В странах Запада рынок полимерных гидроизоляционных материалов становится все более сложным для ориентации на нем потребителя. Многообразие предлагаемых групп материалов и их модификаций постоянно увеличивается (о том, какое количество разных материалов скрывается только за аббревиатурой ТПО, наше издание рассказывало в №2 (25), 2010). Российским же специалистам знакомы только три вида полимерных рулонных гидроизоляционных мембран – ПВХ, ТПО и ЭПДМ. Впрочем, как показывает практика, знакомство это до сих пор можно назвать «шапочным», а острая нехватка технической информации о материалах сильно тормозит развитие данного сегмента кровельного рынка. С целью восполнить этот пробел, хотя бы отчасти, редакция журнала «Кровли» начинает цикл публикаций, подготовленных по материалам книги Вольфганга Эрнста (Wolfgang Ernst) «Гидроизоляция и озеленение кровель» (Dachab dicht ung Dachbe grü n ung. Teil VI. Auflage, 2009), посвященных анализу результатов лабораторных испытаний полимерных кровельных мембран.
«Слабые места» европейской стандартизации
С сентября 2005 г. в обращении на рынке Европейского Союза допускаются только продукты, отмеченные знаком «СЕ». Все действовавшие до того момента национальные нормы на кровельные гидроизоляционные материалы утратили свою силу.
Европейские стандарты на кровельные гидроизоляционные материалы большей частью не содержат требований к свойствам продукции. В отношении свойств продукции производитель лишь декларирует технические показатели своего материала, полученные в результате прохождения лабораторного испытания по единому, утвержденному на европейском уровне, методу. Статистическая база для обобщения этих показателей описана в стандарте недостаточно подробно, в связи с чем параметры, приводимые различными производителями, подчас являются несравнимыми.
Кроме того, приходится считаться с тем, что на немецкий рынок попадает продукция с маркировкой Европейского Союза («СЕ»), которая по своим свойствам значительно уступает требовавшемуся в Германии ранее уровню качества. Таким образом, возникает несоответствие между существующими конструктивными нормами на системы гидроизоляции (DIN 18195, DIN 18531) и кровельными гидроизоляционными материалами, поставляемыми по европейским нормам, которые больше не соответствуют ранее действовавшим немецким спецификациям.
Почти все опрошенные производители подтвердили, что предпринимают изменения в рецептуре при изготовлении рулонных гидроизоляционных материалов. Эти изменения, чаще всего, не декларируются в технической документации.
Проблема классификации полимерных гидроизоляционных материалов
Европейские стандарты на рулонные гидроизоляционные материалы ETAG устанавливают ряд минимальных требований, которые затем конкретизируются и дополняются в национальных нормах. Однако границы между основными группами гидроизоляционных рулонных материалов, к которым можно отнести битумные, полимерные и каучуковые, в настоящее время стали размытыми. В случае с некоторыми материалами определение, к какой из групп его отнести (к полимерно-битумным или уже к полимерным, а также к эластомерным или к термопластичным полимерным материалам), можно считать лишь вопросом классификации.
Поскольку многие продукты при поверхностном рассмотрении практически невозможно отличить друг от друга, то часто приходят к обобщениям до характерных для некоего образца свойств (положительных, а чаще даже отрицательных), которые впоследствии переносят на всю группу полимерных рулонных материалов. Стандарт по гидроизоляции плоской кровли (DIN 18531), например, относит все полимерные и эластомерные рулонные материалы к одному и тому же классу по свойствам, хотя из практического опыта известно, что это разнообразие материалов, относящихся к одной группе по классификации, на практике имеет разные области применения.
Важно отметить, что свойства материалов одной группы, но разных производителей, могут отличаться, в связи с чем возможно возникновение небольших отклонений показателей, обусловленных особенностями производства. В европейском стандарте DIN EN 13 956 «Листы гибкие для гидроизоляции. Полимерные и битумные листы для гидроизоляции крыши. Определения и характеристики» перечисляются 22 различные подгруппы материалов и отмечается: «Внутри этих групп имеется много различных материалов, которые могут существенно различаться по свойствам, а также по способу производства… поскольку настоящий стандарт не должен создавать препятствий для дальнейшего развития производства, допустимо введение новых наименований материалов».
Испытания материалов
Для сравнительной оценки отдельных видов продукции важными пунктами могут стать результаты определенных испытаний в соответствии со следующими стандартами:
• EN 13 707 — «Битумные рулонные материалы с несущей подосновой».
• EN 13 956 — «Полимерные и эластомерные рулонные материалы».
• ETAG 005 — «Мастичные гидроизоляционные материалы».
Причем отдельные результаты испытаний еще требуют грамотной интерпретации. Так как свойства, определяемые по нормативным методам испытаний, чаще всего являются так называемыми экспресс- результатами, полученными для нового материала при стандартных условиях, то они могут использоваться для сравнительной оценки различных новых продуктов. Однако это может происходить только в том случае, если условия испытаний идентичны.
Одни только показатели материала, выданные производителем, не имеют никакой значимости с точки зрения срока эксплуатации продукта, который является приоритетным показателем для потребителя. В связи с этим абсолютно все заказчики хотят располагать конкретными данными, определяющими выбор материала.
Тест 1. Гибкость
Замеряется длина размотки рулона материала, которая возникает при условиях его укладки в переходное время года (осень или весна). Хорошая гибкость при пониженных температурах является при этом важнейшей предпосылкой грамотного устройства кровли и сварки швов.
Описание испытания
Полоса рулонного материала, вырезанная в продольном направлении, накручивается на цанговое устройство диаметром 50 ± 5 мм и фиксируется на ролике при помощи резинки. Затем размещается на одну ночь в помещении с температурой 20 ± 3°С. Вторая намотанная и зафиксированная таким же образом полоса складируется на 24 ч в холодном помещении с температурой 0°С.
После выдержки материалов в указанных условиях их освобождают от фиксирующей резинки и закрепляют наружный конец ролика на листе фанеры минимальной длиной 1 м. При этом в момент закрепления материал не должен иметь сгибов. Затем лист фанеры наклоняют на 15°, растягивая образец, и через 15 мин замеряют длину размотки. Температура при этом испытании составляет 20°С. Фиксируют величину размотки обоих образцов (насколько они растягиваются) для последующей оценки средней величины.
Оценка испытания
Достижимый максимум 100 пунктов со следующей градацией:
90 см — «очень хорошо»
80 см — «хорошо»
50 см — «удовлетворительно»
30 см — «достаточно»
10 см — «неудовлетворительно»
10 см — «недостаточно»
Выводы и рекомендации
Гибкость при пониженных температурах не полностью зависит от толщины материала. Одинаковые показатели толщины у разных продуктов показывают, что на гибкость при пониженных температурах существенное влияние оказывают зависящая от производственной специфики структура материала. Большую гибкость, и в связи с этим лучшие результаты испытаний, демонстрируют такие материалы,как ЭПДМ и ПВХ. Все остальные группы материалов показывают результаты ниже средней величины (63,6 см).
Удивляют значительные отклонения показателя гибкости материалов из группы ЭСБ. Рулонные материалы на полимерно-битумной основе имеют худшие показатели для материалов определенной толщины.
Рулонные материалы на основе ЭСБ, ПВХ и ТПО с усилением для кровель с механическим закреплением имеют в среднем ничтожно малую гибкость по сравнению с неармированными рулонами и материалами с подосновой из стеклохолста. Однако это дает им преимущества при коррозионных атмосферных воздействиях.
Тест 2. Хладноломкость
Определяемые величины образования складок при сгибе в условиях низких температур позволяют судить о ломкости, которая непосредственно сказывается на проведении работ с материалами в холодное время года.
Описание испытания (по DIN EN 495-5)
Образцы материала устанавливаются в испытательный прибор петлеобразно так, что верхняя сторона рулонного материала образует наружную сторону петли. Щеки аппарата для сгибания располагают параллельно на расстоянии трехкратной толщины образца. Испытательный прибор с образцом затем помещают на 2 ч в холодильник с определенной температурой. После термостатирования испытательный прибор закрывают за 1 с и еще 1 с выдерживают в таком положении. После извлечения из испытательного устройства образец оставляют для выравнивания его температуры с комнатной. Затем при помощи лупы с шестикратным увеличением изучают место сгиба материала на предмет наличия разломов и трещин. Испытание проводится последовательно шагами через каждые 5°С, начиная с -30°С, до того момента, пока на образце не будет присутствия трещин.
Оценка испытания
Достижимый максимум 100 пунктов со следующей градацией, соответствующей школьным оценкам:
• -30°С – «очень хорошо»
• -25°С – «хорошо»
• -20°С – «удовлетворительно»
• -15°С – «достаточно»
• -10°С – «неудовлетворительно»
• -10°С – «недостаточно»
Выводы и рекомендации
Полимерно-битумные рулонные материалы и мастичные гидроизоляционные материалы со средними характеристиками хладноломкости -21 и -22°С показывают лишь удовлетворительные результаты. В обеих этих группах, однако, имеются образцы, получившие очень хорошие оценки. Поскольку мастичные полимерные материалы наряду с прямым нанесением на твердую поверхность также применяются и в местах переходов отдельных рулонов и примыканий иных строительных конструкций, показатель их хладноломкости также имеет практическое значение.
Особенно хорошие показатели в отношении устойчивости к нагрузкам при низких температурах были установлены для материалов таких групп, как ЭСБ, ЭПДМ, ПВХ и ТПО. При испытаниях гидроизоляционных материалов разной толщины не было установлено влияния толщины на показатель их хладноломкости. Это же можно констатировать и для типа структуры рулонного материала, т.е. наличие подосновы, усиления или просто гомогенный материал имеют близкие показатели. В случае очень тонких рулонных материалов, особенно при наличии усиления и общей толщине 1,2 мм или менее, вышеперечисленные факторы могут оказывать влияние на хладноломкость материала.
Зимой в климатических зонах Центральной Европы температура может опуститься ниже -30°С. В ночное время горизонтальные поверхности плоской кровли обмениваются лучистым теплом с атмосферой. Это приводит к серьезному охлаждению, вследствие чего температура поверхности плоской кровли может быть ниже температуры воздуха почти на 10°С.
Любые, даже самые незначительные, механические нагрузки на гидроизоляционное покрытие, находящееся под внутренними усадочными напряжениями в условиях низких температур, могут привести к возникновению трещин из-за хладноломкости.
Кровельные поверхности, которые выполняют функции контрольных или эксплуатируемых участков кровли, в данном случае должны в обязательном порядке дополнительно защищаться специальным рулонным материалом для пешеходных путей, укладываемым поверх гидроизоляции.
Тест 3. Усадка при пониженных температурах
Многолетняя практика показала, что наиболее часто встречающиеся на кровлях со свободной укладкой гидроизоляционных покрытий повреждения фиксируются в большей степени в холодное время года. Причины этого часто заключаются в обусловленных температурой растягивающих усилиях, которые являются следствием усадки материала при понижении температуры. Об этих напряжениях, связанных с усадкой при пониженных температурах, сообщалось в профессиональной литературе уже в начале 1990-х гг. Но закрепленный стандартами метод испытаний гидроизоляционных материалов отсутствует до сегодняшнего дня.
Описание испытания
1 образец, ширина 60 мм, длина 500 мм (вырезается по длине рулона). Образцы выдерживаются в нормальных климатических условиях в течение 24 ч. После этого они закрепляются в приборе для испытания на растяжение с расстоянием между зажимными кулачками 450 мм. Для достижения единого усилия растяжения образца к нему прикладывается предварительное напряжение около 50 Н. Вслед за этим образец в прочных зажимах охлаждается в морозильной камере до температуры -30°С и выдерживается в таких условиях 30 мин. Потом увеличивается усадочная нагрузка, которая после снятия предварительного напряжения определяется в кг/м.
Оценка испытания
Достижимы максимум 100 пунктов со следующей градацией, соответствующей школьным оценкам:
• до 50 кг/м — «очень хорошо»
• до 100 кг/м — «хорошо»
• до 150 кг/м — «удовлетворительно»
• до 200 кг/м — «достаточно»
• до 250 кг/м — «неудовлетворительно»
• с 250 кг/м — «недостаточно».
Выводы и рекомендации
Все материалы изменяют свои геометрические размеры при термическом воздействии. Органические материалы, в том числе относящиеся к ним синтетические гидроизоляционные, претерпевают более значительные деформации по сравнению с металлами и минеральными материалами. Результаты испытаний позволяют задокументировать растягивающие нагрузки, возникающие в гидроизоляционных покрытиях в зимний период при низких температурах, особенно если гидроизоляция укладывалась летом при высоких температурах.
Напряжения усадки при пониженных температурах зависят от вида материала, толщины рулона и частично также от вида подосновы. Материалы с хорошими показателями гибкости и невысоким модулем упругости имеют невысокие коэффициенты температурного расширения, и в связи с этим в них образуются незначительные растягивающие напряжения. С увеличением толщины рулона одного и того же материала следует ожидать роста усадочных напряжений при пониженных температурах. Рулонные материалы с подосновой, которые имеют армирование, также имеют склонность к значительным величинам рассматриваемого показателя.
Группа ЭПДМ показывает наименьшие значения.
В зависимости от технологии укладки на рулонные материалы создаются различные нагрузки. В случае рулонных материалов с частичным наклеиванием или с наклеиванием по всей поверхности растягивающие напряжения частично снимаются за счет клеевого соединения. Это дает некоторые преимущества в случае использования для гидроизоляции мастичных полимерных материалов или наклеиваемых полимерных или полимерно-битумных рулонов. Свободно укладываемые рулонные материалы без пригруза, которые в соответствии с правилами фиксируются механическим способом, также создают относительно небольшие напряжения между местами крепления. Рулонные материалы свободной укладки с пригрузом, напротив, развивают на больших кровельных поверхностях существенные усадочные напряжения при пониженных температурах.
Усадочные усилия при пониженных температурах действуют как в продольном, так и в поперечном направлениях рулона. В связи с этим эти напряжения нагружают практически все места крепления и швы. На практике это можно наблюдать на складках в местах желобов или в особо тяжелых случаях даже по растрескавшимся рулонам в местах крепления. Параллельно с процессом старения рулонных материалов увеличивается их хрупкость и склонность к разрушению при усадке, связанной с пониженными температурами.
Приблизительно со второй половины 1980-х гг. балластные и подобные им кровли со свободно лежащими покрытиями на краях были практически избавлены от растягивающих напряжений за счет применения линейных систем крепления. Кроме того, напряжения можно эффективно снижать путем разделения кровель большого размера на более мелкие участки.