Строительные материалы и изделия

Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы на модифицированных битумах. Битумная черепица

Кровли, выполненные с применением рубироида и пергами­на, недолговечны. Это обусловлено быстрым старением битума и

загниванием картонной основы. Средняя периодичность ремонта таких кровель составляет три года. В то же время в связи с низкой стоимостью эти материалы наиболее выгодны для временных со­оружений со сроком эксплуатации до пяти лет. В капитальном стро­ительстве применяются более долговечные материалы на основе модифицированного битума.

Модифицированный битум. Модифицированный битум получа­ют введением полимерных добавок. При этом существенно возра­стают гибкость при отрицательных температурах[7], теплостойкость, эластичность, сопротивляемость усталостному разрушению, стой­кость к старению. Содержание полимера в связующем обычно не превышает 30 %.

Применяются следующие модификаторы: атактический поли­пропилен (АПП) иногда в смеси с изотактическим (ИПП); сти - рол-бутадиен-стирол (СБС); этилен-пропилен-бутен (ЭПБ).

Качество модифицированного битума определяется:

1) совместимостью битума с модификатором;

2) количеством модификатора, достаточным для того, чтобы произошла фазовая инверсия (непрерывную среду должен обра­зовать полимер, а битум — диспергироваться в ней в виде мель­чайших включений);

3) однородностью смеси.

Битумно-полимерные рулонные кровельные материалы в 4 — 8 раз дороже, чем битумные. Однако срок их службы составляет 15...20 лет, и покрытие из них делают в два слоя (вместо 4...5 слоев битумных материалов).

АПП модифицированный битум не имеет главных недостатков битумных материалов: низкой гибкости на холоде и склонности к старению. Атактический полипропилен является побочным про­дуктом получения изотактического полипропилена и в отличие от последнего содержит звенья различной конфигурации (см. рис. 14.4). Молекулы изотактического полипропилена содержат звенья, отвечающие только одной из этих конфигураций. Атактический полипропилен — эластичный материал, похожий на каучук. Как у любого побочного продукта, свойства АПП варьируются в широком диапазоне. Поэтому он не нашел другого применения, кроме ис­пользования в качестве добавки к битумным связующим. Сохраняя присущие битумам высокие показатели адгезии и водонепроницае­мости, АПП сообщает материалам высокую стойкость к ультрафио­летовому излучению и высокую теплостойкость (выше 120 °С).

АПП относится к пластомерам, поэтому АПП модифицирован­ные материалы имеют эластичность и гибкость на холоде (до -15 °С) ниже, чем у СБС материалов. Сгибание их при укладке на сильном морозе может привести к образованию сетки мелких трещин.

СБС модифицированный битум получают с применением бута - диен-стирольного каучука — продукта сополимеризации бутадие­на и стирола: (-СН2-СН = СН-СН2-)„-(-СН2-СНС6Н5-)ш.

Бутадиен-стирольный каучук, являясь эластомером и имея блоч­ное строение, придает битуму очень высокую эластичность и гиб­кость при температурах до -25 °С. Относительное удлинение СБС модифицированного битума (без основы) достигает 1500%. По теплостойкости (90... 100 °С) он уступает АПП материалам.

В отличие от АПП модифицирования, получаемого путем про­стого механического смешивания, СБС модификация битума пред­ставляет также химический процесс взаимодействия молекул ка­учука и битума, при котором создается трехмерная сетчатая струк­тура макромолекул полимера, обусловленная взаимодействием полистирольных блоков.

Старение СБС модифицированного битума обусловлено разру­шением двойных связей в молекуле каучука, что приводит к умень­шению эластичности. АПП модифицированные битумы более ус­тойчивы к старению, так как молекулы полипропилена не содер­жат двойных связей.

Гибкость является косвенным критерием качества СБС мате­риалов. Лучшие образцы достигают гибкости до -30 °С. Материалы гибкостью выше -20 °С либо имеют недостаточное содержание по­лимера, либо в них использован несовместимый с СБС битум. Такие материалы быстро стареют.

ЭПБ модифицированный битум, получаемый на базе гетеропо­лимера этилен-пропилен-бутена, сочетает в себе преимущества АПП битумов (повышенная теплостойкость и устойчивость к ста­рению) с достоинствами СБС композиций (низкотемпературная эластичность). ЭПБ модификатор выпускается концерном Hills (ФРГ) под названием Vestoplast. Он производится в виде гранул, которые вводятся в расплавленный битум с температурой около 200°С. Чтобы повысить твердость, добавляется АПП (2...3% от массы смеси). Для обеспечения фазовой инверсии требуется доба­вить не менее 16 % модификатора Vestoplast.

ЭПБ модификатор имеет насыщенные связи, что обеспечива­ет невосприимчивость к ультрафиолетовому облучению и низкую степень окислительной деструкции. ЭПБ-материалы наиболее стой­ки к старению.

Свойства модифицированных битумов приведены в табл. 13.3.

Рулонные битумно-полимерные материалы. Их получают с ис­пользованием армирующей основы: стеклоткани, стеклохолста (нетканого материала из стеклянных волокон), полиэстра (нетка­ного материала на основе полиэфирных волокон) и некоторых других (табл. 13.4).

Стеклоткань обладает высокой прочностью при растяжении, но незначительным удлинением при разрыве. Характеристики по­лиэстера значительно лучше, но выше его стоимость. При одина­ковой со стеклотканью прочности его относительное удлинение больше в 10 — 25 раз, что позволяет воспринимать деформации основания без разрушения.

Каждый вид кровельного материала выпускается в двух испол­нениях: для верхнего (К) и нижнего (П) слоя кровельного ковра.

Лицевая поверхность материала для верхнего слоя защищается от воздействия солнечных лучей и кислорода воздуха чаще всего крупнозернистой (песок, гранулят кристаллического сланца и др.) или чешуйчатой (слюда-вермикулит) посыпкой. Для некоторых материалов используют алюминиевую или медную фольгу.

Нижнюю поверхность материала для верхнего слоя и обе по­верхности материала для подстилающего слоя защищают от сли­пания в рулонах мелкозернистым песком или пылевидной посып-

кой, если предполагается приклеивание полотнищ, а в случае наплавляемых материалов — легкоплавкой полиэтиленовой плен­кой.

Рулонные материалы очень разнообразны (табл. 13.5), однако принципиальные различия между ними сводятся к виду основы и типу модификатора.

На Российском рынке представлена также продукция запад­ных фирм: Imperbel (Бельгия); Icopal, Katepal, Lemminkainen (Фин­ляндия); МИДА (Литва); Polyglass (Италия); Sika-Trocal (ФРГ— Швейцария) и др.

Устройство кровли из битумно-полимерных материалов. Ее осу­ществляют по любому сплошному (деревянному, бетонному и др.) основанию при уклонах от 0 до 45... 50° двумя способами: прикле­иванием и наплавлением.

Приклеивание мастиками осуществляется либо по всей площа­ди, либо пятнами, полосами и т. д. При выполнении «дышащей» кровли воздушные полости между кровельным ковром и основа­нием должны сообщаться с наружным воздухом. «Дышащие» кров­ли устраивают с целью удаления влаги из основания, что бывает необходимо при ремонте старых покрытий и работах в зимнее время. Удаление влаги может быть ускорено увеличением толщи­ны воздушной прослойки, например за счет укладки первого слоя крупнозернистой посыпкой вниз, или применением перфориро­ванного материала.

Применение растворителей для размягчения битумного слоя называется диффузионной сваркой, хотя по своей сути — это раз­новидность приклеивания. Применяются также материалы с кле­ящим слоем.

Наплавление осуществляется чаще всего с помощью газовых горелок (огневым способом). Существует также горячий безогне- вой способ с помощью оборудования инфракрасного излучения. В обоих случаях расплавляют слой модифицированного битума, нанесенного на нижнюю поверхность полотнища, и раскатывают рулон по основанию.

Мягкая битумная черепица. Мягкая битумная черепица, часто называемая гонтом или шинглсом, представляет собой неболь­шие листы с фигурными вырезами по одному краю, имитирую­щими 3...4 черепицы в форме трапеции, шестиугольника, пря­моугольника или волны. Существует много цветовых решений би­тумной черепицы. Этот материал по своей структуре, технологии и применяемым компонентам аналогичен рулонным материалам.

Битумную черепицу можно применять на крышах любой слож­ности, формы и конфигурации с уклоном не менее 10°. При укло­нах 10... 18° необходимо устройство подкладочного гидроизоля­ционного слоя, иначе возможно подтекание влаги при сильных дождях.

Примечание. Условные обозначения, принятые в таблице и при обозначении марок: Т — стеклоткань; X — стеклохолст; Э — полиэстер; О — спецкартон; Ф — фольга; Д — перфорированный стеклохолст; К — крупнозернистая посыпка; М — мелкозерни­стая или пылеватая посыпка; П — защитная пленка. Пример обозначения материалов завода «Изофлекс»: ЭКП-5,0. Здесь первая буква означает материал основы, вторая буква — вид верхнего покрытия, третья буква — вид нижнего покрытия, число — масса 1 м2 материала, кг, что численно примерно равно толщине материала, мм, так как плотность материалов близка к 1 г/см3. Пример обозначения материалов «Петрофлекс»: В 110-4,5 к «Экстра». Первая буква означает материал покрытия: В — вермикулит; К — крошка (гранит); С — гранулят (сланец); П — пленка. Первое число (110) — сила разрыва, кг; второе число (4,5) — масса 1 м2 материала, кг, или толщина, мм. Следующая буква (к) — цвет. Далее указан один из трех классов материала: «Стандарт» (гибкость -5 °С), «Экстра» (-15 °С) или «Норд» (-25 °С).

Битумной черепице не требуется высокая эластичность, как рулонным материалам. Усадка при старении локализуется в пре­делах каждой плитки, что не вызывает напряжений в покрытии.

В России в основном применяется мягкая черепица иностран­ных производителей: ICOPAL, KATEPAL, LEMMINKAINEN (Финляндия); TEGOLA (Италия), MIDA (Литва); GAF, SHINGLE (США), ОНДУЛИН (Франция) и др.