Файл: Rumyantsev_B_M_i_dr_Sistemy_izolyatsii_stroitelnykh_konstruktsiy_2016.pdf

10

Рис. 1.1. Уклон кровли

Такое разделение накладывает свою специфику на составы, принци-

пы работы и технологии устройств этих типов кровель. Поэтому рас-
сматривать их необходимо по отдельности.

1.1. Материалы кровельных систем 

Кровельные материалы предназначены для устройства кровельных 

покрытий; они подвергаются периодическому увлажнению и высуши-
ванию, воздействию прямого солнечного излучения (особенно опасно 
действие УФ-лучей), нагреву, замораживанию, снеговым и ветровым 
нагрузкам. Для длительной работы в таких условиях кровельные мате-
риалы должны быть атмосферостойкими, светостойкими, водонепро-
ницаемыми, стойкими к низким температурам, имеющими достаточ-
ную прочность. В тех случаях, когда крыша является видимым элемен-
том здания (например мансардные, скатные крыши), материал должен 
отвечать определенным архитектурно-декоративным требованиям.

Кровельные и гидроизоляционные материалы должны быть также 

технологичными и экономичными.

По внешнему виду и размеру материалы для кровли делят на следу-

ющие группы:

•  рулонные (битумные и битумно-полимерные материалы; полимер-

ные мембраны, пароизоляционные и диффузионные пленки);

•  штучные (черепица, гибкая черепица, природный шифер и т.п.);
•  листовые (асбестоцементные листы, профилированные и плоские 

металлические листы, металлочерепица и др.);

•  мастичные (битумные и полимерные мастики).
Это деление достаточно условное, так как штучные и листовые мате-

риалы часто различаются только размерами. В данном случае за грани-
цу между этими группами материалов принята площадь кровельного 
элемента 1 м

2

.

11

1.1.1. Рулонные битумные 

и битумно-полимерные материалы

Общие сведения

Первые рулонные материалы — толь, пергамин, рубероид, с основой 

из кровельного картона, пропитанного и покрытого битумом или дег-
тем, — появились еще в XIX в. Они обладали низкой долговечностью, 
связанной, с одной стороны, с невысокой теплостойкостью, прочностью 
и биостойкостью картонной основы, с другой — с быстрым «старением» 
битума и дегтя под воздействием солнечной радиации: из-за испарения 
масел и окисления битума и дегтя эти вяжущие становились хрупкими, 
интенсивно шли процессы растрескивания по поверхности полотна. 
Через образовавшиеся трещины вода беспрепятственно проникала до 
картонной основы, которая разлагалась под действием влаги, в резуль-
тате чего через 3—5 лет материал разрушался. Кроме того, битумные 
материалы имеют низкую морозостойкость, охрупчиваются при отри-
цательных температурах и требуют укладки до 5 слоев.

Основными направлениями повышения качества рулонных матери-

алов стали замена гниющей картонной основы на негниющую, модифи-
кация битумного вяжущего и применение новых видов посыпок.

Первые модифицированные битумные вяжущие появились в 60-х гг. 

XX в. В битумное вяжущее стали добавлять атактический полипропи-
лен (АПП) — побочный продукт производства полипропилена, а сами 
материалы стали называться АПП-модифицированными. После раз-
работки в 1967 г. компанией Шелл (Shell) термопластичного каучука 
СБС (стирол-бутадиен-стирол) появились первые СБС-модифици-
рованные битумы. Введение в битум полимерных добавок позволило 
улучшить физико-механические и эксплуатационные характеристики 
материалов, а также значительно повысить срок службы кровли.

Классификация

Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы классифи-

цируют по следующим признакам:

• назначению: кровельные (для устройства однослойного, верхнего 

и нижнего слоев многослойного кровельного ковра); гидроизоляцион-

12

ные (для устройства гидроизоляции строительных конструкций); паро-
изоляционные (для устройства пароизоляции строительных конструк-
ций);

• структуре полотна: основные и безосновные;
• виду основы: картонная, стекловолокнистая, из полимерных воло-

кон, комбинированная;

• виду вяжущего: битумные, битумно-полимерные;
•  виду защитного слоя: с посыпкой (крупно-, мелкозернистой), с 

фольгой, с пленкой;

• способу укладки: наплавляемые, приклеиваемые на мастику, меха-

нически закрепляемые, свободно укладываемые (под балласт).

Состав и строение рулонных битумных 
и битумно-полимерных материалов

Рулонные кровельные битумные и битумно-полимерные материалы 

представляют собой многослойные композиции, состоящие из вяжуще-
го вещества, основы, защитных слоев (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Строение рулонного кровельного материала:

1 — посыпка; 2 — битумное (битумно-полимерное) вяжущее;

3 — основа; 4 — полимерная пленка

Битумные вяжущие

Битумами называют жидкие, полутвердые или твердые соединения 

сложных органических веществ, состоящих из смеси углеводородов и 
их соединений с кислородом, серой, азотом. Битумы могут быть при-
родного происхождения или получены при переработке нефти, торфа, 
углей и сланцев.

13

Для производства рулонных кровельных и гидроизоляционных ма-

териалов используют искусственные битумы, полученные при перера-
ботке нефти. Для получения нефтяных битумов используют четыре 
основных способа:

•  концентрирование нефтяных остатков путем их вакуумной пере-

гонки;

•  окисление кислородом воздуха различных нефтяных остатков (ма-

зутов, гудронов, полугудронов, асфальтов) при температуре 180—300 °С;

•  крекирование — разрушение части тяжелых углеводородов, содер-

жащихся в нефти путем нагревания до температуры 350—650 °С под 
давлением и в присутствии катализатора;

•  компаундирование — смешивание различных нефтяных остатков 

с дистиллятами и с окисленными или остаточными битумами и др.

Структура битумов

По структуре битумы относят к сложным коллоидным растворам 

асфальтенов и части смол (дисперсная фаза) в среде из нефтяных масел 
(дисперсионная среда).

Масла — жидкие углеводороды светло-желтого цвета; являются са-

мой низкомолекулярной частью битума: молекулярная масса масел ко-
леблется в диапазоне 360—500, а плотность составляет 800—870 кг/м

3

. 

Масла включают в себя парафиновые соединения нормального и изо-
строения, ароматические соединения, а также гетероорганические со-
единения, включающие атомы серы, реже азота и кислорода.

Смолы — вязкие углеводороды красновато-бурого цвета, молекуляр-

ная масса которых находится в пределах 600—1000, а плотность состав-
ляет 990—1080 кг/м

3

. Смолы относятся к высокомолекулярным органи-

ческим соединениям циклической и гетероциклической структуры 
высокой степени конденсации, связанным между собой алифатически-
ми цепями. В их состав входят, кроме углерода и водорода, кислород, 
сера, азот и другие элементы, включая металлы. Смолы являются про-
межуточными веществами между маслами и асфальтенами.

Асфальтены — твердые углеводороды черного или бурого цвета — 

продукт уплотнения смол. Молекулярная масса асфальтенов 1000—
5000, плотность более 1000 кг/м

3

.

Обычно в битумах содержится (по массе): масел — 40—60 %, смол — 

20—40 %, асфальтенов — 10—25 %.

14

Основные свойства битумов

Основными свойствами, определяющими качество битумов и деле-

ние их на марки, являются твердость, температура размягчения, рас-
тяжимость, температура вспышки.

• Твердость битума является характеристикой его структурно-меха-

нических свойств и зависит от группового состава и температуры. 
С увеличением содержания асфальтенов твердость битумов увеличива-
ется. При повышении температуры твердость снижается, при пониже-
нии — резко возрастает; при отрицательных температурах битум ста-
новится хрупким.

В соответствии с ГОСТ 11501—78 [2] твердость определяется глуби-

ной погружения иглы пенетрометра в испытуемый образец битума при 
заданной нагрузке, температуре и времени и выражается в десятых до-
лях миллиметра (0,1 мм). Чем выше твердость битума, тем меньше глу-
бина погружения иглы.

• Температура размягчения характеризует теплостойкость битума и 

степень его размягчения при нагревании. Температура размягчения 
определяется в соответствии с ГОСТ 11506—73 [4] на приборе «Кольцо 
и шар» и измеряется в градусах Цельсия (°С). Сущность метода заклю-
чается в определении температуры, при которой битум, находящийся в 
кольце заданных размеров в сосуде с водой, при нагревании воды раз-
мягчится и, перемещаясь под действием стального шарика, коснется 
нижней пластинки. От температуры размягчения зависит предельная 
температура применения битумов.

• Растяжимость битума определяется в соответствии с ГОСТ 

11505—75 [3] с помощью дуктилометра. Сущность метода заключается 
в определении максимальной длины, на которую без разрыва может рас-
тянуться битум, залитый в специальную форму («восьмерку»), раз-
двигаемую с постоянной скоростью при заданной температуре; выра-
жается в сантиметрах в момент его разрыва. Растяжимость битумов 
возрастает при увеличении содержания смол, а также с повышением 
температуры.

• Температура вспышки — температура, при которой газообразные 

продукты, выделяющиеся из битума, при нагревании образуют с воз-
духом смесь, вспыхивающую на короткое время при поднесении к ней 
пламени. Температуру вспышки определяют для установления безопас-
ности технологического режима их расплавления.