Композиционные битумные составы для производства кровельных и гидроизоляционных покрытий

Р. А. Кемалов, А. Ф. Кемалов, А. А. Галиев

КОМПОЗИЦИОННЫЕ БИТУМНЫЕ СОСТАВЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА

КРОВЕЛЬНЫХ И ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Ключевые слова: битумы строительные, компонентный состав, физико- химическая модификация, кровельные материалы, гидроизоляционные покрытия.

Научно - исследовательская работа направлена на разработку создание новых рецептур битумно-полимерных кровельных материалов на основе синтетических каучуков отечественного производства с использованием в качестве пластификатора триглицириды жирных кислот.

bywords: вИишвт are construction, component mix, physico chemical modification, roofings,

moisture-proof coatings.

The purpose of scientific work was developing the creation of new formulations of bitumen-polymer roofing materials based on synthetic rubber domestic production, using triglyceride fatty acids as a plasticizer.

Кровли из рулонных гидроизоляционных материалов получили наиболее широкое распространение в практике зарубежного и отечественного строительства. Ежегодная потребность в РФ только для нового строительства в таких видах кровель превышает 100 млн.м .

Самым распространенным кровельным материалом на основе окисленного битума является рубероид, то есть картон, пропитанный битумом и посыпанный в качестве защиты крупнозернистой или мелкозернистой посыпкой (рис. 1). Помимо этого имеются различные разновидности рубероида в зависимости от вида основы - стеклорубероид, фольгозол (на основе фольги) и т.д.

При сравнительной дешевизне производства этот материал имеет ряд существенных недостатков:

- быстрое старение рубероида в связи с окислением слоя битума кислородом воздуха, ухудшение его гибкости, морозостойкости, что приводит к образованию трещин в слоях рубероида, проникновению воды под кровлю и, как следствие, нарушению гидроизоляции;

- повышенный расход битума (масса битума на 1 м2 рубероида составляет 7-8 кг при требовании 4 кг). При обязательном двух- или даже трехслойном покрытии кровли это приводит к увеличению нагрузки на кровлю и повышению трудовых затрат;

-недостаточные прочностные свойства такой кровли: максимальная деформация ее составляет 3%, после чего она начинает трескаться и разрушаться.

По данным Госстроя в 1995 г. в России было произведено более 1 млр. м2 таких материалов. В итоге через 3 года 15%, а через 5 лет почти 50% кровли требовали капитального ремонта, в то время как они должны служить не менее 20 лет.

Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает, что один из путей решения проблем устройства и эксплуатации мягких кровель - повышение их надежности и долговечности - может быть успешно осуществлен при использовании полимеров, о чем свидетельствует увеличение тенденции потребления данных материалов (рис. 1).

Применение наплавляемых битумно-полимерных рулонных материалов (БПРМ) с армирующей стекло-основой позволяет уменьшить число слоев такого материала в рулонном ковре до двух, в определенной степени механизировать процесс его устройства, снизив трудозатраты примерно в 1,5 раза и обеспечив при этом эксплуатацию кровель в пределах 15 лет.

В связи с этим, разработка технологий модификации битумов, с учётом ужесточения требований к качеству композиционных битумных материалов различного назначения, с целью получения кровельных и гидроизоляционных материалов с заданными свойствами является актуальной народнохозяйственной задачей.

В работе в качестве сырья нами был выбран строительный битум марки БН 90/10 по ГОСТ 6617-76. В качестве полимерного материала были использованы синтетические каучуки (А и Б) на основе низших олефинов, которые получают на предприятиях нашего региона. Эти полимеры имеют малую ненасыщенность, поэтому обладают высокой стойкостью к окислению, действию агрессивных сред, тепло- и озоностойкостью. Они стабильны при хранении даже без противостарителей, способны смешиваться с большим количеством наполнителей, хорошо набухают в нафтеновых и парафиновых углеводородах. А в качестве растворяющего агента был использован растворитель - пластификатор - триглицириды жирных кислот.

В нашей научно - исследовательской работе, применяя вышеуказанные компоненты, мы ставили задачу улучшения качественных характеристик БПВ, удовлетворяющих требованиям не только отечественного стандарта (ГОСТ 30547-97), но и обеспечения соответствия стандарту DIN 52133-95.

С использованием вышеуказанных компонентов была определена последовательность приготовления рецептур, которая заключалась в первоначальном приготовлении модификатора в заданных условиях. Содержание реагентов в модификаторе: 1) 9% мас. А и 21% мас. Б; 2) 15% мас. А и 15% мас. Б; 3) 21%мас. А и 9% мас. Б по отношению к растворителю. В последующем дозировку модификатора осуществляли путем порционного его введения в битум и интенсивном перемешивании в количестве от 10 до 30% мас. После получения гомогенной массы, продукт охлаждали и подвергали техническому анализу (рис. 2, 3).

Рис. 2 - Изменение температуры размягчения БПРМ от содержания реагента А и Б в битуме

Рис. 3 - Изменение температуры гибкости БПРМ от содержания реагента А и Б в битуме

Как следует из рисунков 2 и 3, при добавлении в битум модификатора, содержащего 15% мас. А и 15% мас. Б, происходит повышение температуры размягчения, а именно от 94 до 101 °С и при этом наблюдали заметное улучшение гибкости (температура гибкости снизилась от минус 18 до минус 34оС). При одинаковом содержании А и Б в модификаторе, большее воздействие на температуру размягчения битум-полимерной дисперсной системы оказывает растворитель - пластификатор, который понижает вязкость БПРМ и снижает температуру гибкости до минус 34оС. В такой системе уменьшается способность полимера к кристаллизационному структурообразованию в дисперсионной среде, что также способствует понижению хрупкости БПРМ.

С дальнейшим увеличением содержания Б в модификаторе до 21% мас., температура размягчения проходит через максимум (107°С). Но при увеличении количество А в модификаторе до 21% мас., максимум проходит через 117°С. Вследствие увеличения содержания полимера в БПРМ возрастает вероятность возникновения силы Ван-дер-Ваальса между молекулами битума и каучука, что способствует увеличению температуры размягчения и теплостойкости. При этом идет и улучшение гибкости, за счет растворителя - пластификатора.

С дальнейшим увеличением содержания полимерного модификатора, температура размягчения снижается и улучшается гибкость вследствие снижения вязкости системы.

В ходе выполнения научно - исследовательской работы, направленной на разработку научных основ и создание новых рецептур битумно-полимерных кровельных материалов на основе синтетических каучуков отечественного производства с использованием в качестве пластификатора триглицириды жирных кислот определена реальная возможность решения прикладной задачи - производство модифицированных кровельных и гидроизоляционных материалов для нужд народного хозяйства. С этой целью в ходе проведения экспериментов были установлены оптимальные соотношение БПРМ, дана оценка преимущества разработанного битумно-полимерного вяжущего по сравнению с известным традиционным кровельным материалом - рубероидом. По эксплуатационным свойствам разработанный состав композиционного материала несколько превосходит рубероид и не уступает по ряду качественных характеристикам, как например, температура размягчения, гибкость на брусе, которые были подтверждены независимом испытанием в производственной лаборатории ООО ТПК «Алтея», широко известным битумно-полимерным композициям производства ОАО «ТЕХНОНИКОЛЬ» - лидера на отечественном рынке.

Литература

1. Горшенина, Г.И. Полимер-битумные изоляционные материалы / Г.И. Горшенина, Н.В. Михайлов. - М.: Недра, 1967. - 239 с.

2. Борисов, С. В. К вопросу получения модифицированных битумно - полимерных вяжущих гражданского и строительного назначения и праймеров на их основе / С.В. Борисов, А.Ф. Кемалов, Р.А. Кемалов // Нефтегазопереработка и нефтехимия. - Уфа: ГУП «Институт нефтехимперера-ботки», 2006. - С.110 - 112.

3. Кемалов, Р.А. Влияние химической структуры модифицированного спецбитума на физикомеханические и реологические свойства битумных лакокрасочных материалов / Р.А. Кемалов, А.Ф. Кемалов, С.М. Петров, С.В. Борисов, Е.А. Гладий // Вестник КГТУ. - 2006. - №6. - С. 47 -

53.

4. ГОСТ 30547—97. Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные. Общие технические условия. - Введ. 1999-09-01.

© Р. А. Кемалов - канд. техн. наук, доцент каф ХТПНГ. А. Ф. Кемалов - д-р техн. наук, проф. той же кафедры; А. А. Галиев - асп. той же кафедры, mullahmetov@list.ru.