Строительные материалы, используемые для ограждающих конструкций, каковыми являются крыши зданий с их верхней оболочкой, называемой кровлей должны быть не только прочными и долговечными, но и обладать надлежащими теплотехническими свойствами, например, теплопроводностью, теплоемкостью огнестойкостью, огнеупорностью, термической стойкостью.
Теплопроводность — способность материала передавать теплоту через свою толщу при наличии разности температур по обе стороны материала. Теплопроводность зависит от вида материала, пористости, характера пор, его влажности и плотности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Значение теплопроводности характеризуется коэффициентом теплопроводности. Коэффициент теплопроводности также зависит от средней плотности и химико-минерального состава материала, его структуры, пористости и характера пор, средней температуры материала, влажности. С увеличением влажности материала коэффициент теплопроводности резко возрастает, так как снижаются показатели теплоизоляционных свойств материала (рис. 9).
Рис. 9. Зависимость теплопроводности неорганических материалов от плотности:
1 — материалы, насыщенные водой; 2, 3 — воздушно-сухие материалы с разной влажностью; 4 — сухие материалы.
При замерзании строительные материалы полностью теряют свойство теплоизолировать, поэтому необходимо их защищать от мороза. Ввиду того, что кровельные материалы имеют плотную структуру и не применяются на границе разных температур, теплопроводность у них значительная. При необходимости теплоизоляции в покрытиях крыш устраиваются теплоизоляционные слои.
Огнестойкость — способность материала выдерживать без разрушений одновременное действие высоких температур и воды. Пределом огнестойкости конструкции называется время в часах от начала огневого испытания до появления одного из следующих признаков: сквозных трещин, обрушения, повышения температуры на необогреваемой поверхности. По огнестойкости строительные материалы, в том числе и кровельные, делятся на три группы: несгораемые, трудносгораемые, сгораемые. Несгораемые материалы под действием высокой температуры или огня не тлеют и не обугливаются, примером может служить черепица; трудносгораемые материалы с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но происходит это только при наличии огня, например, кровельная сталь; сгораемые материалы воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня, например дерево, толь, рубероид, стеклопластик.
Огнеупорность — способность материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделяются на огнеупорные, которые выдерживают действие температур от 1580 °С и выше; тугоплавкие, которые выдерживают температуру 1360… 1580°C; легкоплавкие, выдерживающие температуру ниже 1350 °С.
Теплостойкость или температуроустойчивость — способность материала сохранять форму, не стекать и не сползать с поверхности конструкции под определенным уклоном и при определенной температуре. Она зависит в основном от физико-механических свойств и структуры материала, вида и количества заполнителя. Это свойство очень важно для органических вяжущих веществ, таких, как битумы, дегти, пластмассы, которые при температуре выше температуры теплостойкости теряют свои вязкие свойства и перестают выполнять роль вяжущего. Например, теплостойкость битумной изоляции толщиной 4 мм составляет 70-90 °С, битумно-найритовой толщиной 4 мм — 100°С, битумно-латексной эмульсии толщиной 6 мм — 70 °С. Температура размягчения характеризует только битумные и дегтевые вяжущие вещества. Это условный показатель, характеризующий изменение вязкости вяжущих веществ при повышении температуры. Например, температура размягчения нефтяных строительных битумов 50…70°С; битумов нефтяных кровельных — 40…95 °С: битумов нефтяных дорожных улучшенных — 35…51 °С. Температура размягчения дегтей высоких марок обычно ниже, чем тугоплавких битумов, а именно, 40…70°С. Поэтому тугоплавкие битумы применяются для устройства покровного слоя кровельных гидроизоляционных материалов.
Температура вспышки свойственна маслам и нефтепродуктам. Температура, при которой пары нефтепродуктов, нагретых в открытом тигле, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ним пламени, считается температурой вспышки. Температура вспышки нефтяных битумов, применяемых для кровельных материалов, 240…300°С в зависимости от битума. Минимальная температура самовоспламенения 300 °С.
Коэффициент линейного температурного расширения (ТКЛР) характеризует свойство материала изменять размеры при нагревании. Только некоторые строительные материалы при этом не расширяются. ТКЛР равен относительному удлинению материала при нагревании на один градус. У каждого материала эта величина постоянная. Например, у стали — (11…11,9)*10-6, у бетона (10…14)*10-6°С-1, гранита — 10*10-6°С-1, дерева вдоль волокон (3…5) *10-6, у полимерных материалов в 10…20 раз больше. Во избежание растрескивания сооружения большой протяженности разрезают деформационными швами, назначаемыми с учетом термического расширения материалов. При устройстве мягкой рулонной или мастичной кровли, укладываемой по железобетонным настилам, учет ТКЛР имеет большое значение.