Рост производства кровельных материалов в России, появление новых производств привели к значительному расширению номенклатуры рулонных кровельных материалов. По нашим данным, в настоящее время в России выпускается более 40 наименований битуминозных материалов, причем только за последние 3 года на отечественном рынке добавилось не менее 10 новых торговых марок.
Бόльшая часть вновь появившихся материалов представляет собой наплавляемые битумно-минеральные материалы (типа Стеклоизола-Стекломаста-Бикроста) или битумно-полимерные мембраны на основе стеклотканей. Тенденция неуклонного повышения доли этих материалов, прослеживавшаяся еще в конце 80х - начале 90х годов, четко проявляется на рынках экономически благополучных регионов (Москва, Петербург, Урал). Так, объем потребления наплавляемых материалов, в т.ч. мембран на основе стеклотканей в Москве и области за последние 5-7 лет возрос более чем в 10 раз и продолжает увеличиваться. Структура рынка кровельных материалов в Центральном регионе свидетельствует о неуклонном “вымывании“ традиционного рубероида и других материалов на основе кровельного картона и повышении доли мембран. По нашим оценкам, к 2005 г. доля материалов 4-го поколения (типа “мембран”) возрастет в 2-2,5 раза, в то время как объем выпуска традиционного рубероида сократится в 3,5-4 раза.
В то же время в сезонах 1999-2000г. проявилась любопытная тенденция, связанная с повышением спроса на самый дешевый и давно выпускаемый материал наплавляемого типа – Рубемаст. Многие строители, да и некоторые производители материалов относятся к Рубемасту скептически – как к некоему анахронизму, заметно уступающему не только битумно-полимерным мембранам, но и материалам типа Стеклоизол. Мы постараемся развеять этот необоснованный скепсис и показать, что во многих случаях строительной практики использование Рубемаста предпочтительнее, чем Стеклоизола.
Рубемаст - наплавляемый рулонный материал на основе кровельного картона (или, реже - стеклохолста), на обе поверхности которого нанесены покровные слои, состоящие из высококачественного кровельного битума, наполнителя и, возможно, пластификаторов. Таким образом, если рассматривать послойное строение материалов, Рубемаст и Стеклоизол разнятся только типом (материалом) основы: картон в первом случае, стеклоткань – во втором.
Еще одним важнейшим отличием этих материалов является то, что при изготовлении Стеклоизола используют только высокоокисленный битум БНК-90/30, причем этим тугоплавким битумом (в смеси с наполнителем) пропитывают стеклотканную основу и его же наносят на обе стороны стеклоткани в качестве вяжущего (покровных слоев). При выпуске Рубемаста основу пропитывают низкоокисленным, так называемым пропиточным битумом марки БНК-40/180 или БНК-45/190, а затем на поверхности основы наносят вяжущее из тугоплавкого битума.
Наличие пропиточного битума (причем его доля в общем содержании битума достаточно велика - не менее 30%) внутри структуры Рубемаста приводит к весьма интересным последствиям. Дело в том, что в соответствии с общепринятыми представлениями, битумы со¬стоят из трех основных компонентов (или фаз): асфальтенов, смол и масел (два последних компонента вместе составляют так называемые мальтены). Асфальтены образуют твердые, трудно диспергируемые (растворимые) частицы, или мицеллы. Смолы являются сольватирующими агентами, способствующими диспергированию асфальтенов. Масла являются дисперсионной средой, в которой “растворены” асфальтены. В процессе “старения” под влиянием атмосферных воздействий, например, на кровле, содержание масел в битумах снижается, а асфальтенов – растет. В результате этого битум теряет пластичность, охрупчивается, растрескивается. Ясно, что чем выше содержание масел, тем, в общем случае, больше атмосфероустойчивость битума и всего кровельного материала.
Практически состав битумов значительно сложнее, чем это ука¬зано выше. Каждая из трех содержащихся в нем групп состоит из огромного числа подгрупп, находящихся в различном состоянии сольватации и характеризующихся разным уровнем сольватирующей и десольватирующей энергии; причем переход из одной под¬группы в другую почти незаметен. Тем не менее, в общих чертах о составе битума можно судить по этому упрощенному описанию.
Являясь термодинамически и аггрегативно неустойчивой системой, кровельные битумы обнаруживают тенденцию к так называемой эксудации (или выпотеванию), т. е. к выделению определенного количества менее прочно удерживаемой жидкой фазы (чаще всего, мальтенов). Эта тенденция тем больше, чем менее стабилен битум. Например, высокоокисленный битум склонен к выделению легких масел, что можно обнаружить по жирным пятнам на поверхности кровельных материалов на крыше. Если два разных битума (например, тугоплавкий БНК-90/30 и легкоплавкий БНК-40/180), имеющих разное содержание масел, привести в контакт друг с другом, происходит их взаимодействие, аналогичное диффузии или осмосу. Часть менее стабильно удержи-ваемых компонентов из битума с большим потенциалом эксудации переходит в битум с меньшим потенциалом. В результате потенциалы эксудации обоих битумов уравниваются.
Инсудация (т.е. “поглощение” масляной фазы из “соседнего” битума) в покровном слое битумного покрытия приводит к его постепенному пластифицированию, или размягчению (в результате поглоще¬ния масла), причем его градиент направлен в сторону от раздела фаз, и внешне проявляется в потем¬нении минеральной посыпки.
В работах Г.П.Олиенсиса /1/ показано, что некоторое размягчение покровного слоя битума способствует более прочному приклеиванию полотнищ материала в кровле; кроме того, склонность битума к растрескиванию под действием погодных условий существенно уменьшается, т.е. его атмосфроустойчивость увеличивается. Следовательно, кровельный материал, изготовленный с использованием двух битумов – пропиточного с высоким потенциалом эксудации и инсудативно размягчающегося покровного битума - будет служить гораздо дольше, чем аналогичный материал, изготовленный только из одного битума или из двух судативно равновесных битумов.
Поскольку судативные процессы (эксудации и инсудации) имеют диффузионную природу, наиболее интенсивно они протекают при повышенных температурах, т.е. при производстве материалов на заводе и в процессе эксплуатации в кровельном ковре в летний период.
Многолетние наблюдения за поведением кровель в условиях жаркого климата, проведенные У. Жаббаровым /2, 3/, позволили ему сделать вывод, что в летние месяцы процесс старения кровельных композиций, в частности, покровного состава Стеклоизола, Рубемаста или рубероида, происходит, в основном, вследствие эксудации масел на поверхность с дальнейшим их выветриванием (испарением и т.п.) с поверхности кровельного материала, а также вследствие полимеризации (уплотнения) остающихся мальтенов.
Этот процесс старения можно разделить на несколько периодов:
а) период поверхностного старения, который начинается с момента укладки материала. При этом испарение масел происходит настолько эффективно, что процесс их диффузии из нижележащих слоев не успевает восстанавливать содержание масел в поверхностном слое. Поэтому количество масел в нем понижается, в результате чего начинается процесс старения. Первоначально черная блестящая поверхность битума мутнеет и становится грязно-серой, могут появляться мелкие трещины. Возможно некоторое замедление процесса старения в этот период при осаждении пыли на поверхности, т. е. при образовании своеобразной защитной пленки;
б) период стабильного старения, который начинается после того, как поверхность материала покроется защитной пленкой: испарение масел замедляется (в отсутствие осадков), наступает сбалансированный процесс старения. Состояние поверхностного слоя стабилизируется за счет диффузии масла из нижележащих слоев покровной массы;
в) период старения всего покровного слоя, начинающийся после того, как диффузия масел происходит с самого нижнего слоя покровной массы. Содержание их по всей толщине понижается, т. е. уменьшается “резерв” масляных фракций. После чего начинается процесс разрушения всего покровного слоя – появляются сквозные трещины.
Описанные этапы старения покровных слоев закономерны для любого материала (например, Стекломаста, Стеклоизола или Рубемаста) и вопрос повышения долговечности материала заключается не в том, чтобы исключить какой-то этап, а в том, чтобы по возможности удлинить каждый из них /3/.
Следуя автору /2, 3/, можно предположить, что достигается это повышением содержания масел, “удержанием” их в покровной композиции, а также увеличением толщины покровного слоя. “Удержанию” масел в покровном слое способствует введение в битумы модификаторов (полимеров, наполнителей), а также повышение вязкости вяжущего (например, за счет того же модифицирования). Повышения содержания масел в покровных слоях без ущерба теплостойкости материала можно достичь, используя высокомасляный пропиточный битум, содержащийся внутри основы, в качестве своеобразного “резервуара”: из него масла будут эксудировать в покровные слои и повышать их пластичность, трещиностойкость и пр.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в общем случае материал Рубемаст должен обладать большей атмосфероустойчивостью, чем материалы типа Стеклоизола.
При существующей практике ремонта кровель без удаления имеющегося кровельного ковра, на состаренный обезмасляный битум укладывают новый материал, у которого содержание масел в покровном слое и, следовательно, эксудативный потенциал битума принципиально выше. Следовательно, из-за разности судативных потенциалов нового и старого вяжущего в общем случае должна происходить диффузия легких фракций битума из нового слоя в нижележащие, что приведет к быстрому старению нового слоя без заметного улучшения эксплуатационных свойств состаренных слоев.
Именно так и происходит при использовании при ремонте материалов типа Стеклоизола (Бикроста, Линокрома, Стекломаста и т.п.), не имеющих достаточно емкого “резервуара” масел. В результате эффективность ремонта с применением этих материалов низка. В то же время, в рамках предлагаемой концепции следует, что ремонт существующих кровельных ковров следует производить материалами с дополнительным внутренним “резервуаром” масел, т.е. Рубемастом или битумно-полимерными мембранами, которые содержат модификаторы, препятствующие эксудации.
Разумеется, причины и механизмы старения кровельных покрытий значительно сложнее и многообразнее, чем изложенная выше простая схема. Тем не менее, рассмотренные процессы вносят весьма существенный вклад в динамику старения битуминозных материалов в кровле и не считаться с ними не следует.
Чем мотивируют строители, проектировщики и заказчики использование материалов типа Стеклоизола или Гидростеклоизола на основе стеклотканей, а не Рубемаста на основе, например, кровельного картона? Чем пропитанная (или, еще хуже, непропитанная, что тоже весьма часто случается) окисленным битумом стеклоткань лучше пропитанного высокомасляным пропиточным битумом кровельного картона? Большей прочностью? Но уже неоднократно доказано, что прочность стеклоткани чрезмерна для кровельных материалов, и прочности картона или стеклохолста в большинстве случаев вполне достаточно для надежной эксплуатации материала в кровле.
Биостойкостью, устойчивостью к гниению? Но, согласно выводам Биологического факультета МГУ /4/, устойчивость к различным видам грибов, бактерий и т.п. хорошо пропитанного кровельного картона не ниже. Иными словами, Рубемаст является биологически устойчивым материалом. Пожаростойкостью, пониженной горючестью? Тоже нет: класс горючести и Стекломаста и Рубемаста одинаков – Г4.
Положительными моментами при использовании Рубемаста является его меньшая стоимость и, как показано выше, в ряде случаев его большая долговечность.
К сожалению, недоверие к Рубемасту характерно не только для некоторых строителей, но для некоторых уважаемых научных коллективов. Так, в первоначально разработанном институтом ЦНИИПромзданий проекте новых СНиП П-26 “Кровли. Нормы проектирования” Рубемаст не упоминается вообще.
Таким образом, не следует, господа кровельщики, отказываться от Рубемаста. Во многих случаях его применение более обоснованно, чем использование столь милого вашему сердцу Гидростеклоизола.
Литература.
1. Олиенсис Г.Л. Реакции совместимости битумов.- В кн.: Битумные материалы (Асфальты, смолы, пеки)/Под ред. А.Дж.Хойберга.- М., Химия, 1974.
2. Жаббаров У.Р. Модификация полимерами покровной композиции рубероида.- М., ВНИИЭСМ, 1991. – Сер.6. Промышленность полимерных, мягких кровельных и теплоизоляционных строительных материалов: Обзорная информ., вып.1.
3. Жаббаров У.Р. Неопубликованная информация.
4. Исследовать биологическую устойчивость рулонных кровельных материалов: Отчет по НИР.- М., Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 1992.