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"
Наименование показателя Норма для марок РКМ "Эпикром" Р ПнГ 1. Условная прочность, МПа, не менее 6,0 6,0 2. Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 300 150 3. Относительное остаточное удлинение, % не более 15 20 4. Сопротивление статическому продавливанию при давлении не менее 0,001 МПа в течение не менее 24 часов. Отутствие воды 5. Водопоглощение за 24 часа, %, по массе не более 0,2 0,3 6. Теплостойкость при температуре не менее 120О С в течение 2-х часов Отсутствие вздутий 7. Изменение линейных размеров при нагревании до 120ОС в течение 2-х часов, % не более 2,0 2,0 8. Гибкость на брусе с закруглением радиусом при ОС, не выше Отсутствие трещин r=5 0,2 минус 60 9. Долговечность ( снижение одного из показателей на 50%) Более 20 лет (по относительному удлинению)
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.
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
Показатели, вносящие эффект Термо-химическая технология Электроно-химическая технология Скорость процесса, м / час 20-30 300-600 Характеристика процесса Непрерывный Непрерывный Применяемое технологическое оборудование "Berstorff" ЭЛВ-6 Электрон-10 Снижение энергозатрат, кВтч/1000 м2 - 170 Снижение теплозатрат, Гкал/1000м2 - 5,5 Снижение численности основных рабочих на объем 3 млн. м2/год - В 1,5-2 раза Снижение производственных площадей на объем 3 млн. м2/год - В 4 раза
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 (
Интумесцентный процесс заключается в комбинации коксообразования и вспучивания поверхности горящего полимера. Образующийся при этом вспененный ячеистый коксовый слой, плотность которого уменьшается с ростом температуры, предохраняет горящий материал от воздействия теплового потока и пламени.
Предполагаемый защитный механизм основан на действии коксового слоя в качестве физического барьера, который снижает тепло- и массопереносы от газовой к конденсированной фазам. Кроме того, интумесцентный слой поглощает горючие газообразные продукты пиролиза полимера и затрудняет попадание газообразного топлива в пламенную зону. И, наконец, он ограничивает поступление кислорода воздуха к полимерному слою. Снижение скорости распада полимера под влиянием интумесцентного материала (рис.1), ограничивает соответственно образование газообразного топлива и приводит к самозатуханию в стандартных условиях. Практически, до стадии термического распада полимера, что особенно важно на начальной стадии пожара, "ЭПИКРОМ - ПНГ" на негорючем основании не поддерживает горения и не распространяет пламя.
При испытании на горючесть в соответствии с ГОСТ 30244-94 поведение "ЭПИКРОМа-ПНГ", даже с группой горючести Г4, в корне отличается от рядовых эластомерных кровельных материалов. В течение 6-7 минут, из требуемых ГОСТом 10 минут огневого воздействия, "ЭПИКРОМ-ПНГ" сохраняет показатели группы горючести Г1 и, лишь при достижении в установке температуры деструкции каучука, загораются газообразные продукты распада. При сертификационных испытаниях во ВНИИПО МВД России были зафиксированы случаи, когда "ЭПИКРОМ-ПНГ" выдержал испытание и соответствовал группе горючести Г1, но обеспечить стабильность результатов испытаний нам на тот момент не удалось и материал сертифицирован на группу горючести Г4, хотя ГОСТ 30547-97 "Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные" для рулонных материалов толщиной менее 2 мм. показатели пожарной опасности допускает не определять. Тем не менее, результаты опытных работ, проведенных нами в последнее время позволили получить "ЭПИКПРОМ-ПНГ" с группой горючести Г1 (рис.2) (На 18.05.02 проведены сертификационные испытания во ВНИИПО, выдан сертификат на группы Г1, РП1,В2).
Большое влияние на горючесть имеет и конструкция кровли. Испытания во ВНИИПО показали, что правильно выбранная конструкция кровельного ковра, позволяет усилить эффективность применения полимерной мембраны и, например, в балластной системе получить слабо горючую (Г1), трудновоспламеняемую (В1) и не распространяющую пламя (РП1) кровлю при использовании мембраны с исходными характеристиками Г4, В2, РП2.
Комплекс свойств "ЭПИКРОМа-ПНГ" позволил экспертами Концерна "Росэнергоатом" и РАО "ЕЭС России" рекомендовать его к применению на машинных залах атомных, тепловых и гидроэлектростанций, а также других объектах с повышенной взрыво - и пожароопасностью. (В 2003 г. ОАО "Мосэнерго" приняло типовое техническое решение устройства кровель машзалов с применением "ЭПИКРОМа-ПНГ")
Материал "Эпикром-ПНГ" демонстрировался на выставке "Средства спасения-2000", проводимой МЧС России, в разделе посвященном Федеральной целевой программе "Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" и выставке "Безопасность-2000" в г. Казани. По результатам выставок, "Поликром-ПНГ" отмечен дипломом МЧС России, Госстроя и Почетной грамотой МЧС Республики Татарстан. МЧС РТ включило тематику по замене горючих кровель на пожаро- и взрывоопасных предприятиях в Комплексную программу "Безопасность населения и территорий" Научного совета Академии наук РТ.
Преимущества использования ЕРДМ-мембран, как материалов повышенной надежности, технологичности, экологической и пожарной безопасности, доказаны многолетними исследованиями отраслевых НИИ, мировым и отечественным опытом их использования на целом ряде таких сложных и ответственных объектов, как Российская Государственная библиотека, космодром Байконур, завод двигателей ГАЗ, ОАО "Пермские моторы", промышленные объекты компании "Юкос" в Нефтеюганске, аэропорт г. Норильска и целого ряда промышленных предприятий общественных зданий и спортивных сооружений во всех регионах России.
Еще одним аргументом перехода на долговечные кровельные ЕРДМ-материалы, является переход ЖКХ на самоокупаемость. Практически все типовые многоэтажки последних серий имеют плоскую кровлю и покрыты рубероидом на горячем битуме. В любом ЖЭКе жильцам в ответ на жалобы о протечках отвечают, что нет средств на капитальный ремонт или в лучшем случае ограничиваются выборочным ремонтом по принципу "тришкина кафтана". В то время как Госстрой России усиленно ищет источники финансирования, для погашения долгов бюджета, чиновники ЖКХ на местах панически боятся переходить на долговечные материалы, отчетливо понимая, что массовое их применение приведет к уменьшению финансирования, и как следствие, к уменьшению объемов средств, которыми он - чиновник - распоряжается.
Несмотря на то, что эффективность применения долговечных кровельных материалов в очередной раз убедительно доказана А. Виричевым в газете "Строительство и бизнес" № 2(6) от февраля 2001 г., Госстрой не распространяет опыт Московского правительства, которое еще в 1994 г. распоряжением № 2132-РЗП запретило использование рубероида на стройках финансируемых из Московского бюджета.
Основной аргумент против долговечных кровельных ЕРДМ-материалов - их высокой стоимости, по сравнению с битумными, - сегодня с изменением структуры рынка, опровергнут нашим предприятием, что убедительно показано в приводимой таблице 4. А учитывая долгосрочные прогнозы о сокращении объемов добычи нефти и увеличения глубины её переработки, можно сделать вывод - стоимость кровельных битумов в ближайшее время будет расти и это приведет к ситуации когда кровли выполненные из "ЭПИКРОМА" по сметной стоимости будут сравнимы с рубероидными, превышая на порядок их по долговечности.
(Доклад на международной конференции AquaSTOP. C-Пб. 18-19 апреля 2001 г.)