Строительные материалы
Полимерная кровля Курского вокзала Москвы:40 лет эксплуатации
Ю.П. ШУЛЬЖЕНКО, д-р техн. наук, генеральный директор,
А.Ф. ЛЕВИН, канд. техн. наук, гл. специалист, НПО «Гидрол-Руфинг» (Москва)
Место, где находится Курский вокзал, известно в исторических источниках с XVI в. под названием Кобыльская слобода. Местные горожане использовали его для выгона лошадей и скота. Здесь, на землях церкви Николая Чудотворца между большим и малым Никольскими переулками летом 1866 г. было построено первое небольшое деревянное здание пассажирского вокзала Курской железной дороги.
В 1896 г. по проекту архитектора Н. Орлова на его месте было возведено новое каменное монументальное здание – настоящее произведение архитектурного искусства (рис. 1). В 1972 г. в связи с увеличением пассажиропотока к нему со стороны фасада было дополнительно пристроено сооружение в виде просторного зала из стекла и бетона с оригинальной складчатой конструкцией покрытия. Ритм складчатого покрытия, уходящего в перспективу, должен был ассоциироваться с движением поезда (рис. 2). Складчатое покрытие выполнялось в период 1970 г.по проекту Мосгипротранса (главный архитектор Г.И. Волошинов, главный конструктор Л.А. Казачинский)
Покрытие Курского вокзала общей площадью более 14 тыс. м2 является уникальным и единственным в России. Оно состоит из 66 преднапряженных железо-бетонных складок с толщиной стенки 120 мм, длиной 45 м и массой более 60 т. По расчетной схеме каждая складка представляет собой перевернутую П-образнуюбалку на двух опорах с пролетом 27 м и двумя консолями 6 и 12 м. Опорами балок являются ригели, положенные перпендикулярно складкам на два ряда колонн.
Между складками выполнены горизонтальные светопрозрачные фонари для дневного света. Благодаря такой конструктивной схеме перекрывается большая полезная площадь. Боковые поверхности складок утеплены пенополистирольным пенопластом ПСБ-С и защищены плоским асбестоцементным листом толщиной 8 мм. Швы между листами загерметизированы тиоколовым герметиком УТ-32.
Основания складок утеплены блоками 30*30*8 см из пеностекла. Поверх блоков выполнена армированная цементно-песчаная стяжка марки 100 толщиной 25 мм. Поверхность складок покрыта полимерным мастичным составом Кровлелит.
Приступая к разработке проекта главного здания пассажирского Курского вокзала в Москве, архитекторы задались целью создать зал с большим светлым внутренним объемом. Поэтому с самого начала главное внимание авторского коллектива было обращено на основной элемент конструкции покрытия – складку. Габариты складок исключали возможность транспортировки их по городу.
Оставался единственный вариант – изготавливать складки на месте. Для этого в торцевой части стройплощадки была устроена пропарочная камера с металлическими пресс-формами. Готовые конструкции передвигали по ригелям на заданные расстояния.
После монтажа складок наступил черед кровли. Оказалось, что существующие на то время конструкции традиционных мягких и металлических кровель либо не соответствуют архитектурно-эстетическим требованиям (ритм уходящего поезда), либо не проходят «по массе».
Решение было найдено. Во ВНИИСтройполимере – головном научном центре по созданию полимерных строительных материалов зарождалось новое направление, связанное с разработкой и внедрением новых полимерных кровельных и гидроизоляционных материалов. К тому времени был накоплен достаточный опыт эксплуатации битумных материалов типа рубероидов, успевших себя серьезно дискредитировать. Имея ограниченный спектр свойств, они не могли удовлетворить эстетические и конструкционные требования архитекторов и проектировщиков здания вокзала. Специалисты «сидели на голодном пайке», так как их замыслы в области разработки новых архитектурных форм в виде
оболочек, складок, сфер, пирамид и пр. не могли быть реализованы. В этих случаях кровля становилась «пятым фасадом», видимым с земли и сверху. Кроме того, к покрытиям предъявляли требования легкости, пожаробезопасности, эксплуатационной надежности, в особенности на больших уклонах. Самые прогрессивные и перспективные направления развития полимерных кровель связаны с применением мастик.
К 1970 г. были выполнены опытные кровли на основе уникального полимера – хлорсульфополиэтилена (ХСПЭ) в городах Москва, Северодвинск, Краснотурьинск, Сумгаит. Испытания покрытий из Кровлелита в камерах искусственной погоды в течение трех лет, а также наблюдения за состоянием покрытий опытных кровель площадью от 300 до 600 м2 показали, что их долговечность соответствует не менее 15 лет эксплуатации в натурных условиях. В основу оценки надежности покрытий был положен принцип сохранения эластичности и адгезионной прочности.
До тех пор пока покрытие эластично, оно сохраняет свои гидроизоляционные свойства. Утрате эластичности сопутствуют процессы нарастания хрупкости и растрескивания. Ввиду важности и ответственности складчатой конструкции покрытия на строящемся объекте специалистами ВНИИСтройполимер была разработана методика оценки надежности полимерных слоев на модельном элементе конструкции. С этой целью, а также для отработки технологии монтажа утеплителя Мострансстрой предоставил ВНИИСтройполимеру фрагмент железобетонной складки, выполненный в масштабе1:3. Фрагмент складки закрыли с торцов листами толстого оргстекла (6 мм).
Периметр герметизировали. Объем между стеклами заливали водой высотой слоя 30 см. Выполненную конструкцию устанавливали на специальную тележку и транспортировали в морозильную камеру для замораживаний (до -40оС), а затем оттаиваний. Замораживание проводили до образования массивного льда по всей глубине. После 2 сут замораживания фрагмент извлекали из камеры и подвергали оттаиванию при нормальных условиях (при 20±2оС) также в течение 2 сут. Во время оттаивания происходило расширение и всплытие льда; при этом возникали нарушения целостности покрытий в виде набуханий, отслаиваний, трещин. В процессе испытаний было опробовано более 6 различных составов полимерных кровельных покрытий, в том числе латексные составы (водные дисперсии композиций различных каучуков), подобраны защитные окрасочные составы для ПСБ-С.
Лучшие результаты получены при испытаниях покрытий из мастичных составов Кровлелит. Эти составы представляют собой раствор полимерных композиций, состоящий из пленкообразующего полимера ХСПЭ, наполнителей, растворителя, вулканизующих агентов и спецдобавок. В зависимости от состава показатели свойств варьировались в широком диапазоне (таблица). Важным преимуществом мастичного покрытия Кровлелит явилась технологичность его устройства.
Мастику наносят способом окрасочной технологии, в том числе высокопроизводительным безвоздушным напылением. В 70-е гг. таких установок в СССР не было, поэтому кровельное покрытие Курского вокзала делали валиками. В лакокрасочной технологии считается, что чем больше слоев, тем качественнее покрытие; при этом покрытие, содержащее растворитель, должно быть выполнено не менее чем за 3 нанесения. В данном случае покрытие общей толщиной 0,8 мм было достигнуто за 4 нанесения. Опыт устройства мастичной кровли Курского вокзала показал, что применение Кровлелита позволяет:
– снизить массу кровли по сравнению с традиционными битумными материалами в 15–20 раз;
– наносить водоизоляционные покрытия по поверхностям любых уклонов и конфигураций;
– радикально решить проблему стыков и сопряжений;
– повысить эксплуатационную надежность и долговечность кровли за счет бесшовности получаемого покрытия;
– создать огнестойкие покрытия, отвечающие современным требованиям пожарной безопасности;
– выполнять кровельные работы всесезонно.
С начала работ по устройству кровли разработчик гарантировал ее долговечность – 15 лет. Однако после 39 лет эксплуатации оказалось, что покрытие, выполненное из Кровлелита, сохранило свою эластичность и адгезию к основанию. В течение 10 лет после сдачи кровли ВНИИСтройполимер вел ежегодные наблюдения за ее состоянием.
В некоторых местах образовались вздутия диаметром 3–8 см и отслоения. Такие дефекты образовывала испаряющаяся «запечатанная» влага. Следует отметить, что кровельные работы выполняли в осенний период 1971 г. Вследствие осадков пеностекло и стяжка оказывались увлажненными. В нарушение действующих норм Кровлелит наносили спешно, на увлажненное основание, иногда без надлежащей сушки. В этой связи в некоторых местах вместо 0,8 мм толщина покрытия составила 0,4 мм.
ВНИИСтройполимер выступал против нанесения мастики на влажное основание, о чем имеются записи в журналах работ. Вокзал был сдан в эксплуатацию летом – осенью 1971 г. Неоднократные предложения ВНИИСтройполимер руководству вокзала по проведению ремонта игнорировались, так как высококачественный железобетон складок не пропускал воду внутрь помещений и протечек не было. По прошествии примерно 20 лет эксплуатации появились протечки, преимущественно в местах примыканий светопрозрачных фонарей. Руководство вокзала без проведения квалифицированного обследования, в обход ВНИИСтройполимера организовало ремонт кровли путем наклейки на основания складок недолговечного рубероида на картонной основе, который через три года утратил свою гидроизоляционную функцию. При этом на боковые поверхности складок местами нанесли битуминозный мастичный состав, который вследствие диффузии и последующего пузырения полностью отделился от асбестоцементного основания. На этих участках произошло полное разрушение водоизоляционной оболочки.
Никаких серьезных работ по обследованию этой кровли в течение более 35 лет после приемки в эксплуатацию не проводили. В 2006, 2007 и 2008 гг. ООО НПО «Гидрол-Руфинг» и ООО «Стройпроектзащита» выполнили инструментальные натурные обследования складчатого покрытия здания Курского вокзала, в результате чего была установлена закономерность изменения во времени несущей способности складок конструкции, что в ближайшие годы было достаточным для предотвращения аварийного обрушения покрытия.
В результате вскрытий отобрали пробы материалов и определили их влагосодержание. В частности, было установлено, что влагосодержание цементно-песчаной стяжки и пеностекла внутри основания складки существенно превышает значения, допустимые СНиП, а в некоторых местах влажность материалов соответствует состоянию полного влагонасыщения с наличием свободной влаги, которая перемещалась по уклону покрытия.
Наибольшее количество дефектов кровельного ковра было обнаружено на нижних и верхних поверхностях складок. Особенно неблагополучное состояние было в
горизонтальной части дна складок. Здесь кровельный ковер, выполненный из рубероида на битумной мастике, был полностью разрушен. На нем произрастали мох, трава и деревья.
Места сопряжений кровли верхней части складок и их наклонных поверхностей, ранее изолированные битумной мастикой с армированием лентами стеклоткани, к моменту обследования, находились полностью в разрушенном состоянии. Мастичный состав выветрился и стеклоткань была оголена. Наиболее наглядно результат этого процесса был виден в местах расположения крепежных винтов (рис. 4).
Вместе с тем кровля боковых наклонных поверхностей складок, выполненная из Кровлелита, за исключением наружной консольной части некоторых складок, находилась в хорошем состоянии (рис. 5). Северные складки сохранились лучше южных. Последние имели на своей поверхности местные отрывы и вздутия диаметром 12–150 мм. По экспертной оценке общая площадь дефектов на южных поверхностях составила не более 5%, а на северных – не более 0,5%.
Стыки асбестоцементных листов, выполненные с помощью герметика УТ-32, находятся в хорошем состоянии, герметик сохранил свою эластичность и адгезию к кромкам листов, трещины отсутствуют. По результатам обследований 2007 г. было разработано несколько вариантов восстановительного ремонта покрытия, в том числе предусматривающих удаление переувлажненных материалов, дополнительное утепление конструкции крыши.
В процессе выполнения восстановительного ремонта покрытия летом 2008 г. в связи с резким подорожанием услуг по вывозу на свалки и захоронению демонтируемых материалов пришлось пересмотреть варианты ремонта, разработанные в 2007 г., и найти решение по сушке материалов путем устройства в толще конструкции вентилируемых наружным воздухом каналов с установкой кровельных аэраторов (рис. 6, 7).
Количество аэраторов – по 6 шт. в каждой складке, размеры сечений вентилируемых каналов были рассчитаны канд. техн. наук Н.Н. Щербаком. Было показано, что опасность сверхнормативного влагосодержания стяжки (2 кг/м2) и пеностекла (4,3 кг/м2) состоит в неизбежном перемещении влаги в зимний период под новый водоизоляционный ковер с возможностью образования вздутий.
Также указано, что максимальной осушающей способностью обладает вентилируемый канал прямоугольной формы в толще разрушенной стяжки. Для предотвращения обрушения стенок этого канала во время его устройства и последующей эксплуатации внутрь была вставлена разрезанная пополам в продольном направлении гофрированная дренажная труба диаметром 65 мм. Работоспособность вентилируемой системы проверяли замерами влажности воздуха вне и вблизи аэраторов при снятой с него крышке. Влажность вблизи аэраторов была на 20–30%выше наружного воздуха. Эффективная работа вентилируемой системы была подтверждена зимним обследованием, проведенным в 2010 г. Вокруг аэраторов происходит интесивное таяние снега, и на юго-восточных торцах складок отсутствуют наледи (рис. 8).
Поскольку стеклопакеты фонарей были разгерметизированы, поверхность их стекол загрязнена и более 50% площади закрыто различными кровельными материалами, было принято решение накрыть их поверхность материалом Элион-Супер с надежной приклейкой мастикой Унимаст-У к горизонтальной и боковым поверхностям верхних частей складок (рис. 9).
Как показал 40-летний опыт эксплуатации, ранее прогнозируемый опыт долговечности кровли декларировался на уровне 15 лет, а реальная долговечность составила более 37 лет. Учитывая, что при ремонте использованы полимерные материалы нового поколения заводского изготовления, есть реальная предпосылка ожидать, что долговечность обновленной кровли будет не менее достигнутой.
Извлечение магнитных минералов из стекольных песков Ушинского месторождения.
А.Д. ЕГОРОВ, д-р истор. наук, профессор, Ивановский государственный архитектурно-строительный университет
Месторождение кварцевых песков Ушинское (Рязанская обл.) детально изучено с точки зрения минерального состава, для него разработана технология обогащения полезного ископаемого [2].
Целью настоящего исследования является выбор оборудования для эффективной магнитной сепарации. Для этого магнитная сепарация одних и тех же продуктов проводилась в сепараторах разных марок –МБСОУ-164/200, СМВИ (российского производства) и сепараторе типа СМРС (украинского производства).
Магнитной сепарации подвергались: – рабочая фракция (– 0,8 мм), полученная сухим рассевом исходных песков по зерну 0,8 мм; – зернистая фракция (– 0,8 мм + 0,1 мм), полученная после промывки рабочей фракции;
– концентрат (- 0,8 мм + 0,1 мм) после интенсивной оттирки зернистой фракции в оттирочной машине И1.
После этого определялся состав хвостов магнитной сепарации.
Минералогический анализ магнитных фракций выполнялся с помощью оптического микроскопа МБС-9. Для этого магнитные фракции рассевались по крупности: +0,5; +0,25; +0,1; –0,1 мм. Из каждой фракции отбиралось не менее 100 зерен для подсчета минералов линейным способом. При минералогическом анализе было выделено более 30 минералов и разновидностей пород.
Развернутый анализ легкой, тяжелой и магнитных фракций кварцевых песков Ушинского месторождения приведен в [4]. Детальный анализ проведен на материале пробы Rp-6, наиболее засоренной железосодержащими минералами. Магнитная фракция пробы Rp-6 в основном сложена кварцем с мельчайшими чешуйками биотита, глауконитом разных генераций и ожелезненным кварцем из алевропесчаников с железистым цементом. Содержание магнитной фракции в пересчете на пробу для различных продуктов обогащения, полученных на различных сепараторах, колеблется от 0,42 до 2,8%.
Для доведения кварцевого песка до требований ГОСТ 22551–77* по содержанию железа магнитная сепарация проводилась на каждом аппарате дважды или трижды (табл. 1).
Хвосты магнитной сепарации первой стадии далее названы «магнитная фракция 1», хвосты второй стадии – «магнитная фракция 2», хвосты третьей стадии – «магнитная фракция 3». Немагнитные фракции, полученные из концентрата после интенсивной оттирки, удовлетворяют требованиям ГОСТ 22551–77* «Песок кварцевый, молотые песчаник, кварц и жильный кварц для стекольной промышленности» по содержанию железа на бесцветное стекло (Fe2O3 < 0,03%). Так как химический состав не определяет минерального (вещественного) состава магнитных и немагнитных продуктов, с целью определения критериев выбора обогатительного оборудования был проведен минералогический анализ магнитных фракций. При этом выявлены изменения в их минеральном составе, обусловленные влиянием различных обогатительных процессов и различного оборудования. На сепараторе МБСОУ-164/200 испытывались: проба рабочей фракции –0,8 мм кварцевого песка и проба концентрата после интенсивной оттирки фракции –0,8 +0,1 мм. Каждая проба подвергалась магнитной сепарации дважды.
На магнитном сепараторе СМВИ испытывались: зернистая фракция и концентрат после интенсивной оттирки. Каждая проба подвергалась магнитной сепарации трижды с проведением минералогического анализа магнитных фракций всех стадий сепарации. Минеральный состав хвостов магнитной сепарации зернистой фракции (табл. 2 и рисунок) сходен с таковым рабочей фракции, хотя магнитные фракции, полученные при сепарации зернистой фракции, характеризуются несколько более пестрым составом, чем аналогичные продукты рабочей фракции.
Магнитная фракция 1 состоит более чем наполовину из зерен глауконита и глауконитовых пород. Другой составляющей для этого продукта являются зерна кварца с мельчайшими чешуйками биотита, их содержание растет по мере уменьшения размера зерна от 20 до 30%. В магнитных фракциях 2 и 3 прослеживается увеличение доли кварца с включениями биотита (до 50%), обломков алевропесчаника с железистым цементом (до 10–15%) и уменьшение доли глауконита (в магнитной фракции 2 до 25%, а в магнитной фракции 3 до 10%). Также в магнитной фракции 2 увеличивается содержание биотита до 8–10% и зерен микрокварцитов с гематитом до 15%. В магнитной фракции 3 содержание этих минеральных форм уменьшается до 5 и 7% соответственно. Таким образом, первая стадия сепарации извлекает в основном глауконит, а последующие стадии – в большей степени кварц с включениями биотита.
Зерна глауконита (твердость 2–3) при оттирке измельчаются зернами кварца (твердость 7) и уходят со шламами. Поэтому минеральный состав хвостов магнитной сепарации после оттирки характеризуется почти полным отсутствием глауконита и глауконитсодержащих пород (табл. 2 и рис. 1). Главными минералами хвостов оттертой пробы являются кварц с мельчайшими чешуйками биотита и кварц из песчаников с железистым цементом. Суммарное содержание этих компонентов увеличивается в хвостах второй стадии сепарации до 35–45%, а в хвостах третьей стадии – даже до 50–60%. При этом на первой стадии сепарации выделяется большое количество граната (до 40% зерен крупностью –0,25 +0,1 мм) и микрокварцитов с гематитом (до 10%).
На магнитном сепараторе типа СМРС были исследованы зернистая фракция и концентрат после интенсивной оттирки.
Магнитная фракция этой серии опытов содержит 20% кварца с мельчайшими чешуйками биотита и 60% глауконита. На 2-й стадии соотношение этих минералов меняется, а глауконит и обломки глауконитсодержащих пород составляют около 7%. Содержание кварца с чешуйками биотита составляет более 56%, кварца из песчаников с железистым цементом и обломков этих пород более 21%.
При сравнении магнитных фракций, полученных на сепараторе типа СМРС, и таких же продуктов, полученных на сепараторах МБСОУ и СМВИ, видно, что они сильно отличаются друг от друга. Суммарный выход на пробу глауконита по двум стадиям сепарации составляет для всех трех аппаратов около 0,6%, а суммарный выход кварца с чешуйками биотита для сепараторов МБСОУ и СМВИ практически вчетверо (0,2%) меньше, чем для СМРС (0,8%).
Хвосты магнитной сепарации концентрата после интенсивной оттирки (табл. 2), исследованные на магнитном сепараторе типа СМРС, содержат еще больше кварцевых составляющих, чем аналогичные продукты, полученные на сепараторе СМВИ. Суммарный выход глауконита(после двух стадий обогащения) на сепараторе СМРС несколько выше, чем на СМВИ (0,022 и 0,013% соответственно). Но при этом суммарный выход кварцевых составляющих (кварца с чешуйками биотита, кварца из железистых песчаников и обломков этих пород, а также микрокварцитов с гематитом) в шесть с половиной раз больше (1,542 и 0,239% соответственно). Кроме того, общий выход хвостов на СМРС (после двух стадий сепарации) в четыре с половиной раза больше, чем на СМВИ (1,86 и 0,42% соответственно). После трех стадий разрыв увеличивается до 7 раз (3,26 и 0,47% соответственно). На фоне этих изменений химический анализ (табл. 1) не показывает никакой разницы, так как содержание железа в немагнитной фракции 0,027% для СМРС и 0,026% для СМВИ. Рисунок и табл. 2 хорошо иллюстрируют тот факт, что минеральные формы, извлекаемые при магнитной сепарации, делятся на несколько групп по выходам на пробу. К первой группе относятся кварцевые минералы и породы, а также глауконит. Их содержание в расчете на пробу достигает 0,2–0,9%. Вторую группу составляют микрокварциты с гематитом, биотит, гранат, ставролит, гематит (магнетит), их содержание составляет 0,05–0,1% в расчете на пробу. В третью группу входят остальные минералы – хлорит, кианит, турмалин, рутил, светлые слюды, полевые шпаты, лимонит, роговая обманка, пироксен, содержание которых не превышает 0,01%. Такие минералы, как силлиманит, апатит, циркон, не содержат железа и поэтому выделяются только в тяжелую фракцию, но их содержание также не превышает 0,01% в расчете на пробу.
Сравнение магнитных фракций разной степени обогащения, полученных на различных сепараторах, показывает, что магнитные фракции непромытой пробы и проб, прошедших промывку, содержат практически одинаковое количество глауконита – около 0,6%. В то время как в легкой фракции в составе зерен разной крупности его доля составляет от 10 до 25%, а выход на пробу – более 11%. Ранее [3] было показано, что при магнитной сепарации этих продуктов извлекается только небольшая доля глауконита и немагнитная фракция содержит еще много железа (более 0,04 %). Требованиям ГОСТ 22551 на бесцветное стекло удовлетворяют немагнитные фракции проб 3, прошедших интенсивную оттирку и сепарацию на всех приборах. Но сепараторы МБСОУ 164/200 и СМВИ предпочтительнее, так как при одной и той же степени очистки кварцевых песков выход магнитной фракции на этих приборах в несколько раз меньше, чем на сепараторе СМРС.
Таким образом:
- Последовательное проведение операций промывки, интенсивной оттирки и магнитной сепарации позволяет получить немагнитный концентрат, содержащий менее 0,03% Fe2O3
- Минералогический анализ немагнитных и магнитных продуктов, полученных на различных сепараторах, является эффективным методом определения извлекаемости различных минеральных форм в магнитную фракцию кварцевых песков Ушинского месторождения.
- Исследование немагнитных и магнитных продуктов показало, что эффективность сепарации на приборах СМВИ и МБСОУ 164/200 гораздо выше, чем на сепараторах типа СМРС.
Строительные материалы для экологического домостроения в сельской местности
Т.А. СТАДНИК, экономист, Новосибирский государственный аграрный университет
В Сибири жилищная проблема значительно острее, чем в остальной России, причем она усугубляется проблемами эксплуатации из-за сурового климата. В сельских районах жилье в основном имеет низкие качественные характеристики и недостаточную комфортность.
В настоящее время существует проблема создания дешевого экологичного (благоприятного для человека и окружающей среды) жилья для жителей сельских районов. Еще к 2005 г. в Сибири нужно было построить 2,1 млн индивидуальных домов и квартир современного уровня (средняя площадь дома принята 74м2) [1]. Однако эта программа не выполнена, в том числе из-за отсутствия необходимых доступных для сельских жителей строительных материалов и технологий строительства.
Одним из основных количественных критериев выбора строительных материалов для малоэтажного строительства с точки зрения принципов устойчивого развития является энергия полного жизненного цикла материалов.
В целом на производство материалов в мире тратится до 20% топлива, и строительные материалы составляют их большую часть. В развитых странах на производство строительных материалов тратится до 70% общей энергии, идущей на строительство.
Стоимость материалов складывается в основном из стоимости извлечения сырья из экосистемы, стоимости обработки и транспортировки. Чем большие изменения претерпевает структура исходных материалов, тем больше тратится энергии и тем выше стоимость получаемых строительных материалов.
Затраты энергии на строительство дома могут быть уменьшены при оптимальном проектировании и выборе материалов.
Особое внимание при выборе материалов для сельского строительства должно уделяться таким показателям, как доступность, долговечность и возможность вторичного использования или несложной утилизации материалов.
Древесина — практически повсеместно доступный возобновляемый природный ресурс. Изделия из нее относятся к малоэнергоемким материалам, отходы можно эффективно использовать, а материалы, отслужившие свой срок, легко утилизировать. Как конструкционный материал для строительства жилых домов древесина наиболее эффективна с энергетической точки зрения.
Древесина имеет лучшее отношение прочности к массе, т. е. коэффициент конструктивного качества.
Высокий уровень стандартизации позволяет организовать серийное производство высококачественных унифицированных изделий из древесины, в несколько раз ускоряющих сборку жилых домов. В США и странах Европы, а также в некоторых регионах России налажено производство сборных домов из древесины высокой степени заводской готовности. Созданы также альбомы типовых проектов, с помощью которых сельские жители могут самостоятельно подбирать необходимые материалы и вести строительство собственными силами.
Все большее применение в строительстве находят деревянные изделия с улучшенными характеристиками после их химической обработки и другие композиционные материалы на основе низкосортной древесины либо отходов. Такие изделия часто обладают более высокими эксплуатационными характеристиками, чем изделия из массива древесины. Примером может служить клееный брус.
Обработка, использование, утилизация отходов и восстановление древесины легко организуются в замкнутый безотходный цикл. Все отходы древесины нетоксичны. Энергетические загрязнения атмосферы углекислым газом при добыче, обработке и транспортировке древесины могут быть компенсированы выращиванием деревьев в количестве, достаточном для его поглощения.
Отметим, что в одной из самых индустриально развитых стран мира США — древесина и материалы на ее основе остаются доминирующими в жилищном домостроении, 90% новых односемейных домов строится с использованием древесины как основного конструкционного материала.
В России и особенно в Сибири древесина еще не пользуется тем вниманием, которого заслуживает.
Следующим эффективным направлением использования местного сырья в сельском строительстве может быть применение грунта. Строительство стен домов из грунта — одна из старейших строительных технологий, до сих пор эффективно используемых во многих странах мира. Материал состоит из определенных пропорций глины, ила и заполнителей, которые распространены повсеместно.
В настоящее время выявлено более 15 технических приемов по использованию грунта в строительстве, которые подразделяют на три группы: использование грунта для монолитного строительства; для изготовления грунтоблоков ручным или механизированным способами; в качестве составной части каркасных структур.
Стены домов возводятся либо с помощью опалубки и постепенного заполнения ее увлажненным и трамбуемым грунтом, либо предварительно из грунта изготавливаются и высушиваются в естественных условиях грунтоблоки, а затем стены выкладываются с использованием раствора из того же грунта. Преимущества стен из грунта состоят в большой тепловой массе и однородности стены.
Правильно спроектированные и построенные здания из грунта могут быть достаточно долговечны и энергоэффективны. Это подтверждается и современным опытом строительства, и обследованиями старых построек. Например, двухэтажный Приоратский дворец, построенный по проекту архитектора Н.А. Львова в Гатчине под Санкт-Петербургом в конце XVIII в., находится в удовлетворительном состоянии (см. рисунок).
По данным международной ассоциации BASIN, в домах, построенных из грунта, проживают более 1,7 млрд человек. В США, Франции, Италии в рамках различных государственных программ построены и успешно эксплуатируются целые поселки из грунтоматериалов.
Расход энергии на изготовление грунтоматериалов незначителен при достаточно высокой доле ручного труда. На отечественном рынке имеются серийно выпускаемые машины и специальная оснастка для производства грунтоблоков, например фирмы «Русские качели».
Утилизация материала после окончания срока службы тоже практически не требует энергозатрат и не представляет экологических проблем.
Особое место в сельском строительстве занимают растительные материалы: солома, полова, камыш, торф, тростник. Они в основном используются как заполнители в известково-глиняных смесях. В начале XIX в. строительство из соломы получило развитие в штате Небраска (США) после изобретения парового прессующего оборудования. Спрессованная и увязанная в одинаковые брикеты солома оказалась приемлемым строительным материалом. За неимением других строительных материалов он быстро стал популярен в тех краях. Современные исследования показали, что если прессованные соломенные блоки защитить от влаги, то можно строить жилые дома и хозяйственные постройки с длительным сроком эксплуатации, достаточно энергоэффективные, с комфортным внутренним климатом. Сохранились столетние строения в удовлетворительном состоянии. В 30-х гг. XIX в. строительство их было прекращено из-за быстрого распространения новых технологий.
В 80-х гг. ХХ в. в США началось возрождение этого забытого способа строительства, которое отвечает многим современным экологическим и экономическим требованиям. Огромное количество соломы в зерновых сельскохозяйственных районах, в том числе и в России, сжигается на полях после уборки урожая, что приводит к нерациональным потерям энергии и выделению в атмосферу углекислого газа, сажи и других продуктов термической деструкции. В настоящее время в США действуют общественные организации, которые распространяют опыт строительства с использованием материалов из соломы в разных странах. В 1997 г. в Новосибирском академгородке был проведен семинар, на котором была продемонстрирована технология строительства стен из прессованной соломы. Достоинствами прессованных соломенных блоков являются их дешевизна, достаточно высокая несущая способность, высокое тепловое сопротивление. К недостаткам относятся горючесть и необходимость обязательной наружной и внутренней отделки.
Второе рождение переживает также технология устройства соломенной кровли. Современные огнезащитные и гидрофобные пропитки позволяют существенно повысить долговечность и надежность этого ставшего экзотическим строительного материала.
Энергетические затраты на производство соломы незначительны, так как она является отходом производства зерна и ее использование в качестве утеплителя или для производства блоков можно рассматривать как звено в цикле безотходного производства. После окончания срока использования путем компостирования изделия из соломы могут быть превращены в удобрения, которые очень ценны благодаря высокому содержанию углерода.
Совместная разработка специалистов Бежецкого опытно-экспериментального завода и института Тверьгражданпроект — торфоблоки «Геокар» [2], названные в честь последнего министра строительства СССР Г.А. Караваева, — теплоизоляционно-конструкционный материал. Его получают прессованием смеси торфяного связующего, опилок, стружки или льняной костры и последующей сушкой в сушильной камере или естественных условиях. Блоки «Геокар» кроме достаточно высокой прочности и низкой теплопроводности обладают уникальными бактерицидными свойствами. Оборудование для производства торфоблоков выпускается серийно.
Перспективным материалом для сельского строительства является легкий бетон с заполнителем из отходов деревообработки и сельскохозяйственного производства [3]. Специальные составы полимерсиликатных композиций надежно защищают цементный камень от разрушения под воздействием редуцирующих веществ, выделяемых органическими заполнителями. Из легкобетонных блоков можно строить теплые, прочные, энергоэффективные, долговечные дома.
Разработана система для строительства так называемого растущего дома, которая дает возможность застройщику возводить минимально необходимое жилье, а затем по мере накопления средств или увеличения семьи пристраивать к существующему дополнительные объемы [4]. При этом на различных этапах строительства могут быть использованы различные местные материалы.
Строительство дома своими руками для жителей сельской местности всегда было главной возможностью решить жилищную проблему. Обеспечив людей необходимыми знаниями и технологиями, которые могут существенно облегчить труд и снизить затраты на строительство, можно существенно продвинуться на пути реализации программы «Доступное и комфортное жилье — гражданам России», а также перейти к строительству домов в соответствии с принципами устойчивого развития.
Список литературы
- Огородников И.А., Макарова О.Н., Дубинина Е.С. Экодом в Сибири. Обзор литературы, оригинальные разработки, рекомендации специалистов. Серия: «Экологическая библиотека ИСАР-Сибирь». Новосибирск: ИСАР-Сибирь. 2001.
- Вязовченко П.А. «Геокар» — в России есть новый эффективный теплоизоляционный материал // Строит. материалы. 1998. № 4. С. 10.
- Денисов А.С. Совершенствование технологии производства изделий из легких бетонов // Строит. материалы. 2006. № 3. С. 68—69.
- Граник Ю.Г., Браунсдорфер И.А. «Растущий» дом для растущей семьи // Строительные материалы: архитектура. 2005. № 4. С. 14—17. (Приложение к журналу «Строительные материалы». 2005. № 4.)
Устройство и ремонт плавательных бассейнов
О.А. ЛУКИНСКИЙ, профессор ГАСИС (Москва)
Рыночные отношения способствуют возрождению оздоровительных комплексов, неотъемлемой частью которых являются плавательные бассейны. Бассейн становится необходимой принадлежностью общеобразовательных школ, детских садов и различных учреждений.
Нередко проектирование и строительство бассейнов ведут неподготовленные организации. Характерные недостатки проектных решений — применение традиционной оклеечной гидроизоляции с прижимной стенкой из бетона или торкрет-штукатурки по армирующей сетке.
При выполнении защиты гидроизоляционного покрытия цементно-песчаным раствором зачастую повреждается мягкая изоляция.
Если ванна бассейна сооружается из бетона с применением напрягающего цемента без изоляции, то протечки появляются в зонах, где нарушена непрерывность бетонирования. Так, бетонирование днища бассейна, стен и пенных корытцев выполняют, как правило, раздельно в силу конструктивных особенностей и производственных условий. При этом создаются технологические швы, которые оказываются слабым местом изоляции. Характерной ошибкой является отсутствие компенсаторов между стенами ванны бассейна и обходными дорожками, так как исключается необходимое независимое их перемещение. При заполнении ванны водой трещины часто возникают в рабочих швах, в зоне пенного корытца и сопряжения стен с днищем.
Если ванна выполнена из металла с последующим нанесением раствора и облицовкой плиткой, то, как правило, через несколько лет эксплуатации отмечаются протечки из-за коррозии металла. Объем прокорродировавшего металла многократно превышает объем арматуры или металлоизоляции, что вызывает разрушение защитного покрытия и облицовки.
Если возникают протечки, то необходим оперативный ремонт, так как самозалечивание исключается, а дефекты носят необратимый характер.
Традиционные материалы и технологии гидроизоляции не обеспечивают ни надежности, ни ремонтопригодности. Зачастую это просто бесцельная трата времени и средств. В связи с этим предлагается принципиально новая технология ремонта ванн бассейнов.
В качестве основных гидроизоляционных материалов используют полиизоцианатные пропитки, мастики и полимеррастворы, разработанные ООО «ВИДИС-ПРОМ-Д» (Авдонин Ю.А., Розман Д.С.) совместно с автором.
Пропитку (грунтовку) выполняют составом, который поставляют готовым к употреблению. Полимерраствор представляет собой полиизоцианатное связующее с наполнителем и инициатором отверждения. При приготовлении полимерраствора в растворомешалку заливают связующее с наполнителем, а затем добавляют инициатор отверждения.
Вязкость полимерраствора для уплотнения щелей и каверн должна быть такой, чтобы он не вытекал из вертикальных трещин. Если каверна широкая, может потребоваться временная заклейка поверхности полимерраствора липкой лентой.
Для декоративно-защитной обмазки используют полимерраствор, наполнителем которого являются: песок мелкозернистый кварцевый, двуокись титана, пигменткраситель (по желанию заказчика). Такой полимерраствор применяют для поверхностной защиты в пенных корытцах, в швах и в зоне расположения крюков для плавающих ограждений.
Для армирования мастики рекомендуют стеклоткани на прямых замасливателях типа Т-12-41, причем для нижнего слоя толщина стеклоткани составляет 0,2—0,3 мм, а для верхнего — 0,45—0,55 мм.
Перед нанесением грунтовки старую облицовку простукивают и счищают только плохо закрепленные плитки. Затем стены ванны промывают смесью 13% раствора соляной и 2% раствора серной кислот. Через 3—5 часов стены промывают водой и счищают неровности. Расчистку трещин следует выполнять на глубину не менее 30 мм. Особенно тщательно расчищают, обеспыливают и высушивают места сопряжения металлоконструкций с бетоном — донные водовыпуски и водовыпуски в пенных корытцах.
Грунтовку — пропитку составом выполняют в два слоя безвоздушными распылителями или кистями.
Для уплотнения трещин и щелей приготавливают полимерраствор и наносят его шпателями. На такой же полимерраствор наклеивают облицовочную плитку.
Металлоконструкции в теле бетона ванны бассейна покрывают сначала грунтовкой, а затем двумя слоями состава.
Сначала облицовывают стены ванны бассейна, затем выполняют декоративно-защитное покрытие в пенных корытцах и в местах установки крюков, а только потом приступают к гидроизоляции днища ванны и его облицовки (рис. 1, 2).
Для гидроизоляции днища ванны бассейна по загрунтованной поверхности наносят два слоя состава с укладкой двух слоев армирующей стеклоткани. По второму слою стеклоткани выполняют облицовку плиткой на полимеррастворе (рис. 3).
5 6 7 8 9 10 12
Рис. 3. Гидроизоляция и облицовка днища ванны бассейна в зоне водоотвода: 1 — старый бетон днища; 2 — штукатурный слой; 3 — грунтовка -Лукар-ОП; 4, 9 — полимерраствор — Лукар-ОХ; 5 — мастика — Лукар-5; 6 — стеклоткань, 7 — мастика; 8 — утолщенная стеклоткань; 10 — облицовочная плитка; 11 — труба водоотвода; 12 — решетка
Затирку стыковых соединений плиток выполняют цветным составом высокой вязкости (полимерраствор, предельно наполненный двуокисью титана и пигментом, выбранным заказчиком). Через определенные ряды по полу укладывают плитку контрастного цвета, разделяющую ванну на плавательные дорожки, по технологии, не отличающейся от обычной укладки облицовочной плитки основного цвета.
В пенных корытцах и в зоне сопряжения водоналивной трубы со стенкой ванны бассейна производится счистка штукатурки, поэтому в этих местах должен быть утолщенный слой состава.
Гидроизоляцию обходных дорожек вокруг ванны бассейна выполняют по аналогии с гидроизоляцией днища ванны бассейна.
При замене водоотводов в пенных корытцах применяют полимерраствор.
Исследования полиизоцианатных полимеррастворов, проведенные ГАСИС совместно с ВНИИЖТ МПС, показали, что такая гидроизоляция сохраняет водонепроницаемость в течение более 25 лет и проверена не только при гидрозащите ванн бассейнов, но и при гидроизоляции конструкций метрополитена.
Высококачественный крепеж EJOT® для скатной и плоской крыши
П.С. КРЫЛОВ, ген. директор ООО «ЭЙОТ ВОСТОК» (Москва)
Компания EJOT HOLDING GmbH & Co. KG занимается производством и продажей крепежной техники. Компания берет свое начало от фирмы Адольфа Бёля, специализировавшейся на производстве шурупов и гвоздей в Южной Вестфалии (Германия). Со временем расширение и диверсификация бизнеса превратили небольшую компанию по производству шурупов в мощную бизнес-структуру, включающую 20 торговых и производственных предприятий и насчитывающую около 1900 сотрудников.
В настоящее время компания EJOT занимает лидирующие позиции на европейском рынке крепежных технологий и производит крепеж различного назначения: для устройства кровли, систем теплоизоляции и фасадов идр. Компания является членом Всемирного союза производителей крепежной техники.
Современное строительство в России характеризуется увеличением темпов возведения объектов: быстрыми темпами строятся новые жилые дома, торговые и бизнесцентры, коттеджные поселки. Этому способствует появление новых строительных технологий и материалов, обеспечивающих высокое качество и долговечность.
Важной деталью каждого объекта является конструкция крыши и, конечно, кровельный материал, который обеспечивает основную функцию — защиту от воды.
В последние годы стали активно применяться ПВХ-материалы для устройства гидроизоляции и кровли, которые характеризуются высокой долговечностью, гибкостью на холоде, эластичностью, хорошими противопожарными свойствами и др. ПВХ-мембраны используются в основном в конструкциях плоских крыш. В малоэтажном строительстве широко используется металлочерепица.
Долговечность кровли зависит от многих факторов, в том числе от способа крепления и используемого вида крепежа.
В зависимости от материала основания кровли ПВХ-мембрану вместе с теплоизоляцией можно крепить специальным тарельчатым дюбелем в случае крепления к бетонному основанию или саморезом с телескопическим пластиковым элементом в случае крепления к профилированному металлическому листу. На скатную крышу металлочерепица крепится с помощью окрашенных саморезов или саморезов с пластиковым колпачком.
Фирма ООО «ЭЙОТ ВОСТОК» — дочерняя компания немецкой фирмы EJOT HOLDING GmbH & Co. KG поставляет на российский рынок высококачественный крепеж для любых типов кровель.
Для крепления металлочерепицы, профилированных листов к металлической, деревянной обрешетке предназначены самонарезающие самосверлящие винты.
EJOT® SAPHIR серии JT2 из закаленной стали, оцинкованные гальваническим способом с покрытием толщиной не менее 10 мкм. Качество стали и покрытия позволяют использовать один и тот же винт без предварительного сверления до 11 раз. При проведении коррозионных испытаний в солевом растворе винты EJOT® SARHIR JT2 выдерживают 6 ч до появления коррозии цинкового покрытия (белой ржавчины) и 96 ч до появления коррозии металла (красной ржавчины) при воздействии сернистым газом 1 Rd до образования коррозии железа (испытания по DIN 518:1997). Срок эксплуатации таких винтов может составлять около 25 лет. Винты комплектуются с EPDM-шайбой, что в совокупности с качеством самого винта обеспечивает предохранение металлической кровли от образования пятен ржавчины. Самонарезные самосверлящие винты EJOT® SARHIR jT2 легко просверливают металлическую подконструкцию толщиной до 12 мм.
Для надежного крепления стальных и алюминиевых листов и профилей предназначены самосверлящие самонарезающие винты SAPHIR серии JT4 из нержавеющей стали, комплектующиеся при необходимости уплотнительными шайбами. Исключительной надежностью характеризуются винты EJOT® SUPER SAPHIR серии JT3 из нержавеющей стали с наконечником из закаленной стали. Срок эксплуатации таких винтов обычно составляет около 25 лет.
Для крепления ПВХ-мембраны и подкровельной теплоизоляции к профилированному стальному листу или деревянной подконструкции ООО «ЭЙОТ ВОСТОК» поставляет крепежные системы, состоящие из самосверлящего само-нарезающего винта EJOT® Climadur Dabo® SW8R с металлическим держателем EJOT® HTV либо винта EJOT Climadur Dabo® TKR/TKE c телескопическим пластиковым держателем EJOT® HTK (рис. 1).
Рис. 1. Винт EJOT Climadur Dabo® TKR c телескопическим пластиковым держателем EJOT® HTK, который позволяет передвигаться мягкому кровельному пирогу
EJOT® Climadur Dabo® SW8R и EJOT Climadur Dabo® TKR выполнены из закаленной стали с цинковым покрытием толщиной не менее 10 мкм и специальным дополнительным органическим покрытием CLIMADUr толщиной 10—15 мкм (рис. 2). Покрытие CLMADUR придает винтам матовый оттенок. Специальное покрытие позволяет использовать винт в агрессивной среде.
Рис. 2. Схема расположения слоев защитных покрытий винтов EJOT: 1 — стальной винт; 2 — защитное цинковое покрытие; 3 — специальное органическое покрытие CLIMADUR
При проведении испытаний в солевом растворе эти винты выдерживают 1000 ч до появления коррозии железа, а при воздействии сернистым газом 15 Rd — до появления коррозии железа. Толщина цинкового слоя и покрытия CLIMADUR составляют вместе до 25 мкм, что увеличивает полезный срок использования винтов до 50 лет. Это очень важно при креплении теплоизоляции, так как в местах ее соприкосновения с металлом возникает химическая реакция, которая может привести к быстрой коррозии. Покрытие CLIMADUR надежно предохраняет винт от такого воздействия.
Пластиковый телескопический держатель изготовляется из высококачественного полиамида марки Ultramid B3L или Grilon A28, который стоек к любым погодным условиям. Держатель HTK эксплуатируется при температуре —70 — +80°С, в течение нескольких минут выдерживает повышение температуры до 200°С.
Кроме того, держатель EJOT HTK и EJOT Climadur Dabo® TKR производятся на одном заводе EJOT в Германии. Геометрия отверстия ножки держателя и диаметра винта тщательно вымеряется и контролируется. Если винт и держатель произведены на разных предприятиях, при завинчивании винт может разорвать нижнюю часть ножки держателя, а соответственно привести нарушению системы, проникновению влаги и отрыву конструкции.
Для крепления кровли компания поставляет профессиональный инструмент EJOT ECOset и EJOT ECOset HTK для автоматизированной установки крепежной системы (рис. 3). Производительность инструмента высока благодаря размещению крепежных элементов в магазине. Телескопические регулируемые ручки обеспечивают удобство эксплуатации, так как он позволяет рабочим передвигаться по кровле не сгибаясь (рис. 4).
Рис. 3. Установка EJOT ECOset HTK применяется для крепления гидро-и теплоизоляции толщиной до 260 мм к основанию кровли
Рис. 4. Высокая производительность работ с установкой EJOT ECOset HTK обеспечивается эргономичностью оборудования
Производственная программа компании позволяет подбирать крепеж для любых технических задач, условий монтажа конструкций и их последующей эксплуатации.
ООО «ЭЙОТ ВОСТОК» в 2006 г. получило новые технические свидетельства Росстроя РФ № ТС-07-1384-06 и № ТС-07-1383-06, куда включены новые типы тарельчатых и анкерных дюбелей.
Тотальное озеленение кровли
Зеленое кольцо вокруг Москвы за последнее время заметно истончилось. Существовавшие много лет зеленые языки насаждений, которые начинались еще в области и в виде рощиц, парков и скверов доходили до центра, безжалостно сокращаются застройкой Подмосковья. Естественная вентиляция города нарушена, его «легкие» забиты пылью с предельно допустимой концентрацией вредных веществ. В других городах ситуация, может быть, и лучше, но и там строительный бум неуклонно сокращает площади газонов и скверов. Раз не удается сохранить то, что есть, надо использовать под озеленение каждый удобный клочок — на земле и даже на крыше.
В городах, где яркие цвета встречаются только на рекламных щитах, зеленые газоны и нарядные цветники на любом уровне — у тротуара, на террасах и кровлях — украшают и радуют глаз. Растения приносят пользу не только физическому здоровью, они оказывают положительное эстетическое и психологическое воздействие, создавая хорошее настроение.
Важный фактор воздействия созерцания зеленых массивов — деревьев, лугов и газонов — на человеческий мозг выявила и видеоэкология. Горожанин, находящийся в окружении регулярной застройки и однообразных фасадов, зачастую испытывает множество неприятных ощущений: головную боль, утомление, депрессию. Особенно в такой среде страдают дети. Спасти от стрессов и недомоганий может природный ландшафт.
Другой довод в защиту идеи устройства зеленых кровель — создание оптимального влажностного и температурного режима. Во время дождя зеленые кровли аккумулируют влагу, а в засушливый период отдают ее, оздоровляя микроклимат здания, а значит, и всего города, сокращая амплитуду суточных и сезонных колебаний температуры. Летом слой почвы защищает кровлю от перегрева, зимой это дополнительная теплозащита. К тому же зеленая кровля служит хорошей шумоизоляцией от проникновения звуков как снаружи, так и изнутри.
С каждым годом количество площадей, которые можно озеленять, только увеличивается — это плоские крыши и террасы зданий любого назначения, покрытия подземных паркингов и служебных строений, откосы эстакад.
Многие архитекторы рассматривают зеленую кровлю как эффектный и эффективный прием создания выразительной объемно-пространственной композиции. Например, в крытом конькобежном центре в Крылатском инженерно-технические службы, мастерские и другие служебные помещения размещены в озелененном откосе, который охватывает ККЦ полукольцом. Другой спортивный объект, Теннисный центр в Кунцево, имеет помимо закрытых еще три открытых корта на кровле, а его бассейн, боулинг, спортзалы и ресторан расположены под покатым холмом — кровлей с травяным покрытием.
Озелененные террасы для коллективного пользования предусмотрены в нескольких домах в центре Москвы, в застройке Ходынского поля, в жилом комплексе в Кунцево.
В Подмосковье строится поселок, у которого подъездные пути и подъезды к каждому дому располагаются под землей, под искусственными холмами, засеянными травой. Кроме того, в поселке будут построены клиф-хаусы — дома, встроенные двумя стенами в склон, который служит естественным продолжением рельефа. Их кровли тоже будут озеленять.
В средней полосе, где глубина промерзания грунта 1,4 — 1,6 м, создание на кровлях настоящих садов с кустарниками и древесными растениями достаточно проблематично: требуется эффективная теплоизоляция и глубокий, а значит тяжелый почвенный слой. Но устройство газонов и цветников с однолетниками достаточно просто: необходимы только надежная гидроизоляция и средства для ее защиты от прорастания корней.
В России единственным производителем материала для гидроизоляции зеленых кровель — Техноэласт Грин — является компания «ЭЛИОН».
Техноэласт Грин создан по уникальной технологии и рецептуре. Это рулонное наплавляемое битумно-полимерное покрытие из прочной негниющей полиэфирной основы, покрытой с двух сторон полимерно-битумным вяжущим. Оно обладает высокой эластичностью, упругостью, стойкостью к воздействию низких и высоких температур, не изменяет своих характеристик при воздействии грунтовых вод.
Исключительность нового материала заключается в сочетании механического и химического способов защиты зеленой кровли от прорастания корней растений. Механическую защиту кровли обеспечивает прочная полимерная пленка на верхней части материала, а химическую — специальная добавка, которая эффективно препятствует прорастанию корней через гидроизоляционный ковер, не причиняя вреда растениям.
Несовершенство технологий других фирм в том, что они предлагают для устройства зеленых кровель использовать два отдельных материала— гидроизоляцию и защиту от прорастания корней. В этом случае любая ошибка при монтаже, некачественно сделанные швы, смещения и недостаточные нахлесты приводят к повреждению гидроизоляционного ковра. Результат — протечки, устранить которые сложно и дорого, так как потребуется менять кровельное покрытие по всей озеленяемой площади.
Техноэласт Грин благодаря объединению двух передовых технологий лишен этого недостатка и обладает высокой эффективностью, надежностью и долговечностью. Прогнозируемый срок службы материала составляет более 40 лет при условии правильной эксплуатации кровли, в то время как аналогичные материалы служат не более 15 — 20 лет.
Зеленые кровли выполняют как традиционным, так и инверсионным способом. Для создания уклонов на кровле применяют керамзитобетон, пенополистиролбетон и другие легкие бетоны. Поверх разуклонки устраивают армированную стяжку из цементно-песчаной смеси М150, грунтованную битумным праймером.
Кровельный ковер выполняют из двух слоев гидроизоляционного материала. Для нижнего слоя применяют Техноэласт ЭПП или Техноэласт-Фикс. Если в качестве основания используют железобетонные плиты или монолит, то нижний слой из материала Техноэласт ЭПП наплавляют при помощи газовой горелки (рис. 1). Если основание — профилированный стальной лист, то используют Техноэласт-Фикс, который крепится к основанию механическим способом при помощи саморезов. Для устройства верхнего гидроизоляционного слоя применяют корнестойкий материал Техноэласт Грин.
Рис. 1. Макет фрагмента зеленой кровли: 1 — грунт; 2 — геотекстиль — геодренажная сетка; 3 — Техноэласт Грин; 4 — нижний слой гидроизоляции (Техноэласт ЭПП); 5 — битумный праймер; 6 — армированная цементно-песчаная стяжка; 7 — утеплитель; 8 — пароизоляция; 9 — бетонное основание.
Для отвода лишней воды, попадающей в грунт при поливе или во время дождя, используют дренажную полимерную мембрану Planter. Хороший способ сохранения влаги, заимствованный у природы, — добавление в почву комочков глины. Они впитывают излишек влаги, а потом постепенно отдают ее растениям.
В инверсионной эксплуатируемой кровле слой теплоизоляции находится поверх гидроизолирующих слоев, выполняющих функцию защиты здания от попадания в него влаги. При использовании такого варианта кровельного пирога применяют утеплитель, имеющий малый коэффициент водопоглощения, — экструзионный пенополистирол. Марку утеплителя выбирают исходя из действующих нагрузок. Дренажный слой для отвода излишней влаги устраивают по верхней поверхности теплоизоляционных плит. Для этого используют геодренажную композитную мембрану Polyfelt DN, представляющую собой пластиковую сетку, покрытую с обеих сторон геотекстилем. Композитная мембрана и иглопробивной геотекстиль, укладываемый под слой утеплителя, позволяют отвести влагу, поступившую внутрь конструкции. Допускается применять в качестве дренажа слой гранитного гравия толщиной не менее 50 мм, уложенный между двумя слоями иглопробивного геотекстиля. Перед укладкой цементно-песчаной стяжки поверхность композитной мембраны необходимо закрыть пергамином или рубероидом, образующим разделительный слой. Разделительный слой не позволяет композитной мембране забиться цементным молоком. Инверсионная система более надежна, так как имеет многослойную защиту от протечек.
Повышенное внимание следует уделять местам примыканий к вертикальным поверхностям. В этом случае кровельный ковер заводится на стенки на 15 — 20 см выше уровня газона.
Для создания почвенного слоя рекомендуется использовать специальный субстрат, который легче натурального грунта, хорошо впитывает влагу и содержит все необходимые растениям питательные вещества. Посадочный материал — однолетние и многолетние растения с мочковидными корнями.
Устройство зеленых кровель предоставляет возможность получения дополнительных площадей для обустройства рекреационных зон в условиях стесненной городской и пригородной застройки. В арсенале проектировщиков и строителей есть все для того, чтобы превратить наши города и поселки в цветущие сады.
Перспективы поверхностного усиления полимерных строительных материалов методом диффузионной модификации
В.Х. ФАХРУТДИНОВА, канд. хим. наук,
Н.В. МАЙСУРАДЗЕ, канд. техн. наук, В.Г ХОЗИН, д-р техн. наук, Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Поверхностные свойства полимерных материалов играют определяющую роль в случаях, когда конструкции или их детали работают в агрессивных средах, подвергаются абразивному износу, трению, царапанию, тепловому воздействию или облучению. Для обеспечения надежности и долговечности при эксплуатации в этих условиях необходима структурная модификация материала, максимально усиливающая ответственную часть полимерного изделия — его поверхностный слой.
Из возможных способов наиболее эффективным является поверхностная обработка различными жидкими реагентами. В результате диффузии жидкости в полимерный материал образуется модифицированный поверхностный слой с изменяемыми по его толщине структурой и свойствами, то есть градиентный слой [1]. В этом случае создается не столько защитное покрытие, сколько новый слой модифицированного полимера с убывающей в глубину объема базового материала концентрацией модификатора. Изменяя температурно-временные параметры диффузионной пропитки, можно регулировать глубину проникания и тем самым толщину поверхностного градиентного слоя. Эффективность диффузионного метода, позволяющего заполнять низкомолекулярным веществом поры в структуре полимера, несомненна. При использовании в качестве диффузанта реакционноспособных олигомеров можно создать после их отверждения в матрице базового полимера градиентные взаимопроникающие сетки (ВПС).
Градиентные ВПС — это смеси трехмерных полимеров, концентрация компонентов которых изменяется по сечению образца. Системы такого типа могут быть получены методом последовательного отверждения, в котором набухание предварительно сформированного первого полимера в мономерах прекращают на определенной стадии, не доводя до равновесия, и проводят полимеризацию с получением второго полимера, концентрация которого в матричном полимере меняется от поверхности в его глубину. В результате формируются системы, свойства которых отличаются как от свойств индивидуальных полимеров, так и от ВПС, полученных традиционным способом. Если матричный полимер является линейным, то образуются структуры типа полуВПС.
Метод последовательного отверждения при получении композиционных материалов является, таким образом, одним из эффективных способов усиления поверхностных слоев полимеров.
Основы усиления поверхности полимерных изделий путем создания градиентных структур типа ВПС обусловлены исходной неоднородностью полимера на надмолекулярном уровне. Межглобулярные области стеклообразных полимеров имеют меньшую плотность упаковки молекул, большую дефектность, в том числе дефектные участки самих макромолекул. Именно эти слабые зоны полимерного материала и необходимо усилить. А так как они наиболее доступны для диффузионного набухания, то это создает предпосылки для модификации полимеров сорбированными отверждающимися мономерами и олигомерами.
Показатели |
Исходный ПВХ |
Объемная модификация фурановым олигомером |
Поверхностная модификация фурановым олигомером |
|
без катализатора |
с катализатором 2% SnCl2 |
|||
Содержание фуранового олигомера в ПВХ, мас. % |
— |
20 |
2 |
2 |
Температура стеклования, оС |
81 |
87 |
108 |
118 |
Разрушающее напряжение при растяжении, MПа |
49 |
60 |
68 |
65 |
Микротвердость, кг/мм2 |
18 |
4 |
38 |
58 |
Твердость по Бринеллю, МПа |
140 |
180 |
215 |
240 |
Истираемость, % |
22 |
14 |
8 |
6 |
Потери массы в дистиллированной воде 10% FeCl3 80% уксусной кислоте |
0,25 |
0,22 |
— |
0,18 |
С 90-х годов XX столетия в КазГАСу начали проводить исследования закономерностей и механизма диффузионной поверхностной модификации линейных и сетчатых полимеров реакционноспособными олигомерами для получения новых композиционных материалов градиентного типа с улучшенными эксплуатационно-техническими показателями. Разработан принципиально новый метод модификации полимеров в изделиях, позволяющий решить задачу усиления их поверхности в широких пределах регулировать свойства, в частности поверхностную твердость, износостойкость, стойкость к гидроабразивному износу и диффузионному прониканию химически агрессивных сред. Метод намного эффективнее и экономичнее объемной модификации (расход реакционноспособного модификатора сокращается в 3—10 раз). На протяжении последних 20 лет разработаны [2—7] физико-химические и химические основы технологии получения градиентных композиционных материалов на базе линейных и сетчатых полимеров (на примере поливинилхлорида и эпоксидных полимеров) путем их диффузионной модификации реакционноспособными фурановыми соединениями, приводящей к формированию усиленных поверхностных слоев со структурой взаимопроникающих сеток; выявлены особенности формирования градиентных слоев, предложены их структурные модели, учитывающие неоднородность топологической и надмолекулярной структуры базовых полимеров. При этом получены следующие результаты:
- установлены общие кинетические закономерности и особенности диффузии и сорбции фурановых олигомеров в ПВХ, определены оптимальные условия получения градиентных слоев;
- измерены термодинамические параметры систем ПВХ-фурановый олигомер, построены диаграммы их фазового состояния, выполнен их термодинамический анализ в рамках усовершенствованной теории Флори;
- установлены все виды химических превращений фурановых соединений, диффундировавших в матрицу ПВХ. Обнаружено, что образование фазы сетчатого полимера может происходить за счет каталитического действия хлористого водорода, выделяющегося при термодеструкции поливинилхлорида;
- установлен химический состав градиентных слоев и изменение концентрации фуранового олигомера в них, определен градиент структуры и свойств модифицированного ПВХ, выведены уравнения изменения свойств по толщине поверхностных слоев;
- получены количественные характеристики диффузионного набухания эпоксидных полимеров в реакционноспособных фурановых соединениях. Найдена корреляция между основными диффузионно-сорбционными параметрами (начальный коэффициент диффузии, степень набухания по массе и объему, глубина проникания и концентрация диффузанта в поверхностном слое) и топологической структурой эпоксидных полимеров;
- предложен параметр оценки эффективности поглощения модификатора сетчатым полимером, являющийся инвариантным к изменению топологической структуры и зависящий только от условий диффузионного набухания;
- показано, что эффект усиления при диффузионной модификации эпоксидных полимеров может проявляться в области малых доз сорбированного олигомера (0,3—0,6 мас. %) без его отверждения;
- предложены и экспериментально подтверждены три варианта каталитического отверждения фуранового диффузанта в поверхностных слоях эпоксидных полимеров;
- разработаны обобщающие схемы возникновения и изменения внутренних напряжений в эпоксидных покрытиях при диффузионной модификации, выявлен механизм снижения их уровня, основанный на компенсации усадочных деформаций при набухании полимерного покрытия.
Диффузионный способ введения олигомера по результатам превосходит обычную технологию «объемного» совмещения, что следует, например, из данных, приведенных в таблице для материалов из ПВХ.
Выявленные закономерности диффузионной модификации применимы не только к эпоксидным полимерам и поливинилхлориду, но и к более широкому кругу полимеров и материалов на их основе как эффективный метод поверхностного усиления. В первую очередь это касается полярных полимеров.
Дальнейшие исследования в этом направлении проводили на примере других типов полимеров, в частности линейного полиметилметакрилата и наполненных эпоксидных полимеров [8].
Для полиметилметакрилата (ПММА) — органического стекла — характерно поверхностное растрескивание (образование «серебра»), которое может привести к развитию трещин до глубины 1—2 мм и более. В условиях искусственного и естественного старения, испарения низкомолекулярных веществ, действия различных внешних факторов образуются значительные дефекты, вызывающие изменение физико-механических, оптических и других свойств органических стекол. При возникновении мелких трещин чрезвычайно важную роль играют факторы, снижающие прочность поверхностного слоя стекла. Особенно заметно влияние органических растворителей, приводящих к появлению мелких трещин — «серебра».
Создание на поверхности градиентного слоя из полиэфиракрилата путем диффузионной модификации листового ПММА олиго эфиракрилатами должно способствовать повышению теплостойкости и стойкости к действию растворителей. Ранее такие работы не проводились.
Выбор олигоэфиракрилатов для модификации обусловлен как близостью химического строения их с ПММА, так и высоким комплексом технических свойств полимеров на их основе. Для диффузионной модификации использованы этиленгликольдиметакрилат (EGDMA), триэтиленгликольдиметакрилат (TEGDMA) и полиэтиленгликольдиметакрилат с молекулярной массой 400 (PEGDMA).
Исследования показали, что чем выше молекулярная масса олигоэфиракрилата, тем меньше глубина проникания его в матрицу ПММА. Сравнение этих данных с результатами по степени набухания позволяет говорить о большей локальной концентрации в поверхностных слоях олигомеров с большей молекулярной массой (PEGDMA и TGEDMA), так как при большей степени набухания образцов глубина проникновения олигомера меньше. Экстремальная зависимость концентрации олигомера от глубины проникания, очевидно, обусловлена изменениями в структуре ПММА при диффузии олигомеров и их полимеризации в поверхностных слоях. Идентификацию образующихся структур проводили с помощью спектров ПМР. В качестве растворителей образцов использовали дейтерир о ванный ацетон. Исследованы образцы с разной степенью набухания. Обработка спектров ПМР и определение отношения интенсивности характеристических полос к базовой подтвердили факт полимеризации олигомера в поверхностных слоях ПММА, которая наблюдается только при наступлении в них «пороговой» концентрации олигомера. Локальная концентрация олигомера в поверхностных слоях, при которой начинается полимеризация, составляет 15—20 мас. %, что соответствует степени набухания полимера в олигоэфиракрилате 6—9 мас. %. При дальнейшем увеличении степени набухания доля незаполимеризованного олигомера в поверхностных слоях уменьшается ввиду его перехода в сетчатый полимер.
Таким образом, проведенные исследования структуры градиентной ПММА позволяют говорить об особенности его диффузионной модификации, выраженной в аномальной зависимости концентрации олигомера в поверхностных слоях от глубины проникания олигомера в полимер, по сравнению с ранее выявленными закономерностями по диффузионной модификации ПВХ реакционноспособными олигомерами, в частности фурановыми, в которых с увеличением глубины проникания олигомера концентрация его в поверхностных слоях ПВХ монотонно снижается. Причины такого поведения при диффузионной модификации ПММА могут быть объяснены кинетикой полимеризации олигоэфиракрилатов, протекающей по радикальному механизму и в значительной степени зависящей от вязкости среды.
Эпоксидные материалы в строительной технологии используют в основном в наполненном виде. Закономерности модификации эпоксидных полимеров в чистом виде и в наполненных композициях могут значительно различаться, поэтому они требуют специального рассмотрения. Проведены исследования по диффузионной модификации эпоксидных полимеров, полученных в присутствии дешевых активных минеральных наполнителей — шлама химводоочистки в технологии ТЭЦ (так называемый желтый мел) и цеолитсодержащей породы (ЦСП), а также, для сравнения, цемента.
«Желтый мел» содержит более 64 мас. % карбоната кальция и 24% гидроокиси магния. Прокаленный шлам имеет высокую удельную поверхность до 10000 см2/г. ЦСП — горная естественная минеральная порода с содержанием от 15 до 28 мас. % цеолита, до 20% аморфного кремнезема и до 50% глинистых компонентов. Удельная поверхность наполнителя 5000 см2/г. В качестве наполнителя использовали портландцемент марки 400 с удельной поверхностью 5000 см2/г. Наполнители вводили в количестве 5, 10, 15 и 20 мас. %.
Следует отметить, что при аналогичных условиях набухания (температура, время, природа эпоксидного полимера) для наполненных эпоксидных композитов степень набухания, в частности в фурановых олигомерах, выше, чем в ненаполненных.
Для анализа процессов диффузии традиционно применена модель «двойной сорбции». На первой стадии наблюдается более высокая скорость проникновения диф-фузантов, а на второй, более пологой, происходит медленное приближение к равновесному значению, которое может достигаться очень долго. Таким образом, при выбранных режимах эксперимента наблюдалось не равновесное, а лишь асимптотически предельное значение степени набухания. Сорбция и набухание в начальной стадии, когда фронт диффундирующего вещества не достигает центра образца, описывается больцмановским решением уравнения диффузии в полубесконечной среде. Были вычислены начальные коэффициенты диффузии олигомера. Например, для случая наполнения эпоксидных полимеров ЦСП в количестве 0, 5, 10, 15 и 20 мас. % коэффициенты диффузии фуранового олигомера при 80оС составляют соответственно 0,67-10-12; 0. 87.10-12; 0,91-10-12; 0,84-10-12; 0,69-10-12 м2/с.
Зависимость скорости диффузионного набухания от концентрации наполнителя является экстремальной. Практически при максимальных значениях коэффициента диффузии и максимальной степени набухания весь полимер переходит в состояние граничного слоя, при этом плотность полимера оказывается минимальной. Далее при увеличении концентрации наполнителя средняя плотность полимера в граничных слоях возрастает благодаря адсорбционному взаимодействию, приближаясь к плотности полимера в объеме. Именно при малом наполнении возрастает скорость диффузии олигомера.
Влияние природы наполнителя начинает сказываться при больших концентрациях, когда возрастает роль адсорбционного взаимодействия. По степени влияния наполнителей на величину набухания полимеров в фурановом олигомере их можно расположить в следующий ряд в порядке возрастания: цемент — ЦСП — «желтый мел».
Таким образом, метод диффузионной обработки наполненных эпоксидных полимеров может быть более эффективным по сравнению с ненаполненными полимерами с точки зрения увеличения степени набухания. Это позволит в значительной степени сократить технологический цикл обработки. Следует ожидать уменьшения неоднородности микрогетерогенной структуры наполненных полимеров и, как следствие, повышения физико-механических свойств.
Таким образом, на примере нескольких видов линейных и сетчатых полимеров показана эффективность весьма важного способа усиления полимерных материалов. Вышеизложенное обусловливает перспективность и целесообразность развития научных и прикладных исследований в этом направлении.
Список литературы
- Липатов Ю.С., Сергеева Л.М., Новикова О.А. Модифицирование полиамидных волокон путем образования в поверхностном слое взаимопроникающей полимерной сетки // Хим. волокна. 1983. Т. 4. С. 14—16.
- Абдрахманова Л.А., Фахрутдинова В.Х., Хозин В.Г. Поверхностная модификация изделий из ПВХ фу-рановыми олигомерами // Пласт. массы. 1993. № 1. С. 17-18.
- Абдрахманова Л.А., Хозин В.Г. Термодинамика бинарных смесей ПВХ-фурановый пластификатор // Журнал прикл. химии. 1996. Т. 69. № 3. С. 486-489.
- Хозин В.Г., Абдрахманова Л.А. Поверхностное усиление полимерных строительных материалов // Изв. вузов. Строительство. Вып. 2. 1994. С. 33-40.
- Абдрахманова Л.А., Фахрутдинова В.Х., Хозин В.Г. Обработка ПВХ-изделий реакционноспособными олигомерами // Пласт. массы. 1995. № 4. С. 30-31.
- Abdrachmanova L.A., Khozin V.G. New semi-interpenetrating networks based on vinil and furan polymers // Ukreiner Polym. Journal. 1995. Vol. 4. № 3-4. P. 193-199.
- Абдрахманова Л.А., Хозин В.Г., Майсурадзе Н.В. Разработка способа усиления эпоксидных полимерных материалов // Изв. вузов. Строительство. 1999. № 5. С. 34-39.
- Абдрахманова Л.А., Хозин В.Г. Диффузионная модификация наполненных эпоксидных полимеров // Изв. вузов. Строительство. 2001. № 9-10. C. 44-49.
Устройство зеленых кровель с применением материала Эпикром
В.В. ПОЛОЗЮК, генеральный директор ЗАО «Поликром» (г Дмитров Московской обл.)
Идея создания зеленых зон на крышах многоэтажных жилых зданий уже давно воплощается в жизнь во многих странах Западной Европы. При этом право созерцать собственный зеленый оазис на крыше здания и ухаживать за ним за рубежом стоит дорого, особенно в мегаполисах, где цена каждого квадратного метра земли высока. Недостаток площадей для озеленения в крупных городах заставляет пересмотреть традиционные взгляды на крышу как конструкцию, основная функция которой — защита здания от проникновения воды.
Так можно ли совместить надежную гидроизоляцию крыши и ландшафтный дизайн? В настоящее время для этого есть все предпосылки:
- экологическая необходимость, связанная с состоянием окружающей среды и зрительным восприятием окружающего пространства, напрямую влияющего на психологическое здоровье человека;
- наличие современных строительных материалов, позволяющих решить сложные технические вопросы устройства зеленых кровель;
- накопленный мировой опыт строительства;
- наличие отечественных паро-, тепло-, гидроизоляционных и дренажных материалов, не уступающих по качеству импортным, но в 1,5—2 раза более дешевых, что позволяет перейти к устройству зеленых кровель, в том числе и при строительстве или ремонте муниципального жилья.
Типовые решения по озеленению плоских крыш известны давно. В 2000 г. правительство Москвы и Моском-архитектура выпустили «Рекомендации по проектированию озеленения и благоустройства крыш жилых и общественных зданий и других искусственных оснований». К сожалению, в них рекомендуется устраивать сады на крышах «на ограниченном числе объектов, имеющих налаженные службы охраны и эксплуатации».
Также в рекомендациях нет ни одного упоминания о полимерных материалах. Однако для устройства зеленых кровель эта группа материалов является одной из самых перспективных.
В качестве гидроизоляционной основы для устройства зеленых крыш может применяться полимерный кровельный материал Эпикром, разработанный ЗАО «Поликром». Эпикром — эластомерный EPDM-материал выпускается из российского сырья по технологии электроннохимической вулканизации. Ниже приведены его физикотехнические характеристики, полученные при испытаниях в ЦНИИПромзданий.
Толщина, мм — 1,2
Плотность, кг/м2 — 1,63
Теплостойкость, оС — 120
Водопоглощение за 24 ч,% мас — 0,15
Условная прочность при растяжении, МПа
после изготовления — 7,2
после термостарения 14 сут при 100оС — 6,1
через 20 условных лет — 4,8
Относительное удлинение, %
после изготовления — 322
после термостарения 14 сут при 100оС — 238,3
через 20 условных лет — 120
Гибкость на брусе с радиусом закруглений 5 мм, оС
после изготовления — -62
после термостарения 14 сут при 100оС — -60
через 20 условных лет — -56
Минимальное количество слоев кровли — 1
Стоимость на 01.01.05 р/м2 — 120
После 20 условных лет эксплуатации материала Эпикром его характеристики практически соответствуют требованиям ГОСТ 30547—97 для полимерных кровельных материалов в момент производства.
При устройстве зеленых крыш гидроизоляционные материалы работают под слоем почвы, то есть в биологической среде, в которой присутствуют различные микроорганизмы. В этом случае важным фактором в пользу полимерных мембран является устойчивость материалов к биологическим воздействиям.
Конструкции плоских зеленых крыш с применением мембран Эпикром типовые, однослойные, что обусловливается высокими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками. Для повышения качества и производительности кровельных работ выпускаются гидроизоляционные ковры заводской готовности площадью до 1000 м2. При этом уделяется повышенное внимание качеству и надежности швов.
Пример конструкции традиционной инверсионной зеленой крыши приведен на рис. 1. Такая конструкция нашла применение на многих объектах и подтвердиласвою надежность при эксплуатации. Но озеленять можно не только плоские крыши. В последнее время зеленые скатные крыши, выполненные из современных полимерных гидроизоляционных материалов, становятся все более востребованными как за рубежом, так и в России.
Рис. 1. Схема устройства инверсионной плоской крыши с озеленением
Устройство скатной зеленой крыши начинается на стадии проектирования. Необходимо учитывать дополнительные нагрузки от грунта на несущие конструкции. Стропила должны быть усилены, обрешетка — сплошной, уклоны — не слишком крутыми. Необходимо также предотвратить вымывание грунта с крыши во время сильных дождей.
На сплошную обрешетку крыши укладывается предохранительный слой из геотекстиля (рис. 2). Затем укладывается заранее склеенный гидроизоляционный ковер из материала Эпикром, поверх которого еще слой геотекстиля, выполняющего функции защиты мембраны от механических повреждений и дренажа. На верхний слой геотекстиля с шагом 0,8—1 м устанавливаются металлические кронштейны для фиксации георешетки. Кронштейны свободно укладываются сразу на оба ската через конек и уравновешивают нагрузки на оба ската кровли. При укладке грунта для предохранения от вымывания его из ячеек в каждую из них укладываются куски геотекстиля, края которого заводятся на верхний край георешетки, то есть получается мешок, пропускающий излишнюю воду, но задерживающий даже мельчайшие частицы грунта.
Рис. 2. Схема устройства наклонной зеленой крыши на основе материала Эпикром
По краю ската предусмотрен водосборный лоток с воронками организованного водостока. Для предотвращения засорения лотка и водостока растительностью укладываются трубы квадратного сечения из металлической сетки ячейкой 50 мм, обтянутые геотекстилем.
Отличительной особенностью этой конструкции является свободная укладка склеенного в заводских условиях гидроизоляционного ковра. Это позволяет материалу компенсировать естественную деформацию стеновой конструкции. Особенно важно то, что кронштейны для крепления георешетки установлены свободно, без перфорации ковра, а следовательно, исключены возможности протечек.
Данная конструкция выполнена на одном из коттеджей Подмосковья в 2004 г. Использование высоконадежных полимерных кровельных материалов и качественных комплектующих при устройстве зеленых крыш, несмотря на их более высокую стоимость, экономически оправданно долговечностью материалов.
Экономическая ситуация с применением полимерных кровельных материалов достаточно оптимистична. В 1997 г. российские полимерные материалы были в два раза дороже наплавляемых битумно-полимерных, а теперь стоимость Эпикрома сравнима со стоимостью только верхнего слоя битумно-полимерного наплавляемого материала.
Учитывая долгосрочные прогнозы о сокращении объемов добычи нефти и увеличения глубины ее переработки, можно сделать вывод, что стоимость кровельных битумов в ближайшее время будет расти. Относительное удешевление материала Эпикром происходит также за счет повышения объемов производства и уменьшения энергоемкости технологии, а также за счет использования более дешевого сырья — попутного газа нефтедобычи.
Подводя итоги, следует отметить, что наряду с эстетическим удовольствием озеленение кровель без дополнительных затрат позволяет:
- предохранить от перегрева и УФ-облучения кровельные материалы, увеличивая их долговечность;
- улавливать из воздуха пыль, очищать воздух от микробов и поглощать углекислый газ;
- обеспечить годовую потребность в кислороде для 100 человек с площади газона 150 м2;
- снижать уровень шумового фона на 2—10 дБ;
- за счет медленного испарения влаги из почвы повышать влажность воздуха в городах, что благотворно влияет на здоровье человека;
- исключать быстрое распространение огня по поверхности кровли при пожарах.
По данным ОАО «Моспроект», удорожание зеленых кровель по сравнению с обычными конструкциями составляет 11—26%, или всего 0,4% от общих капиталовложений на строительство здания, а если в проекты заложить отечественные материалы, по качеству не уступающие импортным, но более дешевые, станет возможным производить озеленение кровель практически без увеличения сметной стоимости строительства.
Биодеградация строительных материалов и сооружений. Состояние, тенденции, подавление, профилактика
В.А. ВОЙТОВИЧ, канд. техн. наук, Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, Г.В. СПИРИН, инженер,
Т.Г МОНАХОВА, гл. технолог ООО НПО «Полимерстройсервис», О.Н.СМИРНОВА, канд. биол. наук, НИИХимии Нижегородского государственного университета (Нижний Новгород)
В последней четверти ушедшего века во всем мире происходило резкое увеличение видового разнообразия и численности вредных для человека и техногенных изделий существ — вирусов, микробов, микроскопических грибов.
Критерием значимости проблемы может быть то, что в Академии наук России уже давно функционирует Научный совет по биоповреждениям, а с прошлого года приступил к работе аналогичный совет при Российской академии архитектуры и строительных наук.
Разрушение материалов и изделий, происходящее в результате воздействия на них живых существ, называется биодеградацией. Если это воздействие еще в начальной стадии и не вывело материал или изделие из строя, то его называют биоповреждением; если же произошла потеря товарных качеств, то биоразрушением. Организмы, вызывающие деградацию, называют биоразрушителями, биодеструкторами.
В принципе неживую природу поражают все те же виды микроорганизмов, что и живую. Но для неживой природы самыми опасными разрушителями являются микроскопические грибы — сапрофиты.
Работами отечественных и зарубежных ученых доказано, что практически все материалы, как минеральные, так и, особенно, органические, могут подвергаться биоразрушениям, вызываемым микроорганизмами.
Из инженерных сооружений особенно быстро могут разрушаться коллекторы, по которым канализуют бытовые сточные воды. Ранее было показано [1—2], что в канализационных коллекторах, которые большей частью изготавливают из железобетонных труб, вследствие жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий образуется сероводород. Это вещество уже само по себе агрессивно по отношению к цементной матрице в железобетоне и к стальной арматуре. Но еще более агрессивна серная кислота, которая продуцируется тио-новыми бактериями, питающимися сероводородом. Под воздействием обоих факторов коррозия бетона развивается со скоростью 2—3 мм в год. Вследствие этого вместо нормативного срока службы 50 лет коллектор может выйти из строя уже через 15—20 лет.
В первую очередь в трубе разрушается верхняя часть (свод). Сероводород, продолжая образовываться, через грунт поступает в атмосферу, отравляя население. ПДК для сероводорода ниже, чем порог обоняния, так что человек, отравляясь, может и не почувствовать его запаха.
Такие разрушения канализационных коллекторов авторы неоднократно наблюдали в Нижнем Новгороде и других городах РФ.
Предотвратить эти биоразрушения можно достаточно простым и дешевым способом — подщелачивать сточную воду до рН 8,5—9 известью. Однако нигде такой способ борьбы с биоповреждением коллекторов до сих пор не используют.
В настоящее время множество исследовательских групп во всем мире пытается найти действенные средства защиты от биодеградации.
В 1970 г. в Научно-исследовательском институте химии Горьковского государственного университета был создан отдел биологических исследований. В нем были развернуты обширные исследования биодеградации самых разнообразных материалов и изучение влияния на этот процесс биоцидов — веществ, убивающих биоразрушителей.
В настоящее время в Нижнем Новгороде работает коллектив исследователей, решающих следующие задачи:
- обследование объектов, на которых замечены биоповреждения, установление их причин, идентификация видов биоразрушителей и выдача рекомендаций по подавлению этого процесса;
- изучение биоцидных свойств различных веществ;
- разработка биостойких материалов;
- синтез новых биоцидов.
К настоящему времени обследовано много десятков объектов. Приведем некоторые примеры.
Так, в помещениях одного из банков было проведено количественное определение колониеобразующих единиц (КОЕ). Так обобщенно называют споры, частицы плесени, другие зародышевые структуры — все то, что, попав на материал, может начать развиваться.
Критерием выбора помещений для обследования было наличие видимой плесени или ее запаха, отслаивание лакокрасочных покрытий (ЛКП).
Известно, что величина КОЕ в 1 м3 воздуха является интегральным критерием, позволяющим давать наиболее объективную оценку возможной глубины и скорости процесса биоразрушения материалов, эксплуатируемых в обследуемых помещениях.
Измерение КОЕ осуществляли методом седиментации на поверхность агаризованной среды Чапека — Докса, находящейся в чашках Петри, с помощью пробоотборного устройства ПУ-1Б. Эксперимент проведен в двух повторностях.
Установлено, что КОЕ превышало норму в 22 из 27 обследованных помещений, причем в некоторых из них, например в архиве, в 4—5 раз. А в туалетных комнатах это превышение составило 31 раз.
Согласно рекомендациям ученых в воздухе помещений, где находятся люди, должно быть не более 800 КОЕ в 1 м3.
Органолептическое обследование объектов, подвергшихся видимым биоповреждениям (ЛКМ, бетон, побелка, штукатурка), показало, что все они разрушены плесневыми грибами, причем в ряде мест повреждения распространились вплоть до кирпичной кладки здания.
Следует напомнить, что некоторые микроскопические грибы опасны и для людей. Они могут вызвать серьезные заболевания, которые трудно поддаются диагностике и лечению. Представители родов микромицетов — Cladosporium, Aspergillius, Mucor, Alternaria обладают аллергенным действием, проявляющимся в виде кожных реакций, воспалений и отеков слизистых оболочек, першения в горле, кашля. Известно, что некоторые представители актиномицетов могут выделять микотоксины, действие которых приводит к поражению печени и даже заболеванию раком.
В другом здании, построенном еще в начале прошлого века и отремонтированном, сотрудники стали испытывать через некоторое время недомогания — головные боли, приступы аллергии.
Оказалось, что остов здания был поражен микроскопическими грибами и при ремонте их не уничтожили, а лишь прикрыли отделочными материалами. Грибы, попав в более теплое пространство, стали развиваться интенсивнее, а их споры, попадая в дыхательные органы человека, вызвали заболевания.
Было установлено, что количество КОЕ, содержащееся в 1 м3 воздуха, составляло от 160 до 1070, причем наибольшая их концентрация была в помещениях, где воздух был очень влажным. В ряде помещений из-за плесени начали разрушаться ЛКП, побелка, известково-песчаная штукатурка.
Для подавления дальнейшего развития биоповреждений было рекомендовано устранить причины, вызывающие излишнюю влажность воздуха и ограждающих конструкций, удалить пораженные части отделочных материалов, а также кирпичной кладки, причем на всю глубину поражения, и обработать обнажившуюся поверхность биоцидом.
Однако необходимо учитывать, что такая мера может и не дать желаемых результатов, если концентрация биоцида недостаточна для подавления или он вообще не действует на данный вид микроорганизмов. Последний феномен может появляться и вследствие привыкания микроорганизмов к биоциду. Для предотвращения этого необходимо использовать биоциды различных видов. Однако и в этом случае, если нет продуманной стратегии применения, может возникнуть устойчивость микроорганизмов сразу ко многим биоцидам.
Действенным приемом, позволяющим заметно повысить эффективность обработки биоцидами, является предварительное высушивание обрабатываемых изделий, поскольку почти все виды грибов погибают при отсутствии воды. До недавнего времени эта рекомендация была мало приемлемой из-за сложности просушивания.
В настоящее время эта задача упростилась благодаря появлению микроволновых установок, специально сконструированных для таких целей. Известно, что электромагнитные волны сверхвысокой частоты проникают на всю толщину увлажненного тела и нагревают сразу всю воду. Следует отметить, что микроволны не только высушивают изделие, но и убивают находящиеся в нем микроорганизмы.
Из числа разработанных в отделе биоцидных строительных материалов можно выделить поливинилацетатную дисперсию, не загнивающую в условиях влажных тропиков [3]. Такая дисперсия была использована в тропических странах в качестве клея для фотографий. На основе такой дисперсии была разработана [4] грунтовка — преобразователь продуктов коррозии черного металла.
Некоторые материалы и ныне производятся в промышленных объемах. Например, средство «Демос» предназначено для биоцидной обработки различных материалов и изделий. Биоцидным компонентом в нем является синергетическая смесь двух четвертичных аммониевых солей. К таким материалам относятся антисептирующий и огнезащитный лак «Вупротек-1», представляющий двухупаковочную систему, состоящую из водного раствора смеси биоцидов с антипиренами и пленкообразователя на основе акриловой дисперсии; антисептическое средство «Румас», предназначенное для защиты древесины от синевы, грибов и древоточцев; акриловая водно-дисперсионная краска «Прима-3» различных цветов. В этих материалах биоцидами являются изотиазолоны в сочетании с бор- и фторсодержащими веществами.
Сочетание таких веществ в качестве биоцидов использовано впервые, поэтому были проведены испытания защищаемых ими материалов к воздействию наиболее часто встречающихся микроорганизмов.
Грибостойкость определена в соответствии с ГОСТ 9.050—75 по методу 1 на устойчивость к грибам и по методу 2 на наличие фунгицидных свойств. В качестве тест-культур использовались грибы видов: Aspergillus niger, Aspergillus terreus, Alternaria alternate, Fisarium moniliforme, Penicillium martensii, Penigillium brevicom-paktum, Penicillium chrysogenum, Penigillium ochro-chloron, Penicillium funiculosum, Trishoderma viride, Aspergillus ustus, Gliocladium virens.
Испытания показали, что степень обрастания микромицетами для всех трех материалов равнялась нулю баллов. Это означает, что материалы грибостойки.
Степень токсичности испытываемых материалов определяли по величине зоны ингибирования роста бактерий на образцах ЛКП. В качестве тест-бактерий использовались культуры: Streptococcus salivarias, Proteus vilgaris, Bacillus megaterium, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa.
Результаты показали, что радиус зоны ингибирования был не менее 5 мм, что позволяет отнести эти материалы к бактерицидным.
Еще одним материалом, разработанным [5] авторами и исследованным на устойчивость к биоповреждениям, был «Древолит®» — композиция из магнезиального цемента и древесного заполнителя.
Испытания по определению устойчивости «Древолита®» к действию грибов были проведены по ГОСТ 9.048—89, фунгицидность — по ГОСТ 9.049—91 (метод 3). Выбор тест-грибов осуществляли в соответствии с этими же ГОСТами.
Устойчивость к действию бактерий определена по стандартным методикам, основанным на интенсивности роста микроорганизмов на строительных материалах. В качестве тест-бактерий использовались, указанные выше.
Испытаниями установлено, что «Древолит®» обладает грибо- и бактериостойкостью, то есть не может быть использован этими микроорганизмами в качестве источника питания. Наряду с этим материал обладает, хотя и слабым, бактерицидным действием, то есть способностью убивать бактерии.
Список литературы
- Войтович В.А., Мокеева Л.Н. Биологическая коррозия. М.: Знание, 1988. 90 с.
- Крыленков В.А., Власов Д.Ю., Дашко Р.Э., Старцев С.А. Проблемы сохранения жилой и производственной инфраструктуры городов от биоразрушения // Инфо-строй. 2003. № 5 (II). С. 3-13.
- Анисимов А.А., Любавина Н.П., Смирнов В.Ф. Биологическая коррозия поливинилацетатной дисперсии // Микроорганизмы и низшие растения — разрушители материалов и изделий. М.: Наука. 1979. С. 57-59.
- Анисимов А.А., Войтович В.А., Смирнов В.Ф. и др. А. с. № 593476 «Состав грунта для преобразования продуктов коррозии».
- Войтович В.А., Спирин Г.В. Полы на основе магнезиальных вяжущих веществ // Строит. материалы. 2003. № 9. С. 8-9.
Долговечность защитного действия составов для древесины на основе элементоорганических соединений
Е.Н. ПОКРОВСКАЯ, д-р техн. наук, И.В. КОТЕНЁВА, инженер (МГСУ),
Ю.К. НАГАНОВСКИЙ, инженер (ВНИИПО МВД РФ)
С целью увеличения срока службы, повышения водо-, влаго, био- и огнестойкости древесину и древесные материалы модифицируют [1—3]. Наиболее широко используемым в строительстве материалом является древесина сосны. Образцы древесины сосны модифицировали фосфорорганическими (ФОС) и кремнийорганическими (КОС) соединениями, также осуществляли и последовательную модификацию ФОС и КОС.
Для модифицирования древесины использовали разбавленные растворы ФОС и КОС. Температура модифицирования — 20оС, время — 3 ч. В качестве ФОС использовали 10%-ные растворы диметилфосфита (ДМФ), трихлорэтилфосфита (ТИТ), трихлорэтилфосфата (ТХЭФ), трикрезилфосфата (ТКФ). ДМФ растворяли в воде, остальные ФОС в воде нерастворимы, для их растворения использовали СС14. В качестве КОС использовали 10%-ные растворы этилгидридсилоксана (ЭГС), тетраэтоксисилана (ТЭС), метилтриэтоксисилана (МТЭС), метилтрибутоксисилана (МТБС) и метилсиликоната натрия (МСН). МСН растворяли в воде, остальные КОС вследствие их нерастворимости в воде — в гексане.
Содержание фосфора и кремния в образцах после модифицирования определяли по методике [4]. Для определения долговечности защитных свойств модифицированной древесины проводили климатические испытания в камере погоды. Образцы выдерживали в течение трех месяцев в условиях, аналогичных 6 мес пребывания в промышленной зоне тропиков. Температуру в камере погоды не опускали ниже 30оС. Такие условия эксплуатации соответствуют 13,5 годам эксплуатации древесины в условиях умеренного климата. Влагопоглощение рассчитывали по изменению массы образцов — значения Am, %. В табл. 1 приведены результаты климатических испытаний. Водопоглощение модифицированной древесины также определяли по изменению массы образцов в течение 30 сут. Биостойкость определяли в соответствии с ГОСТ 300228.4-93 и ГОСТ 16712-71.
Для прогнозирования долговечности защитного действия составов определяли термодинамические и кинетические параметры терморазложения древесины, модифицированной ФОС и КОС. Термический анализ поверхностно модифицированной древесины проводили с использованием комплекса «Du Pont-9900». Скорость нагревания образцов 20оС/мин; температурный диапазон нагревания 25—750оС в токе воздуха, 25—550оС в токе азота.
Обработку термоаналитических кривых проводили с использованием специальных прикладных программ:
- «File Modification Utility» — для первичной обработки файлов данных;
- «General Utility» — для обработки ТГА-кривых.
Кинетические параметры вычисляли по традиционной модели деструкции твердых тел:
da/dx = Z х e(-E/RT) х (1-a)n,
где da/dx — скорость реакции; t — время; Z — предэкспонентный фактор, деленный на скорость нагрева; E — энергия активации; n — порядок реакции.
Полученные экспериментальные результаты свидетельствуют об увеличении водо-, влаго-, био- и термостойкости некоторых образцов модифицированной древесины по сравнению с необработанной.
Таблица 1
№ образцов |
ФОС-модификатор |
КОС-модификатор |
До испытаний |
После испытаний |
Am, % |
Наличие биоразрушителей |
||
P, % |
Si, % |
P, % |
Si, % |
|||||
1 |
Контрольные образцы |
— |
— |
— |
— |
18,7 |
+ |
|
2 |
ДМФ |
— |
1,2 |
— |
0,25 |
— |
8,92 |
— |
3 |
То же |
ЭГС |
0,99 |
0,3 |
0,3 |
0,12 |
10,48 |
— |
4 |
ТЭС |
1,4 |
1,5 |
0,5 |
0,33 |
21,09 |
— |
|
5 |
МТЭС |
1,64 |
1,6 |
0,56 |
0,35 |
30,36 |
— |
|
6 |
МТБС |
1,96 |
1,3 |
0,51 |
0,3 |
30,94 |
— |
|
7 |
-”- |
МСН |
1,95 |
5,1 |
0,6 |
1,7 |
1,8 |
— |
8 |
ТИТ |
— |
0,27 |
— |
следы |
— |
10,53 |
— |
9 |
То же |
ЭГС |
0,2 |
0,35 |
следы |
следы |
10,83 |
— |
10 |
—”— |
ТЭС |
0,72 |
1,07 |
0,2 |
0,16 |
13,8 |
— |
11 |
—”— |
МТЭС |
0,15 |
1,2 |
следы |
0,23 |
10,63 |
— |
12 |
—”— |
МТБС |
0,23 |
0,93 |
следы |
следы |
9,8 |
— |
13 |
—”— |
МСН |
0,23 |
2,8 |
следы |
следы |
7,8 |
— |
14 |
ТХЭФ |
— |
0,9 |
— |
0,43 |
— |
27,35 |
— |
15 |
То же |
ЭГС |
0,32 |
0,44 |
0,15 |
0,15 |
16,79 |
— |
16 |
—”— |
ТЭС |
0,5 |
1,2 |
0,25 |
0,2 |
13,61 |
— |
17 |
—”— |
МТЭС |
0,64 |
1,1 |
0,3 |
0,23 |
18,3 |
— |
18 |
—”— |
МТБС |
0,72 |
1 |
0,35 |
0,18 |
20,57 |
— |
19 |
—”— |
МСН |
0,7 |
3,2 |
0,35 |
1,7 |
15,65 |
— |
20 |
ТКФ |
— |
0,21 |
— |
следы |
следы |
15,84 |
+ |
21 |
То же |
ЭГС |
0,16 |
0,25 |
следы |
следы |
11,2 |
+ |
22 |
—”— |
ТЭС |
0,14 |
0,63 |
следы |
следы |
16,27 |
+ |
23 |
—”— |
МТЭС |
0,22 |
0,7 |
следы |
следы |
14,75 |
+ |
24 |
—”— |
МТБС |
0,23 |
0,5 |
следы |
следы |
16,9 |
+ |
25 |
—”— |
МСН |
0,21 |
1,3 |
следы |
следы |
10,04 |
+ |
26 |
— |
ЭГС |
— |
0,15 |
— |
следы |
7,1 |
+ |
27 |
— |
ТЭС |
— |
1,2 |
— |
следы |
12,1 |
+ |
28 |
— |
МТЭС |
— |
1,3 |
— |
следы |
7,9 |
+ |
29 |
— |
МТБС |
— |
1 |
— |
следы |
7,31 |
+ |
30 |
— |
МСН |
— |
2,8 |
— |
следы |
6,68 |
+ |
Таблица 2
Кинетические параметры «основного» ДТГ пика |
Материал + модификатор |
|||||||
Необработанная |
ЭГС |
ТЭС |
МСН |
ДМФ+ЭГС |
ДМФ+ТЭС |
ДМФ+МСН |
ДМФ |
|
В токе воздуха |
||||||||
Е, кДж /моль |
148,1 |
149,9 |
124,7 |
112,2 |
363 |
259,8 |
219,7 |
298,4 |
n |
0,55 |
0,56 |
0,37 |
1 |
0,84 |
0,76 |
1,35 |
1,07 |
Потеря массы в интервале 150-400оС, % |
67,8 |
66,5 |
64,3 |
52,8 |
49 |
43,4 |
49,4 |
46,7 |
Зольный остаток при 750оС, % |
0,99 |
1,5 |
2,4 |
4,2 |
4,5 |
15,3 |
13,8 |
2,3 |
Как видно из рис. 1а, б при поверхностной обработке древесины отдельно ФОС и КОС водопоглощение уменьшается в среднем на 70%. Последовательное модифицирование ФОС+КОС приводит к уменьшению водопоглощения на 60—120%. Величина водопоглощения зависит от сочетания различных классов ФОС и КОС. Наилучшие результаты получены при последовательной обработке древесины эфиром фосфористой кислоты — ДМФ и метилсиликонатом натрия — МСН (рис. 1в).
При модифицировании древесины только КОС удалось значительно снизить величину влагопоглощения, хотя водопоглощение такой древесины принимает высокие значения (рис. 1б). Наилучшие показатели водо- и влагостойкости древесины, модифицированной последовательно ДМФ и МСН. Результаты климатических испытаний образцов древесины представлены в табл. 1.
Элементный химический анализ образцов древесины до и после климатических испытаний свидетельствует о склонности к вымыванию некоторых ФОС и КОС с поверхности древесины во времени. Однако при совместной обработке ФОС+КОС после климатических испытаний элементный анализ показал наличие 30%-ного содержания фосфора от первоначального. Это характерно при использовании в качестве модификаторов эфиров фосфористой и фосфорной кислот, образцы № 3—7 и № 15—19.
По содержанию фосфора и кремния в древесине до и после климатических испытаний можно судить о долговечности защитного действия составов. Из представленных вариантов модифицирования древесины наиболее долговечными являются составы на основе ДМФ, ТХЭФ и ТЭС, МТЭС, МТБС, МСН. Из них предпочтительны составы на основе ДМФ, поскольку ДМФ растворим в воде и, при сушке не требует высоких температур и высыхает при температуре порядка 5оС и выше. ТХЭФ в воде нерастворим, для его растворения применяют органические растворители, что значительно повышает стоимость составов на его основе и ухудшает экологию при их нанесении.
В ходе климатических испытаний исследовали и биостойкость модифицированной древесины. Образцы немодифицированной древесины (контрольные) а также образцы, модифицированные только КОС, ТКФ и ТКФ+КОС, обросли колониями грибов Penicillium и Aspergillus. На образцах, модифицированных ДМФ, ТИТ, ТХЭФ и последовательно ДМФ+КОС, ТИТ+ КОС и ТХЭФ+КОС, колоний грибов не обнаружено (табл. 1). Это свидетельствует об увеличении биостойкости древесины, модифицированной эфирами фосфористой и фосфорной кислот в отличие от модифицирования древесины только КОС, которые не создают сопротивления биокоррозии.
где т — долговечность материала, т0 — период валентных колебаний в полимерной цепи, U0 — потенциальный барьер, который необходимо преодолеть для разрыва связей, k — постоянная Больцмана, Т — абсолютная температура.
Эффективная энергия активации Еа процесса терморазложения характеризует энергию разрыва связей, поэтому в первом приближении, зная Еа, используя уравнение Журкова, можно судить о долговечности полимерного материала. Эффективная энергия активации терморазложения образцов древесины (опилки), модифицированной последовательно ФОС и КОС, увеличивается по отношению к образцам, модифицированным только КОС, практически в 2 раза (табл. 2). Это свидетельствует о долговечности защитного действия составов для древесины при последовательном использовании ФОС и КОС.
Как видно из полученных данных, при термическом разложении древесины, модифицированной кремний-и фосфорорганическими соединениями, происходит значительное увеличение выхода зольного и коксового остатков. Так, зольный остаток при модифицировании последовательно ДМФ+ТЭС увеличивается более чем в 15 раз. В случае защищенной древесины происходит снижение величины потери массы в интервале температур 150—400оС. Таким образом, данные термоанализа свидетельствуют об увеличении огнезащищенности древесины при последовательном поверхностном модифицировании ФОС и КОС порядка 50%.
Совокупность полученных экспериментальных данных показывает, что последовательная обработка древесины ФОС и КОС значительно уменьшает водо- и влагопоглощение, увеличивает сопротивление биокоррозии и несколько увеличивает огнезащищенность. Прогнозировать долговечность защищенной древесины можно на основании величин эффективных энергий активации терморазложения. Результаты проведенных исследований показывают, что наилучшими являются составы на основе эфиров фосфористой кислоты, алкоксисиланов, гидридсилоксанов и силиконатов.
Список литературы
- Покровская Е.Н., Никифорова Т.П., Гефтер Е.Л. Исследование огнезащиты древесины некоторыми производными кислот фосфора // Химия древесины. 1989. № 5. С. 92-94.
- Покровская Е.Н., Сидоров В.И., Маковский Ю.Л., Осадченко И.М. Огнестойкость древесных материалов в присутствии диметилфосфита // Известия вузов. Лесной журнал. 1991. № 6. С. 57-59.
- Покровская Е.Н., Котенёва И.В. Гидрофобизация древесных материалов фосфор- и кремнийорганическими соединениями // Строит. материалы. 2003. № 5. С. 40-42.
- Н.Э. Гельман, Е.А. Терентьева, Т.М. Шанина и др. Методы количественного органического элементного микроанализа. М.: Химия. 1987. 296 с.
- Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров. М.: Химия. 1984. 279 с.
Статья взята из журнала «Строительные материалы»
Универсальная однокомпонентная полимерная мастика на водной основе
B. П. ПАУТОВ, директор, канд. техн. наук, Т.А. МАРКИНА, специалист, ООО «Экослав»,
C. Р ФИЛИППОВ, канд. хим. наук, зав. лабораторией НИФТИ, ОАО «Компания Славич» (г Переславль-Залесский Ярославской обл.)
Сегодня в строительной индустрии появляются новые строительные материалы и технологии. Их применение связано как с необходимостью ускорения и удешевления строительных работ, так и с требованием к повышению качества самих материалов.
В прессе все чаще стали появляться публикации, посвященные кровельным материалам, причем вниманию потребителя предлагаются как традиционные, давно и широко применяющиеся продукты, так и новейшие материалы.
Одним из примеров прогрессивных и динамично развивающихся современных кровельных и строительно-отделочных материалов являются мастичные материалы холодного применения. Мастики — это жидкие композиции, которые после нанесения на поверхность формируют монолитное покрытие. Мастики в зависимости от рецептуры могут использоваться так же, как клеящий состав для устройства кровельного ковра из рулонных материалов для новых кровель и для ремонта старых. Мировые тенденции указывают на рост потребления мастичных материалов на полимерной основе.
С целью определения направления исследований был проведен анализ составов и характеристик мастик, не требующих предварительного разогрева, предлагаемых в настоящее время для отечественного строительства.
Условно рынок холодных мастик можно разделить на следующие классы:
- резинобитумные и бутилкаучуковые;
- одно- и двухкомпонентные битумно-полимерные;
- одно- и двухкомпонентные полимерные.
Проанализированы битумно-полимерные мастики на органических растворителях (Ребекс-М, БКМ, Гермабутил, Славянка, Гекопрен, Рунакром), одно- и двухкомпонентные полиуретановые мастики (Герма-кров, Эластплан 1101, Гипердесмо), полимерные (Эластур), а также водно-дисперсионные полимерные мастики (ReloFlOssigeFolie и др.). При этом учитывали их стоимость, расход на 1 м2, технологичность.
С учетом анализа соотношения стоимости материалов, качества получаемых покрытий, а также общих тенденций развития европейского рынка в плане создания систем, не наносящих вреда окружающей среде, специалистами «Компании Славич» была разработана и освоена в производстве высокоэластичная кровельная и гидроизоляционная полимерная мастика «Эластолав» (ТУ 5775-068-57768318—2002) на водно-дисперсионной основе.
Эта мастика (однокомпонентная, холодного нанесения) представляет собой водную дисперсию полимерного связующего с наполнителями, пигментами и добавлением различных целевых добавок, улучшающих реологию и пленкообразование, а также обладающих антисептическими и фунгицидными свойствами. Мастика не содержит вредных для здоровья компонентов и может применяться как для наружных, так и для внутренних работ; при этом технология изготовления материала проста, экономична и экологически безопасна. Были предложены и исследованы различные рецептуры состава.
При разработке мастики в качестве полимерного связующего исследовали водные полиакриловые и поливинилацетатные дисперсии под торговой маркой Mowilith и сополимеры акрилатов и винилацетатов. Продукт весьма универсален и совместим с разного рода добавками и наполнителями. Пленки на основе этих дисперсий обеспечивают гидроизоляцию, адгезию к бетонным, деревянным, металлическим и другим покрытиям, прочность получаемых покрытий.
Образцы мастики с различными добавками и наполнителями изготовляли на лабораторном диспергаторе при перемешивании в течение 2 часов при скорости диспергирования 1000 об/мин. Отработку технологии проводили в производственных условиях ООО «Экослав» путем изготовления опытно-промышленных и промышленных партий в специально изготовленном для этих целей диспергаторе объемом 1 м3. Образцы пленочных покрытий приготовляли наливом мастики слоем 1—2 мм на стеклянную пластинку размерами 250×250 мм с антиадгезионной защитой, с бортиками высотой 3 мм с получением пленок толщиной 1—2 мм. Образцы пленок высушивали в течение 5 сут. Испытания на предел прочности и относительное удлинение при разрыве проводили на разрывной машине «Zwick» цеха «Славпак» ОАО «Компания Славич».
Технические характеристики мастики «Эластослав» и покрытия на ее основе
Содержание сухого вещества в мастике, % — 80-85
Условная вязкость мастики при 20оС, с — 70-85
Условное открытое время пленкообразования, мин — 360
Плотность, г\м3 — 1,3
Прочность сцепления с основанием из цементно-песчаного раствора, МПа — 0,5
Относительное удлинение пленки при разрыве, % — 120
Водопоглощение пленки в течение 24 ч, % — 2
Водопроницаемость при давлении 0,03 МПа в течение, ч — 1,5
Температура при нанесении мастики, оС — 5-30 без разогрева
Условная прочность при растяжении, МПа — 2,4
Устойчивость покрытия к солнечной радиации и морскому воздуху — устойчиво
Срок службы, лет
в атмосферных условиях — 15
для подземной гидроизоляции — 10
Основа дисперсии — вода
Гибкость пленки на брусе с закруглением радиусом
5 мм при температуре, оС — до -20
10 мм при температуре, оС — до -35
Время выдержки для ограниченной нагрузки, ч — 24
Условия нанесения мастики — не наносить во время дождя, допускается нанесение на влажную поверхность
Упаковка — фляги по 60 кг,
— бочки пластмассовые по 200 кг
Время гарантированного хранения, мес — 12
Исходя из требований ГОСТ России для оптимизации состава мастики было исследовано влияние различных компонентов. Так, в качестве поверхностноактивных добавок и пеногасителей были использованы добавки торговой марки BYK Chemie, обеспечивающие эффективность пеногашения в процессе перемешивания, улучшающие совместимость дисперсий с минеральными наполнителями и пигментами. Введение коалесцента — бутилдигликольацетата как вспомогательного агента для образования пленки из водных полимерных дисперсий не только снижает температуру пленкообразования, но и предотвращает чрезмерное его ускорение, приводящее к образованию усадочных трещин. Количество коалесцента составляло от 1 до 3% в пересчете от общего количества.
Одной из важных проблем при разработке составов покрытий является предотвращение биозаражения продукта как в процессе производства, так и при транспортировке и хранении. Биологическое воздействие окружающей среды на уже готовое покрытие может привести к потере его целостности в процессе эксплуатации. В качестве антисептиков были изучены и введены в состав эффективные консерванты марки Mergal, обладающие высокой степенью ингибиции роста бактерий, дрожжей, плесени.
С целью регулирования параметров влагопроницаемости, эластичности, прочности и других характеристик покрытий было исследовано влияние гидрофобизаторов, минеральных наполнителей различных марок (кальциты КНБ-5, Nordkalk, двуокись титана, тальк), пигментов отечественных и зарубежных производителей.
В результате проведенных исследований была отработана оптимальная рецептура полимерной мастики и технология ее изготовления. Полученное на основе разработанной мастики «Эластослав» кровельное и гидроизоляционное покрытие прошло испытания на соответствие требованиям ГОСТ в ОАО «ЦНИИПромзданий» и ООО «Научно-технический центр «Гидролкровля». Отсутствие органических растворителей в составе мастики, природа полимера и добавок позволяет квалифицировать конечный продукт как негорючее кровельное покрытие, не подлежащее обязательной сертификации в области пожарной безопасности, что подтверждается заключением ГПС органом сертификации «Пожтест» ФГУ ВНИИПО МЧС России № 43/ОС/2372 от 22.11.2002 г. Санитарно-эпидемиологическое заключение ГСЭС РФ №76.01.07.577.П. 000773.10.02. от 30.10.2002 г. подтверждает безопасность воздействия на организм человека и окружающую среду мастики «Эластослав».
Универсальность мастики «Эластослав» подтверждается как простотой нанесения на требуемые поверхности, так и широкой областью применения:
- создание бесшовных кровельных покрытий по ряду оснований (битумные, бетонные, деревянные, металлические, толь и др.);
- ремонт мягкой кровли без снятия существующего кровельного ковра;
- ремонт жесткой кровли путем герметизации мест протечек;
- гидроизоляция поверхностей, выполненных из гипсокартона, гипсовых штукатурок и других пористых материалов, а также общая изоляция от проникновения влаги в подвалах, обработка фундаментов, балконов и террас;
- герметизация швов, стыков, сопряжений строительных конструкций, антикоррозионная защита;
- как альтернатива герметикам для плитки для внутренних и наружных работ.
Нетканые льносодержащие изоляционные материалы для строительства
Л.А. БРАТЧЕНЯ, канд. техн. наук, В.В. ТЮТЮННИК, инженер,
Научно-исследовательский институт нетканых материалов
(г. Серпухов Московской обл.)
В современных условиях развития экономики остается приоритетным решение задач совершенствования теплоэффективных материалов для строительства. Проблемам экологической чистоты строительных материалов в последнее время уделяется значительное внимание, так как это непосредственно связано со здоровьем человека.
Помимо экологической чистоты, теплофизических и акустических характеристик теплозвукоизоляционные материалы должны быть пожаробезопасными, иметь стабильные свойства в процессе эксплуатации.
Оригинальность структур нетканых материалов позволяет наилучшим образом удовлетворить комплекс требований, предъявляемых к изоляционным материалам. Анализ информационных источников показал, что данному направлению уделяется значительное внимание производителями Финляндии, Словакии, США, Германии.
Применение натуральных волокон позволило развить новое поколение экологически чистой изоляции в строительстве на основе конопляного, сезалевого, кокосового, льняного волокон.
Лен — исконно русская культура — является одним из важнейших видов отечественного волокнистого сырья для текстильной промышленности. Ресурсы льноволокна в России составляют более 50 тыс. т, из которых только 25% пригодны для выработки тканей и трикотажа. Остальные 75% приходятся на короткий лен, не используемый для изготовления традиционной текстильной продукции. Таким образом, использование короткого льноволокна для производства нетканых изоляционных материалов имеет большое значение с точки зрения ресурсосбережения и, как показали исследования, технологически оправданно.
Проведенные испытания нетканых материалов одинаковых толщин из различного волокнистого сырья в НИИСФ показали, что использование льняного волокна в структуре теплозвукоизоляционного материала значительно повышает акустические свойства. Это объясняется уникальностью свойств льна, которых нет ни у одного натурального волокна, даже у хлопка.
Известно, что льняные материалы способны отводить тепло как во влажной, так и в сухой среде, то есть оказывать благоприятное воздействие при начинающемся перегреве. Они отражают практически весь спектр ультрафиолетового излучения и создают в помещениях полезный для человека микроклимат, повышают комфортность за счет снижения напряженности полей статического электричества. Это обусловливается отсутствием скопления электростатического заряда у льна. Имея высокие прочностные характеристики, лен обладает антисептическими и противогнилостными свойствами.
В связи с тем, что одним из основных требований, предъявляемых к строительным материалам, является их пожаробезопасность, в НИИНМ проведены работы по созданию огнестойких льносодержащих изоляционных материалов.
Достижение этой цели возможно следующим образом:
- получение теплозвукоизоляционных нетканых материалов толщиной до 20 мм путем обработки специальными составами суровых полотен;
- получение изоляционных материалов толщиной 20—50 мм путем придания огнестойких свойств натуральным и химическим волокнам до формирования волокнистого холста.
После обработки огнестойкими составами биостойкость льна ухудшается, поэтому потребовалась их дополнительная защита с помощью бактерицидных препаратов. Полиэфирные волокна обладают высокой устойчивостью к воздействию микроорганизмов, как в суровом виде, так и после обработки огнестойкими составами. Следовательно, введения бактерицидных препаратов для их обработки не требуется.
Проведенные исследования позволили получить волокна льна, которые не горят при температуре 400оС и устойчивы к воздействию микроорганизмов.
С помощью метода световой микроскопии получена достоверная картина процесса горения льносодержащего нетканого полотна. В результате контакта материала с огнем получается тонкая пленка из расплава волокон, продуктов горения и расплава кристаллов антипирена (смесь), обволакивающая волокна, которые остаются не расплавленными и не сгоревшими, в том числе и те, которые остались не покрыты веществом или покрыты очень тонким слоем. Так происходит защита волокон от дальнейшего горения.
Для выполнения функции защиты не обязательно полное и равномерное покрытие всех волокон в материале антипиренами. Достаточно локального покрытия и не для всех типов одинакового.
На рисунке представлена картина поражения микроорганизмами не обработанных (а) и обработанных (б) огнебиостойкими составами нетканых льносодержащих полотен. Оценка грибостойкости образцов производилась по ГОСТ 9.802—84 в баллах. Образец, полученный из необработанных волокон, соответствует 5 баллам, а образец, полученный из обработанных волокон, соответствует 3 баллам.
В результате проведенных исследований получены изоляционные материалы со следующими свойствами:
Поверхностная плотность, г/м2 ……………..700-1300
Толщина, мм………………………………20-50
Воздухопроницаемость, дм3/м2-с …………….200-500
Устойчивость к воздействию открытого пламени при t = 400oC
(продолжительность воздействия 4 мин) ……….негорюч
Коэффициент звукопоглощения при частоте 4000 Гц
полотно 800 г/м2………………………….0,95
полотно 1300 г/м2………………………….0,7
Устойчивость к воздействию микроорганизмов по методике фирмы «Фиат»
наличие плесени………………….не обнаружено
по ГОСТ 9.802-84, балл……………………….3
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К) …..0,037-0,044
Опыт немецких инвесторов при реализации проектов в области строительства и строительных материалов в России
Ф.-М. АДАМ, сертифицированный эксперт-консультант (Германия)
В начале 90-х годов Германия занимала лидирующие позиции по инвестициям в российскую строительную отрасль. Реализовывалась федеральная программа строительства жилья для военнослужащих. В рамках этой программы строилось не только жилье, но и домостроительные комбинаты, предприятия по производству строительных материалов и др.
Однако к 1995—1996 гг. ФРГ заметно снизила инвестиционную активность. Это было обусловлено тем, что не наступило улучшение инвестиционного климата в России, нормативная база не соответствовала мировому уровню в вопросах собственности на землю, защиты прав инвесторов, банковских кредитных отношений и др. Кроме того, на межгосударственном уровне правительство Германии практически решило свои общественно-политические и экономические задачи, обеспечив вывод российских войск из объединенной Германии. Для частного инвестора условия работы в России были достаточно жесткими и рискованными. Негативную роль в этом сыграла недостаточная и не всегда достоверная информация о ситуации на российском рынке, которую представляла своим читателям общественно-политическая пресса Германии.
Еще одним аспектом сложившейся ситуации является неравномерность распределения капитала в самой Германии. Предприниматели из новых земель (бывшая территория ГДР) в настоящее время заняты интеграцией своего бизнеса в общеевропейский рынок и не имеют свободного капитала для инвестирования за рубеж. Крупные компании Западной Германии пока не имеют острой необходимости в развитии бизнеса за счет инвестиций в Россию.
Банковские и страховые структуры Германии выдвигают малоприемлемые условия выделения инвестиционных кредитов немецким фирмам. Это сводит на нет желание потенциальных инвесторов работать в России и резко снижает число инвестиционно способных фирм. Таким образом, для инвестиционных проектов в России немецкие инвесторы в настоящее время могут использовать в основном частный капитал для самофинансирования, а этот капитал сосредоточен в основном в Западной Германии.
С другой стороны, возможности рефинансирования инвестиций через российские бюджеты различных уровней практически исчерпаны, а изменений в нормативно-правовой базе, которая могла бы вывести на инвестиционное поле российские промышленнофинансовые структуры, еще не произошло.
Существует еще и на первый взгляд тривиальная кадровая проблема. Немецких топ-менеджеров, способных качественно реализовать инвестиционный проект в российских условиях, крайне мало.
Условия российского рынка
Уже ни для кого не секрет, что Западная Европа переживает очередной кризис перепроизводства. В связи с этим основным интересом европейских предпринимателей является экспорт товаров в Россию. Однако рентабельным оказывается только экспорт наукоемких, интеллектуальноемких дорогих товаров. Перевозка товаров массового производства, особенно в дальние регионы России, экономически невыгодна. Производство товаров в России становится практически неизбежным, так как российский рынок является стратегическим не только для немецких производителей.
Подъем экономики российских регионов позволяет рассчитывать на создание льготных условий инвестирования. Однако основные фонды промышленных предприятий как объектов инвестирования и инфраструктуры населенных пунктов, в которых они находятся, настолько изношены, что это становится еще одной проблемой реализации проектов.
В настоящее время наблюдаются параллельные процессы. С одной стороны, правительства регионов, заинтересованных в привлечении инвестиций, совершенствуют нормативно-правовую базу, создают благоприятные условия для инвестиций в целом и отдельных стратегических проектов в частности. С другой стороны, наиболее активные и дальновидные зарубежные предприниматели начинают инвестиционную деятельность в России в существующих условиях, в некоторых случаях сознательно идя на дополнительные расходы.
Что думают потенциальные участники инвестиционного проекта друг о друге
Существует проблема неадекватной оценки потенциальными участниками инвестиционного процесса своего места и значения в нем. Чаще всего российские партнеры переоценивают рыночную стоимость своего вклада в инвестиционный проект. Обычно это связано с необходимостью учитывать балансовую стоимость объекта и средств производства, которые могут практически не иметь рыночной стоимости. Существенную роль играет и психологический фактор — каждый продавец хочет продать свой товар дороже.
Зарубежный инвестор недооценивает фактическую стоимость инвестиционного проекта в привязке к конкретным условиям. Также практически всегда занижается срок реализации проекта и его окупаемости. Это влечет за собой дополнительные не всегда прогнозируемые расходы, к которым инвестор может оказаться не готов.
Что делать?
В настоящее время начали складываться консалтинговые структуры, способные независимо, объективно оценить и качественно реализовать инвестиционный проект любой сложности. Например, специалисты фирмы «АДАМ: баусервис интернациональ» в совершенстве владеют немецким и русским языками, глубоко знают законодательства Германии и России, имеют необходимый пакет документов, разрешающих заниматься определенными видами деятельности как на территории России, так и Германии. Кроме этого необходимо иметь опыт работы в России, глубокие знания особенностей ментальности обеих сторон.
Это позволяет реализовать особую технологию проведения инвестиционных проектов в России.
Одним из примеров реализации инвестиционных проектов в области строительства является программа «Модуль», которая осуществлялась Министерством обороны России совместно с фирмами «Конверсия жилье» (Россия) и «БУК» (Германия) в целях строительства жилья для военнослужащих, возвращающихся из Германии. В рамках этой программы было построено более 4 тыс. квартир в 50 населенных пунктах России. Двухэтажные дома на 8—10 квартир собирались из объемно-модульных конструкций заводского изготовления. В данной программе основные материалы и конструкции экспортировались из Германии (см. рисунок).
Основная трудность реализации данной программы заключалась в том, чтобы изготовить такую конструкцию модуля, которая бы полностью соответствовала нормативно-технической базе России. Именно в этом вопросе экспертизы, проведенные специалистами фирмы «АДАМ: баусервис интернациональ», а также постоянные технические консультации сыграли важную роль при реализации данного проекта.
В настоящее время фирма «АДАМ: баусервис интернациональ» осуществляет функции заказчика от лица германского концерна «Флайдерер» при строительстве завода по производству теплоизоляционных материалов на основе стекловолокна марки «URSA» в г. Серпухове.
В этом проекте основной сложностью является то, что новая производственная линия должна быть вписана в существующее здание незавершенного строительства 90-х годов, предназначенное для других целей. Стадия проектирования и согласования документации завершается. В апреле планируется начать строительные работы и подготовку к монтажу.
Водно-дисперсионные краски для защиты стальных и Железобетонных конструкций от коррозии
В.П. ЛОБКОВСКИЙ, канд. техн. наук, гл. технолог, Н.А. ЛУКЬЯНЕНКО, директор, ООО «ПОЛИФАН-Л» (г Коломна Московской обл.)
Одним из наиболее широко применяемых на практике способов защиты различных материалов, изделий и конструкций от коррозии под воздействием атмосферы и промышленных газовоздушных сред является создание на их поверхности защитного лакокрасочного покрытия.
При этом особый интерес представляют лакокрасочные материалы (ЛКМ) экологически чистых технологий, к которым относятся, в первую очередь, водно-дисперсионные краски. Они обладают неоспоримыми преимуществами: полное отсутствие токсичных и горючих растворителей, что определяет их экологическую полноценность, пожаро- и взрывобезопасность процессов производства и нанесения; невысокая температура отверждения покрытия; безотходность производства; доступная цена.
Водно-дисперсионные полимерфосфатные краски ВД-КЧ-1Ф на бутадиенстирольных пленкообразующих, выпускаемые ООО «ПОЛИФАН-Л» по ТУ 2316-00134895698—96, относятся к таким материалам и в полной мере обладают перечисленными достоинствами [1].
Их отличительной особенностью является наличие в составе ортофосфорной кислоты в сочетании с ее солями, что обеспечивает:
- преобразование окислов железа, образующих слой ржавчины на стальной поверхности в слой фосфатов железа, плотно скрепленный с неокислившимся металлом;
- высокую адгезию покрытия за счет химического взаимодействия с окрашиваемой поверхностью;
- придание биоцидных свойств покрытию.
Покрытия, образуемые красками ВД-КЧ-1Ф, устойчивы при температурах от -60 до +80оС в агрессивных средах без ограничения по влажности.
По своим характеристикам покрытия, образуемые красками ВД-КЧ-1Ф, не уступают образуемым традиционными ЛКМ, таким как масляные, пентафталевые, акриловые, глифталевые, и др., а нередко и превосходят их.
Прочность к удару по ГОСТ 6806, МПа, не менее………………………………………5
Эластичность при изгибе по ГОСТ 6806, мм……………………………………………..1
Стойкость к воздействию воды по ГОСТ 9.403, ч не менее ……………………….48
Стойкость к воздействию минерального масла по ГОСТ 9.403, ч не менее…..24
Смываемость по ГОСТ 28196, г/м2, не более ………..0,5
Светостойкость по ГОСТ 21903, ч, не менее…………..4
Морозостойкость покрытия по ГОСТ 10060, циклов, не менее…………………250
Трещиностойкость покрытия, мм…………….0,15-0,25
Долговечность покрытия, лет, не менее ……………..7
Гарантийный срок хранения краски в герметичной таре при температуре не ниже 0оС — 1 год.
По степени воздействия на организм по ГОСТ 12.1.007 они относятся к 3-му классу опасности (умеренно опасные вещества).
Краски ВД-КЧ-1Ф выпускаются двух марок: ВД-КЧ-1ФА — для защиты от коррозии металла (углеродистая сталь, чугун, алюминий и его сплавы) и марки ВД-КЧ-1ФО — для окраски фасадов (наружных поверхностей) зданий и сооружений различного назначения, а также для отделки внутренних интерьеров жилых, общественных и производственных помещений.
Краска ВД-КЧ-1ФА может применяться как в качестве грунта в сочетании с традиционными ЛКМ, так и для окончательной отделки.
Для металлоконструкций, эксплуатирующихся в сильноагрессивных средах, применяют комбинированные покрытия: в качестве грунта — краски ВД-КЧ-1ФА с перекрытием химстойкими эмалями типа ХВ, ХС или лаками. Применяются для защитно-декоративной окраски металлоконструкций самого различного назначения (изделия машиностроения, строительные конструкции, мосты, морские и речные суда, железнодорожные и метровагоны, кузова автобусов и др.).
По своим защитным характеристикам (водостойкость покрытия, коррозионная стойкость при повышенных влажности и температуре и при дополнительном воздействии 3 %-ного раствора хлористого натрия) она в 1,5—2 раза превосходит известную грунтовку «Уникор-2» (бывшая ВД-КЧ-0251) ТУ 2316-058-05034239-94 и краску ВД-КЧ-124 (бывшая ВД-КЧ-0586) ТУ 2316090-05744283-93.
Цвет — красно-коричневый, черный, зеленый.
Оптимальная толщина покрытия 80—110 мкм достигается при двухслойном нанесении краски и расходе 150—180 г/м2.
Органами санэпиднадзора разрешена для покрытия внутренних поверхностей труб и цистерн питьевого водоснабжения.
Краска ВД-КЧ-1ФО предназначена для защиты от атмосферных воздействий конструкций из железобетона/бетона, шифера, кирпича, шлакоблоков, древесноплитных материалов и др. Рекомендуется для окраски фасадов и внутренних помещений жилищного, гражданского, промышленного и сельскохозяйственного назначения, а также асбестоцементных материалов (шифера), древесно-плитных материалов (ДСП, ЦСП, ДВП), оргалита. Допускается окраска алюминия и сплавов.
Покрытие, образуемое краской ВД-КЧ-1ФО, обладает высокими эксплуатационными свойствами: они атмосферостойки, длительно выдерживают воздействие знакопеременных температур, обладают паропроницаемостью; трещиностойкость — 0,15—0,25 мм; адгезия к бетону — выше 2,5 МПа. Окрашивание повышает морозостойкость и морозосолестойкость бетона/желе-зобетона более чем в 2 раза, уменьшает водопоглощение на 30—40 %. Продолжительность защитного действия слоя бетона для арматуры железобетона увеличивается в 6—8 раз [2].
Разнообразные пигменты, как минеральные, так и органические, обеспечивают широкую цветовую гамму красок ВД-КЧ-1ФО. Введение в рецептуру красок наполнителей различной дисперсности (1—5 мм) позволяет получить покрытия с рельефной структурой.
Использование в рецептурах красок ВД-КЧ-1Ф акрилатных и стиролакрилатных пленкообразующих взамен бутадиенстирольных значительно повышает эксплуатационные характеристики получаемых покрытий, устраняя их пожелтение, увеличивая твердость, глянец, повышая термостойкость (до 120оС и выше).
Краски ВД-КЧ-1Ф наносят пневматическим и безвоздушным распылением (с применением аппаратов различного типа), а также окунанием, кистью, валиком. Окрашиваемую поверхность необходимо очистить от загрязнений, в том числе от старой отслоившейся краски, и просушить. Окрасочные работы рекомендуется проводить при температуре окружающего воздуха не ниже 15оС и относительной влажности не выше 80 %.
Для практического применения очень важна хорошая совместимость красок ВД-КЧ-1Ф с другими ЛКМ как в качестве грунта, так и в качестве покровного слоя для окончательной отделки. Даже старая неотслоившаяся краска и следы коррозии на стальной поверхности при использовании краски ВД-КЧ-1ФА не снижают качества получаемого покрытия.
Краски ВД-КЧ-1Ф успешно прошли испытания в НИИ Мосстроя, НИИ железобетона, ЦНИИ строительных конструкций, НПАО «Спектр ЛК», НИИ ЛКП с ОМЗ «Виктория», ВНИИ железнодорожного транспорта, ЦНИ Морского флота, а также в органах санэпиднадзора.
Испытания, выполненные в НИИЖБ, показали, что защитно-декоративное покрытие, образуемое красками ВД-КЧ-1Ф, обеспечивает надежную и долговременную защиту бетонных и железобетонных конструкций и сооружений от воздействия агрессивных газовлажных и жидких сред при температуре от -60 до +80оС.
Исследования, проведенные в НИИ ЛКП (г. Хотьково ) по заказу ОАО «БелАЦИ», показали, что краски ВД-КЧ-1Ф образуют на шифере долговечные, красочные, светостойкие, с высокой адгезией покрытия.
Заводы в Воскресенске, Белгороде, Мордовии, Башкортостане, Забайкалье использовали и используют краски ВД-КЧ-1Ф для окраски шифера, тем самым облагораживая и значительно увеличивая срок его службы.
Список литературы
- Лобковский В.П., Веренкова Э.М. Защитно-декоративные полимерфосфатные водно-дисперсионные краски // Строит. материалы. 1996. № 5. С. 14.
- Лобковский В.П., Степанова В.Ф., Соколова С.Е. Защита железобетонных конструкций от коррозии водно-дисперсионной полимерфосфатной краской «Полифан» // Строит. материалы. 1997. № 7. С. 12.