Gont asfaltowy - Asphalt shingle

Gąsior na dachu krytym gontem bitumicznym z 3 zakładkami składa się z pojedynczych zakładek z gontu założonych na kalenicę i przybitych częściowo zachodzącymi na siebie gwoździami

Gont asfaltowy to rodzaj gontu ściennego lub dachowego, w którym do hydroizolacji wykorzystuje się asfalt . Jest to jedno z najczęściej stosowanych pokryć dachowych w Ameryce Północnej, ponieważ ma stosunkowo niedrogi koszt początkowy i jest dość prosty w montażu.

Historia

Gonty asfaltowe to amerykański wynalazek Henry'ego Reynoldsa z Grand Rapids w stanie Michigan. Zostały one po raz pierwszy użyte w 1903, w powszechnym użyciu w niektórych częściach Ameryki do 1911, a do 1939 wyprodukowano 11 milionów kwadratów gontów. US National Board of Ogień Underwriters kampanii wyeliminować użycie gontów drewnianych dachów był czynnikiem przyczyniającym się do wzrostu popularności gontów asfaltowych w trakcie 1920 roku. Poprzednik tych gontów został opracowany po raz pierwszy w 1893 roku i nazwany pokryciem przygotowanym z asfaltu, które było podobne do pokrycia z rolki asfaltowej bez granulatu powierzchniowego. W 1897 roku do powierzchni dodano granulki łupkowe, aby materiał był bardziej wytrzymały. Badane rodzaje granulek obejmowały mikę, muszle ostryg, łupek, dolomit, popiół lotny, krzemionkę i glinę. W 1901 r. materiał ten został po raz pierwszy pocięty na paski do stosowania jako gonty jedno- i wielotablicowe.

Wszystkie gonty były początkowo organiczne z materiałem bazowym, zwanym filcem , będącym głównie bawełnianą szmatą aż do lat dwudziestych, kiedy bawełniana szmata stała się droższa i zastosowano alternatywne materiały. Inne materiały organiczne używane jako filc to wełna, juta lub manila oraz miazga drzewna. W 1926 roku Asphalt Shing and Research Institute wraz z National Bureau of Standards przetestował 22 rodzaje eksperymentalnych filców i nie znalazł żadnych znaczących różnic w wydajności. W latach pięćdziesiątych zaczęto stosować samouszczelniające i ręcznie nakładane kleje, aby zapobiec uszkodzeniom dachów z gontów spowodowanych wiatrem. Standardem projektowym było całkowite przyklejenie samouszczelniających się pasków kleju po szesnastu godzinach w temperaturze 140°F (60°C). Również w latach pięćdziesiątych przeprowadzono testy użycia zszywek 3 ⁄ 4 cala (19 mm) zamiast gwoździ dachowych, pokazując, że mogą one działać równie dobrze jak gwoździe, ale z sześcioma zszywkami w porównaniu z czterema gwoździami. W 1960 r. wprowadzono z ograniczonym powodzeniem podstawy z mat z włókna szklanego; lżejsze, bardziej elastyczne gonty z włókna szklanego okazały się bardziej podatne na uszkodzenia powodowane przez wiatr, szczególnie w niskich temperaturach. Późniejsze generacje gontów zbudowanych z włókna szklanego zamiast azbestu zapewniały akceptowalną trwałość i ognioodporność. Również w latach 60. XX wieku badania nad uszkodzeniami gradu, które stwierdzono, gdy grad osiągają rozmiar większy niż 1,5 cala (38 mm).

Asphalt Roofing Manufacturers Association (ARMA) utworzyło w 1990 roku grupę zadaniową High Wind Task Force, aby kontynuować badania mające na celu poprawę odporności na wiatr gontów. W 1996 roku nawiązano współpracę pomiędzy członkami amerykańskiej branży ubezpieczeń majątkowych, Instytutem Biznesu i Bezpieczeństwa Domowego oraz Underwriter's Laboratory (UL) w celu stworzenia systemu klasyfikacji odporności na uderzenia materiałów dachowych. System, znany jako UL 2218, ustanowił krajowy standard odporności na uderzenia. Następnie ubezpieczyciele oferowali zdyskontowane składki za polisy na konstrukcje z wykorzystaniem gontów, które miały najwyższą klasyfikację wpływu (klasa 4). W 1998 r. komisarz ds. ubezpieczeń Teksasu Elton Bomer nakazał Teksasowi oferowanie zniżek na składki ubezpieczającym, którzy zainstalowali dachy klasy 4.

Rodzaje

Gonty asfaltowe na domu w Avalon, New Jersey

Do produkcji gontów asfaltowych stosuje się dwa rodzaje materiałów bazowych: organiczny i z włókna szklanego . Oba są wykonane w podobny sposób, z podkładem asfaltowym nasyconym z jednej lub obu stron asfaltem lub asfaltem modyfikowanym, odsłoniętą powierzchnią impregnowaną łupkiem, łupkiem, kwarcem, cegłą kamionkową, kamieniem lub granulatem ceramicznym, a pod spodem Strona pokryta piaskiem, talkiem lub miką, aby zapobiec przyklejaniu się gontów przed użyciem.

Granulki na górnej powierzchni blokują światło ultrafioletowe, które powoduje niszczenie gontów, zapewnia pewną fizyczną ochronę rdzenia asfaltowego i zapewnia kolor – jaśniejsze odcienie preferowane ze względu na odbijanie ciepła w słonecznym klimacie, ciemniejsze w chłodniejszych ze względu na ich absorpcję. Niektóre gonty mają miedź lub inne biocydy dodane do powierzchni, aby zapobiec wzrostowi glonów. Paski samouszczelniające są standardowo umieszczone na spodniej stronie gontów, aby zapewnić odporność na unoszenie przy silnym wietrze. Materiałem tym są zazwyczaj żywice wapienne lub modyfikowane popiołem lotnym lub bitum modyfikowany polimerami. Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Budownictwa ASTM D7158 to standard, który większość amerykańskich przepisów dotyczących budownictwa mieszkaniowego stosuje jako normę odporności na wiatr dla większości nieciągłych pokryć dachowych o stromym nachyleniu (w tym gontów bitumicznych) z następującymi ocenami klasy: Klasa D – przechodzą przy podstawowych prędkościach wiatru do 140 km/h włącznie; Klasa G – zdany przy podstawowej prędkości wiatru do 120 mph (190 km/h) włącznie; oraz Klasa H – Zdany przy podstawowej prędkości wiatru do 150 mph (240 km/h) włącznie. Dodatek znany jako styren-butadien-styren (SBS), czasami nazywany asfaltem modyfikowanym lub gumowanym , jest czasami dodawany do mieszanki asfaltowej, aby gonty były bardziej giętkie, odporne na pękanie termiczne i bardziej odporne na uszkodzenia spowodowane uderzeniami gradu. Niektórzy producenci używają podkładu z tkaniny, znanego jako płótno, na tylnej stronie gontów, aby były bardziej odporne na uderzenia. Większość firm ubezpieczeniowych oferuje zniżki właścicielom domów za korzystanie z gontów klasy 4 o odporności na uderzenia.

Organiczny

Gonty organiczne są wykonane z maty bazowej z materiałów organicznych, takich jak makulatura, celuloza, włókno drzewne lub inne materiały. Jest on nasycony asfaltem, aby był wodoodporny, a następnie nakładana jest wierzchnia warstwa asfaltu adhezyjnego, pokryta stałym granulatem. Takie gonty zawierają około 40% więcej asfaltu na jednostkę powierzchni niż gonty z włókna szklanego. Ich organiczny rdzeń sprawia, że są bardziej podatne na uszkodzenia od ognia, co skutkuje maksymalną odpornością ogniową klasy „B” FM . Są również mniej kruche niż gonty z włókna szklanego w chłodne dni.

Wczesne wersje na bazie drewna były bardzo trwałe i trudne do rozdarcia, co stanowiło ważną cechę, zanim do spodniej strony gontów dodano materiały samouszczelniające, aby połączyć je z warstwą pod spodem. Również niektóre gonty organiczne wyprodukowane przed początkiem lat 80-tych mogą zawierać azbest.

Włókno szklane

Wzmocnienie z włókna szklanego zostało opracowane jako zamiennik azbestu w gontach z mat organicznych. Gonty z włókna szklanego posiadają warstwę bazową z maty wzmacniającej z włókna szklanego wykonanej z mokrych, bezładnie ułożonych włókien szklanych połączonych żywicą mocznikowo - formaldehydową . Mata jest następnie pokrywana asfaltem zawierającym wypełniacze mineralne, aby była wodoszczelna. Takie gonty są bardziej odporne na ogień niż te z matami organicznymi/papierowymi, dzięki czemu kwalifikują się do oceny nawet w klasie „A”. Gęstość powierzchni zwykle waha się od 1,8 do 2,3 funta na stopę kwadratową (8,8-11,2 kg/m ² ).

Gonty z włókna szklanego stopniowo zaczęły zastępować organiczne gonty filcowe, a do 1982 roku wyprzedziły je w użyciu. Powszechne szkody spowodowane huraganem na Florydzie w latach 90. skłoniły przemysł do przestrzegania wartości rozdarcia 1700 gramów na gotowych gontach asfaltowych.

Zgodnie z rozdziałami 1507.2.1 i 1507.2.2 Międzynarodowego Kodeksu Budowlanego 2003 , gonty bitumiczne mogą być stosowane tylko na połaciach dachowych składających się z dwóch jednostek pionowych i 12 jednostek poziomych ( nachylenie 17% ) lub większych. Gonty bitumiczne należy mocować do pokładów z solidnymi osłonami. Płytsze zbocza wymagają pokrycia dachowego z asfaltu lub innego pokrycia dachowego.

Architektoniczny lub trzykartowy

Gonty asfaltowe występują w dwóch standardowych opcjach projektowych: gonty architektoniczne (znane również jako gonty wymiarowe) i gonty trójtablicowe. Trzy zakładki to zasadniczo płaskie proste gonty o jednolitym kształcie i rozmiarze. Zużywają mniej materiału i są cieńsze niż gonty architektoniczne, a zatem są lżejsze i tańsze zarówno pod względem materiału, jak i instalacji. Nie są też tak trwałe i nie oferują gwarancji producenta tak długo, jak dobre architektoniczne gonty asfaltowe. Trzykarty są nadal najczęściej instalowane w domach o niższej wartości, takich jak te używane na wynajem. Jednak ich popularność spada na rzecz stylu architektonicznego. Gonty wymiarowe lub architektoniczne są grubsze i mocniejsze, różnią się kształtem i rozmiarem oraz oferują bardziej estetyczny wygląd; rzucanie bardziej wyraźnych, losowych linii cienia lepiej naśladuje wygląd tradycyjnych materiałów dachowych, takich jak gonty drewniane. Rezultatem jest bardziej naturalny, tradycyjny wygląd. Chociaż są droższe w montażu, mają dłuższe gwarancje producenta, czasami do 50 lat - zazwyczaj proporcjonalne, ponieważ praktycznie wszystkie dachy z gontów bitumicznych są wymieniane przed upływem takiego terminu. Podczas gdy gonty trzytablicowe zazwyczaj wymagają wymiany po 15-18 latach, Dimensional zwykle wytrzymuje 24-30 lat.

Cechy

Gonty asfaltowe mają różne właściwości, które pomagają im przetrwać uszkodzenia i odbarwienia spowodowane przez wiatr, grad lub ogień.

Amerykańskie Towarzystwo Materiałów Badawczych (ASTM) opracowało specyfikacje dla gontów dachowych: ASTM D 225-86 (gonty asfaltowe (filc organiczny) pokryte granulatem mineralnym) i ASTM D3462-87 (gonty asfaltowe wykonane z filcu szklanego i pokryte granulatem mineralnym) ), ASTM D3161, Standardowa metoda badania odporności gontów asfaltowych na wiatr (2005),
Dostępnych jest wiele kształtów i tekstur gontów asfaltowych: 3 tabl, jet, „signature cut”, Art-Loc, t-lock, tie lock itp. Gonty architektoniczne (laminowane) są wielowarstwowymi, laminowanymi, co daje większą różnorodność , wyprofilowany efekt wizualny na powierzchni dachu i zwiększenie odporności na wodę. Te gonty są zaprojektowane tak, aby uniknąć powtarzających się wzorów na wyglądzie gontów. Linie narożne i kalenicowe mogą mieć przycięte standardowe gonty z trzema zakładkami. Producenci wykonują również specjalistyczne gonty dla tych obszarów. Wymagane są również gonty startowe, a ponieważ nie są one widoczne po zakończeniu instalacji, stosuje się tutaj dodatkowe gonty (powszechnie nazywane „odpadami”). Jednak producenci produkują również specjalistyczne gonty startowe. Stosowanie specjalistycznych gontów kalenicowo-narożnych oraz stosowanie specjalistycznych gontów początkowych prowadzi do zmniejszenia kosztów pracy w zamian za wzrost kosztów materiałów. Gonty laminowane są cięższe i trwalsze niż tradycyjne gonty z trzema zakładkami.
Gonty odbijające promienie słoneczne pomagają obniżyć koszty klimatyzacji w gorącym klimacie, będąc lepszą powierzchnią odbijającą światło .
Uszkodzenia powodowane przez wiatr : Gonty asfaltowe charakteryzują się różną odpornością na uszkodzenia powodowane przez wiatr. Gonty o najwyższej wytrzymałości na przeciąganie łącznika, sile wiązania samouszczelniającego się kleju, prawidłowo przybite gwoździami będą najbardziej odporne na uszkodzenia powodowane przez wiatr. W obszarach o dużym wietrze można podjąć dodatkowe środki ostrożności, aby zamocować trwały podkład i/lub uszczelnić szwy sklejki w przypadku zerwania gontów. UL 997 Odporność na wiatr przygotowanych materiałów do pokryć dachowych klasa 1 jest najlepszym standardem odporności na wiatr, a ASTM D 3161 klasa F jest najlepsza pod względem siły wiązania.
Uszkodzenia gradowe : Burze gradowe mogą uszkodzić gonty asfaltowe. Pod względem odporności na uderzenia najlepsza jest klasa UL 2218 Class 4. Zwiększa to przeżywalność po gradobiciach, ale gonty stają się z wiekiem bardziej podatne na uszkodzenia przez gradobicie.
Odporność ogniowa : Pożary lasów i inne zewnętrzne pożary powodują ryzyko zapalenia się dachów. Gonty z włókna szklanego mają lepszą klasę A, klasę rozprzestrzeniania płomienia w oparciu o testy UL 790 i ASTM E 108. Gonty ekologiczne mają klasę C.
Odporność na glony Uważa się, że glony nie uszkadzają gontów asfaltowych, ale mogą budzić zastrzeżenia pod względem estetycznym. Stosowane są różne metody leczenia, aby zapobiec przebarwieniom spowodowanym rozwojem glonów na dachu. Mech żywi się glonami i wszelkimi innymi zanieczyszczeniami na dachu. Niektórzy producenci oferują od 5 do 10 lat gwarancji na rozwój glonów na swoich gontach odpornych na glony.
Gonty blokujące: Specjalne gonty asfaltowe są przeznaczone do łączenia razem, zwanego zamkiem lub zamkiem T.
Trwałość Trwałość gontów jest oceniana według gwarantowanego okresu użytkowania, od 20 lat do gwarancji dożywotnich. Podana gwarancja nie jest jednak gwarancją trwałości. Gwarancja producenta gontów może obejmować proporcjonalnie koszty naprawy, obejmować tylko materiały, mieć różne okresy gwarancyjne dla różnych rodzajów uszkodzeń i przenieść na innego właściciela.

Pokrycie dachowe z gontu bitumicznego trzytablicowego w dobrym stanie

Półpasiec ma tendencję do utrzymywania się dłużej, gdy pogoda pozostaje stała, stale ciepło lub stale chłodno. Szok termiczny może uszkodzić gonty, gdy temperatura otoczenia zmienia się dramatycznie w bardzo krótkim czasie. „Eksperymenty… zauważono, że największą przyczyną starzenia się gontów asfaltowych jest obciążenie termiczne”. Z biegiem czasu asfalt utlenia się i staje się kruchy. Orientacja dachu i wentylacja mogą wydłużyć żywotność dachu poprzez obniżenie temperatury. Nie należy nakładać gontów, gdy temperatura jest niższa niż 10 °C (50 °F), ponieważ każdy gont musi przylegać do warstwy znajdującej się pod nim, tworząc strukturę monolityczną. Odsłonięty asfalt musi być zmiękczony światłem słonecznym i ciepłem, aby uzyskać właściwe wiązanie.


Po lewej: Przykład szybszego zużycia gontów asfaltowych wzdłuż okapów z powodu odprowadzanej wody spływającej po dachu. Po prawej: Poważne skurczenie skutkujące oderwaniem całych klapek. Woda spływająca po dachu może przesączać się wokół odsłoniętych gwoździ do wnętrza.

Ochronny charakter gontów asfaltowych wynika przede wszystkim z długołańcuchowych węglowodorów impregnujących papier. Z biegiem czasu w gorącym słońcu węglowodory miękną, a kiedy pada deszcz, węglowodory są stopniowo wypłukiwane z gontów i spadają na ziemię. Wzdłuż okapów i skomplikowanych linii dachowych odprowadzane jest więcej wody, więc w tych obszarach utrata następuje szybciej. W końcu utrata ciężkich olejków powoduje kurczenie się włókien, odsłaniając główki paznokcia pod płatami gontu. Skurcz powoduje również rozerwanie powierzchniowej powłoki piasku przyklejonej do powierzchni papieru i ostatecznie powoduje, że papier zaczyna się rozrywać. Gdy główki gwoździ są odsłonięte, woda spływająca po dachu może przedostać się do budynku wokół gwoździa, powodując gnicie materiałów budowlanych dachu i powodując uszkodzenia sufitów i farby wewnątrz przez wilgoć.

Utrzymanie

Cykle wilgotnych i suchych warunków środowiskowych, a także porosty organiczne, takie jak glony i porosty liściaste oraz szczątki drzewne, które pozostają na gontach , spowodują przedwczesne zniszczenie poprzez procesy chemiczne i fizyczne. Wykonywane regularnie, fizyczne usuwanie gruzu oraz fizyczne lub chemiczne usuwanie narośli organicznych (na przykład przy użyciu siarczanu miedzi, chlorku cynku lub innego roztworu, który został dokładnie nałożony i dokładnie spłukany), może przedłużyć żywotność asfaltowych materiałów dachowych. Wzrostowi glonów i mchu można zapobiec poprzez instalację taśm cynkowych lub miedzianych lub drutu na grzbiecie i co cztery do sześciu stóp w dół dachu; wzrost czarnych alg można usunąć roztworem wybielacza.

Utylizacja i recykling

Metody utylizacji

Według badania przeprowadzonego w 2007 r. dla Agencji Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA), w Stanach Zjednoczonych każdego roku wytwarza się około 11 milionów ton odpadów z gontów asfaltowych, przy czym najczęstszą metodą utylizacji jest składowanie . Odpadowe gonty asfaltowe dają jednak możliwość recyklingu.

Recykling

Gonty z destruktu asfaltowego (RAS) mogą być rozbijane i dodawane do mieszanek asfaltobetonowych , które są używane do formowania chodników i nawierzchni drogowych. RAS są atrakcyjnym składnikiem mieszanek asfaltowych pochodzących z recyklingu, przede wszystkim ze względu na stosunkowo wysoką zawartość cementu asfaltowego, który pełni funkcję elementu wiążącego w betonie asfaltowym.

Istnieją dwie formy RAS: gonty poprodukcyjne, które są odzyskiwane z odpadów fabrycznych oraz gonty poużytkowe, które są odzyskiwane po zakończeniu ich okresu użytkowania (zwane również „odrywanymi”). Większość odpadów z gontów asfaltowych to odpady poużytkowe. Poużytkowe RAS mają mniej atrakcyjne właściwości do recyklingu, głównie dlatego, że składnik cementu asfaltowego w gontach naturalnie twardnieje podczas okresu użytkowania, co skutkuje wyższą sztywnością, temperaturą topnienia i podatnością na pękanie zmęczeniowe. Pokonsumenckie RAS wymagają również dodatkowej obróbki, takiej jak usuwanie gwoździ i innych odpadów metalowych za pomocą sita magnetycznego.

Recyklingowane mieszanki asfaltowe mogą zawierać RAS poprodukcyjny i/lub poużytkowy, pod warunkiem, że jakość spoiwa asfaltowo-cementowego jest dostępna i uwzględniona. Postarzane lepiszcza są zazwyczaj łączone z miękkim lepiszczem asfaltowym i/lub dodatkami odmładzającymi w celu wytworzenia lepiszcza, które jest urabialne i odporne na pękanie zmęczeniowe. Standardowa praktyka uzyskiwania dostępu do jakości lepiszcza w RAS i mieszania go ze lepiszczem pierwotnym została ustanowiona przez Amerykańskie Stowarzyszenie Urzędników Państwowych Dróg i Transportu (AASHTO). Wykazano, że połączenie lepiszcza RAS z niskogatunkowym lepiszczem pierwotnym zapewnia pewne korzystne właściwości, takie jak zwiększona odporność na powstawanie kolein.

Szacuje się, że w 2019 roku wytwórnie asfaltu przyjęły 1,1 mln ton RAS . Spośród zaakceptowanych ok. 423 tys. ton było wstępnie obrobionych, 334 tys. ton stanowiły nieobrobione gonty poprodukcyjne, a 277 tys. ton to nieobrobione gonty poużytkowe.

Obawy dotyczące zdrowia i bezpieczeństwa

Stosowanie RAS w mieszankach asfaltowych pochodzących z recyklingu jest całkowicie zabronione w 10 stanach, a większość stanów, które zezwalają na stosowanie RAS, ogranicza go do niektórych sektorów i rodzajów nawierzchni. Głównym powodem istnienia ograniczeń w stosowaniu RAS jest rzadka obecność azbestu w gontach asfaltowych wyprodukowanych przed początkiem lat 80-tych. Chociaż żywotność typowego dachu z gontów asfaltowych wynosi około 25 lat, nadal istnieją obawy związane z praktyką układania warstw nowo zainstalowanych gontów na starych.

Oprócz gontów azbest znaleziono również w papie, pokryciach rolowanych, farbach/powłokach dachowych, uszczelnieniach i mastyksu, z których wszystkie mogą być obecne w poużytkowych odpadach z gontów przyjmowanych przez wytwórnie asfaltu. Mimo to testy wykazały, że odsetek poużytkowych gontów zawierających azbest jest niski. Badanie z 2007 r. obejmujące ponad 27 000 próbek przebadanych w 9 różnych obiektach wykryło azbest w mniej niż 1,6% próbek.

National Asphalt Pavement Association nadal zaleca, aby wszystkie poużytkowe RAS były kontrolowane pod kątem azbestu i aby wszystkie operacje recyklingu miały wdrożony plan zarządzania azbestem.

Asfalt zawiera również naturalnie wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), które mogą być wypłukiwane z zapasów RAS lub być emitowane podczas podgrzewania RAS. Niektóre WWA są rakotwórcze i mogą narażać pracowników na ryzyko. Recykling RAS może prowadzić do emisji WWA, jednak nie ma dowodów na to, że emisje WWA są niższe, gdy zamiast RAS stosuje się czysty asfalt.

Languages

In other projects