§ 1.1. Окрасочная гидроизоляция из мастик и красок (ч. 3)

У обычных строительных битумов интервал пластичности не превышает 90° С, причем увеличение его нефтехимическими методами весьма затруднительно, однако полимерные добавки позволяют получать полимербитумные композиции с интервалом пластичности 200° С и более.

На рис. 1.3 приведены данные о температурах размягчения и хрупкости в зависимости от количества полимерной добавки, причем показано повышение стоимости композиции при ее введении.

Добавки можно характеризовать коэффициентом удельной стоимости k_э — отношением стоимости композиции Ст к ее интервалу пластичности ИП:

.

(1.6)

Исследования ВНИИГа показали, что для полимербитумных окрасочных композиций можно использовать нефтяные битумы, марки и свойства которых приведены в табл. 1.2; перечень наиболее эффективных добавок дан в табл. 1.3 [46, 54, 63, 65, 109, 112].

Таблица 1.2

Марки и свойства битумов для гидроизоляции

Таблица 1.3

Рекомендуемые добавки для горячих полимербитумных сплавов

На основании исходных данных (табл. 1.2 и 1.3) разработаны окрасочные полимербитумные композиции, наносимые в горячем состоянии при 150° С. Их свойства приведены на рис. 1.1 и 1.3, а также в табл. 1.4, где для сравнения указаны свойства асфальтовой мастики АМ-70 (БН 70/30 + 70 % цемента), резинобитумной мастики БРМ и исходного битума БН 70/30.

Таблица 1.4

Физико-механические свойства полимербитумных и окрасочных композиций

Для европейской части СССР можно принять минимальную среднесуточную температуру –20° С; тогда на основании значений структурно-реологических характеристик различных полимербитумных композиций при этой температуре, приведенных в табл. 1.5, можно рассчитать температурные напряжения в покрытиях для упругохрупкого и вязкоупругого состояний по (1.4) и (1.5), значения которых указаны в табл. 1.6. Как видим, в покрытиях из битума БН 70/30 и асфальтовых мастик возникающие напряжения столь значительны, что неизбежно их растрескивание, причем влияние релаксации напряжений ничтожно мало и не обеспечивает трещиноустойчивость покрытий — длительность релаксации слишком велика для этого.

Таблица 1.5

Структурно-реологические свойства полимербитумных сплавов при – 20° С

В том случае, когда требуемые температурные деформации превышают возможную вязкоупругую деформативность материала, возникающие напряжения превосходят предел текучести и начинается вязкоупругое течение, определяемое третьим членом уравнения (1.1); при этом напряжения будут зависеть от скорости изменения температуры и размеров покрытия:

,

(1.7)

где L — длина расчетного участка покрытия (принято 6 м); σ — толщина покрытия (принято 2 мм); v_t — скорость изменения температуры (принято v_t = 2°С/ч),

При этих исходных данных рассчитаны температурные напряжения при эластично-пластичном течении материала покрытия, однако в расчет следует принимать суммарные напряжения, поскольку они при вязкоупругом и эластично-пластичном деформировании складываются. Результаты расчетов приведены в табл. 1.6.

Таблица 1.6

Температурные напряжения (МПа) в окрасочных покрытиях при резких колебаниях температуры зимой (t°_ср = – 20° C)