Испытания
Тестирование призвано оценить стойкость материала к различным воздействиям, возникающим при монтаже и эксплуатации, позволяет разрабатывать рекомендации для строителей и определять примерный срок службы покрытия.
Испытания ориентированы на европейские стандарты. Тестируемые на стойкость к старению образцы сравниваются с материалами, не подвергавшимися соответствующему воздействию, то есть с новыми материалами. Чем сильнее изменяются свойства покрытия, тем хуже оценки, на основании которых делают выводы о поведении продукта при старении, а значит, и о сроке его службы.
Оценки «хорошо» и «отлично» основаны на минимальном воздействии естественного процесса старения, то есть продукция, успешно прошедшая испытания, в течение долгого срока сохранит свою функциональность.
Таблица 3
Средние значения результатов испытаний
3.1 Скручиваемость
Проводятся измерения длины разматывания материалов при монтаже в межсезонье (осенью или весной). Важнейшим требованием для надлежащей обработки и оптимального сваривания швов является хорошая гибкость в условиях низких температур.
Методика испытаний (разработана В. Эрнстом). Ленту материала, разрезанного в продольном направлении, с помощью цангового устройства диаметром 50 ± 5 мм наматывают и фиксируют на ролике резинкой, оставляют на ночь при комнатной температуре (20 ± 3 ℃). Вторая лента, накрученная и зафиксированная аналогичным образом, хранится в холодной камере (0 ℃) минимум 24 часа. После хранения фиксирующую резинку снимают, а внешний конец рулона крепят в наклонном положении на фанерном листе длиной не менее 1,0 м. Далее фанерный лист наклоняют на 15° и через 15 минут измеряют длину размотанного образца с точки фиксации. Температура при разматывании составляет +20 ℃. Оба параметра записывают, затем высчитывают среднее значение.
Из результатов испытаний следует вывод, что скручиваемость при низких температурах необязательно зависит от толщины. Одинаковая толщина материалов для различной продукции демонстрирует, что большое влияние на скручиваемость при низких температурах оказывают заданные производителем конструкция и внешнее оформление. EPDM- и ПВХ-мембраны показывают максимальную скручиваемость и при этом достигают наилучших результатов. Значения всех остальных категорий материалов – ниже средних значений всех образцов – 63,6 см.
Поражают большие колебания показателей скручиваемости в пределах категории материалов ECB. Мембраны на основе полимерных битумов продемонстрировали наименьшие значения с учетом своей толщины. Степень скручиваемости мембран на основе ECB, ПВХ и ТПО, имеющих армирование для кровельных покрытий с механическими креплениями, незначительно ниже скручиваемости неармированных мембран и мембран с армированием из стекловолокна. Тем не менее для атмосферостойких образцов это является преимуществом.
Рис. 13
Средние значения скручиваемости отдельной категории материалов в сравнении со средними значениями всех образцов
3.2 Стойкость к проколу
Требование стойкости к проколу возникает во время монтажа кровель с балластом, особенно при нарушении технологии такого монтажа.
Методика испытаний (разработана В. Эрнстом). К трем образцам кровельного материала формата A4, смонтированным на изоляционных плитах XPS (толщина 50 мм, плотность 33 кг/м3), крепят по три стандартных кровельных гвоздя – они фиксируются клейкой лентой. Температура при проведении испытания +20 ℃. Плиты устанавливают на твердую поверхность с опорой на шляпки гвоздей, то есть кровельный гвоздь вонзается в материал, когда человек наступает на плиту (вес тела 72 кг, обувь с гладкой кожаной подошвой). Оценка основана на измерении целостности полотна с помощью радиоизмерительного прибора.
Успешно испытание на стойкость к проколу прошли материалы на основе битума, ПВХ и ТПО, а также наливные.
В категории ECB сопротивление перфорации (проколу) зависит от наличия армирования: все однородные мембраны были перфорированы.
В случае с мембранами, имеющими армирование или каширование тыльной стороны, 97 % всех изделий обладают высокой стойкостью к проколу.
Рис. 14
Стойкость к проколу (с применением гвоздей) отдельных категорий материалов в сравнении со средними значениями всех образцов
У светлых поверхностей перфорированные участки визуально легче узнаваемы, чем у полностью черных или темных. Рекомендуется использовать двухцветные мембраны со светлой верхней стороной и темной тыльной: участки с механическими повреждениями максимально заметны.
Примечание: если кровля предназначена в том числе для контроля или инспекции, либо частой транспортировки или перемещения, либо выполнения регулярного технического обслуживания, обязательно ее дополнительное оснащение платформами для ходьбы, которые монтируются над гидроизоляционным слоем.
3.3 Стойкость к падению раскаленных частиц
Плотный график работ нередко предполагает одновременные действия на кровле разных специалистов. Операции по сварке, пайке, шлифовке и резке металла не исключают падения на гидроизоляционный слой горячих металлических частиц.
Методика испытаний (разработана В. Эрнстом). Образцы мембран в течение 24 часов хранят при температуре +20 ℃, затем фиксируют на плите XPS (толщиной 50 мм, плотностью 33 кг/м3). На 300 мм выше опытных образцов под углом 45° крепят латунный припой (без флюсующих материалов или веществ) с температурой плавления 710 ℃ вместе с паяльным инструментом (рабочая температура доходит до 1750 ℃). Затем включают нагрев до момента образования капли припоя.
Эти тесты проводят дважды. Условия: помещение без сквозняков, комнатная температура.
Рис. 15
Средние значения устойчивости отдельных категорий материалов к падению раскаленных частиц в сравнении со средними значениями всех образцов
Анализ основан на измерении целостности полотна с использованием радиоизмерительного прибора.
Испытания показали, что мембраны на основе ECB имеют высокую склонность к перфорации ввиду своего низкого температурного интервала размягчения. Это прежде всего относится к неармированным гомогенным изделиям. По мере увеличения толщины мембран улучшается их стойкость к падению раскаленных частиц.
В категории ТПО наиболее восприимчивы к воздействию раскаленных частиц мембраны на основе полиэтилена.
Лучшей устойчивостью к воздействию раскаленных частиц обладают ТПО-мембраны на основе полипропилена вследствие более высокой температуры плавления и более широкого температурного интервала размягчения.
Хорошие результаты показывают используемые для кровли в атмосферостойком исполнении мембраны высокой плотности толщиной от 1,8 мм с основой из ПВХ и ТПО с армированием из полиэфирной ткани. ПВХ- и ТПО-мембраны на базе полипропилена с вкладкой из стекловолокнистого холста или композитного материала из стекловолокнистого холста и полиэфирной ткани не склонны к перфорации при толщине от 1,5 мм.
Примечание: следует предусмотреть увеличенную толщину кровли в атмосферостойком исполнении либо оборудовать ее защитной платформой на участках, где возможны работы по монтажу оборудования (дооснащению здания), для предохранения от искр.
3.4 Термическое старение
Как и многие другие материалы, с повышением температуры гидроизоляционные покрытия предрасположены к ускоренному старению. Тем не менее поведение разных кровельных материалов при старении различается. Небольшие отклонения контрольных значений термически состаренных материалов по сравнению с не подвергавшимися воздействию указывают на высокую стойкость к старению и возможность продолжительного периода функционирования.
Методика испытаний (по стандарту DIN EN1296). Образцы, выдержанные минимум 24 часа при стандартных климатических условиях, взвешивают на лабораторных весах с точностью до 0,01 г. Хранят 168 дней в шкафу для термических испытаний с циркуляцией воздуха при температуре +70 ℃. Располагают образцы в горизонтальном положении на бумаге с силиконовым покрытием так, чтобы их верхняя часть обдувалась потоками воздуха.
После длительной нагрузки и 24-часового охлаждения в стандартных климатических условиях образцы материалов взвешивают. По данным трех образцов выводят среднее значение.
Рис. 16
Средние значения потери веса отдельных категорий материалов при термическом старении по сравнению со средним значением всех образцов
Далее по стандарту DIN EN12311–2 с помощью специального оборудования проводят испытания на растяжение; скорость растяжения – 100 мм/мин. Из отдельных значений испытуемых образцов определяют среднее значение удлинения при разрыве (относительное удлинение при разрыве) и вычисляют относительное процентное изменение по сравнению с новым материалом.
Анализ следующих параметров представлен на двух диаграммах:
a) уменьшение веса в сравнении с новым материалом (рис. 16);
б) изменение относительного удлинения при разрыве (рис. 17).
В качестве первого критерия данного испытания выступает изменение веса (в процентах) после хранения по сравнению с новым материалом. Потеря веса в условиях хранения при высоких температурах указывает на утрату летучих или низкомолекулярных компонентов. Деградация (разложение) полимеров также может вести к потере веса в случае недостаточной термостабилизации.
Повышенная потеря веса в случае термического воздействия связана с потерей функциональных свойств и, таким образом, приводит к ускоренному старению.
По наливным гидроизоляционным материалам определяются самые высокие значения (средний показатель 2,9 %). Средние значения потери веса других категорий материалов в каждом отдельном случае ниже 1 %, что указывает на хорошие эксплуатационные характеристики.
Изделия, не имеющие потери веса или показывающие значения до 0,5 %, в практическом применении наиболее долговечны. От материалов со значениями потерь ниже 2 % можно ожидать хорошей или удовлетворительной практической пригодности.
Рис. 17
Средние значения испытания на растяжение отдельных категорий материалов при термическом старении по сравнению со средним значением всех образцов
В то время как ECB, EPDM, полимерно-битумные мембраны, ПВХ и «Разные» показывают средние значения, категория ТПО в целом демонстрирует минимальную потерю веса.
В качестве второго критерия данного испытания оценивается относительное изменение удлинения при разрыве после хранения по сравнению с новым материалом. В испытаниях на растяжение средние значения изменений в ходе удлинения при разрыве для категорий EPDM (25,9 %) и полимерно-битумных мембран (37,2 %) отчетливо превышают среднее значение для всех образцов (15,9 %). Таким образом, данные группы продуктов в среднем могут иметь оценку «недостаточно». Тем не менее в обеих группах отдельные продукты получили оценки «отлично» и «хорошо». Минимальные средние значения демонстрирует категория ПВХ (8,1 %), за ней следует ECB (9,2 %) – с оценкой «хорошо».
ТПО-мембраны имеют среднее значение 15,8 %, что оценивается как «удовлетворительно». При этом в данной категории материалов 10 из 29 мембран, или 34 %, можно оценить на отлично за одним исключением: мембраны на основе полипропилена. У изделий на базе полиэтилена показатели существенно хуже.
Взаимосвязь потери веса и разрывного растяжения в ходе данного испытания установить не удалось.
3.5 Стойкость к воздействию щелочных растворов
Гравий, известь, строительный раствор, бетон, а особенно продукты их истирания и вымывания, в качестве сильнощелочных веществ оказывают существенное вредное воздействие на кровельные материалы. Их можно найти практически на любой поверхности. Высокая устойчивость к действию извести гарантирует гидроизоляционным материалам продолжительный срок службы.
Методика испытаний (по стандарту EN1847). Образцы свободно подвешивают в контейнере, полностью погружают в насыщенный известковый раствор и хранят там 112 дней при температуре +50 ℃. Далее образцы вынимают из контейнера, промывают водой и высушивают с помощью безворсовой ткани. Затем их высушивают в циркуляционном сушильном шкафу при температуре 60 ℃ в течение 24 часов и как минимум через 24 часа после охлаждения тестируют в нормальных климатических условиях.
Механические свойства при растяжении определяют по стандарту DIN EN12311–2 с использованием машины для испытаний на растяжение при скорости сматывания 100 мм/мин. Из отдельных значений испытуемых образцов находят абсолютную среднюю величину удлинения при разрыве (относительное удлинение при разрыве) и вычисляют относительное процентное изменение по сравнению с новым материалом. Оцениваются оба значения.
Сильнощелочные контактные вещества, в данном испытании представленные в форме насыщенного известкового молока, играют значительную роль в повреждении испытуемых материалов. При этом на различные мембраны эти вещества воздействуют по-разному.
Средние значения категорий EPDM (24 %) и «Полимерно-битумные мембраны» (22,2 %) существенно превышают средний показатель для всех образцов (15 %).
Рис. 18
Средние значения при испытании на стойкость к воздействию щелочного раствора отдельных категорий материалов по сравнению со средними значениями всех образцов
Хорошие результаты продемонстрировали категории: «Наливные материалы» с изменением свойств на 12,1 %, ТПО – на 14,3 %. Материалы на основе ECB и категория «Разные» с показателями соответственно 16,3 и 18,7 % получили оценку «удовлетворительно». Тем не менее в каждой из этих четырех категорий есть результаты с оценкой «отлично».
Минимальное изменение свойств, то есть лучшую устойчивость к воздействию щелочей, демонстрируют материалы группы ПВХ. Их средний показатель изменения относительного удлинения при разрыве составил 9,0 %, что подтверждает очень хорошее сопротивление щелочному воздействию.
На практике часто встречаются балластные кровли (с гравийной засыпкой). Подобная нагрузка означает более длительное воздействие влаги, в том числе с такими щелочными продуктами истирания и вымывания, как гравий, строительный раствор и бетон. Наряду с увеличенной долей загрязнения, повышенной активностью микроорганизмов и реакциями гидролиза гидроизоляционные материалы испытывают на себе повышенное щелочное воздействие, которое часто сопровождается реакцией омыления. В силу этого гидроизоляционные материалы повреждаются быстрее и процесс старения ускоряется.
3.6 Гибкость при отрицательных температурах
Значения, выявленные в отношении изгиба материалов в условиях низких температур, позволяют сделать выводы об эластичности таких материалов в условиях атмосферного холода, что помогает определить правила монтажа в неблагоприятные сезонные периоды.
Рис. 19
Средние значения гибкости отдельных категорий материалов при отрицательных температурах по сравнению со средними значениями всех образцов
Методика испытаний (по стандарту DIN EN495–5). В испытательном приборе формируют петли образцов таким образом, чтобы верхняя сторона материала оказалась на внешней стороне петли. Зажимы сгибающего устройства монтируют параллельно, на расстоянии, равном тройной толщине испытуемых образцов. После этого открытый испытательный прибор с образцами тестирования помещают в холодильную камеру при установленных температурах минимум на 2 часа. Затем при поддержании постоянной температуры сгибающее устройство закрывают в холодильной камере и держат там в таком положении еще 1 час. После извлечения образцов из сгибающего устройства их какое-то время выдерживают при комнатной температуре, затем обследуют место сгиба на наличие трещин или разломов через лупу с шестикратным увеличением. В каждом случае испытание проводится шагами по 5 ℃ по убывающей шкале (–30, –25, –20 ℃ и т. д.) до тех пор, пока у испытуемых образцов не будет зафиксировано полное отсутствие трещин или разломов.
Полимерно-битумные мембраны и наливные гидроизоляционные материалы с изгибом при отрицательных температурах (в среднем при –21 и –22 ℃) продемонстрировали лишь удовлетворительные результаты. Тем не менее в обеих категориях есть материалы с оценкой «отлично». Поскольку наливные гидроизоляционные материалы не только используются на прочных основаниях, но и монтируются на местах сгибов и соединений, их поведение при изгибе в условиях отрицательных температур также имеет большое практическое значение.
Особенности поведения при изгибе в условиях отрицательных температур наряду с лучшими оценками зафиксированы у таких категорий материалов, как ECB, EPDM, ПВХ, «Разные» и ТПО. У прошедших испытания гидроизоляционных материалов выбранной толщины не удалось выявить какого-либо воздействия отрицательных температур на поведение при изгибе вне зависимости от наличия армирования. При использовании очень тонких мембран (общей толщиной менее 1,2 мм), особенно с армированием, результаты могут меняться.
Примечание: кровельные покрытия, используемые для частых и активных перемещений, а также для выполнения периодических контрольных проверок и технического обслуживания, по возможности необходимо дополнительно защищать с помощью пешеходных дорожек, которые монтируются поверх гидроизоляционного покрытия.
3.7 Выживаемость рыб
В данном испытании фиксируются водорастворимые компоненты с нестабильной связью, оказывающие токсическое воздействие на живые организмы. Нерастворимые, немигрирующие и прочно связанные между собой компоненты в условиях нормальной нагрузки не вымываются и не вызывают загрязнения дождевых сточных вод.
Методика испытания (стандарты ОЭСР 203, EEC, DIN38412 (L 31). Из фрагмента нового материала изготавливают испытуемые образцы размером 50 × 100 мм и перфорируют их по центру. С помощью проволочного крючка из нержавеющей стали, закрепленного снизу на стеклянной крышке, образцы подвешивают в стеклянных литровых банках, заполненных не содержащей хлора питьевой водой на три четверти. Образцы должны свободно омываться водой и не соприкасаться один с другим. Емкости с образцами и контрольную емкость с аналогичным объемом воды без испытуемых образцов, но со стальными крючками помещают в сушильный шкаф с температурой 60 ± 2 ℃ на 14 дней в закупоренном состоянии (емкости закрывают стеклянной крышкой). После этого образцы извлекают. Стеклянные емкости с водой охлаждают при температуре +20 ℃. Затем воду вентилируют таким образом, чтобы была достигнута минимальная концентрация кислорода – 4 мг/л. Далее в каждую емкость помещают рыбку гуппи (примерно 30 мм). Рыбки остаются в воде при температуре от 20 до 22 ℃ без подачи корма.
Испытание пройдено на отлично, если рыбка выживет в течение 24 часов, минимальное требование для прохождения испытания – 6 часов. Если умирает рыбка в контрольной емкости (без образцов), результаты аннулируются и тест проводится повторно.
Минимальные средние значения и вместе с тем самый низкий коэффициент выживаемости рыб были выявлены в категориях «Наливные материалы» (14 часов) и «Разные» (17 часов). В категории ПВХ показатель достиг 73 баллов из 100 возможных, что говорит о высоком коэффициенте выживаемости рыб и является очень хорошим результатом. Исключение составили две ПВХ-мембраны (пробы ПВХ-07 и ПВХ-30), показавшие низкий коэффициент выживаемости рыб (6 часов и 1 час). Две эластомерные мембраны категории EPDM также имеют низкие результаты.
Рис. 20
Средние значения коэффициента выживаемости рыб у отдельных категорий материалов по сравнению со средними значениями всех образцов
Материалы категорий ECB, ТПО и «Полимерно-битумные мембраны» (за одним исключением) показали хорошие результаты.
По сравнению с 1999 годом в целом результаты были лучше. Это связано в том числе с разработкой технического регламента для химических веществ (REACH – Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals – «Порядок государственной регистрации, экспертизы, лицензирования и регулирования оборота химических веществ»), который вступил в силу на территории всей Европы 1 июня 2007 года.