Материалы и изделия на основе органических вяжущих

Учитывая специфические свойства органических вяжущих, битумы и дегти используют для получения материалов и изделий специального назначения: гидроизоляционных, герметизирующих, антикоррозионных и дорожных.

В зависимости от условий работы строительной конструкции применяют различные виды гидроизоляции, а, следовательно, и материалы, используемые для ее выполнения.

Так, для защиты от разрушения кровли, подземных конструкций, фундаментов под оборудование, железобетонных причалов и свай применяют окрасочную гидроизоляцию. Ее выполняют в несколько слоев с использованием битумных, дегтевых и битумно-полимерных мастик.

Мастики представляют собой пластичные или вязкотекучие композиции, в состав которых входит само органическое вяжущее: кровельный, дорожный битумы или их смеси, высокомолекулярные смолы для увеличения пластичности и тонкомолотый минеральный наполнитель (песок, известняк, асбест, тальк) для повышения долговечности, прочности, температуростойкости покрытия и экономии битума. С целью облегчения нанесения состава на защищаемую поверхность мастику либо разогревают (горячая мастика), либо вводят органический растворитель (холодная мастика).

К недостаткам горячих мастик относятся нестабильность свойств, большой расход энергии на производство, возможность получения ожогов при их применении, тяжелые условия труда, относительно низкие эксплуатационные свойства при атмосферных воздействиях. При работе с холодными мастиками испаряется вредный для здоровья человека растворитель.

В последние годы все большее применение находят битумно-эмульсионные мастики, представляющие собой равномерно распределенные в воде мелкие частицы битума, покрытые слоем твердого (цемент, глина, известь) или жидкого (мыло, сульфитно-спиртовая барда) эмульгатора и наполнителя. Эмульгатор обеспечивает однородность и стабильность эмульсии, срок хранения которой не превышает нескольких месяцев. Эти мастики не содержат токсичных растворителей, гигиеничны, взрыво- и пожаробезопасны, легко наносятся на защищаемую поверхность, в том числе влажную, методом напыления сжатым воздухом. Защитное покрытие образуется за счет испарения воды. Битумно-эмульсионные мастики предназначены для устройства и ремонта кровли, наружной гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений, стен, полов при температуре не ниже 5 °С. Качество мастик оценивают по тем же показателям, что и битумов.

Наибольшее применение в строительстве для выполнения кровли и гидроизоляции строительных конструкций нашли следующие мастичные составы: МБК-Г-55(65, 75, 85, 100) – мастика битумная, кровельная горячая теплостойкостью 55 – 100 °С; МБР-Г-55(65, 75, 85, 100) – битумная с наполнителем из резиновой крошки; МББГ-90(80) – горячая битумно-бутил-каучуковая; ВК-Х-60 – битумно-кукерсольная холодная. С этой же целью используют резинобитумную мастику изол, которая может быть как горячей, так и холодной (МРБ-Х).

Оклеечную гидроизоляцию применяют для защиты кровли, трубопроводов, сборных и монолитных железобетонных фундаментов. Для выполнения этого вида гидроизоляции используют рулонные основные (рубероид, стеклорубероид, фольгорубероид, гидроизол) и безосновные (изол) битумные и битумнополимерные материалы.

Согласно СТБ 1107-98 основные рулонные кровельные (К) и гидроизоляционные (Г) материалы получают на стеклохолсте (СХ), стеклоткани (СТ), полиэфирном холсте (ПХ), полиэфирной ткани (ПТ) и фольге (фольгорубероид, фольгоизол). В качестве вяжущего для пропитки основы и получения мастичного покровного состава, наносимого на поверхности с обеих сторон, используют битум (Б) и битумно-полимерные композиции: эластомерные (БЭ) или пластомерные (БП), обладающие повышенной эластичностью, химической стойкостью и атмосферостойкостью. Для исключения склеивания материла в рулонах, а также с целью упрочнения и защиты его поверхности от действия температуры, ультрафиолетовых лучей и механических повреждений применяют посыпки: крупнозернистую (цветную) – К (Ц), мелкозернистую – М, пылевидную – П, металлическую фольгу – МФ и полимерную пленку – ПП. Марку материала обозначают следующим образом: К-СТ-Б-К/ПП-3,0 СТБ 1107-98 – материал кровельный на стеклоткани с использованием битумного вяжущего и крупнозернистой посыпки (или пленочного покрытия) с массой покровного состава 3001-3500 г/м². В зависимости от технологии укладки рулонных материалов они могут быть приклеиваемые к основанию с помощью специальных мастик и наплавляемые. Последние имеют утолщенный слой покровного состава с нижней стороны рулона, который для приклеивания разогревают, придавая клеящую способность, газопламенной горелкой. При использовании в качестве основы пропитанного битумом картона и битумного мастичного покровного состава материал называют рубероидом, если основой являлась стеклоткань – стеклорубероидом. Качество рулонных материалов оценивают по гибкости на брусе определенного радиуса при нулевой или отрицательной температурах, теплостойкости, разрывной силе при растяжении и водопоглощению. Мягкая рулонная кровля представляет собой многослойное покрытие, поэтому в качестве подслоя применяют покровные материалы защищенные полимерной пленкой или пылевидной посыпкой, а также беспокровные, представляющие собой картонную основу, пропитанную битумом – пергамин. Кроме рулонных материалов для защиты крыши и всего здания в целом применяют листовые материалы – «Ондулин» и плитки «Шинглс» (битумную черепицу). Первый представляет собой волнистые упругие листы, отформованные из целлюлозных волокон, пропитанных битумом. С лицевой стороны листы покрыты защитно-декоративным красочным слоем на основе термореактивного полимера и светостойких пигментов. Второй материал получают на основе стеклохолста или асбестового картона, пропитанного битумом. На нижнюю поверхность нанесен самоклеющийся слой из резинобитумного состава, обеспечивающий абсолютную герметичность кровли за счет его разогрева и частичного расплавления солнечной энергией. Верхнее мастичное покрытие защищено каменными высевками определенного размера и цвета.

Обмазочную гидроизоляцию выполняют из асфальтовых штукатурок. Рекомендуется она для жестких, недеформируемых горизонтальных и вертикальных бетонных поверхностей. В состав асфальтовых штукатурок, которые могут быть холодными и горячими, входят соответственно: битумная эмульсионная паста или разогретый битум, наполнитель и кварцевый песок. Битумная паста представляет собой густую сметанообразную массу, получаемую интенсивным механическим измельчением битума в воде в присутствии неорганического эмульгатора (извести), повышающего ее однородность и стабильность.

Для заполнения различных по конструкции и назначению швов с целью придания монолитности конструкции, защиты от промокания и промерзания применяют эластичные герметизирующие битумные и битумно-полимерные мастики (герметики) с добавлением резиновой крошки. Примером герметизирующих мастик могут служить битумно-резиновая – резопласт (марки РК и РГ), состоящая из резиновой крошки, битума, полимерного компонента, пластификатора, и битумно-бутилкаучуковая, включающая битум в сочетании с бутилкаучуком, тальком и пластификатором – МББП-65. Герметизирующие битумные материалы должны удовлетворять следующим требованиям: быть гибкими и упругими; влаго- и газонепроницаемыми; обладать атмосферостойкостью и антикоррозионными свойствами; сохранять физико-химические и физико-механические свойства в процессе эксплуатации; иметь прочное сцепление с материалом конструкции; не выделять токсичных веществ.

Коррозионная стойкость металлических, бетонных, железобетонных конструкций обеспечивается средствами первичной и вторичной защиты. К первичным мерам относятся все те технологические мероприятия, которые обеспечивают стойкость самого материала (подбор состава). Вторичную защиту применяют в том случае, если при использовании первичной не достигается требуемая долговечность конструкции.

К мерам вторичной защиты относятся: лакокрасочные покрытия, оклеечные и штукатурные (обмазочные) покрытия на основе битумов. Кроме битумов красочные составы содержат модифицирующие полимерные добавки и органические растворители, при испарении которых и образуется стойкое покрытие. К недостаткам покрытий относится их пористость, медленное отверждение, низкая тепло-, морозо- и радиационная стойкость. Однако доступность и относительно низкая стоимость битумов обеспечили им широкое применение в строительстве.

Асфальтобетоны и растворы являются важнейшими материалами для устройства дорожных и аэродромных покрытий, полов на промышленных предприятиях, ирригационных каналов, плоских кровель.

Асфальтобетон – искусственный строительный материал, получаемый в результате отвердевания уплотненной асфальтобетонной массы, состоящей из тщательно перемешанных компонентов: щебня (гравия), песка, минерального порошка-наполнителя и битума. Асфальтобетон без крупного заполнителя называют асфальтовым раствором.

По виду крупного заполнителя асфальтобетоны разделяют на щебеночные и гравийные. В зависимости от марки применяемого битума и температуры укладки – на горячие (120°), теплые (70°) и холодные, приготовленные на жидких битумах или битумных эмульсиях, которые используют при температуре окружающего воздуха не ниже 5 °С.

По наибольшему размеру зерен щебня или гравия горячие и теплые асфальтобетоны разделяют на крупнозернистые – наибольший размер зерен до 40 мм; мелкозернистые – до 20 мм, песчаные – с наибольшим размером зерен до 5 мм. Холодные асфальтобетоны могут быть только мелкозернистыми или песчаными. Кроме того, горячие и теплые асфальтобетоны в зависимости от использования их в дорожной конструкции разделяют на плотные – для верхних слоев покрытия дорог с остаточной пористостью от 2 до 7 % по массе, пористые (7 – 12 %) – для верхнего слоя и оснований дорожных покрытий, высокопористые (12 – 18 %). Технология приготовления асфальтобетонной смеси предусматривает подогрев заполнителей и битума до заданной температуры, тщательное перемешивание их в смесителе. По технологическим признакам асфальтобетонную массу подразделяют на жесткую, пластичную и литую. Для уплотнения жестких и пластичных масс применяют тяжелые и средние катки. Литую асфальтобетонную массу уплотняют специальными валиками, легким катком или вовсе не уплотняют.

Качество асфальтобетонного покрытия оценивают по прочности, износостойкости и водостойкости. Технические свойства асфальтобетона значительно изменяются в зависимости от температуры. При обычной температуре (20.. – 25 °С) он имеет упруго-пластичные свойства, при повышенных – вязкопластичные, а при пониженных температурах становится хрупким. В связи с этим испытания механической прочности проводят при температурах 0, 20, 50 °С при постоянной скорости подачи нагрузки. В зависимости от температуры прочность на изгиб соответственно равна 1,0 – 1,2; 2,5 – 3 и 10 – 15 МПа.

Отличительной особенностью асфальтобетона является его способность к вязкому сопротивлению ударным воздействиям и износу. Установлено, что в условиях движения городского транспорта износ составляет от 0,2 до 1,5 мм в год. Так как асфальтобетон чувствителен к колебаниям температуры внешней среды, то в нем постоянно происходят структурные изменения, приводящие к разрушению покрытия. Особенно интенсивно деструктивные процессы происходят при резкой смене температур. Процесс этот ускоряется действием воды и старением самого органического вяжущего. Применение материалов на основе битума представлено в табл. 2.4.

Таблица 2.4