Способ определения срока службы рулонных битумсодержащих, а также полимерных материалов
METHOD FOR DETERMINING THE SERVICE LIFE OF ROLLED BITUMEN-CONTAINING AND POLYMERIC MATERIALS

Способ определения срока службы рулонных битумсодержащих, а также полимерных материалов, относится к технологии строительства и может быть  использован для проведения испытаний с целью определения срока службы рулонных битумсодержащих или полимерных материалов,  используемых для гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений. Применяемые в настоящее время способы испытаний относятся в основном к материалам гидроизоляционным кровельным или для эксплуатации в конструкциях кровли. В связи с этим возникает необходимость в разработке способа оценки долговечности надежной эксплуатации гибких битумсодержащих, а так же и полимерных (термопластичных или эластомерных) материалов, используемых в настоящее время для гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений  в условиях воздействия грунтовых вод. Для определения расчетного срока службы гидроизоляционных материалов, применяемых для гидроизоляции подземных частей зданий и сооружении на сегодняшний день используется метод его определения по результатам испытаний при воздействии внешних агрессивных факторов. Испытания проводят или с использованием испытательных жидкостей с рН от 3 до 10 (1 %-ный раствор кислоты; 1 %-ный раствор соли; 1 %-ный раствор щелочи) при стандартной температуре испытательной жидкости (23±2) °С, или при термическом старении материала (испытуемые образцы подвергают воздействию воздуха при повышенной температуре (сушильный шкаф с циркуляцией воздуха, обеспечивающий поддержание температуры (70±2) °С в течение заданного промежутка времени (до 24 недель)). Для ускорения процессов старения материалов при проведении испытаний с учетом действующего ГОСТ EN 1296-2012 «Материалы кровельные и гидроизоляционные гибкие битумосодержащие и полимерные (термопластичные или эластомерные). Метод искусственного термического старения» нужно проводить эти испытания на воздухе при повышенных температурах. Согласно ГОСТ EN 1296, эта температура должна быть (70±2)°С.
Учитывая, что материалы имеют гомогенную структуру, можно на примере приблизительно оценить время проведения испытаний, используя эмпирическое правило Ван-Гоффа, которое гласит: «При повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в два - четыре раза».
Уравнение, которое описывает это правило, следующее:
где
1
2
1
2
t
t
ν и ν - скорости реакции при температурах  и ;
t
1
- начальная температура;
t
2
- конечная температура;
γ - температурный коэффициент от 2 до 4 (непостоянен и вычисляется экспериментально - опытным путём), который показывает, во сколько раз возрастает скорость химической реакции при повышении температуры на 10°С.
После этого образцы испытывают различными методами, сравнивая полученные результаты с результатами для образцов, не подвергшихся испытаниям с заявленным сроком службы 30 лет,  до изменения одного из показателей более чем на 25%, тем самым получая значения для расчета прогнозируемого срока службы (ПНСТ 630 - 2021. Материалы гидроизоляционные для подземных частей сооружений объектов использования атомной энергии. Методы испытаний. М. Российский институт стандартизации, 2022, 24 стр.). Недостатком известного способа является большой срок проведения испытаний.
Задачей предлагаемого способа является разработка метода оперативной оценки долговечности гибких битумсодержащих и полимерных (термопластичных или эластомерных) материалов для гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений, отвечающего требованиям надежности и универсальности, при одновременном снижении продолжительности проведения испытаний. Эта техническая задача является чрезвычайно актуальной и ее решение позволит быстро и надежно в любой лаборатории, вне зависимости от уровня квалификации персонала, провести оценку и сравнить долговечность гидроизоляционных материалов предназначенных для применения в данных условиях. Технический результат, который может быть получен при использовании способа,  заключается в повышении оперативности проведения проверки качества применяемых конкретных гидроизоляционных материалов. Поставленная задача решается тем, что в качестве эталонных образцов применяют образцы, приготовленные из используемой промышленной партии. Операцию искусственного старения образцов испытуемого материала производят посредством помещения отобранных образцов в жидкую среду с температурой (70±5 град) на расчетное время, определяемое скоростью протекания реакции старения, в соответствии с  эвристической расчетной формулой, согласно которой определяют время старения. После проведения операции «старения», производят испытания физико-механических свойств «состаренных» образцов данной партии материала на различной стадии «старения» материала.
Пример конкретного осуществления способа.
0
Из рулона гидроизоляционного материала первоначально отбирают исходный контрольный образец, для которого определяют его деформационно-прочностные показатели R. После этого из того же рулона гидроизоляционного материала вырезают полосу шириной 500 мм и длиной 1,5 - 2 метра для проведения испытаний на старение с последующим изготовлением из нее образцов для определения их деформационно-прочностных показателей. Подготовленную полосу испытуемого материала помещают на площадку, по спирали между сепараторами, которые исключают возможность касания частей полосы между собой, и размешают площадку с полосой материала в емкости. Емкость заполняют чистой водопроводной водой, накрывают притертой крышкой и загружают в климатическую камеру, где поддерживают постоянную температуру (70±2 град.)
1. Определение срока службы
t
0
При проведении испытаний на различное время (например на 7, 10 и 15 сутки) испытуемые полосы извлекают из емкости и готовят из них образцы для испытаний по определению R: максимальной силы растяжения σ и относительного удлинения при максимальной силе растяжения δ. Полученные результаты для испытуемых образцов сравнивают с результатами, полученными для исходного контрольного образца этого же материала (R),для определения степени износа по формуле (2):
t
где - Δ процент износа после проведения испытаний в течение выбранного времени t (5. 7 или 10) сутки;
0
R - значение определяемого показателя (максимальной силы растяжения σ или относительного удлинения при максимальной силе растяжения δ стандартного (эталонного) образца в исходном состоянии;
t
7
10
15
R (R, R, R) - значение определяемого механического показателя (максимальной силы растяжения σ или относительного удлинения при максимальной силе растяжения δ) образцов на 7, 10 и 15 сутки проведения испытаний.
t
По полученным значениям Δна 7, 10 и 15 сутки по формуле (3) вычисляют значение S - проектного показателя эксплуатационных качеств гидроизоляционного материала в %:
t
где S - значение проектного показателя эксплуатационных качеств (максимальной силы растяжения σ или относительного удлинения при максимальной силе растяжения δ), %;
t
Δ - значение износа  на соответствующие сутки, %.
t
t
t
По полученным значениям S для двух параметров (σ и δ) выбираются S c их наименьшими значениями. Для них строится график линейной зависимости S (ось ординат) от срока службы (длительности проведения испытаний), где 30 лет эксплуатации соответствуют 15 суткам испытаний (ось абсцисс). (фиг. 1)
По этому графику определяют точку его пересечения  со значением 75% S, что соответствует 25% износа. Отмеченная на оси абсцисс величина  определяет прогнозируемый срок службы для данного материала.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно сократить время проведения испытаний для определения срока службы рулонных битумсодержащих, а также полимерных материалов, используемых для гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений.