§ 1.1. Окрасочная гидроизоляция из мастик и красок (ч. 2)
Водоустойчивость является важнейшим свойством гидроизоляционного покрытия, определяющим его долговечность. Испытания показывают, что при насыщении гидроизоляционного материала водой (водопоглощение свыше 5 %) он теряет до первоначальной прочности (коэффициент водоустойчивости 0,85) и становится электропроводным (УОЭС менее 107 Ом·см), а далее наступает его каскадное разрушение [40]. В чистых битумах диффузионное водопоглощение идет весьма интенсивно, и уже через три года строительные битумы разрушаются (рис. 1.1). Для повышения водоустойчивости необходимо либо наполнить битум минеральным наполнителем, т.е. приготовить асфальтовую мастику, либо совместить его с полимерными добавками (кривые 2 и 4 на рис. 1.1).
Таким образом, для обеспечения водоустойчивости битумного покрытия надо исходный битум либо перевести в пленочное состояние, при котором он упрочнен поверхностными адсорбционно-сольватными силами, как в асфальтовых смесях, либо дополнительно «сшить» его конденсационными цепями каучука, как в полимербитумных композициях. Интересно отметить, что исходный каучук не обладает высокой водоустойчивостью (кривые 1 на рис. 1.1), а битум и каучук взаимно упрочняют друг друга в составе композиции, благодаря чему она становится надежной окрасочной гидроизоляцией сооружений.
Вторым определяющим свойством тонкого окрасочного покрытия является его трещиноустойчивость при резких колебаниях температуры или при образовании трещин в конструкции. Температурные напряжения, возникающие в покрытии, определяются разностью значений коэффициента линейного температурного расширения (КЛРТ) покрытия и его основания, а также структурно-механическими свойствами гидроизоляционного материала, закономерность деформирования которого как упруговязкопластичного тела имеет общий вид [57]:
,
(1.1)где εt — относительная деформация от напряжения σt МПа; Еу — модуль упругости материала, МПа; Eэ — модуль эластичности, МПа; θ — время релаксации напряжений (с) и их продолжительность t (с); σ° — предел текучести или предел длительной прочности, МПа; β — мера аномальности вязкости для аномально-вязких веществ; η° — наибольшая структурная вязкость неразрушенной структуры, Па·с.
Все перечисленные структурно-реологические характеристики материала могут быть определены экспериментальным путем при постоянных напряжениях и температуре (σ = const; t° = const) из кривых ползучести (рис. 1.2) по вспомогательным зависимостям
; 
; 
; 
;(1.2)а мера аномальности β — по нескольким значениям скорости течения (градиента относительной деформации) и соответствующим им напряжениям как отношение разностей логарифмов:
.(1.3)Для идеально вязких (ньютоновских) жидкостей β = 1, а для аномально-вязких битумов β > 1; для жестких асфальтов β >> 1. Предел текучести σ° определяется экстраполяцией по полным реологическим кривым как отрезок на оси абсцисс, когда dεТ/dt = 0 (рис. 1.2, б).
При известных структурно-реологических характеристиках и КЛРТ гидроизоляционного материала можно рассчитать температурные напряжения в покрытии при изменении температуры от t°макс до t°мин вследствие разности КЛРТ покрытия αп и основания α°:
для упруго-хрупкого состояния
;(1.4)для упруговысокоэластического (вязкоупругого) состояния при t°мин > t°хр
.(1.5)Из сравнения (1.4) и (1.5) видно, что температурные напряжения в покрытии из-за релаксации напряжений и меньшего значения модуля эластичности резко снижаются, если время t изменения температуры t° больше времени релаксации θ, т.е. t >> θ.
Обычные битумные окраски битумами БН 70/30 и БН 90/10, а также битумными эмалями (слабонаполненные битумы с содержанием наполнителя до 25 %) нетрещиноустойчивы — при низкой температуре покрытие растрескивается на отдельности через 5—7 см, поскольку у битумов t°хр не ниже –10° С. С другой стороны, битумные покрытия на вертикальных поверхностях оплывают под действием собственной массы, ибо они нагреваются прямыми солнечными лучами до 60—70° С; поэтому для окрасочного материала нормируется температура размягчения t°КиШ и разность между нею и температурой хрупкости — интервал пластичности ИП = t°КиШ – t°хр (интервал температур, когда материал находится в вязкопластичном состоянии, обеспечивающем релаксацию напряжений).