Полимерные кровельные материалы на основе EPDM

За рубежом уже более 40 лет, а сегодня и в России серийно выпускаются рулонные полимерные кровельные и гидроизоляционные материалы (ПКГМ) на основе этилен-пропилен-диеновых каучуков (ЕРДМ в английском обозначении или СКЭПТ - в русском) с высокими физико-механическими и уникальными эксплуатационными и технологическими свойствами.

Выбор СКЭПТа в качестве полимерной основы не случаен. Преимущества СКЭПТ определяются особенностями его структуры. Отсутствие двойных связей в главной цепи молекулы обеспечивает термо-, атмосферо- и озоностойкость, стойкость к окислению и воздействию УФ-лучей. Неполярная природа полимера определяет его стойкость к действию полярных сред, в т. ч. и к воде.

Таблица 1. Сравнительные характеристики эластомеров.

Из табл. 1 видно, что комплекс свойств, присущих этилен-пропиленовым каучукам, по сравнению с другими эластомерами, удовлетворяет практически всем требованиям, предъявляемым к кровельным материалам.

В то время как в США свыше 40% мягких кровель выполнены с использованием эластомерных материалови и уже в 1986 г. для производства ПКГМ было израсходовано 20 000 тонн EPDM , в России, из производимых ежегодно 350-370 млн. кв. м. мягких кровельных материалов, менее 1% приходится на полимерные мастики и рулонные материалы. Если несколько лет назад это можно было объяснить отсутствием отечественной сырьевой базы, то сегодня после перепрофилирования одного из производств на ОАО "Нижнекамскнефтехим" на выпуск СКЭПТ мощностью до 40 000 тонн в год, столь низкое использование полимерных кровельных и гидроизоляционных материалов говорит о том, что большая часть строителей и проектировщиков не знакомы с этим классом материалов.

В тоже время актуальность широкомасштабного применения полимерных кровельных мембран с каждым годом возрастает, что и нашло отражение в Резолюции Госстроя России от 25 апреля 2000 года. Этим документом, "В качестве важнейшей задачи Госстроя России, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, отраслевых НИИ, проектных и строительных организаций" рекомендовано "наращивать производственные мощности и объемы выпуска полимерных кровельных и гидроизоляционных материалов на основе атмосферостойких каучуков", а Управлению стандартизации, технического нормирования и сертификации Госстроя России - "при корректировке действующей и разработке новой нормативно-технической документации, учесть предложения по применению современных материалов при проектировании, строительстве и реконструкции объектов и сооружений".

Таблица 2. Физико - механические свойства ""ЭПИКРОМа"

Специалистами нашего предприятия разработан, запатентован, поставлен на серийное производство и сертифицирован полимерный рулонный кровельный и изоляционный материал "ЭПИКРОМ" ТУ 5774-001-46439362-99 (табл.2), полимерной основой которого является каучук СКЭПТ-60, серийно выпускаемый ОАО "Нижнекамскнефтехим". "ЭПИКРОМ" выпускается толщиной 1,2 мм., шириной 1150 мм. и длиной рулона 25 м., в двух модификациях - Р- рядовой и ПНГ - с пониженной горючестью.

Отличительными особенностями "Эпикрома" являются:

·   полимерная основа - этилен-пропилен-диеновый каучук, придающий материалу высокие физико-механические показатели, стойкость к УФ-облучению, озону и агрессивным средам.

·   сочетание каландровой технологии с электронно-химической вулканизацией рулона, позволяющей обеспечить качество, сопоставимое с лучшими мировыми аналогами.

·   высокая эластичность при отрицательных температурах (отсутствие трещин при испытании на гибкость на брусе r=5 мм. при минус 60ОС) допускает выполнение кровельных работ с применением "ЭПИКРОМа" даже при отрицательных температурах до минус 20 ОС, что особенно актуально для строителей и эксплуатационников Сибири и Приполярья.

·   снижение огневой нагрузки на здание даже от "ЭПИКРОМа-Р" более чем в 100 раз по сравнению с 4-слойным рубероидным или 2-слойным кровельным ковром из наплавляемых битумных материалов. При горении "ЭПИКРОМ" не выделяет токсичных продуктов, характеризуется низким дымообразованием, , и отсутствием горящих капель расплава, что выгодно отличает его от материалов на основе битума ПВХ и полиуретанов.

·   устройство кровельного ковра из "ЭПИКРОМа" исключает применение горячих технологических процессов и открытого огня.

Результаты ускоренных лабораторных и натурных климатических испытаний, полученные в ЦНИИПромзданий, позволяют прогнозировать срок службы "ЭПИКРОМа" более 20 лет.

По результатам эксплуатационных испытаний, проведённых в ЦНИИПромзданий, применение рулонных ПРГМ в строительстве, наряду с переходом к индустриальному круглогодичному устройству кровель и обеспечению механизации, обеспечивает снижение общих приведенных затрат на 11-29%, трудоемкости монтажа - на 44-82%, эксплуатационных расходов по содержанию кровель - на 32-79% в зависимости от конструкции кровли. Еще больший экономический эффект дает замена битумных материалов на эластомерные полотнища при устройстве гидроизоляции различных инженерных сооружений - мостов, тоннелей, подземных частей зданий, резервуаров, хранилищ промышленных и бытовых отходов и т. п.

Таблица 3. Технико-экономические показатели, зависящие от технологии

Наш производственный опыт подтверждает данные Ивановского НИИПиК о преимуществах электроно-химической вулканизации ПКГМ, по сравнению с термохимическим способом, обеспечивающих значительное снижение затрат (табл. 3).

Эти преимущества применяемой нами технологии, а также постоянные экспериментальные работы по оптимизации рецептуры "ЭПИКРОМа", позволили нам выйти на отпускные цены, сравнимые с битумно-полимерными наплавляемыми материалами.

В зависимости от конфигурации и уклонов кровли, заказчик или проектировщик может выбрать одну из кровельных систем:

Балластная система.
Наиболее экономична и универсальна. Рулоны свободно лежат на прокладке из "Дорнита" или соответствующе подготовленном основании, перехлест составляет не менее 80 мм. Швы склеиваются с помощью шовного клея или герметика, чтобы сформировать непрерывную водонепроницаемую мембрану. После того, как проклеены швы и выполнена гидроизоляция сливных воронок и примыканий по периметру кровли, мембрана фиксируется на месте балластом, в качестве которого используется окатанная галька фракции 25 - 40 мм. из расчета 50 кг/кв.м. или щебень с предохранительной прокладкой из Дорнита. Система сертифицирована во ВНИИПО МВД РФ и соответствует группам Г1, В1, РП1.
Необходимые требования:
здание должно обладать достаточным запасом прочности, чтобы выдержать нагрузку балласта.
уклон кровли не должен превышать 15 %

Кровельная система с полностью приклеенными поверхностями.
Представляет собой легкую по весу систему с хорошей конструктивной гибкостью. Она идеально подходит для кровель со сложной конфигурацией, кровель с нестандартными формами и для любой кровли, имеющей ограниченную несущую способность. Листы наклеиваются непосредственно на подходящее основание с помощью полимерной мастики, а швы склеиваются с помощью шовного клея или герметика.

Система механического крепления.
Представляет собой легкую по весу систему, ее рекомендуется использовать для кровель, которые не могут нести дополнительную нагрузку в виде балласта. Листы свободно укладываются на соответствующее основание. По периметру кровли листы могут быть либо приклеены, либо прикреплены механически. Рулоны на кровле крепятся механически с помощью шайб или реек, которые помещаются внутри швов соседних рулонов. Примыкающие друг к другу рулоны имеют перехлест не менее 120 мм. Рулоны склеиваются с помощью шовного герметика, чтобы сформировать непрерывную водонепроницаемую мембрану. Взаимное расположение шайб или реек может быть различным, в зависимости от ветровых нагрузок и типа кровли.
Необходимые требования:
- необходим расчет крепежа на выдергивание из профлиста или другой несущей конструкции.
- необходимо чтобы плиты теплоизоляции крепились отдельно от мембраны

Инверсионная система
Применяется в сочетании с влагостойким утеплителем с закрытой структурой, для гидроизоляции эксплуатируемых кровель и устройстве зеленых крыш.
Применение кровельных систем, не приклеиваемых к основанию, особенно актуально при ремонте старых кровель, имеющих протечки кровельного ковра и, как следствие, намокание утеплителя. В таких кровлях невозможна эффективная просушка всего кровельного пирога ни одним из методов, предлагаемых на рынке ремонтно-строительных работ. При устройстве кровель по непросушенному основанию, например, из битумных наплавляемых материалов, имеющих низкую паропроницаемость, влага, испаряясь в летнее время из утеплителя, отрывает битумный ковер от основания. Воздушные пузыри способствуют нарушению стока дождевой воды и возникновению застойных зон. При образовании пузырей из-за небольшого относительного удлинения (<10-15% для битумных материалов) - часто наблюдаются разрывы гидроизолирующего битумного слоя. Поэтому срок службы таких кровельных систем составляет не более 3-4 лет, хотя при укладке на сухое основание материал мог бы прослужить в 4 раза дольше. В балластной и механической системе водяной пар, проходя под мембраной, свободно выходит через парапетные окончания, без создания напряжений в кровельном ковре.
Огромное значение при использовании ПКГМ имеет правильный выбор комплектующих - клеёв, мастик, герметиков, элементов механического крепления. Придавая этому вопросу первостепенную важность, при нашем активном участии в России организовано производство большинства комплектующих. Для удобства заказчика мы поставляем укомплектованную на 100% кровельную систему.
Не меньшее значение мы придаем технологии и объективному обоснованию сметной стоимости работ с применением ПКГМ. Совместно с ЦНИИОМТП и СОЮЗДОРНИИ разработаны типовые технологические карты на устройство кровель и гидроизоляции мостовых сооружений. В 1999 г. Межведомственной комиссией по ценовой и тарифной политике при правительстве Москвы утверждены единичные расценки в ценах 1984 г. на устройство рулонного покрытия из полимерного кровельного материала, на основании которых МЦЦС "Мосстройцены", разработал коэффициенты пересчета сметной стоимости работ в текущий уровень цен.
Появление на рынке кровельных материалов импортных и отечественных однослойных полимерных кровельных и гидроизоляционных мембран (ПКГМ) и реально существующая сегодня в мировой и отечественной практике тенденция по увеличению использования ПКГМ, нашли отражение в действующей нормативной базе, но внесли дополнительные трудности при выборе типа кровельного материала и конструкции кровельного ковра.
Накопленный опыт квалифицированного применения ПКГМ зачастую противоречит требованиям СНиП и ГОСТов, и даже робкие попытки внести в действующие документы разделы, регламентирующие применение ПКГМ, не системны и лишены логики. Так требования ГОСТ 30547-97 к рулонным материалам фиксируют лишь фактически достижимые физико-механических показатели для разного класса материалов, а не отражают требований, реально необходимых для долговременной и надежной эксплуатации кровель.
Например: - требования к прочности эластомерных материалов различны для вулканизированных и невулканизироанных материалов, но о том, как проконтролировать степень вулканизации даже не упомянуто, а новая редакция СНиП при определении конструкции кровли из эластомерных материалов разрешает к применению оба вида вообще не учитывая какой материал применяется сырой или вулканизированный, а лишь директивно устанавливает количество слоев в зависимости от уклона. При этом нигде не оговаривается минимальная толщина слоя, что может привести к формально соответствующему нормативу абсурду.
Требования к относительному удлинению эластомерных материалов (не менее 300%) отличаются от требований к термопластичным (не менее 200%), а к битумно-полимерным материалам этот показатель вообще не применяется.
Наиболее ярко подход, фиксирующий фактически достижимые показатели, выражается в требованиях ГОСТ 30547-97 к гибкости рулонных материалов. Разрешая применение битумных материалов на волокнистой основе с гибкостью при ООС на брусе c R=25 мм., через три строки, этот же документ запрещает применение эластомерных материалов с гибкостью при минус 39ОС на брусе с R=5 мм.. Комментарии, как говорится, излишни!
Отдельного обсуждения требует и такой показатель кровельных материалов, как долговечность. По утвержденной Госстроем России методике, долговечность битуминозных материалов определяется временем достижения материалом такого состояния, при котором, при испытании на гибкость на брусе r = 25 мм, наличие трещин будет наблюдаться при +5 - +10ОС. Даже у самых лучших битумно-полимерных материалов этот показатель не превышает 15 - 20 лет, тогда как у кровельных мембран на основе EPDM, этот показатель, по этой методике, приближается к бесконечности. Тогда на свет появилась и, также утверждена Госстроем России, методика определения долговечности полимерных кровельных материалов, в которой за критерий долговечности принято время, за которое материал достигнет состояния, при котором его относительное удлинение будет равно 50 - 100 %.
Возникает парадоксальная ситуация, давая заключения о долговечности в 20 - 25 лет для полимерных кровельных материалов, методика искусственно ограничивает срок их службы, хотя при этом их относительное удлинение на порядок превышает показатели битумных материалов, у самых лучших из которых, относительное удлинение не превышает 40 % в момент изготовления.
Обращает на себя внимание и экстраполяция данных ускоренных климатических испытаний. Принимая изменение показателя деформативности полимерных кровельных материалов "по закону, близкому к прямолинейному", разработчики методики отвергают столетний опыт изучения эластомерных материалов. В любом учебнике можно найти графики старения резин, которые далеко не прямолинейны а, в большинстве случаев близки к асимтотическому закону, и очень резко отличаются друг от друга в зависимости от применяемого полимера.
Действующая же методика меряет одним "прямолинейным" аршином любые кровельные материалы без учета природы используемого полимера, хотя в действующем ГОСТ 9.713-86 "Резины. Метод прогнозирования изменения свойств при термическом старении" предлагается методика наиболее реально отражающая старение резин.
Результатом такого избирательного подхода к методикам испытаний является то, что становится невозможно объективно сравнить качества различных групп материалов, а следствием из выводов о примерно равных сроках долговечности может быть вопрос: "А зачем вообще нужны ПКГМ если они не дают ни каких преимуществ по сравнению с битумными по долговечности?". Ответы на этот "простой" вопрос приведены в таблице 4, в которой в качестве типовых представителей выбраны наиболее качественные отечественные материалы
Анализируя эти данные, можно сделать вывод: - полимерные материалы во времени сохраняют комплекс эксплуатационных свойств на порядок дольше, чем битумно-полимерные.
При этом методика испытаний не учитывает потери посыпки в процессе монтажа и эксплуатации, что приводит к катастрофическому старению битумных материалов и огневое воздействие при наплавлении материалов после которого свойства материалов резко меняются, и не в лучшую сторону.
Существующая же нормативная и методологическая база не позволяет быстро и просто объективно сравнить свойства различных групп материалов, для этого нужны дополнительные расчеты, результаты испытаний и специальные знания.
Несмотря на то, что сегодня есть и логическое и техническое обоснование правомерности устройства однослойных плоских кровель с применением ЕРДМ - мембран, новая редакция СНиП 31 - 10 - 2001 снова формулирует требования к мягкой кровле, как элементу здания, в зависимости от типа используемого материала!
По своей сути количество слоев равносильно коэффициенту запаса прочности при расчетах каких либо конструкций. Там где расчетчику достоверно известны нагрузки и свойства материала применяется нормальный Кзп = 1,15. В случае с кровельными материалами и совокупными нагрузками на них - механическими и атмосферными воздействиями, Кзп = 2-4 говорит отом что нам достоверно не известны ни нагрузки, ни свойства материала. И с этим стоит согласиться.
Только сформулировав объективные технические требования к кровле (нагрузки) и учитывая физико-механических показатели применяемых материалов, можно квалифицированно переходить к конструкции кровли. При одной и той же нагрузке и эксплуатационных воздействиях - рубероид на горячем битуме в 5 слоев, наплавляемые битумно-полимерные материалы - в 2 слоя, полимерные мембраны с высокой прочностью и относительным удлинением - в 1 слой!
Такой логически выстроенный инженерный и имеющий здравый смысл подход должен быть заложен и в предлагаемом к утверждению новом проекте СНиП 31-10-2001 "Кровли", разработчики которого, на наш взгляд, неправомерно акцентируют

Таблица 4

Показатели соответствуют фактическим данным по результатам испытаний в ЦНИИПромзданий.
Показатели, выделенные курсивом и знаком* - расчетные.
Изопласт - битумно - полимерный АРР - материал.
Техноэласт - битумно - полимерный SBS - материал.
Эпикром-EPDM - эластомерный материал

Внимание проектировщиков и заказчиков на класс битумных материалов, не уделяя полимерным рулонным и мастичным кровельным материалам должного внимания. Разрозненные и несистемные требования к конструкциям кровель с применением полимерных материалов не дают возможности грамотно спроектировать надежную кровлю, и в то же время не позволяют узаконить проверенные временем конструкции кровель с применением современных полимерных материалов.

Было бы целесообразным выделить в составе СНиП отдельный раздел с классификацией полимерных кровельных рулонных материалов (эластомерные, термопластичные, термоэластопласты) и полимерных мастик и в нем сформулировать технические требования к конструкциям кровель с их применением.

Считаем необходимым привлечь к доработке СНиП разработчиков и производителей современных ПКГМ, строительные фирмы, которые имеют опыт применения импортных и Российских ПКГМ. Этот опыт и идеология, заложенная при разработке новых ПКГМ, ещё мало доступны строителям и эксплуатационникам, а тем более чиновникам, от которых зависит принятие принципиальных решений..

Но, несмотря на все эти неувязки и скромные объёмы использования, появление на потребительском рынке отечественных кровельных мембран на основе этилен-пропилен-диенового каучука позволяет реализовать наиболее сложные технические решения, значительно увеличить долговечность и надежность кровель и гидроизоляции, даже при отсутствии, адекватной свойствам новых материалов, нормативной базы.

Одним из основных направлений в нашей деятельности является
Источник: