سطح مستو

السقف الغشائي المحمي (PMR) هو نظام تسقيف تُركّب فيه مواد العزل الحراري أو غيرها من المواد الواقية فوق غشاء العزل المائي بدلاً من أسفله. تُصنّف الأسطح الخضراء الحديثة عادةً كنوع من أنواع الأسقف الغشائية المحمية. وقد أصبح تطوير أنظمة PMR ممكنًا بفضل التطورات في تكنولوجيا أغشية العزل المائي القادرة على تحمل أحمال إضافية، إلى جانب مواد العزل المقاومة للرطوبة. في العديد من تطبيقات PMR، تُستخدم ألواح صلبة مصنوعة من البوليسترين المبثوق نظرًا لمتانتها ومقاومتها لامتصاص الماء. من أهم مزايا بناء PMR أن الطبقات الواقية العلوية تحمي غشاء العزل المائي من الأشعة فوق البنفسجية والإجهاد الحراري والتلف المادي بمرور الوقت. ^{[ 5 ]} من عيوب أنظمة الأسقف الغشائية المحمية الحاجة إلى دعم هيكلي إضافي لتحمل وزن الصابورة أو النباتات الموجودة على السطح أو وسط الزراعة المستخدم في تركيبات الأسطح الخضراء. مع ذلك، في المناخات المعتدلة، غالبًا ما تُصمّم الأسطح المسطحة هندسيًا لتحمّل أحمال الثلوج ، مما يجعل زيادة القدرة الهيكلية أحد الاعتبارات التصميمية الشائعة.

تُعرف أسطح الأغشية المحمية أحيانًا في صناعة الأسقف باسم أسطح "IRMA"، اختصارًا لـ "تجميع غشاء السقف المقلوب". و"IRMA" مصطلح عام في مجال الأسقف . في الأصل، كانت "IRMA" علامة تجارية مسجلة لشركة داو كيميكال، وكانت تعني "تجميع غشاء السقف المعزول"، وتشير إلى أغشية الأسقف المحمية المُجمّعة باستخدام عازل البوليسترين المبثوق من علامة داو التجارية. ^{[ 6 ]}

تُستخدم أسطح العشب منذ عهد الفايكنج، إن لم يكن قبل ذلك بكثير، وهي تُعدّ غطاءً أنيقًا ومتينًا للأسقف. تُصنع الأسطح الخضراء بوضع طبقة من التربة السطحية أو غيرها من مواد النمو على الأسطح المستوية، ثم تُزرع بالبذور (أو تُترك لتنمو ذاتيًا). يُسهم إجراء الصيانة الدورية، كالفحص البصري البسيط وإزالة النباتات ذات الجذور الكبيرة، في نجاح هذه الأسطح، إذ تُوفر غطاءً ممتازًا وحاجزًا فعالًا للأشعة فوق البنفسجية لغشاء العزل المائي. في بعض الأنظمة، يشترط المُصنِّع وضع غشاء عازل للجذور فوق غشاء العزل المائي. إذا تم التخطيط والتركيب بشكل جيد، يُمكن لكتلة التربة أو مواد النمو أن تُوفر عازلًا حراريًا جيدًا للمبنى ، حيث تخزن حرارة الشمس وتُطلقها داخل المبنى ليلًا، مما يُحافظ على استقرار درجات الحرارة الداخلية. كما تُخفف من حدة موجات البرد المفاجئة. 

إحدى المشكلات المتوقعة مع الأسطح الخضراء الكبيرة هي أن الحريق قد ينتشر بسرعة عبر مناطق الأعشاب والنباتات الجافة عندما تجف، على سبيل المثال، في الصيف بسبب الطقس الحار: تنص دول مختلفة على مناطق حاجز الحريق المصنوعة، على سبيل المثال، من شرائط عريضة من الحصى (الزخرفي جزئيًا).

يُعد نبات السدوم من النباتات المفضلة لأنه سهل النقل ولا يتطلب سوى القليل من الصيانة، فهو نبات عصاري يبقى قريباً من الأرض طوال فترة نموه، وله جذور خفيفة لا تضر بالغشاء العازل للماء، ويتغير لونه في الفصول إلى الأخضر والبني والأرجواني ليعطي تأثيراً مريحاً للعين.

أصبح جريان المياه السطحية والفيضانات المفاجئة مشكلةً، لا سيما في المناطق ذات المساحات المرصوفة الواسعة، كما هو الحال في المدن الكبرى. فعند هطول الأمطار (بدلاً من تصريفها في الأرض على مساحة واسعة كما كان سابقاً)، تستقبل أنابيب نظام تصريف مياه الأمطار المياه المتدفقة من مساحات شاسعة من الأرصفة وأسطح الطرق والأسطح. ومع ازدياد الكثافة العمرانية، تتضاءل كفاءة هذه الأنظمة تدريجياً، حتى أن هطول الأمطار الغزيرة قد يتسبب في تراكم المياه في الأنابيب، ما يؤدي إلى حدوث فيضانات. ويمكن الحد من الفيضانات أو تجنبها من خلال تنظيم هطول الأمطار، كتركيب أسطح خضراء مثلاً: حيث تمتص التربة/السطح مياه الأمطار، ثم تجري تدريجياً على السطح مع تشبعه. 

ومن التطورات الحديثة (منذ الستينيات) في بناء الأسطح، بما في ذلك الأسطح ذات الأسقف المسطحة، وخاصة عند استخدامها كمنطقة معيشة أو سقف لمبنى تجاري، بناء سطح فولاذي مركب . ^{[ 7 ]}

الأسفلت مركب أليفاتي ، وهو في معظم الحالات منتج ثانوي لصناعة النفط. يُصنع بعض الأسفلت من النفط لهذا الغرض تحديدًا، ويقتصر ذلك على الأسفلت عالي الجودة المُنتج خصيصًا للأسقف الإسفلتية المركبة طويلة الأمد. يتلف الأسفلت بفعل الأكسدة الضوئية التي تتسارع بفعل الحرارة. ومع مرور الوقت، ترتفع درجة انصهاره ويقلّ تركيز الملدّنات فيه. ومع فقدان الكتلة، ينكمش الأسفلت ويُصبح سطحه خشنًا كجلد التمساح. يتحلل الأسفلت ببطء في الماء، وكلما زاد تعرضه للماء، تسارع تحلله. كما يذوب الأسفلت بسهولة عند تعرضه للزيوت وبعض المذيبات.

توجد أربعة أنواع من الأسفلت المستخدم في تسقيف الأسطح. يُصنع كل نوع منها عن طريق التسخين والنفخ بالأكسجين. كلما طالت مدة العملية، ارتفعت درجة انصهار الأسفلت. لذلك، يتميز النوع الأول من الأسفلت بخصائص قريبة من قطران الفحم، ولا يُستخدم إلا على الأسطح المستوية تمامًا. أما النوع الثاني، فيُعتبر مسطحًا، ويمكن استخدامه على أسطح ذات ميل يصل إلى 1:48 . ويُعتبر النوع الثالث "أسفلتًا شديد الانحدار"، ولكنه يقتصر على الأسطح ذات الميل الذي يصل إلى 1 : 6 ، بينما يُعد النوع الرابع "شديد الانحدار بشكل خاص". لكن يعيبه أنه كلما طالت مدة معالجته، قصر عمره الافتراضي. أما الأسطح المستوية تمامًا التي يُستخدم فيها النوع الأول من الأسفلت كمادة لاصقة للفيضانات والحصى، فتؤدي أداءً جيدًا يكاد يُضاهي قطران الفحم. كما تُعد أسطح الأسفلت مستدامة، إذ يُمكن استعادة دورة حياتها من خلال إجراء الإصلاحات وإعادة الطلاء بمنتجات متوافقة. ويمكن تكرار هذه العملية حسب الحاجة، مما يوفر تكاليف كبيرة مع تأثير ضئيل جدًا على البيئة.

يتكون السقف الإسفلتي متعدد الطبقات من عدة طبقات من مواد التقوية والإسفلت، مما يوفر طبقات عازلة للماء. وتعتمد درجة انعكاس الضوء عن الأسطح متعددة الطبقات على مادة التغطية المستخدمة. يُعد الحصى الأكثر شيوعًا، ويُشار إلى هذه الأسطح باسم أسطح الإسفلت والحصى. يُعد تدهور الإسفلت مصدر قلق متزايد، حيث تُؤكسد الأشعة فوق البنفسجية سطحه مُنتجةً بقايا تشبه الطباشير. ومع تسرب الملدنات من الإسفلت، تُصبح الأسطح الإسفلتية متعددة الطبقات هشة، مما يؤدي حتمًا إلى تشققها وظهور تشققات سطحية، ما يسمح بتسرب الماء إلى داخلها مُسببًا بثورًا وتشققات وتسربات. بالمقارنة مع الأنظمة الأخرى، يُعد تركيب الأسطح الإسفلتية مُستهلكًا للطاقة بكثافة (حيث تستخدم العمليات الساخنة عادةً غاز البترول المسال كمصدر للحرارة)، كما يُساهم في تلوث الهواء (حيث تنبعث غازات سامة وغازات دفيئة من الإسفلت أثناء التركيب).

يُعدّ مطاط الإيثيلين بروبيلين ديين مونومر (EPDM) مطاطًا صناعيًا يُستخدم بكثرة في أسطح الطبقة الواحدة نظرًا لتوافره وسهولة تركيبه. وقد تطورت تقنيات اللحام والتركيب على مر السنين، فأصبحت سريعة وبسيطة وموثوقة، مع العديد من الأغشية التي تتضمن شريطًا لاصقًا مُثبّتًا في المصنع، مما يُسرّع عملية التركيب. وقد ساهم استخدام هذه الأشرطة في خفض تكاليف العمالة بنسبة تصل إلى 75%.

إنه غشاء منخفض التكلفة، ولكن عند تطبيقه بشكل صحيح في الأماكن المناسبة، فقد وصل عمره الافتراضي المضمون إلى 30 عامًا وعمره الافتراضي المتوقع إلى 50 عامًا.

توجد ثلاث طرق للتركيب: التثبيت بالحصى، والتثبيت الميكانيكي، والتثبيت الكامل. تُثبّت الأسقف المثبتة بالحصى باستخدام أحجار أو ألواح دائرية كبيرة. أما أغشية الأسقف المثبتة ميكانيكيًا فتُثبّت بالمسامير، وهي مناسبة لبعض التطبيقات التي لا تشهد سرعات رياح عالية عادةً. من عيوبها أن المسامير تخترق الغشاء العازل للماء؛ ولكن إذا تم تثبيتها بشكل صحيح، يصبح الغشاء "مانعًا للتسرب ذاتيًا" ولن يتسرب. أما طرق التثبيت الكاملة فتُعطي أطول عمر من بين الطرق الثلاث.

يُدمج غشاء EPDM الأكثر تطورًا مع طبقة داعمة من الصوف البوليستري، ويُصنع بتقنية لاصقة حرارية حاصلة على براءة اختراع ، مما يوفر قوة ربط ثابتة بين الطبقة الداعمة والغشاء. ينتج عن ذلك الحدّ بشكل كبير من انكماش المنتج، مع السماح له في الوقت نفسه بالتمدد حتى 300% والتحرك مع المبنى على مدار الفصول. يُحسّن الصوف مقاومة الثقب والتمزق بشكل ملحوظ؛ إذ أن غشاء EPDM بسماكة 1.1 مليمتر (45 مل) مع طبقة داعمة من الصوف أقوى بنسبة 180% من غشاء EPDM غير المدعوم بسماكة 1.5 مليمتر (60 مل) . يتمتع غشاء EPDM المدعوم بالصوف بقوة تمزق تبلغ 39.9 كيلو نيوتن/متر (228 رطل/بوصة) مقارنةً بـ 13.1 كيلو نيوتن/متر (75 رطل/بوصة) للغشاء غير المدعوم بالصوف، أي أكثر من ثلاثة أضعاف قوة الأغشية غير المدعمة.    

يُعرف هذا البوليمر المتصلد حرارياً بقدرته على مقاومة العوامل الجوية على المدى الطويل، كما أنه يتحمل تقلبات درجات الحرارة والأشعة فوق البنفسجية. ويمكن أن يكون أيضاً موفراً للطاقة بشكل كبير.

تُعدّ أسقف البوتينول نوعًا من مواد التسقيف المصنوعة من المطاط الصناعي، وتحديدًا مطاط البوتيل . وهي تُستخدم على نطاق واسع في نيوزيلندا وأجزاء أخرى من العالم للأسقف المسطحة والمنخفضة الميل نظرًا لمتانتها ومرونتها وقدرتها الاستثنائية على عزل الماء.

الميزات الرئيسية لأسقف بوتينول

• المتانة: يُعرف البوتينول بعمره الطويل وقدرته على تحمل الظروف الجوية القاسية، بما في ذلك الأمطار الغزيرة والرياح القوية والتعرض للأشعة فوق البنفسجية .
• المرونة: تظل المادة مرنة بمرور الوقت، مما يسمح لها بالتكيف مع الحركات الطبيعية للمبنى ويمنع التشققات والتسريبات.
• العزل المائي : يشكل البوتينول غشاءً متصلاً يعمل على إحكام إغلاق السقف بشكل فعال، مما يمنع تسرب المياه وتلفها.
• المقاومة الكيميائية: فهو مقاوم للعديد من المواد الكيميائية، مما يعزز متانته وملاءمته لمختلف التطبيقات، بما في ذلك المباني الصناعية والتجارية.

أحجام وأوزان لفائف بوتينول

تتوفر أغشية بوتينول للأسقف بأحجام وأوزان مختلفة لتلبية الاحتياجات المتنوعة:

لفة 17.86 متر × 1.0 مم (30  كجم) أسود لفة 17.86 متر × 1.5 مم (45  كجم) أسود ورمادي ^{[ 8 ]}

استخدام بوتينول في تسقيف الأسطح

يستخدم البوتينول على نطاق واسع في تطبيقات التسقيف، وهو مفضل في نيوزيلندا للأسطح المسطحة نظرًا لمتانته ومرونته، ^{[ 9 ]} وخاصة للأسطح المسطحة والمنخفضة الميل، نظرًا لخصائصه الممتازة التي تلبي المتطلبات الصعبة للبناء الحديث.

البولي إيثيلين المُكلوروسلفوني (CSPE) والبولي إيثيلين المُكلور (CPE) هما مادتان من المطاط الصناعي غير المُفلكن تُستخدمان في تسقيف المنازل منذ عام 1964 وحتى اختفائهما شبه التام من السوق عام 2011. ويُعرف هذا المنتج باسم "هايبالون". عادةً ما يكون المنتج مُدعّمًا، وبحسب الشركة المُصنّعة، يُمكن لحام الوصلات حراريًا (عندما كانت الأغشية جديدة تمامًا) أو لصقها بمادة لاصقة مذيبة.

مع مرور الوقت، تتصلب هذه المواد وتكتسب خصائص مشابهة لمعظم المواد المتصلبة حراريًا مثل النيوبرين أو EPDM. بعد المخاوف البيئية في أواخر التسعينيات، بدأت الشركات تشعر بضغوط بشأن بعض المواد اللاصقة والمواد الكيميائية الرابطة الشائعة، وأصدرت بعض السلطات القضائية لوائح تحد من استخدام أغشية CSPE. دفع هذا العديد من المصنّعين إلى البحث عن طرق جديدة لتصنيع مواد التسقيف، مما أدى إلى ارتفاع التكاليف وزيادة المخاوف بشأن عمرها الافتراضي.

في يونيو 2009، أوقفت شركة دوبونت، المصنّعة لمادة هايبالون، إنتاج المنتج، وتبعتها في غضون عامين تقريبًا جميع الشركات المصنّعة الكبرى. ونتيجةً لذلك، لم يعد غشاء CSPE وCPE متوفرًا في الولايات المتحدة كغشاء كامل للأسقف، وأصبحت مواد الإصلاح نادرة للغاية أو باهظة الثمن مقارنةً بالأغشية الأخرى. ^{[ 10 ]}

تُعدّ أغشية البيتومين المعدّلة أنظمة أسقف هجينة تجمع بين مزايا التركيبة عالية التقنية والتصنيع المسبق للطبقة الواحدة، وتقنيات تركيب الأسقف التقليدية المستخدمة في الأسقف المركبة. تتكون هذه الأغشية من طبقات من الأسفلت مُصنّعة في المصنع، مُعدّلة باستخدام مُكوّن بلاستيكي أو مطاطي، ومُدعّمة بمادة تقوية. ^{[ 11 ]}

تُركّب ألواح البيتومين المعدّل النهائية عادةً بتسخين الجانب السفلي للفة باستخدام شعلة، مما يُشكّل خطرًا كبيرًا للحريق. لهذا السبب، حُظرت هذه التقنية في بعض البلديات بعد اندلاع حرائق في المباني، بعضها احترق بالكامل. وقد خُفّف من هذه المشكلة بوضع مواصفات صارمة تشترط التدريب والتأهيل على التركيب، بالإضافة إلى الإشراف الميداني. وظهرت مشكلة أخرى عندما سمح غياب المعايير لأحد المصنّعين بإنتاج المنتج بكمية غير كافية من مادة البيتومين المعدّل، وهي ضرورية لتحسين خصائص مقاومة النظام للتقادم.

البيتومين مصطلح يُطلق على كلٍ من قطران الفحم ومنتجات الأسفلت. طُوِّرت أنواع البيتومين المُعدَّلة في أوروبا خلال سبعينيات القرن الماضي، عندما أبدى الأوروبيون قلقهم إزاء انخفاض معايير أداء الأسفلت المستخدم في تسقيف المباني. أُضيفت مواد مُعدِّلة لاستبدال الملدنات التي أُزيلت بتقنيات متطورة خلال عملية التقطير. من أكثر المواد المُعدِّلة شيوعًا البولي بروبيلين غير المنتظم (APP) من إيطاليا، وستايرين-بوتادين-ستايرين (SBS) من فرنسا. بدأت الولايات المتحدة بتطوير مركبات البيتومين المُعدَّلة في أواخر سبعينيات وأوائل ثمانينيات القرن الماضي.

تمت إضافة مادة APP إلى الأسفلت لتحسين خصائص التقادم وتم تطبيقها على أغشية البوليستر أو الألياف الزجاجية أو البوليستر والألياف الزجاجية لتشكيل صفائح جيدة، مقطعة بأطوال يسهل التعامل معها.

يُستخدم SBS كمُحسِّن لتحسين جودة الأسفلت الرديء، ويُضفي عليه مرونةً تُشبه مرونة المطاط. كما يُستخدم في العديد من المواد الحاملة، ويُنتج على شكل صفائح ملفوفة يسهل التعامل معها.

مادة ستايرين إيثيلين بوتادين ستايرين (SEBS) هي تركيبة تزيد من مرونة الصفيحة وطول عمرها.

يُعدّ ستايرين-إيزوبرين-ستايرين (SIS) مُعدِّلاً آخر يُستخدم تجارياً. أما البيتومين المُعدَّل بـ SIS فنادراً ما يُستخدم، ويُستخدم بشكل أساسي في الألواح ذاتية اللصق، وله حصة سوقية ضئيلة للغاية.

خيار مثالي للأسقف الجديدة وتجديد الأسقف القديمة. يُعرف هذا النوع من أغشية الأسقف باسم " الأسقف السائلة" ، ويتضمن تطبيق طلاء سائل بارد . لا حاجة إلى لهب مكشوف أو مصادر حرارة أخرى (كما هو الحال مع الأسقف المصنوعة من اللباد المُلصق باللهب)، وتوفر الأنظمة المُدعمة بالألياف الزجاجية عزلًا مائيًا سلسًا حول نتوءات السقف وتفاصيله. تعتمد هذه الأنظمة على مواد راتنجية مرنة مُتصلبة حراريًا، مثل البوليستر والبولي يوريثان ، وبولي (ميثيل ميثاكريلات) (PMMA). من المهم عدم تطبيق الغشاء بطبقة رقيقة جدًا كالطلاء، وإلا سيتلف.

في المملكة المتحدة، تُعدّ الطلاءات السائلة القطاع الأسرع نموًا في سوق تجديد الأسطح المسطحة. بين عامي 2005 و2009، أفادت كبرى الشركات المصنّعة في المملكة المتحدة بزيادة قدرها 70% في مساحة الأسطح المغطاة بأنظمة الطلاء المُورّدة. ^{[ 12 ]} يوفر المطاط السائل المُطبّق على البارد مزايا مماثلة لأنظمة الراتنجات المتصلّدة حراريًا، مع ميزة إضافية تتمثل في سرعة التطبيق والمرونة العالية. على الرغم من حداثته نسبيًا في السوق البريطانية، إلا أنه يُستخدم بنجاح في السوق الأمريكية منذ 20 عامًا. مع ذلك، لا يُعدّ مطاط الإيثيلين بروبيلين ديين مونومر (EPDM) سطحًا سهل الالتصاق به، شأنه شأن أي بولي أوليفين، لذا فإن تطبيق الأغشية السائلة عليه ليس بالأمر السهل.

عند تطبيق غشاء سائل، من الممكن تضمين حصيرة من الألياف الزجاجية بحيث يصبح الغشاء المعالج الناتج أكثر صلابة بشكل ملحوظ. ^{[ 13 ]}

تُعرف أسقف أغشية البولي فينيل كلوريد (PVC) أيضًا باسم أسقف الفينيل . يُستخلص الفينيل من عنصرين أساسيين: الوقود الأحفوري والملح. يُعالَج البترول أو الغاز الطبيعي لإنتاج الإيثيلين، ويُعرَّض الملح للتحليل الكهربائي لفصل عنصر الكلور الطبيعي. يُدمج الإيثيلين والكلور لإنتاج ثنائي كلوريد الإيثيلين (EDC)، والذي يُعالَج بدوره لإنتاج غاز يُسمى مونومر كلوريد الفينيل (VCM).

في الخطوة التالية، المعروفة باسم البلمرة، تتشكل سلاسل من جزيء كلوريد الفينيل، محولةً الغاز إلى مسحوق أبيض ناعم - راتنج الفينيل - الذي يصبح أساس العملية النهائية، وهي المزج. في عملية المزج، يمكن خلط راتنج الفينيل بمواد مضافة مثل المثبتات لزيادة المتانة، والملدنات لزيادة المرونة، والأصباغ لإضافة اللون. ^{[ 14 ]}  

تُعد أسقف PVC نظامًا حراريًا بلاستيكيًا، مما يعني أنها ملحومة حراريًا عند اللحامات لتشكيل رابطة دائمة مانعة لتسرب الماء، وهي عادةً أقوى من الغشاء نفسه.

يُعدَّل راتنج PVC بإضافة مواد مُلدِّنة ومثبتات للأشعة فوق البنفسجية، ويُدعَّم بألياف زجاجية غير منسوجة أو أقمشة بوليستر منسوجة، لاستخدامه كغشاء تسقيف مرن. مع ذلك، فإن PVC عرضة لهجرة الملدنات (وهي عملية تهاجر فيها الملدنات من الغشاء مما يجعله هشًا). لذا، يحتوي الغشاء الأكثر سمكًا على مخزون أكبر من الملدنات للحفاظ على مرونته طوال عمره الافتراضي. غالبًا ما يُخلط PVC مع بوليمرات أخرى لتحسين خصائص أداء تركيبة PVC الأصلية، مثل إستر كيتون إيثيلين ( KEE ). تُعرف هذه الخلطات إما باسم سبيكة كوبوليمر ( CPA) أو سبيكة ثلاثي بوليمر ( TPA) . ^{[ 15 ]}   

تُعدّ أسطح الفينيل خيارًا موفرًا للطاقة نظرًا للونها الفاتح. فبينما قد ترتفع درجة حرارة سطح السقف الأسود بما يصل إلى 50 درجة مئوية (90 درجة فهرنهايت) تحت أشعة الشمس المباشرة، لا تتجاوز الزيادة في درجة حرارة السقف الأبيض العاكس عادةً 5 إلى 14 درجة مئوية (9 إلى 25 درجة فهرنهايت) . وقد أظهرت الدراسات أن أسقف PVC السوداء، التي غالبًا ما تكون أسخن بما يصل إلى 60 درجة فهرنهايت من نظيرتها البيضاء، تظل أبرد بما يصل إلى 40 درجة فهرنهايت من أسقف الأسفلت الأسود أو أسقف EPDM. ^{[ 16 ] [ 17 ]}      

يمكن أيضاً استخدام أغشية الفينيل في تطبيقات العزل المائي للأسقف. وهذه تقنية شائعة الاستخدام مع الأسقف الخضراء أو المزروعة.

تُعدّ أسقف البولي أوليفين الحراري أحادي الطبقة (TPO) النوع الأكثر شيوعًا لتغطية أسطح المباني التجارية ذات الميل المنخفض حتى عام 2016. ^{[ 18 ]} يتكون غشاء سقف TPO من ثلاث طبقات: طبقة أساسية من بوليمر TPO، وطبقة وسطى من نسيج البوليستر المقوى، وطبقة علوية من بوليمر TPO، يتم دمجها حراريًا في المصنع. تتوفر أغشية أسقف TPO عادةً بثلاثة سماكات قياسية: 45 و 60 و80 مل. الألوان القياسية لأغشية TPO هي الأبيض والرمادي والبيج، مع توفر ألوان مخصصة من معظم الشركات المصنعة. يُعدّ اللون الأبيض الأكثر شيوعًا لأسقف TPO، نظرًا لخصائصه العاكسة للحرارة، والتي تُعرف باسم " الأسقف الباردة ". يُساعد استخدام مواد التسقيف البيضاء على تقليل ظاهرة "الجزر الحرارية" واكتساب الحرارة الشمسية في المبنى.

على الرغم من أن مادة TPO تُظهر خصائص إيجابية مماثلة للمواد البلاستيكية الحرارية الأخرى، إلا أنها لا تحتوي على أي مواد مُلدِّنة مضافة. كان هذا التصنيف الخاطئ منطقيًا عند طرح المنتج في أوائل التسعينيات، حين لم يكن مُجرَّبًا في الصناعة. صُنِّفت مادة TPO ضمن أغشية البلاستيك الحراري المشابهة لها في الشكل والأداء، ولكنها كانت بعيدة كل البعد عن خصائصها الكيميائية والفيزيائية الحقيقية. وبسبب خلوها من المواد المُلدِّنة، وقربها الكيميائي من المطاط، مع تمتعها بقوة لحام وثقب وتمزق أفضل، رُوِّج لمادة TPO على أنها مطاط أبيض قابل للحام يُمثل مستقبل صناعة الأسقف. في الفترة من 2007 إلى 2012، أظهرت مبيعات منتجات تسقيف TPO المُبلَّغ عنها من قِبَل جميع الشركات الأمريكية الست الكبرى أن مبيعات المواد والملحقات تفوقت بأربعة أضعاف على مبيعات جميع مواد التسقيف المسطحة الأخرى. ^{[ 19 ]}

تتميز أنظمة تسقيف TPO بوصلات قوية ملحومة حرارياً، مما يوفر قوة وصلات فائقة ويقلل من خطر التسربات مقارنة بأنظمة التسقيف الأخرى ذات الوصلات اللاصقة أو الشريطية.

يمكن تركيب نظام أسقف TPO باللصق الكامل، أو التثبيت الميكانيكي، أو باستخدام الحصى، مع أن استخدام الحصى نادر الحدوث، لأن الحصى يغطي سطح السقف ويعيق خاصية انعكاس الضوء في مادة TPO البيضاء. وتشير التقارير إلى أن قوة وصلات TPO أعلى بثلاث إلى أربع مرات من أنظمة أسقف EPDM. ويُعد هذا خيارًا شائعًا في المباني الصديقة للبيئة لعدم إضافة أي مواد ملدنة ، ولأن TPO يتميز بانخفاض تحلله تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية. ^{[ 20 ]}

مقارنة بين FPO و TPO

البولي أوليفين الحراري المرن هو الاسم الفيزيائي والكيميائي الدقيق للمنتج المعروف في الصناعة باسم TPO (البولي أوليفين الحراري).

أنظمة الأسقف المتصلبة حراريًا هي أنظمة تُربط معًا باستخدام مواد كيميائية أو لاصقة، على عكس الأنظمة الملحومة حراريًا مثل اللدائن الحرارية. معظم هذه الأسقف مصنوعة عادةً من مطاط EPDM (إيثيلين بروبيلين ديين مونومر)، مع وجود أنظمة أخرى مثل CPE والنيوبرين. ^{[ 21 ]} تتميز الأسقف المتصلبة حراريًا بسهولة تشكيلها حول الزوايا، ومقاومتها العالية للأوزون والأشعة فوق البنفسجية والعوامل الجوية والحرارة الشديدة والتآكل، مما يجعلها مادة ممتازة للأسقف. تُلحم أغشية EPDM باستخدام أشرطة لاصقة حساسة للضغط لربط طبقتين معًا، بينما يمكن ربط أنظمة أخرى من الأسقف المتصلبة حراريًا كيميائيًا، مثل أغشية CPE وCSPE. ^{[ 22 ]}

بدلاً من ذلك، تُعد أنظمة الأسقف الحرارية البلاستيكية أنظمةً يتم ربطها عن طريق اللحام الحراري، مما يُنتج عادةً رابطةً أقوى وأكثر متانة. تشمل أنظمة الأسقف الحرارية البلاستيكية الشائعة مادة TPO ومادة PVC، اللتان تُشكلان معًا أكثر من 90% من أغشية الأسقف الحرارية البلاستيكية. ورغم صعوبة تشكيلها بأشكال فريدة، إلا أنها توفر قوة ربط أكبر وعمرًا أطول مقارنةً بأسقف الأسقف المتصلبة حراريًا، مع أنها غالبًا ما تتطلب تدريبًا وأدوات متخصصة. ^{[ 23 ]}

قطران الفحم هو هيدروكربون عطري، وهو منتج ثانوي لعملية فحم الكوك في صناعة الفحم. تاريخيًا، كان متوفرًا بكثرة في المناطق التي يُستخدم فيها الفحم في صناعة الصلب. يتقادم ببطء شديد من خلال التبخر، وهو منتج ممتاز للعزل المائي ومقاومة الزيوت. تُغطى الأسطح بتسخين قطران الفحم ووضعه بين طبقات من ورق القطران . يقتصر استخدامه عادةً على الأسطح المستوية أو المسطحة ذات ميل 1:48 أو أقل. وهو مادة التسقيف الوحيدة المسموح بها بموجب قانون البناء الدولي للأسطح ذات الميل الأقل من 1:48 ؛ ويسمح القانون باستخدامه على الأسطح ذات الميل المنخفض حتى 1:96 . [ 24 ^{] يميل قطران} الفحم إلى التليين في درجات الحرارة الدافئة ، ويُصلح نفسه تلقائيًا . عادةً ما يُغطى السطح بالحصى لحمايته من الأشعة فوق البنفسجية والبرد وحركة المشاة، بالإضافة إلى الحماية من الحرائق. يتميز قطران الفحم بدورة حياة طويلة للغاية، فهو مستدام ومتجدد. صحيح أن تصنيعه وبناء الأسقف به يتطلب طاقة، إلا أن عمره الطويل، مع الصيانة الدورية، يضمن خدمة تدوم لسنوات عديدة، حيث يصل عمر بعضها إلى 50 أو 70 عامًا، وبعضها الآخر يعمل لأكثر من قرن. وتتوفر حاليًا منتجات قطران الفحم المصنعة بتقنية المعالجة الباردة (بدون استخدام غلاية)، والتي تكاد تخلو تمامًا من الأبخرة المصاحبة لنسختها المصنعة بتقنية المعالجة الساخنة التقليدية.

كثيراً ما يُخلط بين قطران الفحم والإسفلت، والعكس صحيح. ورغم أن كليهما أسود اللون، وكلاهما يُصهر في غلاية عند استخدامه في أعمال التسقيف، إلا أن أوجه التشابه بينهما تنتهي عند هذا الحد.

السقف المصنوع من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية (GRP) عبارة عن طبقة واحدة من رقائق GRP تُركّب في الموقع فوق سطح من الخشب الرقائقي عالي الجودة أو ألواح الخشب المضغوط الموجه (OSB). يُغطى السقف بحواف GRP مُشكّلة مسبقًا وطبقة نهائية مُلوّنة مسبقًا.

بفضل متانتها وخفة وزنها، تُعدّ مادة الألياف الزجاجية المقواة بالبلاستيك (GRP) مادة بناء مثالية لتطبيقات متنوعة، بدءًا من أجنحة الشاحنات وأسقفها، مرورًا بالقوارب والبرك، وصولًا إلى ألواح هياكل السيارات. كما تُستخدم هذه المادة في البيئات الصناعية القاسية لتطبيقات مثل الخزانات والأنابيب تحت الأرض، وذلك لقدرتها على تحمّل درجات الحرارة العالية ومقاومتها للمواد الكيميائية.

على عكس مواد التسقيف الأخرى، لا يُعدّ البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية (GRP) مادة تسقيف بالمعنى الحرفي، بل يتميز بخصائص تجعله أنسب للمشاريع الصغيرة. يُستخدم غالبًا في المنشآت المنزلية الصغيرة، ولكنه عادةً ما يتلف قبل الأوان عند استخدامه في المشاريع الكبيرة. إضافةً إلى كونه مادة غير مكلفة، فهو متين وغير مرن ولا يصدأ أبدًا.

يُعدّ المعدن من المواد القليلة التي يُمكن استخدامها في كلٍّ من الأسقف المائلة والمسطحة. يُمكن تغطية الأسقف المسطحة أو ذات الميلان الطفيف بالفولاذ أو الألومنيوم أو الزنك أو النحاس، تمامًا كما هو الحال مع الأسقف المائلة. مع ذلك، لا تُعدّ القرميد المعدني عمليًا للأسقف المسطحة، لذا يُوصي مُختصّو تركيب الأسقف باستخدام الألواح المعدنية ذات الدرزات البارزة والمثبتة بالبراغي. على الرغم من أن المعدن قد يكون خيارًا مُكلفًا على المدى القصير، إلا أن متانته الفائقة وسهولة صيانته تُوفّر المال عادةً على المدى الطويل. أشارت دراسة أجرتها شركة دوكر إنترناشونال عام 2005 إلى أن متوسط ​​التكلفة السنوية للسقف المعدني يبلغ 3.2 دولار أمريكي للمتر المربع (0.30 دولار/قدم مربع ⁾ ، بينما بلغت تكلفة الأسقف أحادية الطبقة 6.1 دولار/متر مربع ⁽ 0.57 دولار/قدم مربع ⁾ ، والأسقف المركبة 4.0 دولار/متر ^مربع (0.37 دولار/قدم ^مربع ) . ^{[ 25 ]}

تُعدّ الأسقف المعدنية من أكثر خيارات التسقيف ملاءمةً للبيئة، إذ تحتوي معظم مواد التسقيف المعدنية على نسبة تتراوح بين 30 و60% من المواد المعاد تدويرها، كما أن المنتج نفسه قابل لإعادة التدوير بنسبة 100%. ويمكن أن تُفيد قيمة الخردة المعدنية القابلة لإعادة التدوير صاحب المنزل؛ فعند استبدال السقف، يُمكن بيع الخردة المعدنية من السقف القديم لاسترداد جزء كبير من تكاليف المواد الأصلية.