Кровля — один из основных элементов здания. Она не только защищает строительную конструкцию и ее обитателей от атмосферных воздействий, но и часто играет важную декоративную роль.
В кровле, более чем в любом другом элементе здания, существует жесткая взаимосвязь конструкции и материала, что в свою очередь определяет ее технологические и эксплуатационные свойства.
До настоящего времени среди кровельных материалов лидирующее положение занимали традиционные битумные материалы, средний срок службы которых составляет 5—7 лет. Через 1—2 года протекают до 30%, через 5 лет требуют восстановления около 70% кровель. В результате ежегодно только для ремонта необходимо свыше 50% всего объема выпуска битумных кровельных материалов, неудовлетворительные эксплуатационные свойства и низкая технологичность которых привели к заметному сокращению их производства [1].
Для улучшения качества традиционных кровельных материалов в современной строительной практике достаточно широко используются полимеры [2–4].
Большой интерес вызывают экологически чистые мастичные материалы, принадлежащие к новому классу кровельной продукции. Их производство набирает темп в технически развитых странах. Они удобны для выполнения узлов примыкания, целесообразны для ремонта кровель. Кроме того, могут изготавливаться белого или других цветов, придавая кровле светоотражающие свойства и способствуя тем самым сохранению в зданиях необходимого температурного режима. Материалы легко наносятся кистью или валиком на различные основания (бетон, цементно-песчаный раствор, рубероид и т.д.), что не вызывает затруднений при ремонте.
Полимерные мастики для устройства кровли представляют собой многокомпонентные системы. Основными характеристиками композиций, определяющими их основные технологические показатели, являются вязкость, стабильность, смачиваемость поверхности, время высыхания.
Вышеуказанные показатели зависят от свойств и типа полимера: размера частиц, функциональности, минимальной температуры пленкообразования, значения рН и т.д. Кроме того, водные дисперсии полимеров, используемые в качестве связующих для мастик, должны содержать не менее 50% сухого вещества, минимальное количество свободного мономера, обладать устойчивостью к механическим воздействиям, стабильностью в присутствии наполнителей. Следует также учитывать, что именно пленкообразователь определяет долговечность покрытия.
Наиболее перспективным связующим для получения кровельных мастичных материалов являются акриловые полимеры, которые отличаются высокой стойкостью к гидролизу, воздействию УФ-облучения, эластичностью, прочностью на разрыв, стойкостью к термоциклическим и термовлажностным нагрузкам.
Однако экономические факторы, оказывающие существенное влияние на выбор пленкообразователя, побудили к поискам оптимального соотношения между эксплуатационными характеристиками и затратами.
В настоящей работе в качестве связующих для получения гидроизоляционных кровельных материалов авторы использовали водные дисперсии на основе акрилового полимера и стирол-акрилового сополимера. Для определения их оптимального содержания в композиции соотношение варьировали от 1:1 до 5:1 соответственно. В качестве критерия оценки были выбраны физико-механические характеристики композиции (рис. 1).
В результате испытаний установлено, что более 30 масс.% стирол-акрилового сополимера использовать нецелесообразно.
Большое внимание уделялось выбору наиболее эффективного наполнителя и его содержанию в композиции.
Наполнитель является одним из основных компонентов мастик. Он обеспечивает необходимую вязкость и минимальную усадку при отверждении, придает тиксотропные свойства, способствует сближению коэффициентов линейного расширения мастики и основания. Поэтому и требования к наполнителю достаточно жесткие: размер его частиц должен быть тщательно подобран и соизмерим с размерами частиц дисперсии полимера; рН водной вытяжки составлять не менее 6; выделения в воду многовалентных металлов отсутствовать.
В настоящей работе в качестве наполнителей использовались микрокальцит (МК 20, МК 10, МК 05), оммиакарб (5), сульфат бария (Б 10, Б 05), мел (М 5).
Для каждого конкретного вида наполнителя существует своя оптимальная степень наполнения, при которой все его частицы хорошо смачиваются связующим и между ними образуется сплошная полимерная структура, что приводит к получению оптимальных характеристик композиций.
Наиболее целесообразно использовать наполнитель со степенью дисперсности не более 10 мкм, так как при увеличении размера частиц уменьшается прочность композиции на растяжение (рис. 2).
Для увеличения технологичности и удобонаносимости в состав композиций включали сульфат бария (Б 05). Оказалось, что при его введении в количестве 10,5 масс.% происходит также увеличение прочностных показателей в 1,3–1,4 раза. Следует отметить, что применение сульфата бария (Б 10) с размером частиц 10 мкм не приводит к вышеуказанному эффекту.
Как показали экспериментальные исследования, для получения наиболее плотной структуры целесообразно использовать наполнители с четко подобранным фракционным составом. Это способствует получению материала с низким водопоглощением и водонепроницаемостью.
Таким образом, на основании полученных результатов были выбраны наиболее эффективные ингредиенты и их оптимальное содержание в композиции.
Основные характеристики разработанного материала представлены в таблице.
Таким образом, разработанная полимерная мастика может использоваться для устройства и ремонта кровли в жилых и общественных зданиях.
Литература
1. Кровельные и гидроизоляционные материалы. Справочное пособие научно-технических достижений. М.: ВНИИНТПИ. 1990.
2. Бикерт П., Порт К., Роберс В. Модификация битума высоковязкими полимерами // Строительные материалы. 1997. №12.
3. Медунов В.И., Горелов Ю.А. Высокоэффективные материалы для кровли и гидроизоляции // Строительные материалы. 1996. №12.
4. Погорелов А.В. Направление научно-технической политики и стратегия развития полимерных кровельных и гидроизоляционных материалов // Строительные материалы. 1998. №4.