Определение потенциального срока службы кровельных битумно-полимерных наплавляемых рулонных материалов

Основные принципы долговечности кровельного ковра из битуминозных материалов базируются на комплексном учете влияния большого количества разнообразных факторов, среди которых определяющие - физико-технические свойства применяемых материалов, выбор рационального уклона покрытия и качества выполнения кровельных работ [1].

Долговечность кровель, как показывает опыт их эксплуатации, зависит от работоспособности приклеивающих мастик (их основного компонента - битума), выполняющих в составе кровельного ковра основную гидроизолирующую функцию. Исследованиями ЦНИИпромзданий установлено, что температура хрупкости (далее Т"р) у взятых с кровель битумных составов, потерявших работоспособность, составляет 10-15 "С, а температура размягчения (далее Т_) по методу "кольцо и шар" (ГОСТ 11506-73) достигает 110-120 "С.

Естественному процессу старения битумного вяжущего, находящегося в составе кровельного ковра, всегда предшествует меньшее или большее искусственное остаривание битумов при их производстве, что обусловлено технологией: битумное сырье подвергается окислению при высоких температурах. К тому же для получения более теплостойких битумов, применяемых в качестве вяжущего покровной массы рулонных материалов, требуется окисление сырья в течение более длительного времени.

Если на заводских окислительных установках при воздействии высоких температур (до 250 ?С) процесс превращения менее теплостойкого битума с Т-= 45 ?С в твердый битум пятой марки с Т_ = = 90 ?С происходит за 20-25 ч, то в естественных условиях (в составе эксплуатируемого кровельного ковра) даже в южных районах страны, которые характеризуются высокими летними температурами и солнечной радиацией, аналогичное превращение длится годами.

Метод оценки срока службы битумных составов подробно изложен в [2]. Суть этого метода состоит в определении времени изменения Т слоя состава толщиной 1 мм до предельной величины (10-15 ?С) под воздействием повышенных температур. Сравнением результатов испытаний битуминозных составов в лабораторных условиях и при воздействии естественных климатических факторов установлена следующая корреляция:

5 ч теплового старения при повышенных температурах соответствуют одному году эксплуатации кровли.

Результаты исследования на тепловое старение битумных вяжущих с Тр, равной +2, -1, -6, -9,-16 и-19 ?С. показали, что наиболее легкоплавкий (и наименее остаренный в заводских условиях) битумный сплав, имеющий начальные значения Т = = 52 ?С и Т = -19 ?С, приобрел предельную Т = +15 ?С через 17 лет. У составов, имеющих Т = 60, 70 и 81 ?С, предельные Т были достигнуты при тепловом старении в течение 75, 60 и 40 ч, что соответствует эксплуатации в естественных условиях 16, 12 и 8 годам. Битум пятой марки служит на кровле в течение двух-трех лет.

В последние годы для устройства кровельного ковра нашли применение наплавляемые рулонные материалы на основе битумно-полимерного вяжущего с армирующим полотном из стеклянных или синтетических волокон. Попытки испытать битумно-полимерное вяжущее на тепловое старение для оценки срока службы наплавляемых рулонных материалов не удались из-за невозможности выполнить требование ГОСТ 11507-78 о распределении ровным слоем битумно-полимерного вяжущего (весом 0,4 г) по всей поверхности металлической пластины, применяемой для определения Т. Следует также отметить, что указанный стандарт распространяется только на "чистые" битумы, поэтому неправомерно, по-нашему мнению, нормировать показатель Тхр для битумно-полимерного вяжущего рулонных материалов.

Известно, что битумно-полимер-ные наплавляемые рулонные материалы с армирующей прокладкой из синтетических волокон обладают достаточно высокой деформативностью (относительным удлинением 30-80 %) [З]. При значительном раскрытии трещин (температурного шва) в основании под кровлю (например, в выравнивающей цементно-песчаной стяжке) в кровельном ковре из таких материалов трещин (разрывов) не возникает, однако в нем образуется складка за счет остаточной деформации материала, и в процессе эксплуатации возможно появление трещин. Поэтому для оценки старения битумно-полимерных покровных (приклеивающих) слоев наплавляемых рулонных материалов было принято изменение гибкости материала на брусе с закруглением радиусом 10 мм под воздействием атмосферных факторов.


Установлено, что значения показателей свойств рулонных материалов, полученные при естественных климатических воздействиях (на крышной станции в Москве), в большей степени близки к значениям лабораторных испытаний при попеременном замораживании и оттаивании материала с увлажнением и выдержкой (сушкой) при температуре 20+2 "С, чем к значениям, полученным при искусственных циклических воздействиях в климатической камере, предусмотренных ГОСТ 18953-73 (по режиму II) [4].

В связи с этим режимом ускоренного испытания кровельных материалов было принято искусственное попеременное замораживание и оттаивание с добавлением ультрафиолетового и теплового (при 80-100 ?С) воздействий на образцы. При этом продолжительность условного года доведена до 6 сут за счет интенсификации циклов "замораживание-оттаивание" (в том числе увеличение числа переходов через 0 ?С), учитывая небольшую толщину рулонного материала (3-5 мм).

По разработанному методу оценки потенциального срока службы кровель из битуминозных материалов были проведены испытания наплавляемых рулонных материалов с различной армирующей основой, исходные физико-технические свойства которых даны в таблице. Потенциальный срок службы наплавляемых рулонных материалов зависит от его исходных (заложенных при разработке) свойств. Но это не означает, что материалы с одинаковой исходной гибкостью будут иметь такой же срок службы в кровельном ковре. Важную роль здесь играют свойства примененных битума, полимера и других добавок. Так, "атаклон" и "рубитекс" имеют одинаковый исходный показатель гибкости, однако при искусственных циклических воздействиях скорость изменения величины показателя гибкости у "атаклона" выше, поэтому потенциальный срок его службы (16-19 лет) несколько ниже, чем "рубитекса" (20-24 года). Другой пример: исходный показатель гибкости "люберита" примерно в 2 раза лучше, чем "стеклоизола", но скорость изменения его показателя гибкости выше, и срок службы "люберита" (12-15 лет) приближается к сроку службы "стеклоизола" (11-14 лет).

Из испытанных наплавляемых рулонных материалов наибольшей долговечностью обладает "дербигум-SP" (25-29 лет) бельгийского производства, что согласуется с результатами испытаний этого материала, проведенных голландской фирмой "BDA DAKADVIES" (срок службы от 25 до 30 лет) [5].

Показатель Рубэмаст Стеклоизол Люберит Рубитекс Атаклон Дербигум-SP

Поверхностная плотность, г/м2 2800 4000 2800 3800 3700 4300

Разрывная нагрузка при растяжении, Н/5см 300 800 880 860 550 800

Относительное удли-нение, % 2 17,4 8 12 12 76,5

Водопоглощение че-рез 24 ч, % по массе 1,5 1,7 1 0,3 0,36 0,43

Теплостойкость, "С 70 85 100 85 100 100

Гибкость на брусе с закруглением ра-диусом 10 мм при температуре, "С 4 -5 -9 -15 -15 -9

Армирующая основа Картон Стеклоткань Стекло-сетка Стеклохолст + полотно из синтетических волокон

Использованная литература:

1. Поваляев М. И. Кровли промышленных зданий. Основы повышения надежности: Авт. реф. дис... д-ра техн.наук. 1985.

2. Поваляев М. И., Воронин А. М., Андреева Г. Н., Михайлова О. К.. Повышение надежности кровель// Строительные материалы. 1982. N5.

3. Воронин А. М., Шитов А. А. Кровли из эффективных наплавляемых битумнополимерных материалов// Пром. и гражд. стр-во. 1996. ? 6.

4. ГОСТ 18956-73. Материалы рулонные кровельные. Методы испытаний на старение под воздействием искусственных климатических факторов.

5. Summari. Durability of Derbigum roofs in practice, 1995.

Авторы: В. В. ГРАН ЕВ, д-р техн. наук, А. М. ВОРОНИН, канд. техн. наук, А. А. ШИТОВ, инж. (АО "ЦНИИпроизданий")

Источник: Журнал "Промышленное и гражданское строительство", январь 2001 г., N 1