1851

УДК 691:699.82 (07) ББК 38.637 я 73 Т381

Технология кровельных, гидроизоляционных и герметизирующих строительных материалов и изделий : лаб.

Т381 практикум / А.А. Суслов, А.М. Усачев, А.Е. Турченко, А.С. Деревщикова; Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т. – Во-

ронеж, 2009. – 80 с.

ISBN 978-5-89040-234-9

Лабораторный практикум содержит общие теоретические сведения, порядок выполнения лабораторных работ по изучению основных видов, свойств и технологий современных кровельных, гидроизоляционных и герметизирующих материалов.

Предназначен для студентов всех форм обучения специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».

Ил. 6. Табл. 14. Библиогр.: 5 назв.

УДК 691:699.82 (07) ББК 38.637 я 73

Рецензенты: кафедра технологии вяжущих веществ, бетонов и керамики Пензенского государственного университета архитектуры и строительства;

В.П. Репин, канд. техн. наук, директор лакокрасочного завода,

ООО фирма «РАВ», г. Воронеж

ISBN 978-5-89040-234-9 © Суслов А.А., Усачев А.М.,

Турченко А.Е., Деревщикова, 2009 © Воронежский государственный

архитектурно-строительный университет, 2009

2

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий лабораторный практикум подготовлен в соответствии с учебным планом специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» и государственным общеобразовательным стандартом по этой специальности.

Лабораторный практикум предусматривает выполнение лабораторных работ по разделу «Технология кровельных, гидроизоляционных и герметизирующих строительных материалов и изделий» общего курса «Технология изоляционных строительных материалов и изделий».

Материалы, рассмотренные в лабораторном практикуме, необходимы для зашиты различных частей строительных конструкций, зданий и сооружений от агрессивного воздействия воды и внешней среды. Поэтому будущие инженерыстроители должны хорошо знать не только их основные свойства и характеристики, но уметь правильно использовать необходимый материал.

Внастоящее время при производстве гидроизоляционных и герметизирующих материалов широко используются полимеры и олигомеры, которые играют роль самостоятельного связующего или модифицируют битум, улучшая тем самым свойства готовой продукции (повышается прочность и теплостойкость, снижается хрупкость). Им в лабораторном практикуме уделено особое внимание.

Лабораторные работы, представленные в учебном пособии, охватывают все основные разделы дисциплины, начиная с изучения важнейших свойств кровельных, гидроизоляционных и герметизирующих материалов и заканчивая изучением технологических особенностей их изготовления.

Каждая лабораторная работа включает: цель работы, общие теоретические сведения, порядок выполнения работы, описание используемого оборудования, приборов, инструментов и сырьевых материалов. В конце каждой работы приведены аттестационные вопросы для оценки остаточных знаний студентов и последующей защиты результатов работы.

Вконце лабораторного практикума приведены приложения. В них собрана информация по современным гидроизоляционным, кровельным и герметизирующим материалам, разработанными как отечественными, так и зарубежными специалистами. Большое внимание уделено металлическим и светопрозрачным кровельным материалам, а также кровельным материалам на основе неорганического и органического сырья. Эта информация, безусловно, будет полезным справочным материалом и для студентов, и для специалистовстроителей.

Подготовка к выполнению лабораторных работ предусматривает самостоятельное изучение студентами отдельных теоретических вопросов по рекомендованным литературным источникам, конспектам лекций, справочной и нормативной литературе.

3

КРОВЕЛЬНЫЕ, ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

Общие теоретические сведения

Кровельные, гидроизоляционные и герметизирующие материалы предназначены для защиты различных строительных конструкций, зданий и сооружений от агрессивного воздействия воды (антифильтрационная гидроизоляция) и внешней среды (антикоррозионная гидроизоляция).

Антифильтрационную гидроизоляцию устраивают для обеспечения водонепроницаемости подземных, подводных и наземных сооружений (подвалы зданий, тоннели, шахты, кровли, каналы, бассейны и др.).

Антикоррозионная гидроизоляция выполняет функции не только обеспечения водонепроницаемости, но и зашиты зданий и сооружений от химически агрессивных сред и атмосферных факторов.

Способы гидроизоляции подразделяют на поверхностные и объемные. Поверхностная гидроизоляция представляет собой покрытие, которое вы-

полняется на наружных или внутренних поверхностях изолируемых конструкциях (окрасочная, оклеечная, штукатурная гидроизоляция).

Объемная гидроизоляция — это вид изоляции, при котором сам материал конструкции обладает гидроизоляционными свойствами, например полимербетоны, цементные бетоны повышенной плотности за счет пропитки их специальными полимерными составами и др.

Особая группа – это гидротеплоизоляция, которая представляет собой конструкцию, сочетающую гидро- и теплоизоляционные функции.

Гидротеплоизоляцию подразделяют на комбинированную и комплексную. Комбинированная изоляция состоит из теплоизоляционного слоя, защищенного специальными гидроизоляционными материалами (окрасочными, оклеечными, штукатурными).

Комплексную изоляцию выполняют из теплоизоляционного материала, обладающего одновременно водонепроницаемостью и водоустойчивостью (асфальтокерамзитобетон, асфальтошлакобетон, легкие полимербетоны, пенопласты и др.).

По виду применяемых вяжущих гидроизоляционные материалы делят на битумные, дегтевые, дегтебитумные, резинобитумные, резинодегтевые, битум- но-полимерные, полимерные и минеральные (на основе различных цементов и силикатов).

Кровельные и гидроизоляционные материалы предназначены главным образом для защиты строительных конструкций от воздействия воды и различных минерализованных и химически агрессивных водных растворов, и поэтому они отличаются повышенной водонепроницаемостью и водоустойчивостью.

Условия эксплуатации сооружений различны, и это необходимо учитывать при использовании вида гидроизоляционного материала. Так, например,

4

для гидроизоляции подземных конструкций, кроме водонепроницаемости, требуется надежная химическая стойкость, для гидроизоляции наземных сооружений – тепло- и морозостойкость. Надежность работы гидроизоляционных материалов во многом зависит от их трещиноустойчивости, деформативности, гибкости и эластичности, особенно при отрицательных температурах.

Гидроизоляция не только предохраняет изолируемую поверхность от контактов с водой, но и создает паро-, воздухо- и газоизоляцию, что сближает гидроизоляционные материалы с герметиками, которые предназначаются для уплотнения стыков и швов строительных изделий и конструкций.

Применение гидроизоляционных материалов известно с древних времен. 4,5…5 тыс. лет назад природный битум использовали при строительстве египетских и вавилонских сооружений: храмов, ритуальных бассейнов, гробниц и т.п.

Область применения гидроизоляционных материалов достаточно обширна и включает: защиту от действия грунтовых вод котлованов, фундаментов, тоннелей, коллекторов; изоляцию бассейнов, водохранилищ; защиту проезжей части мостов и их опор; защиту междуэтажных перекрытий и санузлов; устройство кровель; заделку и герметизацию стыков между панелями; заделку температурных швов и др.

Герметизирующие материалы в процессе эксплуатации зданий и сооружений должны сохранять эластичность и адгезионную прочность при положительных и отрицательных температурах, обеспечивая плотность стыков и швов. Для мастичных герметиков требуется сохранение долговременной пластичности, позволяющей шприцеванием вводить мастику в швы конструкций, а также способность их удерживаться в вертикальных и наклонных швах без сползания

вшироком интервале температур.

Внастоящее время при производстве гидроизоляционных и герметизирующих материалов широко используются полимеры и олигомеры, которые играют роль самостоятельного связующего или модифицируют битум, улучшая тем самым свойства готовой продукции (повышается прочность и теплостойкость, снижается хрупкость).

Среди полимеров для этих целей применяют дисперсионные полиэтилен, хлорсульфированный полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, полистирол, а также синтетические каучуки и латексы. Из олигомеров используются эпоксидные, эфирные, фурановые, фенольные смолы с отвердителями.

К основным видам синтетических каучуков, применяемых для гидроизоляционных материалов и герметиков, относятся: этиленпропиленовый каучук (СКЭП), бутилкаучук (БК), тиокол (полисульфидный каучук), бутадиенстирольные каучуки (СКС).

Синтетические латексы – водные дисперсии каучуков в виде мельчайших частиц (глобул) размером 0,1…3,0 мк.

Для гидроизоляции применяются главным образом акриловые, дивинилстирольные, хлоропреновые и карбоксилатные латексы.

5

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ОКРАСОЧНЫХ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1.Цель работы – изучение методов приготовления и определения основных качественных показателей окрасочных гидроизоляционных материалов.

1.2.Оборудование, приборы, инструменты и сырьевые материалы:

смеситель с тепловым обогревом, сушильный шкаф, приспособление «кольцо и шар», металлические стержни диаметром 10, 15, 20, 30, 40 мм, тугоплавкий битум марок БНК-90/30 или БНК-90/40, легкоплавкий битум марок БНД-60/90 или БНД-45/180, пылевидный наполнитель – тонкомолотые известняки, доломиты, трепел, мел; волокнистый наполнитель – хризотиловый асбест 7 сорта, лист пергамина размером 500×1000 мм.

1.3. Общие теоретические сведения

Окрасочная гидроизоляция представляет собой водонепроницаемое покрытие, выполняемое малярными способами (кистями, шпателями, краскораспылителями) в несколько слоев, общей толщиной от 10 до 50 мм.

К окрасочным гидроизоляционным материалам относятся: битумные, дегтевые и смешанные битумно-дегтевые эмульсии, битумные и дегтевые пасты, битумные, битумно-резиновые, битумно-полимерные и полимерные мастики.

Общие требования к окрасочным гидроизоляционным материалам представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1 Общие требования к окрасочным гидроизоляционным материалам

Продолжение табл. 1.1

1.4.Порядок выполнения работы

1.4.1.Приготовление и определение марки горячей битумной мастики

Битумная мастика представляет собой однородную массу, состоящую из

битумного вяжущего и наполнителя. В качестве сырьевых материалов применяют: битум легкоплавкий БНД или БНК, битум тугоплавкий кровельный БНК, волокнистый или пылевидный наполнители.

В качестве волокнистого наполнителя применяют хризотиловый асбест седьмого сорта. Для пылевидного наполнителя используются тонкомолотый тальк, сланцевые породы, известняки, доломиты, трепел, мел (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Требования к наполнителю для изготовления мастики

Горячую битумную мастику готовят следующим образом. Первоначально в смеситель с тепловым обогревом загружают куски легкоплавкого битума (например, БНД-60/90, БНК-45/180) и обезвоживают его, доводя температуру до 110…1150С. После обезвоживания в расплавленный битум добавляют тугоплавкий битум марки БНК-90/30 или БНК-90/40 и при постоянном перемешивании температуру вяжущего доводят до 160…1800С.

Количество тугоплавкого битума, вводимого в расплавленный легкоплавкий битум, зависит от требуемой температуры размягчения битумного вяжущего (табл. 1.3) и определяется по формулам

где БТ – количество тугоплавкого битума, %; Бл – количество легкоплавкого битума, %;

tв – температура размягчения битумного вяжущего, 0С;

tТ, tл – температура размягчения соответственно тугоплавкого и легкоплавкого битумов, 0С.

Таблица 1.3 Температура размягчения битумного вяжущего для мастик

В том случае, если температура битумного вяжущего будет ниже заданной, надо увеличить процентное содержание тугоплавкого битума и после тщательного перемешивания повторить эксперимент до получения битумного вяжущего с требуемой температурой размягчения.

После проверки температуры размягчения битумного вяжущего вводят наполнитель отдельными порциями при постоянном перемешивании. Количество загружаемого наполнителя в каждой порции составляет примерно 1/3 от потребляемого количества. При интенсивном подъеме пены введение наполнителя прекращают до понижения уровня пены, после чего засыпку наполнителя возобновляют снова. После загрузки наполнителя варку мастики продолжают при температуре 160…180 0С при постоянном перемешивании до получения однородной смеси.

8

Мастика должна быть удобно наносимой: при температуре 160…180 0С мастика массой 10 г должна свободно растекаться по поверхности листа пергамина размером 100×50 мм ровным слоем толщиной 2 мм.

В зависимости от марки мастика должна удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 1.4.

1.4.2. Определение теплостойкости

Для определения теплостойкости на образец пергамина размером 100×50 мм наносят 8…10 г мастики, предварительно разогретой до температуры 140…160 0С. Сверху накладывают лист пергамина тех же размеров и прижимают грузом в 20 Н на 2 ч. Груз прикладывают через плоскую металлическую пластину толщиной 2 мм, таких же размеров, как листы пергамина.

После 2 ч выдержки в нормальных условиях образцы помещают на наклеенную под углом 45° подставку, находящуюся в сушильном шкафу, который нагрет до температуры, соответствующей заданной марке мастики (см. табл. 1.4). Образцы выдерживают в шкафу в течение 5 ч при постоянной температуре, после чего их вынимают и осматривают. Мастику считают выдержавшей испытание на теплостойкость, если она не потечет и не начнет сползать по наклонной подставке.

1.4.3. Определение температуры размягчения

Температуру размягчения битумной мастики определяют по аналогии с нефтяными битумами по методу «кольцо и шар». Для этого испытуемую мастику разогревают и наливают с некоторым избытком в латунные кольца прибора, помещенные на металлическую или стеклянную пластинку, покрытую смесью талька с глицерином (1 : 3). После охлаждения колец в течение 30 мин при температуре 20 ± 2 0С избыток мастики гладко срезают нагретым ножом вровень с краями колец. Кольца с мастикой помещают в отверстия на подвес-

9

ке прибора. В среднее отверстие подвески вставляют термометр так, чтобы нижняя точка ртутного резервуара была на одном уровне с нижней поверхностью мастики в кольцах (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Определение температуры размягчения битумной мастики:

а) прибор «кольцо и шар»; б) размещение колец на средней полке; в) проход битума с шариком через кольцо;

1, 7 – кольца шара; 2 – средняя полка; 3 – стальной шарик; 4 – подвеска; 5 – термометр; 6 – сосуд; 8 – нижняя полка; 9 - битум

Если температура размягчения битумной мастики ниже 80 0С, подвеску

скольцами ставят на 15 мин в стакан, наполненный водой, температура которой 5 ± 0,5 0С. Если же температура размягчения битумной мастики выше 80 0С,

то образец выдерживают в течение 15 мин в глицерине при температуре 35 ± 0,5 0С. Воду или глицерин наливают до метки на скрепляющем стержне прибора. Через 15 мин подвеску вынимают из стакана, на каждое кольцо в центре поверхности мастики кладут стальной шарик и помещают подвеску в сосуд

сводой. Сосуд с водой устанавливают на нагревательный прибор так, чтобы плоскость колец была строго горизонтальной. Температура воды или глицерина

в стакане после первых 3 мин нагревания должна подниматься со скоростью 5 ± 0,5 0С в минуту.

За температуру размягчения битума принимают температуру, при которой выдавливаемый шариком битум коснется нижнего кружка прибора.

1.4.4. Определение гибкости

Метод основан на деформации (изгибе) образца пергамина с нанесенной на него мастикой по полуокружности стержня определенного диаметра при заданной температуре. На образец пергамина размером 100×50 мм равномерным слоем наносят 8…10 г мастики, предварительно разогретой до 140...1600С. После этого образец 2 ч выдерживают в нормальных условиях. Затем вместе со

10