защитных гидроизоляционных слоев в вентилируемых скатных кровлях. Чердак защищает от пыли и влаги от дождя и снега, которые могут попасть под плитку, от воды, конденсирующейся на нижней поверхности неабсорбирующих покрытий, и, что не менее важно, защищает от проникновения влаги при разрушении кровли. В случае лофтовых переоборудований она также защищает теплоизоляцию от влаги. Они используются для двойных и трехслойных кровель.

 

Диффузионные пленки, образующие функциональный слой защитной гидроизоляции в конструкциях скатной кровли, за последние 25 лет прошли необычайно долгий путь не только в своем развитии, но и в самой конструкции. Вместо исключительно полиэтиленовых пленок с микроперфорацией, которые могут применяться только в трехслойной кровельной конструкции, сегодняшний рынок предлагает невероятный ассортимент диффузионных пленок, которые имеют ряд специальных технических характеристик, позволяющих обеспечить гидроизоляцию любой конструкции скатной кровли.
Таким образом, мы находим фольгу с чрезвычайно высокими параметрами прочности, фольгу, значительно уменьшающую утечку тепла благодаря своим отражающим свойствам, и, наконец, что не менее важно, изделия, которые полностью устойчивы к средствам профилактической защиты древесины.

Тем не менее, основное свойство, водонепроницаемость, остается основной причиной, по которой они обычно предлагаются, особенно в случаях, когда кровля состоит из плиссированного покрытия. Необходимо признать абсолютно законную характеристику уложенных покрытий в том, что они не защищены от летящего снега и воды под давлением. В климатических условиях риск снегопада может разумно предполагаться не только соединениями между элементами покрытия, но (особенно) в зоне соединения проходок с покрытием. Скорость проникновения снега зависит не только от климатических условий, но и от ориентации конструкции крыши, формы крыши в зависимости от конфигурации местности, сложности крыши и т. д.


Однако вернемся к основному свойству - непроницаемости. Если бы эти пленки не были водонепроницаемыми, они потеряли бы свое значение в технической практике. И все же могут быть определенные условия, конечно, ограниченные во времени, когда то, что делает гидроизоляцию пленки неэффективной. Это динамическое воздействие капель дождя, когда пленка непосредственно (т.е. без кровли) подвергается воздействию погоды. Давайте внимательнее посмотрим на эту ситуацию.
 

Ударная скорость и энергия капель дождя

Падению капли дождя воздействуют две силы: вес G и сопротивления воздуха F . Чем выше скорость падения, тем (с квадратом скорости) сопротивление воздуха увеличивается, пока обе силы не выровняются, и с этого момента падение падает с постоянной скоростью (так называемая предельная скорость падения, которая является максимально возможной).


инертность
G = м · г ,
 
где
м … вес капли,
г ... ускорение Земли.
 
Сопротивление воздуха
F = 1,2  S . c w ρ и c ² ,
 
где
S … площадь проекции капли, перпендикулярная направлению падения,
c w … коэффициент экологической устойчивости,
ρ a … плотность окружающей среды (воздуха)
c … скорость удара.
 
При равновесии G = F применяется следующее:

4/3  π . г ³ . ρ ч . g = 1/2  π . г ² . с ш . ρ а . с (1)
 
Скорость удара может быть рассчитана в соответствии с:

(2)

где
ρ h … - удельный вес воды (1000 кг / м³),
d … диаметр капли дождя (от 200 до 2500 мкм),
ρ a … - удельная масса воздуха (около 1,25 кг / м³),
c w … - коэффициент аэродинамического сопротивления (для сферы 0,5),
г ... ускорение Земли составляет 9,81 м / с².
 

В уравнении (1) диаметр капли, конечно, установлен в [м]. Подставляя известные значения и подставляя диаметр капли в [мм], уравнение (2) упрощается для:

с = 4,57. √ д (3)
 
При диаметре капли, например, 1 мм, скорость удара составляет c = 4,57 м / с.

 

Примечание

Капли дождя первоначально имеют сферическую форму, но в случае падения из-за сопротивления воздуха форма капель дождя сглаживается на нижней стороне, пока капля не может иметь вогнутую нижнюю сторону. Это относится к каплям большего начального диаметра. В результате набухания поверхностное натяжение уменьшается, и капля разбивается на более мелкие капли. Однако эти маленькие капли, благодаря инерции, также имеют гораздо более высокую скорость удара, чем это было бы возможно согласно (3).
 
Для расчета кинетической энергии при ударе осадков используется уравнение:

(4)

из которого капля с диаметром 1 мм энергией Е = 53,6.10 -6 Дж
Если за 5 минут выпадает 10 литров дождевой воды в течение 1 м², то из соотношения:

(5)

рассчитать количество капель дождя n = 19,1. 10 6 с полной кинетической энергией E = 1023 Дж.
 
Однако если бы диаметр капли составлял 2,5 мм, общая кинетическая энергия уже составляла бы 25,7 кДж при переполнении в 10 литров.
Тем не менее, мы заинтересованы в том, чтобы выразить динамическое влияние воздействия дождя на диффузионную фольгу в состоянии, когда фольга уложена, но крыша все еще не имеет кровли, другое количество, а именно высота водяного столба h.

(6)

При воздействии осадков в 1 мм нагрузку на фольгу можно сравнить с высотой водяного столба 1,06 м, но при падении 2,5 мм влияние водяного столба на фольгу составляет 2,66 м.
 
 

Примечание

Устойчивость диффузионных пленок к утечке дождевой воды определяется гидростатической нагрузкой водяного столба с высотой, например, 3 м. Однако во время сильного летнего дождя капли могут быть намного больше, 5 мм и более. В 2004 году на Маршалловых островах были зафиксированы капли дождя диаметром 10 мм! Таким образом, очевидно, что в крайних случаях, когда капли размером более 2,8 мм падают на открытую пленку, вода может протекать через пленку.
 
 

Таблица: Высота водяного столба h в зависимости от диаметра капли дождя d

д [мм] 1 2 3 4 5 6 7
ч [м] 1.07 2.13 3.2 4.27 5.33 6.4 7.47

Примечание. Те же соотношения применимы к расчету скорости удара и энергии жесткого гидрометеора, такого как град. В случае града уравнение (3) будет иметь вид c = 4,39 d 0,5 , где d в [мм].
В приведенных выше соображениях я пренебрегал силой плавучести, возникающей из-за объема падающего тела, поскольку удельная плотность воздуха незначительна.

 

Скорость удара по наклонной крыше на ветру

Приведенные выше соображения и расчеты применяются при условии, что направление вектора скорости перпендикулярно плоскости удара капли дождя. Учитывая, что в этой статье я имею дело со скатными крышами, это требование не всегда может быть выполнено, и, как правило, оно не выполняется. В то же время следует учитывать отклонение вектора скорости капли дождя от ветра, см. Рисунки 1 и 2.
В спокойных условиях вектор скорости c 0 перпендикулярен горизонтальной плоскости и поэтому разлагается на две составляющие: параллельно плоскости крыши c t и перпендикулярно плоскости крыши c n . Если обе плоскости крыши имеют одинаковый уклон, то компонент c n одинаково велик на обеих поверхностях крыши согласно уравнению:
с н = с 0. cos α (6).

 

Однако при одновременном воздействии ветра траектория дождевой капли отклоняется от вертикальной плоскости на угол δ , величина которого зависит от скорости ветра. Таким образом, может случиться так, что скорость удара капли дождя на наветренную поверхность крыши c nv приведет к скорости c 0 и скорости ветра c v в направлении, перпендикулярном плоскости крыши, и, таким образом, будет намного выше, чем в безветренных условиях. Однако на подветренной стороне размер вектора c n будет равен нулю.
 
Пример:
Капля дождя диаметром всего 1 мм переносится ветром со скоростью c v = 80 км / ч (22,2 м / с). Из теоремы Пифагора мы получаем результирующую скорость, перпендикулярную плоскости крыши:

Подставляя это значение в уравнение (6), мы обнаруживаем, что эта скорость удара уже действует на наветренную фольгу как толщу воды 26,2 м!

 

В заключение

С одной стороны, представляется неоспоримым, что общепризнанная водонепроницаемость диффузионных пленок с высотой водяного столба около 3 м больше не дает большой уверенности. Из практики известно, что на одной поверхности крыши произошла массивная утечка воды из фольги, в то время как на другой поверхности крыши утечки обнаружено не было.

С другой стороны, подобные ситуации необходимо рассматривать реалистично. Если образец диффузионной пленки взят для лабораторного испытания на водонепроницаемость, и дефект не обнаружен, то следует учитывать один важный момент: диффузионная пленка не служит аварийным покрытием, диффузионная пленка не рассчитана на дождевую нагрузку. только гидроизоляция. Не больше и не меньше. Недавний случай только подтверждает вышесказанное. Крыша, обращенная на север, показала массивную утечку, южная была без проблем. В относительно сильный дождь подул сильный северный ветер. После покрытия крыши собственным покрытием, подобная ситуация больше никогда не случится.
 

Замечание

Приведенные выше соображения основаны на упрощенном допущении, что ударная поверхность представляет собой жесткую пластину, т.е. что вся кинетическая энергия преобразуется в соответствующую нагрузку водяного столба. На практике эта ситуация аналогична ситуации, когда пленка укладывается на опалубку, хотя в этом случае должна быть разрешена определенная степень гибкости базовой опалубки. В случае, если пленка свободно растягивается на стропилах или помещается на теплоизоляцию, понятно, что ослабление динамического воздействия при воздействии осадков на пленку будет больше.

Другие статьи
Меню
+78126421031
+78129848067
ЛенПрофиСнаб
ЛенПрофиСнаб
Россия Ленинградская область Санкт-Петербург Индустриальный пр. 44/2
Карта