строительные матерьялы

Б и т ум н ы е и д е г т е в ы е к р о в е л ь н ы е и г и д р о и з о л я ц и о н н ы е м а т е р и а л ы

Кровельные и гидроизоляционные материалы сходны по требованиям, предъявляемым к ним. Они должны быть водостойкими, водонепроницаемыми, стойкими к гниению, теплостойкими. Кроме того, кровельные материалы должны быть стойки к действию солнечных лучей, кислорода воздуха, отрицательных температур, а гидроизоляционные – выдерживать действие воды под напором, быть химически стойкими к веществам, растворенным в воде.

Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы

выпускают как на основе, так и без основы. Наибольшее распространение в строительстве имеют материалы первого типа.

Рубероид – битумный основный покровный рулонный материал. Для его изготовления кровельный картон сначала пропитывают мягким битумом, чтобы повысить водостойкость и биостойкость основы. Затем на обе стороны полотна наносят покровный слой из твердого битума, смешанного с минеральным наполнителем. Наполнитель повышает теплостойкость и твердость покрывного слоя и экономит битум. Поверх покровного слоя наносится бронирующая посыпка из дробленых горных пород, слюдяного скрапа или измельченного талька. Бронирующая посыпка повышает атмосферостойкость рубероида, защищает его от механических повреждений, понижает возгораемость и препятствует слипанию в рулоне.

Рубероид используется при устройстве многослойной кровли в качестве подкладочного и кровельного слоев. Гарантированный срок службы рубероида в кровле – 6 лет. Применяют рубероид и при устройстве гидропароизоляции.

Пергамин – битумный основный бескровный материал, получаемый путем пропитки кровельного картона мягким битумом. Пергамин применяют в неответственных конструкциях для гидро-, пароизоляции, подкладочного слоя кровли.

61

Толь – дегтевый основный рулонный материал. Выпускают толь для кровельных и гидроизоляционных работ. Толь кровельный изготовляют путем пропитки кровельного картона дегтем с последующим нанесением на обе стороны полотна покровных слоев из тугоплавких дегтевых продуктов. Поверх покровного слоя наносится крупнозернистая или песчаная посыпка. Срок службы толя в кровле меньше, чем рубероида вследствие меньшей погодоустойчивости.

Толь гидроизоляционный изготовляют путем пропитки кровельного картона дегтем и последующей посыпкой полотна

– мелкозернистой или пылевидной. Срок службы толя в гидроизоляции больше, чем рубероида или пергамина, т.к. деготь содержит большое количество фенолов – веществ, обладающих антисептическим действием и препятствующих гниению картонной основы.

Общие недостатки рубероида, толя, пергамина:

–низкая долговечность;

–охрупчивание при отрицательных температурах, что делает невозможным производство работ зимой;

–старение и охрупчивание при длительном воздействии солнечных лучей;

–малая гибкость, что не позволяет добиться плотного прилегания полотна к основанию;

–трудоемкость работ по устройству многослойной кровли

игидроизоляции и дополнительные затраты на склеивающие материалы.

Для улучшения свойств рулонных материалов и повышения их долговечности в настоящее время пользуются следующими приемами.

Во-первых, заменяют кровельный картон более прочными гибкими негниющими материалами: тканями и неткаными полотнами из стекловолокна или полиэфирного волокна, алюминиевой фольгой.

Во-вторых, в состав битумного вяжущего вводят модифи-

62

каторы – добавки резины, бутадиен-стирольного каучука, полипропилена, полиэтилена. Это повышает эластичность покровного слоя, снижает его температуру хрупкости, увеличивает теплостойкость.

В-третьих, используют новые виды бронирующих посыпок, которые имеют не только хорошую адгезию к покровному слою и высокие эксплуатационные показатели, но и высокодекоративны. Во многих материалах нижнюю сторону полотна защищают не посыпкой, а полиэтиленовой пленкой.

В-четвертых, изготовляют наплавляемые рулонные материалы. Особенность этих материалов состоит в том, что покровный слой с нижней стороны полотна значительно утолщен. Это позволяет наклеивать кровельный ковер без применения мастики – путем расплавления нижнего покровного слоя пламенем горелки по мере разматывания рулона. К материалам нового по-

коления относятся рубемаст, стеклорубероид, унифлекс, изопласт и др.

Безосновные рулонные материалы бризол и изол изготовляют из битумно-резиновых и битумно-полимерных вяжущих методом каландрования. Их применяют для защиты трубопроводов, кирпичных и железобетонных коллекторов, санузлов, для гидроизоляции фундаментов, туннелей, для устройства мягкой кровли.

Широкое распространение в последние годы получили

листовые кровельные материалы.

Бардолин – самоклеящая битумная черепица, армированная стекловокном. Выпускается в виде полос размером 1000 350 мм. Один край полосы по длине имеет профиль, имитирующий форму овальной или прямоугольной черепицы. Бронирующая посыпка окрашена в цвета, имитирующие керамику, природный камень и т.п. Бардолин предназначен для покрытия скатов кровель жилых, общественных зданий, промышленных объектов.

Ондулин – волнистые кровельные листы размером 2000 950 мм. Производится путем насыщения органических

63

волокон битумом при высокой температуре и давлении с последующим формованием. На лицевую поверхность наносится бронирующая посыпка черного, красного, зеленого или коричневого цвета придающая листам высокую декоративность. Благодаря гибкости листов ондулин можно использовать на криволинейных кровлях с радиусом кривизны от 5 метров.

К обмазочным и склеивающим материалам относятся мас-

тики, эмульсии и пасты.

Мастики – пластичные материалы, получаемые смешением органических вяжущих с минеральными наполнителями и добавками. В зависимости от вида вяжущего мастики подразделяют на битумные, битумно-полимерные, битумно-резиновые, битумно-дегтевые, дегтевые, дегте-полимерные. В качестве наполнителей используют минеральные волокна или минеральные порошки.

В зависимости от способа применения мастики подразделяют на горячие и холодные. Горячие мастики переводят в рабочее состояние путем нагрева до 130…160 оС. После нанесения на обрабатываемую поверхность горячие мастики загустевают и отверждаются в результате остывания. Холодные мастики имеют вязко-текучую консистенцию при комнатной температуре благодаря содержащимся в них растворителям. После нанесения мастики на обрабатываемую поверхность растворитель улетучивается, и мастика загустевает.

Битумные и дегтевые эмульсии – дисперсные системы, в

которых дисперсионной средой является вода, а дисперсной фазой – битум или деготь. Органическое вяжущее равномерно распределено по всему объему воды в виде мельчайших капель размером около 1 мкм. Для того чтобы эмульсия была устойчивой и не расслаивалась, в ее состав вводят эмульгаторы.

Преимущество эмульсий перед мастиками состоит в том, что их можно наносить на влажные поверхности сооружений. После нанесения вода из эмульсии испаряется или впитывается основанием, а на поверхности сооружения образуется тонкая

64

сплошная пленка из битума или дегтя.

Битумные и дегтевые эмульсии применяют для грунтовки оснований под гидроизоляцию, гидрофобизации бетонных поверхностей. Существенный недостаток эмульсий – склонность к коагуляции, особенно при пониженных температурах.

Пасты – высококонцентрированные эмульсии, полученные с применением твердых эмульгаторов (извести, глины и других тонкодисперсных неорганических порошков) в количестве 8…15 %. Пасты более устойчивы к коагуляции, чем эмульсии.

Пасты применяют для грунтовки оснований, в качестве вяжущего в асфальтовых, дегтевых растворах и бетонах, а также для приклеивания штучных и рулонных битумных и дегтевых материалов.

Вопросы для самоконтроля

1.Каковы преимущества и недостатки органических вяжущих в сравнении с минеральными?

2.Каково происхождение битумов, дёгтей?

3.Какие группы веществ входят в состав битумов, дёгтей? Как эти вещества различаются по свойствам?

4.Чем объясняется меньшая погодоустойчивость дёгтей в сравнении с битумами?

5.От чего зависит консистенция битумов?

6.По каким показателям испытывают битум, чтобы установить его марку?

7.Какой показатель характеризует твердость битума?

8.Какой показатель характеризует пластичность битума?

9.Какой показатель характеризует теплостойкость битума?

10.Как изменится глубина проникания иглы в битум и температура его размягчения с увеличением содержания асфальтенов?

11.Как изменится глубина проникания иглы в битум и температура его размягчения с увеличением содержания масел?

65

12.Как изменится растяжимость битума с увеличением содержания смол?

13.С какой целью битумы модифицируют полимерами?

14.Какие компоненты входят в состав мастик?

15.Какие мастики называют горячими, а какие холодными?

16.В чём сходство и различие между рубероидом и толем?

17.Что используют в качестве основы в современных рулонных кровельных и гидроизоляционных материалах?

18.В чем преимущество наплавляемого рубероида перед обычным?

19.Что такое бардолин, ондулин?

3.6.Полимерные материалы

Кполимерным материалам относятся клеи, волокна, пластмассы. Самая большая группа полимерных материалов, применяемых в строительстве, – пластмассы.

Пластмассы (пластические массы, пластики) – композиционные материалы на основе полимеров, способные приобретать заданную форму при нагревании под давлением и сохранять ее после охлаждения.

Пластмассы широко используются в строительстве в качестве конструкционных, отделочных, изоляционных материалов благодаря целому ряду замечательных свойств:

– высокой технологичности; они легко перерабатываются в изделия практически без отходов, свариваются, склеиваются между собой и с другими материалами, легко окрашиваются;

– небольшой средней плотности, которая сочетается с высокой прочностью;

– стойкости к действию агрессивных сред и к гниению;

– малой теплопроводности.

Вместе с тем у пластмасс имеется ряд недостатков, которые необходимо учитывать при эксплуатации этой группы материалов в зданиях и сооружениях:

66

–невысокая теплостойкость;

–выделение токсичных газообразных продуктов при пожаре;

–старение, т.е. постепенная деструкция в результате атмосферных воздействий;

–большой коэффициент температурного расширения;

–ползучесть при длительном воздействии механических нагрузок.

В ходе изучения темы следует обратить внимание на следующее. Основной и обязательный компонент пластмасс – полимер; именно он определяет свойства пластмассы и способ переработки в изделия. Для экономии полимера корректирования свойств и облегчения переработки вводят добавки – игредиенты.

Общая характеристика полимеров Полимерами называют вещества, молекулы которых пред-

ставляют собой цепь или сетку последовательно соединенных между собой многократно повторяющихся атомных группировок – составных звеньев. Молекулярная масса полимеров велика: от нескольких тысяч до миллиона. Полимеры с молекулярной массой от 500 до 5000 называют олигомерами – в их молекулах мало составных звеньев. Полимеры с молекулярной массой более 5000 называют собственно полимерами – в их молекулах много составных звеньев. Из-за большой молекулярной массы молекулы полимеров называют макромолекулами.

По происхождению полимеры бывают природными, искусственными и синтетическими.

Природные полимеры – основа растительного и животного мира. К ним относятся целлюлоза, крахмал, белковыевещества.

Искусственные полимеры получают из природных модифицированием, то есть воздействием различных химических реагентов. К ним относятся эфиры целлюлозы: нитроцеллюлоза, этилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза.

Синтетические полимеры получают из доступного низко-

67

молекулярного сырья, которое добывают из нефти, газа, угля и других широко распространенных веществ.

В зависимости от способа синтеза полимеры делят на полимеризационные и поликонденсационные. Полимеризационные полимеры получают в результате реакций полимеризации. К этой группе относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид.

Поликонденсационные полимеры получают в результате реакций поликонденсации. Многие поликонденсационные полимеры производятся на химических предприятиях в виде по- луфабрикатов-олигомеров (синтетических смол), имеющих вяз- ко-текучую консистенцию. Это аминоальдегидные, фенолоальдегидные, эпоксидные, алкидные смолы.

В зависимости от структуры макромолекул все полимеры, независимо от происхождения, делят на линейные, разветвленные и сетчатые (пространственные). Структура макромолекул существенно сказывается на свойствах полимеров: в первую очередь, на поведении при нагревании.

По отношению к нагреванию полимеры делят на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопластичные полимеры способны многократно обра-

тимо размягчаться при нагревании и отвердевать при охлаждении, сохраняя основные свойства. Это обусловлено линейной структурой их макромолекул. К группе термопластов относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид.

Термореактивные полимеры отверждаются необратимо:

они переходят из исходного вязко-текучего состояния в конечное твердое в результате химических реакций. Отверждение реактопластов ускоряется при повышении температуры и под действием катализаторов. Отвержденные реактопласты при нагревании не размягчаются. Эти свойства обусловлены сетчатой структурой их макромолекул. К термореактивным полимерам относятся продукты отверждения амино-альдегидных, фенолоформальдегидных, эпоксидных, алкидных смол.

68

Таким образом, отверждение термопластов – это физический процесс, он обратим; отверждение реактопластов – химический процесс, он необратим. Изделия из реактопластов более теплостойки, чем из термопластов: и те, и другие разлагаются при высоких температурах, но термопласты до разложения размягчаются, и это приводит к деформации, а реактопласты – нет. Полимеры сетчатой структуры не только более теплостойки: они имеют более высокие прочностные показатели, большую твердость в сравнении с линейными полимерами.

Полимеры с разветвленной структурой макромолекул занимают промежуточное положение между линейными и сетчатыми – свойства полимера зависят от степени разветвления макромолекул.

Ингредиенты полимеров Важнейшими ингредиентами полимеров являются напол-

нители, пластификаторы, стабилизаторы, антипирены, пигменты и красители.

Наполнители вводят для экономии полимера, для улучшения эксплуатационных характеристик пластмасс. В зависимости от агрегатного состояния различают твердые, жидкие и газообразные наполнители. Самая большая группа – твердые наполнители. В зависимости от размеров, формы частиц и распределения в объеме полимера твердые наполнители могут быть порошкообразными, зернистыми, волокнистыми, листообразными.

Полимеры, наполненные порошками, зернами и волокнами, относят к классу полимерных композиционных материалов (ПКМ), а листами – к классу слоистых пластиков.

Выбор наполнителя зависит от назначения пластмассы, необходимости изменения физико-механических характеристик, а также от типа полимера. Степень наполнения может меняться в широких пределах и достигать 300 % от массы полимера, чаще всего она составляет 30…40 %.

69

Пластификаторы вводят в полимер для повышения его пластичности и эластичности. Пластификаторы облегчают формование изделий за счет снижения температуры размягчения полимера. Кроме того, пластификаторы снижают температуру хрупкости полимеров, благодаря чему изделия можно эксплуатировать при низких отрицательных температурах.

Стабилизаторы – вещества, повышающие устойчивость полимеров к действию кислорода, озона, солнечных лучей, повышенных температур. Стабилизаторы препятствуют деструкции полимеров и увеличивают срок эксплуатации изделий.

Антипирены – вещества, снижающие горючесть полимера, затруднющие его воспламенение.

Пигменты – тонкодисперсные порошки, нерастворимые в полимере, но способные равномерно распределяться в его объеме. Введение пигмента не только придает окраску полимеру, но делает его непрозрачным.

Красители – вещества, хорошо растворимые в полимере, способные передавать ему свой цвет. При этом краситель оставляет полимер светопрозрачным.

Очень часто для изготовления цветных непрозрачных изделий в полимер вводят 2…4 % белого пигмента и доли процента красителя для придания нужного тона.

П р и н ц и п ы п е р е р а б о т к и п л а с т м а с с в и з д е л и я

Основные способы формования полимерных изделий: литье под давлением, экструзия, каландрование, горячее прессование.

Литье под давлением – формование путем нагрева полимерного материала до вязко-текучего состояния с последующим выдавливанием в форму. Этот способ применяется преимущественно для переработки термопластов.

Экструзия – метод непрерывного получения погонажных изделий различного профиля путем выдавливания размягченного

70