Не обладая многовековой историей, гибкая (битумная, мягкая) черепица смогла завоевать свое «место под солнцем» не только в США и Канаде, где на ее долю приходится более 80 % частных крыш, но и на постсоветском пространстве. Нашего тридцатилетнего опыта применения этого высокотехнологичного продукта вполне достаточно, чтобы говорить о гибкой черепице, как об одном из лидеров рынка с большими перспективами. Покрытие принадлежит к многочисленному «семейству» кровельных материалов, в производстве которых используется битум (мастики, рулонные разновидности, битумно-волокнистые листы и др.). Правда, «родственники» серьезно различаются по составу, способу монтажа и назначению.
Как и любой высокотехнологичный материал, гибкая черепица отличается как внешне: разновидностью покрытия, формами нарезки, количеством слоев и палитрой, так и качественными и технологическими характеристиками, которые определяются сырьевыми компонентами, рецептурой, а также технологией производства. Эта часть курса будет посвящена технологическим особенностям гибкой черепицы, где мы рассмотрим следующие темы:
- Строение гибкой черепицы.
- Разновидности битума и их особенности.
- Что собой представляет СБС битум.
- Характеристики гибкой черепицы из СБС модифицированного битума.
Строение гибкой черепицы
Помимо высокой декоративности, материал характеризуется достойными техническими и эксплуатационными показателями, обусловленными, в том числе, и его строением. Гибкая, она же мягкая, она же битумная черепица – мелкоштучное кровельное покрытие, выполненное в виде фигурных плиток (гонтов) размером около 0,34х1,0 м. Изначально на рынке была представлена только однослойная гибкая черепица, позже появились двухслойные и даже трехслойные коллекции. Гибкая черепица – это композитный материал, имеющий многослойную структуру:
Основой современной гибкой черепицы служит пропитанный битумом нетканый стекловолоконный материал (стеклохолст), способный выдерживать значительное продольное растяжение и не подверженный гниению. Стеклохолст получают из расплавленной массы неорганического стекла, волокна связываются между собой благодаря специальным добавкам. Стеклохолст для гибкой черепицы должен быть плотностью от 100 г/м?, чтобы впитать достаточное количество битума, которым его покрывают с двух сторон, а также, чтобы гонты не теряли заданную в процессе производства геометрическую форму.
С двух сторон на стекловолоконную базу нанесен окисленный или модифицированный битум. Лицевая поверхность плиток покрыта минеральной крошкой, защищающей материал от ультрафиолета и придающей ему цвет и объем. Обратная сторона гонтов имеет слой самоклеющегося битума или специального битумного клея (у рядовой черепицы клеится 50% «изнанки», у карнизной и коньковой – 100%). Завершает битумный пирог силиконизированная полимерная пленка, защищающая внутреннюю поверхность плиток во время хранения и транспортировки.
Покрытию из битумной черепицы свойственна надежность, герметичность, устойчивость к высоким и низким температурам, атмосферным воздействиям, пожарная безопасность. Легкий материал (удельный вес составляет 5-8 кг/м?) не создает дополнительной нагрузки на стропильную группу скатной крыши. Мягкая черепичная кровля не «шумит» при дожде, не провоцирует лавинообразный сход снега, не подвержена гниению. Укладка покрытия из битумной черепицы отличается простотой и высокими темпами кровельных работ. Доля отходов, неизбежно образующихся в процессе монтажа, не превышает 11% от общего объема использованного материала (максимальный показатель относится к кровлям чрезвычайно сложной конфигурации). Немаловажным преимуществом является эластичность гонтов, позволяющая реализовывать кровли любой сложности и конфигурации с применением минимальных затрат на монтаж.
Разновидности битума и их особенности
Сырьевой битум, являющийся основой гибкой черепицы – это производное перегонки нефти, используемое также в других отраслях строительства. В исходном виде он легкоплавкий и нетеплостойкий (менее +50?С), с выраженным химическим запахом материал. Черепица же, в силу специфики применения, подвергается целому ряду воздействий – ее накаляет летом, замораживает зимой, круглый год обдувает ветром. Сырьевой битум не способен противостоять этому влиянию и будет очень быстро разрушаться, поэтому при производстве черепицы используют модифицированный, преобразованный битум для получения улучшенных эксплуатационных свойств. При производстве гибкой черепицы применяют три типа битума:
- окисленный битум;
- битум, модифицированный термопластичными добавками;
- СБС-битум.
Окисленный битум
Наиболее простым и экономичным процессом производства битумов является окисление – продувка гудронов воздухом. Окисленные битумы получают в аппаратах периодического и непрерывного действия. Принцип получения окисленных битумов основан на реакциях уплотнения при повышенных температурах в присутствии воздуха, приводящих к увеличению концентрации асфальтенов, способствующих повышению температуры размягчения битумов, и смол, улучшающих адгезионные и эластичные свойства товарного продукта. Материал приобретает устойчивость к высоким и низким температурам. Оксидированная черепица характеризуется жесткостью – по ней можно спокойно передвигаться даже в летний зной, не боясь повредить покрытие. Но есть и «подводные камни».
К сожалению, на кровле процесс окисления не заканчивается, поскольку в процессе обогащения кислородом в нем в ускоренном темпе происходят химические реакции, на которые в естественных условиях необходимы десятилетия. Такая технология запускает процесс ускоренного старения битума. При окислении молекулы углеводородов рвутся, на освободившиеся химические связи попадают молекулы кислорода, однако, невозможно отрегулировать процесс так, чтобы окислялось лишь то количество молекул, которое нужно для получения необходимых свойств битума, всегда получаются лишние свободные связи, которые и ловят на себя озон, становясь центрами разрушения битума. Битум окисляется (стареет), становится более жестким и растрескивается даже при незначительных деформациях, после чего покрытие теряет свои гидроизоляционные функции.
Битум, модифицированный термопластичными добавками
По причине проблем со старением, возникающих при использовании окисленного битума для изготовления современных кровельных материалов, необходимо было искать новые технологии. В настоящее время, в качестве важнейшего компонента при производстве битумных кровельных материалов используется модифицированный битум.
Модификацию проводят посредством добавления в битум различных полимеров, обладающих желаемыми параметрами, которые передаются обогащенной массе. Битумно-полимерные смеси приобретают свойства, схожие со свойствами полимера-модификатора.
К одним из способов модификации битума относится добавление атактического полипропилена – пластик, представляющий собой один из изомеров полипропилена. В этом случае сам битум носит название АПП-модифицированный битум, или пластобитум. Для АПП-модифицированного битума характерно повышение эластичности при нагревании, высокая клеящая способность и стойкость к ультрафиолету. Однако на морозе такой материал «дубеет» и утрачивает свою эластичность.
Для модификации битума также иногда используют изотактический полипропилен (ИПП). Он представляет собой пластомер, характеризующийся высокой плотностью, прочностью на разрыв, морозоустойчивостью (до -15 °С) и хорошей сопротивляемостью статическому продавливанию. Основным препятствием на пути массового использования изотактического полипропилена в кровельном деле является его высокая стоимость.
СБС-битум, модифицированный эластомерными добавками
СБС — это искусственный каучук, относящийся к термоэластопластам, представляет собой полистирольные блоки, соединенные между собой полибутадиеном. СБС-битум, или резинобитум получают добавлением искусственного каучука. В отличие от АПП (смеси, получаемой механическим путем), качественная СБС-смесь представляет собой химическую смесь молекул каучука и битума. Это объясняет подтвержденную опытом эксплуатации в Европе большую долговечность СБС-материалов (25 и более лет у СБС против 18-20 у АПП).
Уникальной особенностью модификации битума при помощи СБС является создание полимерной матрицы, представляющей трехмерную сетку, образованную благодаря интеграции полистирольных блоков в так называемые полистирольные домены. Внутри данной эластомерной сетки в виде мельчайшей дисперсии распределен битум. В этом случае эластомерная сетка становится главенствующей в структуре СБС-битума, а битум становится не наполняемым, а наполнителем.
Распространенный способ придания битуму необходимых свойств для использования в гибкой черепице – это добавление в битум СБС-модификатора. СБС (стирол-бутадиен-стирол) – высокоэластичный полимер (искусственный каучук, как его иногда называют) придает битумам гибкость и эластичность, в том числе и при низких температурах. У СБС-покрытий хорошая адгезия и высокое сопротивление циклическим знакопеременным нагрузкам. Эластичность СБС-битумов достигает 1500-2000%. Молекулярная структура СБС-полимеров взаимодействует с битумом, повышая его гибкость, эластичность и прочность в широком диапазоне температур. Стирольно-бутадиеновые полимеры снижают чувствительность битума к экстремальным температурам и значительно увеличивают свойства такого битума в сравнении с немодифицированными битумами и окисленным битумом. СБС-полимер создает в битуме дополнительную укрепляющую сетевую молекулярную структуру, абсорбируя его компоненты и увеличивая эффективный объем. Это как раз и является главным отличием модификации битума СБС-полимером.
Производство качественного модифицированного СБС-битума – очень трудный технологический процесс. Необходимо подобрать рецептуру и применять совместимый с СБС битум, отличающийся повышенным содержанием ароматических соединений. Именно поэтому для производства битума используют особые сорта нефти, которые не подходят для изготовления топлива.
Для модификации, как правило, используется гранулированный СБС-модификатор, который требует наличия гомогенизатора – специального устройства, «перетирающего» полимер с битумом. Без гомогенизатора смесь выходит неоднородной (негомогенной). Теплостойкость такой неоднородной смеси может оказаться порой даже немного больше, однако гибкость на холоде будет намного хуже и с течением времени начнет еще ухудшаться.
Что характерно, долговечность черепицы не зависит от количества слоев.
Толщина битума никак не влияет на скорость старения и разрушения. Это касается как черепицы из окисленного битума, так и из СБС модифицированного.
То есть, срок службы однослойной и многослойной черепицы зависит не от количества слоев, а от способа модификации битума и соблюдения технологии укладки.
Характеристики черепицы из СБС модифицированного битума
Любая гибкая черепица отличается особыми декоративными свойствами, которые меняются от коллекции к коллекции. Что касается технических характеристик, то они во многом зависят от сырьевой базы. Если речь о выборе черепицы по виду битума, то по опыту реальной эксплуатации различных типов битумных покрытий, наиболее долговечным материалом, способным выдерживать наибольшие нагрузки, является СБС-модифицированная черепица.
Большой срок службы покрытия объясняется способностью материала деформироваться и возвращаться в исходное состояние без потери целостности.
Основную физическую деформацию гонты гибкой черепицы испытывают при монтаже в ходе различных манипуляций мастеров, будь то распаковка, смешивание, транспортировка или сама укладка на выпуклых поверхностях. Иногда монтаж кровли идет уже осенью, и температура воздуха понижается, что еще более повышает хрупкость битумной черепицы. Именно в процессе монтажа на гонтах (в местах деформации) могут появляться незаметные микротрещины, в которые с течением времени попадает вода, при замораживании и оттаивании постепенно расширяющая их до заметных размеров. В результате кровля теряет не только герметичность, но и внешний вид.
По словам специалиста, есть и второй вид деформаций, возникающий на кровле в процессе эксплуатации. Это напряжения, вызываемые деформацией несущей конструкции, под действием различных факторов. Объемные изменения в отдельных слоях основания кровли, расстояния между температурными слоями, атмосферные осадки и т. д. На гибкую черепицу действуют несколько сил продольного и поперечного натяжения, и эти деформации происходят круглогодично, также и в холодный период, когда хрупкость черепицы повышается.
Характеристики СБС модифицированного битума позволяют гибкой черепице противостоять всем видам деформаций, оставаясь эластичной и устойчивой к растрескиванию.
Проверить же, из какого битума произведена предлагаемая черепица, на практике достаточно просто – нужно аккуратно согнуть гонт за уголок, при этом окисленный битум порвется, а качественный СБС модифицированный битум не потрескается и сохранит первоначальную форму.
Гибкая черепица не зря пользуется популярностью у самозастройщиков – это высокодекоративный, надежный и долговечный материал, способный украсить любую крышу.
Оригинал статьи размещен на портале Forumhouse.ru
Оформить заказ