Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы на основе полимеров
Полимерные материалы по деформативным свойствам подразделяются на эластомеры и пластомеры (см. подразд. 14.3). К эластомерам, используемым для производства кровельных материалов, относятся ЭПДМ (этилен-пропилен-диен-мономер), его российский аналог СКЭПТ, ХСПЭ (хлорсульфополиэтилен), ПИ Б (полиизобутилен), неопрен (синтетическая резина). К пластоме — рам относятся ПВХ (поливинилхлорид), ЭИП (этиленовые интерполимеры) и ряд других.
Специалисты считают, что для кровельных покрытий наиболее предпочтительны эластомеры, способные к очень большим обратимым деформациям растяжения, благодаря чему они могут без разрыва и отслаивания воспринимать деформации основания, возникающие в процессе эксплуатации.
Полимерные рулонные материалы, имея большую ширину, позволяют свести к минимуму количество швов. Кроме того, в ряде случаев их изготавливают на всю площадь крыши с учетом формы и других особенностей. Как правило, заказчику предоставляется современная кровельная система, включающая в себя материал, комплектующие и проектную документацию с технологией укладки. Это предполагает принципиально новый подход к устройству кровель.
Полимерные кровельные материалы, как правило, на 20…30% дороже битумно-полимерных, но срок их службы оценивается в 50 лет.
ПВХмембраны производятся из пластифицированного поливинилхлорида, относительное удлинение которого достигает 300 %. Их обычно армируют полиэфирной сеткой, благодаря чему они имеют высокую прочность на разрыв и продавливание. Этот материал выпускается различных цветов, а также прозрачным. Скрепление швов производится путем сварки горячим воздухом или нагревательным клином. Иногда применяется диффузионная склейка с помощью растворителей. К основанию ПВХ мембраны крепят механическим способом или приклеиванием. Использование для приклеивания битумных мастик допустимо только в случае битумосовместимых ПВХ мембран.
ТПО мембраны выпускаются на основе термопластичных полиолефинов, из которых используется в основном полиэтилен, содержащий в ряде случаев до 30 % полипропилена, что повышает химическую стойкость. Этот материал менее эластичен, чем ПВХ, плохо склеивается, но легко сваривается. Скрепление швов производится сваркой горячим воздухом. Благодаря армирующей полиэфирной сетке материал хорошо сопротивляется механическим воздействиям. Поставляются ТПО мембраны в рулонах шириной от 0,95 до 1,8 м.
ЭПДМ мембраны из искусственного каучука, называемого эти — лен-пропилен-диен-мономером, были созданы в начале 1960-х гг. Кровли, выполненные из него в США и Канаде, эксплуатируются уже более 40 лет. В России этот каучук называется СКЭПТ (син- тетитеский каучук этилен-пропиленовый тройной) и используется для кровель с 1980-х гг. ЭГ1ДМ (СКЭПТ) более всего известен как материал для автомобильных покрышек, но в то же время он является одним из наиболее дешевых, доступных и перспективных материалов для мягких кровель. Он изготавливается из высокотехнологичных смесей, в состав которых входят полимер ЭПДМ, сажа, нефть, технологические добавки и агенты-отвер — дители.
Впервые полупромышленное производство сополимеров этилена и пропилена было начато в Италии в 1959 г. В России выпускаются двойные насыщенные сополимеры этилена и пропилена (СКЭГ1) и тройные сополимеры этилена, пропилена и диенового углеводорода (СКЭПТ). Считается, что молекулярные цепи С КЭП линейные и состоят из чередующихся коротких отрезков по 8… 12 мономерных звеньев этилена и пропилена: … —(—СН2—СН2—)„—(СН2 —СНСН3 —)т—…
Отсутствие двойных связей в главной цепи полимера обеспечивает его теплостойкость и высокую стойкость к окислению и ультрафиолетовому облучению. Неполярная природа полимера определяет его стойкость к воде и другим полярным средам.
В качестве третьего мономера для получения СКЭПТ используют дициклопентадиен, этилиденнорборнен, 1,4-гексадиен и др.
Введение в молекулу каучука третьего компонента, содержащего двойные связи, обеспечивает возможность вулканизации обычными серными системами. Двойные связи находятся в боковых группах, поэтому тройной сополимер сохраняет устойчивость в отношении термоокислительных процессов. Тройные сополимеры (СКЭПТ или ЭПДМ), будучи разветвленными, значительно лучше двойных обрабатываются на вальцах при температуре
50.. .60 °С, каландрируются и шприцуются. Они способны смешиваться с большим количеством наполнителей.
Свойства ЭПДМ (СКЭПТ) зависят от его молекулярной массы, содержания этилена, пропилена и третьего мономера. Как каучук он обладает высокой эластичностью (относительное удлинение 300 %) и гибкостью на холоде, невосприимчив к перепадам температуры (от -40 до 100 °С), но прочность его невысока. Для повышения прочности прибегают к армированию ЭПДМ мембран; при этом их эластичность резко снижается. Применение ЭПДМ мембран позволяет выполнять работы в любое время года и снизить вес кровли более чем в 10 раз.
Благодаря высокой технологичности и малой массе ЭПДМ каучука, появилась возможность получения рулонов шириной от 3 до 15 м и длиной от 15 до 61 м. Поэтому в ряде стран получили распространение сборные быстромонтируемые ковры, изготавливаемые в заводских условиях. Небольшие по площади крыши могут перекрываться одним таким ковром. В России есть опыт производства и применения ковровых покрытий в различных районах, в том числе в республике Коми, где такие кровли эксплуатируются с 1985 г. Сборные ковры изготавливались по выкройке размером на секцию дома (от 250 до 400 м2), укладывались свободно и пригружались гравием.
Наряду с положительными свойствами ЭПДМ каучук обладает рядом недостатков. Он не сваривается, не совместим с битумом, имея черный цвет, не окрашивается в массе и обладает невысокой адгезией. Монтаж швов мембраны производится с помощью специальной двухсторонней самоклеющейся ленты.
ХСПЭ мембраны получают на основе хлорсульфополиэтилена — высокоэластичного каучука (см. подразд. 14.8), который впервые начал выпускаться в США в 1952 г. под названием «Хайпалон».
По комплексу строительно-технологических и эксплуатационных свойств ХСПЭ наиболее перспективен для мастичных покрытий, но в сочетании с другими полимерами применяется и для получения рулонных материалов. ХСПЭ — один из немногих полимеров, обладающих способностью к вулканизации в холодном состоянии. Вулканизаты ХСПЭ обладают высокой прочностью на разрыв (2,4… 2,8 МПа), хорошей устойчивостью к старению и действию агрессивных сред. Относительное удлинение составляет
400.. . 500 %. Срок службы хайпалона в 5 раз выше, чем традиционных битумных материалов.
К недостаткам ХСПЭ относятся большие остаточные деформации; недостаточная термостойкость (при 120 °С начинается разложение ХСПЭ с выделением летучих продуктов); высокая стоимость.
Наиболее распространенными являются следующие материалы.
Кромэл — изготавливается на основе нижнекамского СКЭПТа с наполнителями и добавками. По качеству аналогичен импортным аналогам, но стоит вдвое дешевле. Кромэл выпускается мягким или жестким (армированным) со светоотражающим слоем, с клеящим слоем.
Эл он — рулонный материал на основе композиции этилен- пропиленового каучука и хлорсульфированного полиэтилена. Материал может быть армирован нетканой основой.
Армогидрокром — рулонный материал, по составу аналогичный элону; выпускается на стеклотканой основе и без основы.
Изолен — изготавливается на основе хлорсульфированного полиэтилена, содержание которого в связующем составляет 50 %. Изолен выпускается рядовым (Р), трудногорючим (Т), неарми — рованным и армированным односторонней или двухсторонней обкладкой.
Firestone — однослойная кровельная EPDM-мембрана шириной до 15 м, длиной — 60 м и толщиной — 1,15 мм. Выпускается компанией Firestone Building Products (США); в России применяется с 1994 г.
Resitrix — битумосовместимый материал на основе ЭПДМ каучука, состоящий из четырех слоев. Слой ЭПДМ толщиной около 0,8 мм, армированный стекловолокном, закрыт слоями термопластичного эластомера (ТПЭ) толщиной по 0,2 мм. Нижний слой ТПЭ обеспечивает соединение со слоем СБС битума толщиной 1,3 или 1,9 мм, а верхний слой обеспечивает возможность проклеивания или сварки швов. Наличие нижнего битумного слоя обеспечивает возможность приклеивания материала к основанию и сварку швов.
Royal EPDM— однослойная кровельная мембрана фирмы Kelders (Голландия) на основе каучука ЭПДМ; может быть отформована площадью до 1000 м2. Ширина рулона варьируется от 1,68 до 15,25 м.
Монтаж полимерной кровли выполняется разными способами.
Балластное устройство кровли применяется, если уклон кровли не превышает 1 : 6. Оно характеризуется наименьшей стоимостью и максимальной быстротой выполнения кровельных работ.
Полимерная мембрана свободно укладывается на основание и пригружается балластом (гравием, бетонными блоками или тротуарной плиткой). Приклеивание выполняется только по периметру и местам примыканий. Балласт создает дополнительную нагрузку (50… 200 кг/м2), что должно учитываться в расчетах конструкции.
Вариантом балластной системы является инверсионная кровля, применяемая для эксплуатируемых крыш и в районах с суровым климатом. В инверсионной кровле теплоизоляция (водостойкая) укладывается поверх кровельного материала и служит защитой кровельного материала от атмосферных и механических воздействий.
Механическое закрепление кровли применяется вместо балластной системы в случае скатной кровли с уклоном до 1 : 3 или недопустимости дополнительной нагрузки на несущие конструкции, неорганизованности сливов, отсутствии парапетов и т. д.
Полотнища крепятся с помощью реек, которые накладываются поверх мембраны, прикрепляются (гвоздями, саморезами, анкерами) к основанию и заклеиваются самоклеющимися лентами шириной 150 мм. Расстояние между рейками обычно составляет 2 м. Рейки могут устанавливаться также внутри шва.
Приклеивание обеспечивает высокое сопротивление ветру и применяется в кровлях сложной конфигурации с большим уклоном.
Соединение швов производится сваркой, мастикой или липкой лентой типа «Гермэл» или «Герлен». Производители полимерных мембран поставляют полный технологический комплект для кровли: фасонные элементы для углов, примыканий, труб; самоклеящиеся ленты для нестандартных узлов; мастики и другие комплектующие.