Почему на космические корабли для тепловой защиты ставят керамические плитки в виде черепицы?

Цементно-песчаная черепица: сравнить и выжить среди конкурентов

Ответ на вопрос в эпиграфе вы прочитаете в одном из разделов статьи, когда речь пойдет о прочности и типе конфигурации кровли.

Цементно-песчаная черепица обладает рядом преимуществ по эксплуатационным и потребительским характеристикам перед другими видами кровли, не имея практически недостатков. Но чтобы корректно сравнить натуральную черепицу и другие материалы необходимо ставить их в равные условия и подробно рассмотреть все аспекты эксплуатации.  

Мороз и солнце, жара и дождь

Цементно-песчанная черепица лучше других материалов выносит любые изменения погоды, не только мороз. Для данного материала – это один из главных показателей. Чем плотнее материал, тем он меньше держит тепло, подвержен воздействию низких температур. Оказывается, что удельный вес бетонной черепицы намного меньше, чем весит металлочерепица или та же мягкая кровля. Что это значит? Это значит, что цементно-песчаная плитка лучше сопротивляется замораживанию, лучше держит тепло, проигрывая по данному показателю только глиняной черепице.

Имеет значение и толщина плитки. Ее не сравнить с толщиной листовых материалов из битума или металла, которые промерзают буквально за считанные минуты. Толщина материала влияет на сопротивление внутренним напряжениям при эксплуатации в условии низких и высоких температур. Вспоминаем физику: при замораживании материал сжимается, при нагревании – расширяется. Чем чаще и больше перепады (переменные тепловые нагрузки), тем быстрее материал изменяет форму (при этом в начальное состояние – заводское, он никогда не возвращается). Тонколистые материалы в таком режиме (а это обычно весна и осень), разрушаются очень быстро.

Теперь вспомните полезшую краску на блестящем профнастиле после зимы. Это следствие не коррозии – это результат воздействия тепловых перепадов. Примерно та же ситуация возникает и с фальцевой кровлей. С битумной кровлей ситуация немного иная: в результате процессов старения полимера она становится более жесткой и трескается по всей толщине пластинки из-за внутренних напряжений при сильных морозах.

Качественные листовые материалы лучше сопротивляются тепловым перепадам. Но если сравнивать дорогие профлист и битумную черепицу, то окажется что цена не намного и отличается от бетонной плитки для кровли. А учитывая затраты на утепление, то цементно-песчаная черепица по стоимости еще и выиграет.

Массив бетонной плитки равномернее и дольше нагревается и остывает, снижая скорость нагревов/охлаждений, сводя до минимума частоту и вред переменных тепловых нагрузок. Силы этих напряжений не хватает, чтобы натуральная черепица разрушилась – ее масса гасит их. А тонкая композитная кровля эти напряжения не выдерживает – они являются смертельными для нее, и выливаются в ремонт крыши раз в 2-10 лет, в зависимости от того насколько производитель сэкономил на пластификаторах, а кровельщики правильно уложили материал.

Прочность

Это однозначное преимущество материала. Толщина плитки, которая обеспечивает прочность – залог ее нормальной эксплуатации. Прочнее может быть только металл, но его толщина не позволяет соперничать с бетонной черепицей по ряду параметров. За счет прочности мы получаем следующие преимущества:

1. Более тяжелая кровля, которая выдержит повышенные ветровые нагрузки, что будет актуально для всех климатических зон с нынешним непрогнозируемым режимом погоды.
2. Более прочная кровля выдерживает и более сильные нагрузки от ударов, лучше сопротивляется разрушению.
3. Выдерживать снеговые нагрузки для цементно-песчанной черепицы – это ее первоначальная функция, благодаря чему материал и появился на свет.

Прочность бетонной кровли при сравнении с глиняной черепицей также выше.

Эксплуатация и ремонт

Вспомните вопрос о тепловой защите шаттлов черепичным способом. Вспомнили? Ответ кроется в данном разделе. Когда на крышу воздействует ударная нагрузка, то обычно она воздействует точечно на определенные участки. Разрушается не вся кровля, а только несколько плиток в месте удара. Также и в космосе: разрушаются отдельные плитки тепловой защиты корабля, а не вся конструкция.

В случае с листовыми материалами дело  обстоит намного хуже: ветер поднимает весь лист шифера или профнастила. Лучше в данном плане битумная черепица – ее очень тяжело оторвать от кровли, только если с самой стропильной системой. Но она проигрывает по другим аспектам.

При ремонте крыши, если такое уже случилось, необходимо менять только отдельные плитки, если кровля выполнена из черепицы. В этом плане цементно-песчанная черепица соперничает с керамической и медной черепицей. Но первая ей проигрывает по прочности, а вторая уступает в цене – медная кровля из пластинок удовольствие очень дорогое.

Лирический вывод на финал

Давайте я задам еще один вопрос, на который вы наверняка должны знать ответ. Вы бывали когда-нибудь в старых или заброшенных селах, которые строились в 50-60 годах прошлого века. Там до сих пор можно наблюдать кровли из бетонной черепицы, фальцевые кровли, которые возводили после войны. Так вот: фальцевые кровли, шифер, рубероид (битумная кровля) там или уже в разрушенном виде, или не сохранились. А бетонная черепица лежит целой даже над останками развалившихся зданий