Текст книги "Кровельная изоляция. Кровельное озеленение. Гидроизоляционные материалы: Сравнение более 100 материалов"

Глава 2. Научные исследования

2.1 Сравнительные испытания материалов

В 1992 году Эрнст впервые опубликовал сравнительные исследования с практически ориентированными тестами 55 полимерных/эластомерных мембран и 14 полимерно-битумных мембран.

В 1998 году было проведено дальнейшее исследование 105 мембран и покрытий, результаты которого были опубликованы в 1999 году. В связи с колоссальным спросом в 2004 году был переиздан теперь уже распроданный учебник под названием «Гидроизоляция с использованием кровельных мембран» в серии специализированной литературы по гидроизоляции и озеленению кровли. С тиражом 8000 штук книга «Гидроизоляция с использованием кровельных мембран» вошла в состав типовой литературы в данной области.

Через 10 лет вновь понадобились сравнительные испытания для мембран и покрытий с использованием актуальной продукции, поскольку за это время, помимо сотрудничества в области производства и упорядочения ассортимента, на европейском рынке появились дальнейшие модификации и усовершенствования (и изменения состава материалов) и изменения требований.

2.1.1 ПРАКТИЧЕСКИ ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ТЕСТЫ

Практические испытания ориентированы на текущий профиль требований (AfP-ddDach, 2005) со ссылкой на европейские стандарты на проведение испытаний. При этом в процессе проведения 14 испытаний свойства требуемых образцов сравниваются со свойствами новых материалов. Чем существеннее различия, тем быстрее изменялись свойства материала и тем хуже была оценка. Таким образом, на основании обусловленных изменениями оценок можно сделать вывод о том, как ведет себя продукт при старении, и, как следствие, о его долговременном сохранении.

В заключение в случае с продукцией с оценками «хорошо» и «отлично» исходят из того, что естественный процесс старения, которому подвержены все вещества, ограничен, благодаря чему обеспечивается долгосрочная функциональность гидроизоляции. По этой причине данная продукция также особенно рекомендуется Европейским объединением производителей долговечной кровельной изоляции – ddD е. V (см. главу 7).

По запросу производители получают ddD – знак качества для рекомендуемой продукции. Вследствие этого в отношении уровня качества гидроизоляции необходимо установить потребительские стандарты, на которые может ориентироваться каждый желающий.

2.2 Научные исследования – 2008

Зимой 2007/08 года начали собирать продукцию с маркировкой CE. С этой целью обратились к некоторым производителям, которые предоставили продукцию из своего товарного ассортимента. Кроме того, осуществлялись закупки на рынке строительных материалов или путем приобретения услуг по производству кровельных работ, а также при помощи членов Европейского объединения производителей долговечной кровельной изоляции – ddD е. V. Целью было сформировать ассортимент европейской продукции в достаточном количестве, чтобы добиться максимально репрезентативного обзора рынка.

2.2.1 РЕПРЕЗЕНТАТИВНЫЙ ОБЗОР РЫНКА

К началу тестирования в апреле 2008 года было представлено 116 различных продуктов от 36 производителей из 11 стран (Германия, Австрия, Швейцария, Нидерланды, Швеция, Франция, Дания, Бельгия, Италия, Норвегия и Израиль). Они распределились по следующим категориям материалов:

Продукцию с маркировкой материалов ASA, EVA, EVA(ПВХ), PIB и PE-C обобщили по 7 различным мембранам.

Дополнительно были включены для однослойных кровельных систем:

После того как полученная информация была внесена в стандарт EPTA («Однослойные полимерно-битумные изоляционные материалы», 1994) и одновременно с этим в различные национальные нормативы (например, «Справочник по битумным мембранам», 2005), комплексное сопоставление данных оказалось целесообразным, своевременным и важным.

ЦЕЛЬ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ – 2008

Продемонстрировать планировщикам и заказчикам преимущества и недостатки имеющихся в данный момент гидроизоляционных материалов и, как следствие, показать функциональные характеристики для приоритетных областей применения.

Обзор образцов продукции с указанием номеров проб

Таблица 2

Информация о толщине, промежуточном слое и кашировании

Пояснения к армировочному слою / кашированию:

GG/GV/PV – стеклохолст, PVT/PW – полиэстеровая сетка. Обозначения материалов приводятся в соответствии с указаниями производителя:

APAO – модифицированный битум с атактическим полипропиленом,

TPEB – термопластичный эластомерный битум,

OCB – олефиновый сополимерный битум,

Н.д. – нет данных (требование со стороны отдельных производителей).

Полученные образцы материалов

2.2.2 МНОГООБРАЗИЕ ПРОДУКЦИИ

Уже в момент поступления продукции визуально фиксировалось большое разнообразие, в том числе в пределах отдельных категорий материалов.

В случае с полимерными мембранами, помимо различных расцветок поверхности, некоторые мембраны имеют тиснение поверхности (до 0,1 мм) или профилирование поверхности (> 0,1 мм).

2.2.2.1 МАРКИРОВКА ПОЛИМЕРНЫХ И ЭЛАСТОМЕРНЫХ МЕМБРАН

При маркировке мембран в техническом паспорте (маркировка CE), помимо обозначения толщины мембраны, необходимо указывать поверхностную плотность. Понятия и определения этих значений в отношении полимерных и эластомерных мембран регулируются стандартом EN1849–2.

2.2.2.1.1 ТОЛЩИНА

В соответствии со стандартом DIN EN1849–2 применяется следующая терминология.

● Тиснение поверхности

Текстурированный образец на одной из двух поверхностей мембраны, который изготовлен таким образом, чтобы разница между эффективной и общей толщиной не превышала 0,1 мм.

● Профиль поверхности (структура поверхности)

Увеличенная площадь на поверхности мембраны, которая изготовлена таким образом, что разница между эффективной и общей толщиной составляет более 0,1 мм.

Это означает, что у мембраны с профилем поверхности общая толщина (и вместе с тем эффективная толщина) измеряется между профилированием.

EN1849–2 различается по:

● общей толщине (e) – толщине мембраны, за исключением возможного профиля поверхности;

● эффективной толщине (eeff) – толщине мембраны, которая обеспечивает гидроизоляцию, включая любое тиснение поверхности, но исключая профиль поверхности и толщину дублирующего слоя (флиса).

2.2.2.1.2 ПОВЕРХНОСТНАЯ ПЛОТНОСТЬ

Поверхностная плотность определяется взвешиванием опытного образца с известной площадью. Она определяется толщиной мембраны, плотностью материала и массой единицы поверхности армирования или дублирующего слоя.

Степень важности данной информации объясняется следующим примером:

● масса единицы поверхности ТПО-мембраны толщиной 1,5 мм (номер пробы ТПО-07): 1358 г/м²;

● плотность материала: 0,98.

По сравнению с этим:

● масса единицы поверхности ТПО-мембраны толщиной 1,5 мм (номер пробы ТПО-09): 1638 г/м²;

● плотность материала: 1,10.

Разница в 280 г/м², как показано на фото 4 и 5, появляется в результате:

● меньшей толщины (от 1,39 до 1,49 мм),

● меньшей плотности материала.

Вес армирования в данном случае приниматься во внимание не будет, так как, по данным производителя, в обоих изделиях использовался стеклохолст весом в 50 г/м².

Дополнительный пример для сравнения:

● масса единицы поверхности ТПО-мембраны толщиной 1,5 мм (номер пробы ТПО-18), с армированием из полиэфирной сетки, огнестойкая, 1669 г/м².

При измеренной толщине в 1,48 мм плотность материала в данном случае составляет 1,13.

ДАННЫЕ О ТОЛЩИНЕ

Измерения толщины, проведенные в соответствии со стандартом EN1849–2 на полученных образцах, показали, что лишь немногие производители поставляют изделия с фактически указанными параметрами толщины. Большинство производителей ориентируются на нижние пределы допуска, которые в соответствии со стандартом DIN EN13 956 составляют 5 % (см. отдельные результаты в табл. 3).

ПОЛИМЕРНЫЕ МЕМБРАНЫ В ПОПЕРЕЧНОМ РАЗРЕЗЕ

Фото 4

В соответствии с данными в техническом паспорте ТПО-мембрана (номер пробы ТПО-07) обладает толщиной 1,5 мм с армированием из стеклохолста в 50 г/м². Толщина, измеренная по стандарту EN 1849-2, составляет 1,39 мм.

Масса единицы поверхности, определенная в соответствии со стандартом EN 1849-2: 1358 г/м² (плотность материала: 0,98).

Многослойные мембраны с более тонким верхним слоем, с располагающимся по центру армированием из стеклохолста и четко различимыми воздушными пузырями на нижнем слое

Фото 5

В соответствии с данными в техническом паспорте ТПО-мембрана (номер пробы ТПО-09) обладает толщиной 1,5 мм. Толщина, измеренная по стандарту EN 1849-2, составляет 1,49 мм.

Масса единицы поверхности, определенная в соответствии с EN 1849-2, составляет 1638 г/м² (плотность материала: 1,10).

Многослойные мембраны с плотным верхним слоем, с располагающимся по центру армированием из стеклохолста в 50 г/м² и более высокой плотностью, как это демонстрирует масса единицы поверхности

Фото 6

ТПО-мембрана (номер пробы ТПО-27). В соответствии с данными в техническом паспорте толщина составляет 2,0 мм. Измеренная толщина на профилировании (желтая стрелка): 1,98 мм и между профилированием (красная стрелка): 1,84 мм, что составляет общую толщину (e) и реальную толщину (eeff) в соответствии со стандартом EN 1849-2 (см. фото 1).

Гомогенные мембраны с располагающимся по центру внутренним армированием. Масса единицы поверхности, определенная в соответствии со стандартом EN 1849-2, составляет 1794 г/м² (плотность материала: 0,98)

Фото 7

ПВХ-мембрана (номер пробы ПВХ-06) от того же производителя, что и ТПО-мембрана (ТПО-07), также с воздушными пузырями на нижнем слое (желтые стрелки) и расположенным по центру армированием из стеклохолста (зеленая стрелка).

Толщина по техническому паспорту составляет 1,5 мм. Измеренная толщина 1,39 мм.

Многослойные мембраны с расположенным по центру армированием из стеклохолста. Масса единицы поверхности, определенная в соответствии с EN 1849-2, составляет 1846 г/м² (плотность материала: 1,33)

Входной контроль и маркировка

2.2.2.2 МАРКИРОВКА БИТУМНЫХ МЕМБРАН

Помимо маркировки мембран в техническом паспорте (маркировка CE), в дополнение к обозначениям толщины мембраны необходимо указывать поверхностную плотность. Понятия и определения этих значений для битумных мембран регулируются стандартом EN1849–1.

2.2.2.2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Следующие термины применяются в соответствии со стандартом DIN EN1849–1.

● Толщина. Измерение мембраны перпендикулярно ее поверхности.

● Ярко выраженная текстура поверхности. Структура или тиснение одной или обеих поверхностей, благодаря которым общая толщина изделия увеличивается более чем на 10 %.

● Явно выраженное каширование материала. Слой тканых или нетканых синтетических волокон с поверхностной плотностью более 80 г/м², нанесенный на нижнюю поверхность мембраны.

● Тиснение. Структура, с помощью которой была обработана одна или обе поверхности мембраны в процессе производства.

● Кромки. Поверхность краев мембран, которая не имеет внешнего покрытия или других защитных слоев.

2.2.2.2.2 ПОВЕРХНОСТНАЯ ПЛОТНОСТЬ

Как это продемонстрировано в таблице 3, масса поверхности мембран может сильно различаться.

При сравнении двух мембран толщиной 5,2 мм (BIT-01 = 5568,16 г/м² и BIT-05 = 6707,84 г/м²) была зафиксирована разница в 1139,68 г/м², что составляет 8 % разницы в весе. Это объясняется различной плотностью материалов (см. фото 9 и 10).

2.2.2.2.3 ПОВЕРХНОСТИ

Поверхности полимерно-битумных мембран обычно выполнены из минеральных веществ (слоев). Задачей внешнего покрытия является защита поверхности мембран от атмосферных воздействий. В дополнение к этому внешнее покрытие также служит для предотвращения склеивания лежащих вместе полотен. В основном используются:

● сланцевая крошка: представляет собой легкий защитный слой, который в заводских условиях производится в разных оттенках, в основном из сланца 1–3 мм;

● кварцевый песок: используется преимущественно песок размером 0,2–0,6 мм;

● тальк: представляет собой мягкий мелкозернистый материал, в цветовой гамме от серебристо-серого до серо-зеленого.

2.2.2.3 ТОЛЩИНА ПОКРЫТИЯ НАЛИВНЫХ ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Толщина покрытий у наливных изоляционных материалов определяется следующим образом:

● у неэксплуатируемой кровли жилых, промышленных и офисных зданий составляет по меньшей мере 1,8 мм, однако при наличии наклона от <2 % – по меньшей мере 2,1 мм;

● в случае с ограниченной эксплуатируемой площадью, такой как балконы, террасы, а также крыши с интенсивным озеленением, толщина покрытия составляет по меньшей мере 2,0 мм.

На толщину наливных гидроизоляционных материалов влияет армирующая основа в виде стеклохолста. Ориентирами для этого являются:

● стеклохолст 120 гр/м² = толщина прим. 1,5 мм;

● стеклохолст 165 гр/м² = толщина прим. 2,0 мм;

● стеклохолст 200 гр/м² = толщина прим. 2,4 мм.

Аналогичным образом определяются толщина и поверхностная плотность полученных проб (см. табл. 3).

РЕШЕНИЕ ВЫСШЕГО ЗЕМЕЛЬНОГО СУДА г. ДЮССЕЛЬДОРФА (от 19.01.2001, AZ.: 22 U121/00)

«Если какой-либо предприниматель, действуя в нарушение архитектурного плана и в целях экономии расходов, использует более тонкий гидроизоляционный материал, тем самым обманывает, что наносит ущерб заказчику. Высший земельный суд рассматривает такие действия как акты, направленные на причинение ущерба и противоречащие общепринятым нормам поведения.

То же самое относится и к инспектирующему такой объект архитектору, который не обратил внимания на недостаточный функционал при приемке такого объекта».

СРАВНЕНИЕ МЕМБРАН В ПОПЕРЕЧНОМ РАЗРЕЗЕ

Фото 8

Гидроизоляционное полотно с кашированием расположенного в нижнем слое волокна. Толщина в соответствии с данными производителя составляет 2,5 мм.

Фактически толщина сплошного слоя составляет 1,5 мм (эффективная толщина по стандарту EN1849–2)

Фото 9

Полимерно-битумные мембраны в поперечном сечении с высокой плотностью материала

Фото 10

Полимерно-битумные мембраны в поперечном сечении с высоким содержанием воздушных пузырей

Фото 11

Наливные изоляционные материалы в поперечном сечении.

Даже в случае тщательнейшего монтажа наливных материалов полностью устранить образование пузырьков воздуха в центральной части вкладки из полиэфирного войлока не получается

Данные по толщине и пределах допуска

2.3 ПРИЕМНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Помимо оценки информации из прилагаемых к образцу технических паспортов, было выполнено приемное испытание, включающее в себя:

a) определение толщины;

б) определение поверхностной плотности.

Данное испытание проводили в соответствии со стандартом DIN EN1849, поскольку влияние толщины и связанной с ней массы единицы поверхности каждого продукта имеет большое значение в первую очередь на практике, а также позволяет получить дополнительную информацию в ходе дальнейших результатов испытаний.

2.3.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ

Опытные образцы выдерживаются в нормальных климатических условиях в течение 24 часов. Опытные образцы с гладкой наружной поверхностью или тиснением поверхности < 0,1 мм тестируются с помощью механического контактного датчика под давлением 20 кПа. Релевантная общая толщина мембраны определяется до 0,01 мм. Эффективная толщина мембран с любым профилем поверхности и/или кашированием также визуально определяется до 0,01 мм.

2.3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ

В выдержанных при заданных условиях опытных образцах, как это описано в соответствии с пунктом 2.3.1, с использованием лабораторных весов была определена толщина вплоть до 0,01 г. Масса единицы поверхности рассчитывается в г/м².

2.3.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИЕМНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Большинство полимерных и эластомерных мембран не показывают каких-либо существенных поверхностных структур. Немногие из этих групп материалов имеют слабое тиснение поверхности < 0,1 мм. ECB-мембраны и некоторые ТПО-мембраны имеют профиль поверхности, составляющий > 0,1 мм.

Полимерные мембраны различных категорий материалов, которые были проверены в тестовой серии, согласно приведенной в техпаспорте информации, имели толщину от 1,2 до 3,0 мм, в среднем составляющую 1,83 мм, при средней массе единицы поверхности от 2120 г/м². Измеренные показатели толщины в соответствии с EN1849 у проверенных мембран в среднем были на 3,9 % ниже показателей толщины у поставщиков/производителей, однако в большинстве случаев такой показатель был в рамках 5 % пределов допуска стандартов.

С увеличением толщины одинаковых полотен материала происходит увеличение массы единицы поверхности.

Мембраны из категории материалов EPDM на основе чистых эластомеров (резины), кроме двух побочных продуктов EPDM-09 и EPDM-10, в среднем имеют толщину 1,3 мм и массу единицы поверхности 1692 г/м² (минимальные значения). Полимерно-битумные мембраны обладают средней толщиной 4,69 мм, а их поверхностная плотность в среднем составляет 5525 г/м² (максимальные значения).

По мере увеличения толщины материала одинакового состава:

● повышается гибкость и вместе с этим улучшается процесс монтажа (см. испытание 1);

● улучшается устойчивость к механическим воздействиям, перфорации, а также воздействию высоких температур, световому воздействию и воздействию огнем (см. испытания 2, 3, 4);

● гидроизоляционные материалы в среднем имеют улучшенную устойчивость к химическим и микробиологическим воздействиям (см. испытания 5, 6, 8, 9, 10, 11, 13).

Мембраны одинаковой толщины, но имеющие в своем составе разные материалы, как правило, обладают различной поверхностной плотностью вследствие плотности их материалов. При применении минеральных наполнителей и огнезащитных средств в мембранах из одинакового состава материалов получается более высокая поверхностная плотность при одинаковой толщине, что может затруднить процесс монтажа.

2.3.3.1 ИНТЕРПРЕТАЦИЯ И ВЫВОДЫ

Толщина и масса единицы поверхности гидроизоляционных материалов оказывают влияние на сопротивление внешним воздействиям и процесс монтажа.

С увеличением толщины полимерных и эластомерных мембран из одинаковых категорий материалов повышается устойчивость и сопротивляемость к внешним воздействиям. Тем не менее процесс монтажа и крепления требует повышенного внимания.

В случае с мембранами с одинаковым составом материалов на основании практического опыта увеличение толщины материала повышает производительность, время безотказной работы и срок службы.

На время безотказной работы и срок службы полимерного кровельного полотна, имеющего одинаковый состав материалов и одинаковую толщину, значительное влияние оказывают различные варианты исполнения кровли (с гравийной засыпкой, атмосферостойкие или «зелененые» кровли).

Потребление энергии для производства мембран и их транспортировки увеличивается по мере увеличения массы единицы их поверхности.

Толщина материала и поверхностная плотность

Таблица 3

Информация по толщине и поверхностной плотности всех образцов в соответствии со стандартом EN 1849

Глава 3. Практические испытания

Описания испытаний, результаты, анализ и рекомендации

Проведенные в рамках исследовательского проекта и описываемые далее 14 испытаний ориентируются на опубликованный профиль требований к гидроизоляционным материалам (AfP, ddD, 2005). При этом в большинстве случаев при проведении испытаний опирались на новые актуальные стандарты EN, DIN или DIN EN. Под руководством дипломированного инженера Мартина Йауха и по поручению государственного научно-исследовательского института Вайнштефана были проведены испытания: 8 (погружение в известковое молоко), 9 (погружение в кислотный раствор), 10 (устойчивость к воздействию жиров), 13 (устойчивость к воздействию микроорганизмов) и 14 (испытание на выживаемость рыб).

В приведенных ниже таблицах представлены отдельные результаты испытаний. На основании таких результатов было установлено среднее значение каждой категории материалов, чтобы выявить, какие из них ниже или выше среднего значения.

Явные отклонения от средних значений в пределах категорий материалов объясняются использованием различных полимерных систем, добавочных составов, вкладок или технологий производства.

Для категории материалов EPDM следует учитывать, что одна мембрана изготавливается из термопластичного эластомера, а две другие комбинируют в себе материалы EPDM из ТПЭ и полимер-модифицированного битума. Результаты по таким мембранам должны соответствующим образом интерпретироваться в отличие от чистых эластомерных мембран.

В случае с полимерно-битумными мембранами со сланцевым покрытием, несмотря на тщательную обработку во время проведения испытаний, исключить потери веса из-за отделившейся сланцевой крошки невозможно.

Средние значения отдельных результатов в краткой форме представлены в обзорах, связанных с той или иной категорией материалов. На базе сравнения с оценками даются пояснения специфических свойств материалов. Следствием этого являются рекомендации для практического применения.

Средние значения категорий материалов