Битумно-полимерные материалы

Битумно-полимерные материалыНаш русский климат довольно жесток, при этом температуры не только лишь добиваются низких значений, да и нередко «скачут». Мороз не так вредоносен для кровельного материала, как резкие циклические перепады температур. В Москве, к примеру, средняя годичная температура имеет значение около 14 0С, и это относительно низкая температура, беря во внимание ее размещение по широте. Собственный «вклад» в снижение среднегодового показателя заносят конкретно температурные перепады. И подобная климатическая ситуация существует на большей части местности Рф. Количество территорий 2-ой климзоны превосходит 60% площади страны. 2-ая климзона – зона континентального климата, который нередко приобретает резкую выраженность, характеризуемая огромным числом повторяющихся перепадов температур. За один денек температура способна изменяться по модулю даже на 20-300С. Такие явления вызывают резвые смены значений линейных расширений, испытываемых физическими телами. Итогом температурных деформаций становится достаточно резвый износ ограждающих конструкций построек, в особенности кровли. Результаты практических исследовательских работ проявили, что широкоизвестные кровельные материалы группы «рубероид» в наших погодных критериях утрачивают свою основную функцию – гидроизоляцию за 3 года максимум. Каждогодние издержки на ремонт рубероидных кровель в Рф составляют около 4 миллиардов. рублей. Цифра достаточно высочайшая. Потому хоть какое ее понижение, возможность сберечь не во вред качеству смотрится очень презентабельно. Когда выяснилось, что такая возможность есть, российские кровельщики относительно оперативно начали внедрять на рынок отменно новейшую группу мягеньких кровельных и водоизоляционных материалов – рулонных битумно-минеральных на негниющих основах. Они способны служить около 10 лет. Если б все кровли в Рф на данный момент были сделаны с применением этих материалов, то каждогодние ремонтные издержки могли быть снижены на 25-27% и не превосходили бы 3 миллиардов. рублей.

Но еще есть более экономные варианты – самая совершенная сейчас группа мягеньких кровельных и водоизоляционных материалов – рулонные битумно-полимерные на негниющих основах способны понизить годичные издержки на 55-57%. Итого издержки будут составлять менее 1,7 миллиардов. рублей в год (при условии подмены всех рубероидных кровель на битумно-полимерные материалы). Экономический итог не может не вызывать желания их использовать. Но сейчас их «кровельная доля» составляет около 15%. Это обосновано их более высочайшей ценой по сопоставлению с аналогами рубероида. В конечном итоге имеет место нелогичная действительность – заместо того, чтоб один раз в 20-25 лет потратиться, потребитель делает выбор в пользу наименее «тяжелой» по единовременным затратам рубероидной кровли. Факт экономии «когда-то там» потребителя тревожит не достаточно, главное, смету в бюджет «втиснуть». Результатом этого становится каждогоднее исчезновение в кровельной «бездне» осязаемых сумм средств. Причина таковой экономической недальновидности на виду – наше «смутное» время ориентирует потребителя на нерациональную логику, понятную исключительно в Рф. Вобщем, она «в разумах и сердцах» участников фактически всех российских современных рынков. Но в последние годы все- таки налицо некие подвижки в наилучшую сторону. В этом году намечается выход правительственного указа, запрещающего применение на стационарных кровлях (а их у нас в стране 99%) материалов типа рубероид. В конце концов правительство делает шаг «в народ», приучая потребителя мыслить об общем будущем, найдя экономическую «черную дыру».

В текущее время большая часть исследователей, строителей и проектировщиков не подвергает сомнению тот факт, что внедрение полимерных модификаторов битума позволяет достигнуть таковой долговечности кровли, которая полностью сравнима с нормативной долговечностью других ограждающих конструкций построек и сооружений.

Какие же свойства позволяют битумно-полимерным материалам обеспечивать такие эксплуатационные сроки?
Введение в битумно-минеральный компаунд подходящего для русских критерий полимерного модификатора присваивает битумному вяжущему (БВ) и всему кровельному битумно-полимерному материалу (БПМ):

  • завышенную сопротивляемость усталостным нагрузкам, возникающим при повторяющихся перепадах температур,
  • массивные адгезивные характеристики,
  • морозостойкость,
  • низкотемпературную упругость и упругость,
  • огромную стойкость к течению при завышенной температуре.

Мощная адгезия позволяет, во-1-х, сберечь на издержек за счет понижения временных и денежных издержек при подготовке основания под кровельный ковер при его укладке, во-2-х гарантирует отсутствие отслоений ковра от базы в процессе использования из-за температурных деформаций, что предутверждает протекания и отрывание кровельного ковра прямо до обнажения базы.
Хорошая сопротивляемость усталостным нагрузкам увеличивает трещиностойкость ковра, предотвращая образование протечек.

Большая стойкость к течению при завышенной температуре делает вероятным применение материалов в районах с горячим летом без нарушения гидроизолирующих параметров, предотвращая их «уплывание» с подходящего места и понижение прочностных параметров.
Морозостойкость понижает риск размораживания ковра в периоды осенне-весенних заморозков, увеличивает устойчивость к температурному растрескиванию.

Низкотемпературная упругость делает вероятной укладку ковра даже зимой при температурах до – 20-400С, допуская проведение работ «не в сезон».

Упругость улучшает физико-механические характеристики материалов, присваивает стойкость к действию разных нагрузок, обеспечивает синхронизацию массивных линейных расширений кровли с восстановлением начальных размеров без нарушения целостности покрова.
Глобальная история производства БПМ началась в 60-х годах 20-го века.

На русском рынке материалы, при производстве которых также употребляются полимерные модификаторы (СБС ТЭП в т. ч.), появились в 1995 году.

На производствах БПМ в Рф более нередко применяется полимер-модификатор блочного строения Стирол-бутадиен-Стирольный термоэластопласт-СБС ТЭП (SBS). Это обосновано тем, что только он может придать перечисленные выше свойства, имея при всем этом более малую стоимость, чем высококачественные модификаторы с аналогичным действием.

Понятно, что битум состоит в главном из 3-х групп веществ: масел, в том числе ароматичной и парафино-нафтеновой природы, смол и асфальтенов; совместно масла и смолы именуют еще мальтенами. Битум – непростая дисперсная система, в какой дисперсионной средой являются мальтены, а дисперсной фазой – асфальтены.

Устойчивость системы, в том числе трещиностойкость, теплостойкость и долговечность битума, находится в зависимости от соотношения толикой мальтенов и степени их сродства. Чем больше сродство, тем паче устойчива система, тем медлительнее стареет битум. Масла и смолы обеспечивают пептизацию асфальтенов, другими словами поддержание их в виде коллоидного раствора.

В высокоокисленных битумах содержание асфальтенов довольно велико, при низких температурах они образуют сплошную структуру в битуме, обеспечивая его вязкостно-эластические характеристики и нужную устойчивость к течению. Такие битума имеют достаточно высшую температуру размягчения. Соответственно, чем ниже температура размягчения (чем наименее окислен битум) тем меньше в нем асфальтенов.

Не считая того, стоит отметить, что в процессе окисления битумов количество масел убывает за счет уменьшения содержания низкомолекулярных ароматичных компонент, в то время как парафино-нафтеновые соединения остаются фактически постоянными. Как следует, их толика в маслах увеличивается, так же как и содержание асфальтенов в битуме в целом. При окислении дисперсионная среда битумов меняется как количественно (убывает), так и отменно (обогащается парафино-нафтеновыми и томными ароматичными соединениями, понижая сродство дисперсионной среды к асфальтенам).

При внедрении в битум СБС ТЭП последний адсорбирует ароматичные мальтены битума, набухая в их; при всем этом размеры ТЭП растут в 6 – 9 раз. Загущая дисперсионную среду, ТЭП интенсивно оказывает влияние на характеристики всего битума, понижая его температуру хрупкости и пенетрацию и повышая температуру размягчения. У системы возникают признаки эластичности.

При большем содержании ТЭП в битуме (4-8 мас.%) большая толика набухшего полимера так высока, что он выделяется в отдельную фазу: появляется квазидвухфазная система – фаза, обогащенная ТЭП, и фаза, обогащенная асфальтенами. Поведение полимера правильно поведению высокоактивного эластичного наполнителя битума, армирующего своими волокнами битумную матрицу.

При высочайшей концентрации полимера (приблизительно 12 мас. %) происходит инвертация-обращение фаз, и полимер из наполнителя становится наполняемым материалом (матрицей), а битум – наполнителем. Поведение системы битум – полимер припоминает характеристики полимера: относительное удлинение при разрыве возрастает в сотки раз, резко миниатюризируется остаточное удлинение, улучшаются усталостные характеристики и др.

Введение набухающего полимера, как и процесс окисления битума, приводит к уменьшению толики масляной фракции и перераспределению ассоциированных асфальтенами масел. Другими словами, при внедрении полимера типа СБС ТЭП молекулы последнего «конкурируют» с асфальтенами за мальтены битума. При довольно высочайшем содержании полимера количество мальтенов становится недостающим для пептизации асфальтенов, и последние коагулируют в виде жесткой фазы – битум «распадается».

Таким макаром, чем более окислен битум, тем наименьшее количество полимера можно в него ввести без вреда его коллоидной стабильности. Вправду, доказано всепостоянство суммы асфальтенов и полимеров для критичных битумных композиций из схожих видов сырья.

Традиционная разработка получения СБС-модифицированного битумного вяжущего для кровельных материалов заключается в коллоидном растворении СБС ТЭП в количестве 12-14% в неокисленном (низкоокисленном) битуме марок БНК-40/180 либо БНК-45/190. При всем этом удается получить БПМ с показателем гибкости до -40-45°С и теплостойкости +100°С и выше. Материалы, сделанные с применением этой технологии соответствуют мировым системам эталонов свойства, таким как DIN, к примеру.

Существует эмпирическая зависимость, позволяющая высчитать предельное количество набухающего полимера, которое можно ввести в битум:

Битумно-полимерные материалы

Для изготовления битумно-полимерного вяжущего с СБС ТЭП употребляют битумы неокисленные БНК-40/180 или окисленные типа БН-70/30. В таблице представлены средние компонентные составы битумов обозначенных марок, приобретенных из нефти Западно-Сибирского месторождения, характеризующегося большей степенью ароматичности.

Если принять, что коэффициенты аА и аP для СБС ТЭП и битума близких единице, то подстановка значений из таблицы в формулу дает наибольшее содержание полимера, при котором система находится в критичном состоянии:
– для битума марки БНК-40/180 – 15-20 мас. %;
– для битума марки БН-70/30 – наименее 8 мас. %.

Таким макаром, битумно-полимерные вяжущие с внедрением среднеокисленных битумов типа БН-70/30 оказываются очень близки к критичному состоянию. Такие битумы обеднены маслами, не считая того, ароматичность масел, а, как следует, сродство битума с СБС ТЭП понижается. При малозначительном нарушении состава битума, к примеру, в процессе использования кровли – при выпотевании (экссудации масел), термодинамически и агрегативно неуравновешенная двухфазная система, которой является это вяжущее, распадается, происходит выделение асфальтеновой фазы, битум теряет сияние, становится мутным, охрупчивается.

Понятно, что в процессе атмосферного старения материалов бывает изменение состава битумов, аналогичное изменениям при искусственном окислении битумов, содержание масел повсевременно убывает, а асфальтенов – возрастает. Как следует, в процессе старения композиции, (назовем их полимерсодержащими) на базе среднеокисленных битумов и 5-8% СБС ТЭП оказываются более неуравновешенными, чем классические составы, которые можно обозначить как полноценно-полимерные.

Обычно, уже через маленький просвет времени полимерсодержащие материалы приближаются по свойствам к материалам из окисленного битума, имеющим сроки эксплуатации около 10 лет.

Российским ГОСТом 2678-94, регламентирующим способы испытаний материалов на соответствие эталонам свойства при их приемке испытательной лабораторией, не предвидено тестирование материалов на концентрацию модификатора в БВ.

Другой «кровельный» ГОСТ 30547 не предписывает неотклонимую концентрацию СБС ТЭП конкретно на уровне не ниже 12% по массе. Не предписывает он и малый эксплуатационный срок кровельного ковра из БПМ.

Так как цена СБС ТЭП достаточно высока, а грамотного контроля со стороны госорганов нет, производители имеют законную возможность выпускать псевдо-БПМ, формально надлежащие требованиям свойства, предъявляемых ГОСТами, но непотверждающие предполагаемое неосведомленным потребителем ожидаемое качество.

Производители полимерсодержащих материалов выбрасывают на рынок более дешевенькую продукцию, дезориентируя потребителей, подрывая заслуженный стиль статуса БПМ.

Эти кровельные материалы только формально являются битумно-полимерными, потому что не владеют всеми эксплуатационными чертами реальных БПМ.

Различием псевдо-БПМ является значительно более низкое содержание модификатора (5-8%). Для того чтоб достигнуть характеристик теплостойкости и низкотемпературной гибкости, нормируемых ГОСТом, производители употребляют другие, более окисленные и поэтому более термостойкие марки битума, к примеру БН-70/30 либо БНД-60/90. И те, и другие материалы в начальном состоянии соответствуют требованиям ГОСТа по тепло- и морозостойкости.

Таким макаром, в текущее время делается два типа СБС-модифицированных материалов. В первом случае битумно-полимерное вяжущее содержит 12-14% СБС ТЭП и 86-88% битума БНК-40/180, во 2-м – 5-8% СБС ТЭП и 92-95% битума типа БН-70/30. Уменьшение содержания полимера и разница в марке битума приводит к понижению длительной стабильности и, как следствие, к недостаточной долговечности кровельных материалов. Причина этого, как вы сообразили, заключается в составе и строении битума и его консистенций полимерами.
К огорчению, действующие в текущее время эталоны не оценивают поведение материалов в процессе использования. Более того, истинные БПМ и полимерсодержащие материалы относятся, в согласовании с ГОСТом, к одному и тому же классу материалов – битумно-полимерным материалам на негниющих основах. Вправду, набор главных физико-технических характеристик, неотклонимых к проверке, соответствует этому эталону (теплостойкость, низкотемпературная упругость и др.) у обоих материалов сходу после их производства. В тоже время у БПМ эти характеристики появляются благодаря наличию пространственной эластичной матрицы полимера, а у полимерсодержащих материалов – в главном за счет конфигурации параметров дисперсионной среды битума.

Но эталон не содержит требований к свойствам материалов, к примеру к эластичности, которые могли бы просто показать достоинства реальных БПМ. Термодинамическая устойчивость вяжущих этих материалов, а, как следует, и их долговечность могут очень отличаться.

И все-же полимерсодержащие материалы все таки лучше, чем же не содержащие полимерных модификаторов рулонные кровельные материалы. Но это не истинные БПМ, а, как следует, нельзя рассчитывать на характерную им надежность и долговечность.

Как следует, внедрение в массовом строительстве относительно дешевеньких полимерсодержащих материалов заместо реальных БПМ может обернуться значимыми потерями при эксплуатации кровель, существенно превосходящими экономию при приобретении. Создателям известны случаи, когда заказчики, устроившие кровлю из разрекламированных СБС-модифицированных материалов, оказавшихся полимерсодержащими, через 3-5 лет (а не через 15 и поболее!) были обязаны создавать ремонтные работы.

Известны и другие моменты. Для знающих людей не является секретом, что некие производители не брезгуют созданием эрзац-БПМ, являющихся, на самом деле, подделками уже итак «нечестных» по параметру стоимость / качество псевдо-БПМ. Они просто проводят модификацию состава вяжущего даже не полимером, а масляной эмульсией. Она способна придать подделке характеристики реальных БПМ на срок около 0,5 года с момента выпуска. А позже такие материалы быстро ухудшаются, демонстрируя себя во всей «красе». В конечном итоге такие неэтичные трюки выколачивают средства из заслуженно поверивших в качество БПМ потребителей, подрывая авторитет суровых производителей.

Разумеется, что изменение муниципального эталона, выделение для каждой группы материалов собственной ниши и разработка соответственной конструкции кровли стали насущной задачей. Решив ее, получится «урезать» место для торговых трюков, время от времени достаточно вопиющих.

Итак, что можно порекомендовать всем заказчикам РБМ перед закупкой:

1) Найти себе, какой срок эксплуатации кровли нужно обеспечить:

-РБМ типа рубероида на картонной базе при правильной укладке «проживут» 3-5 лет (в среднем по Рф для большинства погодных зон), сохранять же свои гидроизолирующие характеристики будут мах. 1 год. Но они очень дешевы. Но(!) каждогодная подмена слоев и ремонт несущих конструкций через 5-10 лет в состоянии сделать такую кровлю «золотой». Один кв. м. БП-кровли по единовременной издержке обойдется приблизительно на 50-70 рублей дороже (включая цена работ). Но, к примеру, за 20 лет эксплуатации даст экономию как минимум в 340-350 рублей только по деньгам, что очень приятней, чем издержки в 600 рублей на метр рубероидной кровли за 20 лет. С учетом времени, сэкономленном на отсутствии ремонта, окупаемость метра БП-кровли наступит через 1 год после укладки в сопоставлении с рубероидной, бухалтерски убыточной.

-БПМ по определению сверхдолговечны (дают до 25 лет эксплуатации без протечек), реальный же срок тут определяется честностью и дальновидностью производителя, думающего сохранить удовлетворенного клиента.

2) Тщательно опросить представителей, предлагающих БПМ организаций. Запросить у их ТУ, паспорта на модификатор, описания, узнать концентрацию полимера в БВ. Из российских химпредприятий только «ВоронежСинтезКаучук» производит неплохой СБС ТЭП-модификатор.

3) Проконсультироваться у независящих профессионалов – организаций либо лиц при недостаточной осведомленности по общей части или при дилеммах, требующих особенного внимания.

Аналог: Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.