ПОЛ�МЕРНЫМ КРОВЕЛЬНЫМ МАТЕР�АЛАМ НЕТ АЛЬТЕРНАТ�ВЫ!

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 (EPDM в английском обозначении или СКЭПТ — в русском) с высокими физико-механическими и уникальными эксплуатационными и технологическими свойствами. Выбор СКЭПТа в качестве полимерной основы неслучаен. 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. �з таблицы 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 материалов и уже в 1986 г. для производства ПКГМ было израсходовано 20 000 т 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 ОАО «Нижнекамскнефтехим» на выпуск СКЭПТ с плановой мощностью до 40 000 т/год столь малое использование полимерных кровельных и гидроизоляционных материалов говорит о том, что большая часть строителей и проектировщиков не знакомы с этим классом материалов. В то же время актуальность широкомасштабного применения полимерных кровельных мембран с каждым годом возрастает. Отличительными особенностями отечественного материала на основе каучука 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 60 °С); допускает выполнение кровельных работ • применением материала «ЭП�КРОМ» даже при отрицательных температурах до -20 °С, что особенно актуально для строителей и эксплуатационников Сибири и Приполярья; • снижение огневой нагрузки на здание даже от «ЭП�КРОМ-Р» более чем в 100 раз по сравнению с 4-слойным рубероидным или 2-слойным кровельным ковром из наплавляемых битумных материалов; при горении «ЭП�КРОМ» 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 материала «ЭП�КРОМ» исключает применение горячих технологических процессов и открытого огня. Результаты ускоренных лабораторных и натурных климатических испытаний, полученные в «ЦН��Промзданий», позволяют прогнозировать срок службы материала «ЭП�КРОМ» более 20 лет. По результатам эксплуатационных испытаний, проведенных в «ЦН��Промзданий», применение рулонных ПРГМ в строительстве, наряду с переходом к индустриальному круглогодичному устройству кровель, 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. Эти преимущества применяемой нами технологии, а также постоянные экспериментальные работы по оптимизации рецептуры материала «ЭП�КРОМ», позволили установить отпускные цены, сравнимые с ценами на битумно-полимерные наплавляемые материалы. 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, например, из «Дорнита» или на другом 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 того же «Дорнита». Система сертифицирована во ВН��ПО 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. �нверсионная система применяется в сочетании с влагостойким утеплителем с закрытой структурой для гидроизоляции эксплуатируемых кровель и при 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 (клеев, мастик, герметиков, элементов механического крепления), технологии и объективного обоснования. 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 к 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, бессистемны 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 абсурду, формально соответствующему ГОСТу. 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 О°С на брусе c R=25 мм., через три строки этот же документ запрещает применение эластомерных материалов с гибкостью при -39 °С 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– +10 °С. 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 этой методике за критерий долговечности принято время, за которое материал достигнет состояния, когда 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 органической химии 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. Анализируя все 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 огневому воздействию 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 EPDM-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 о том, что нам достоверно не известны ни нагрузки, ни свойства материала. � с этим стоит согласиться. Только сформулировав объективные технические требования к нагрузке на кровлю 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! Разрозненные и несистемные требования к конструкциям кровель с применением полимерных материалов не дают возможности грамотно спроектировать надежную кровлю, 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. Но несмотря на все эти неувязки и скромные объемы 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 нормативной базы, адекватной свойствам новых материалов. К основным направлениям нашей деятельности относятся разработка и организация промышленного производства ПКГМ с пониженной горючестью для объектов с повышенной взрыво- и пожароопасностью. Опыт разработки таких материалов показал, насколько это сложная и противоречивая задача. Удовлетворяющий требованиям пожарной безопасности, материал на основе хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ), разработанный для применения на АЭС, после нескольких лет опытной эксплуатации на станциях дискредитировал себя как гидроизоляционный материал и даже не был включен в согласованный ГУГПС и Концерном «Росэнергоатом» список кровельных материалов, рекомендуемых к применению на машинных залах АЭС. Выбор поливинилхлорида (ПВХ) в качестве трудногорючей основы для кровельных мембран, имеющих группу горючести Г1 или Г2, позволил, казалось бы, получить достаточно дешевый и удобный в работе класс кровельных материалов, который наряду со многими импортными конструкционными и отделочными материалами из ПВХ активно и даже агрессивно внедряется зарубежными и отечественными производителями на Российском рынке. При этом негативные стороны применения ПВХ остаются «за кадром». Выпотевание пластификаторов через 1–2 года приводит к хрупкости материала и, как следствие, растрескиванию кровельного ковра, особенно в местах концентрации напряжений и по швам. Не спасает и дополнительный светоотражающий слой из мастики с алюминиевой пудрой для защиты от УФ-облучения. Как показал печальный опыт Ростовской АЭС, кровля, выполненная из отечественного кровельного ПВХ-материала в 2000 г., потребовала ремонта уже весной 2001 г. Помимо незаметного, как радиация, отравления окружающей среды диоксинами на любой стадии переработки ПВХ, при его горении диоксины образуются в чрезвычайно опасных для человека количествах. В погоне за достижением как можно более высокой группы горючести разработчики и производители мягких кровельных материалов идут стандартным путем: уменьшения полимерной части, увеличения объема минеральных наполнителей и введения антипиренов. Куда приводит этот путь, показано на примерах выше. В конце концов дожди и снега у нас идут гораздо чаще, чем случаются пожары, а требования к надежности и долговечности кровель АЭС и отсутствию протечек остаются очень высокими. На этом фоне особый интерес представляет отечественный полимерный кровельный и гидроизоляционный материал «ЭП�КРОМ-ПНГ» с пониженной горючестью. При выборе полимерной основы для «ЭП�КРОМ-ПНГ» мы сознательно остановились на СКЭПТе, хотя его кислородный индекс (К�=17,5-18) значительно ниже, чем у хлоропренового каучука (К�=20-21), хлорсульфированного полиэтилена (К�=23-24) или ПВХ (К�=40-60). Решено было также отказаться от типовых приемов снижения горючести эластомерных материалов. Только сочетание несовместимых свойств позволило найти новые и эффективные технические решения и создать материал, удовлетворяющий требованиям надежности к гидроизоляции и требованиям пожарной безопасности. В основу рецептуры «ЭП�КРОМ-ПНГ» с пониженной горючестью положен эффект интумесценции, который позволил сохранить свойства, присущие кровельным EPDM-материалам, и получить трудновоспламеняющийся, не распространяющий пламя материал. �нтумесцентная технология возникла в полимерной науке сравнительно недавно в качестве метода, обеспечивающего защиту полимера от воздействия пламени. �нтумесцентные системы останавливают горение полимера на ранней стадии, т.е. на стадии термического распада полимера, сопровождающегося выделением горючих газообразных продуктов. �нтумесцентный 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. � наконец, он ограничивает поступление кислорода воздуха к полимерному слою. Снижение скорости распада полимера под влиянием интумесцентного материала, 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, «ЭП�КРОМ-ПНГ» на негорючем основании не поддерживает горения и не распространяет пламя. Преимущества использования EPDM-мембран как материалов повышенной надежности, технологичности, экологической и пожарной безопасности доказаны многолетними исследованиями отраслевых Н��, 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 в г. Норильске и целый ряд промышленных предприятий Владивостока и Благовещенска, общественных зданий и спортивных сооружений во всех регионах России. «ЭП�КРОМ-ПНГ» хорошо зарекомендовал себя при восстановлении кровли после аварии на Каширской ГРЭСС-4 в ноябре 2002 г. В 2003 г. ОАО «Мосэнерго» утвердило типовое техническое решение по использованию «ЭП�КРОМ-ПНГ» на машинных залах ТЭЦ, ГРЭСС и других энергетических объектах. Основной аргумент против долговечных кровельных EPDM-материалов — их высокая стоимость по сравнению с битумными — сегодня, с изменением структуры рынка, опровергнут. А учитывая долгосрочные прогнозы сокращения объемов добычи нефти и увеличения глубины ее переработки, можно сделать вывод: стоимость кровельных битумов в ближайшее время будет расти и это приведет к ситуации, когда кровли, выполненные из этилен-пропилен-диеновых каучуков по сметной стоимости будут сравнимы с рубероидными, превышая на порядок их по долговечности.