Оценивать прочность и эластичность мягких материалов в первую очередь необходимо при анализе их механических свойств. Прочность на разрыв оценивается по усилию, необходимому для разрыва полоски материала шириной 5 см (для битумных материалов) или в кг/см2 - для полимерных. Эластичность - это способность материала к обратимым деформациям и растяжениям.
В идеале, желательно, чтобы материал был как можно более прочным, и при этом высокоэластичным. В действительности, соотношение между этими показателями, как правило, обратное: чем больше прочность материала, тем меньше его эластичность, и наоборот, чем материал эластичнее, тем он менее прочен.
Как в таком случае найти компромисс при выборе кровельных материалов?
У специалистов, в настоящее время, нет единого мнения на это счет. Одни отдают предпочтение высокоэластичным материалам, другие считают приоритетными прочностные характеристики кровельных покрытий.
Хорошо известно, что любая конструкция крыши испытывает значительные температурные, статические и динамические деформации: сжатие, расширение, осадка, усадка, ветровая нагрузка, нагрузка на изгиб в деформационных швах и т.д. Эти деформации обычно не превышают нескольких процентов. Однако деформации в кровельных покрытиях распределяются неравномерно. Они концентрируются в наиболее слабых местах - температурные швы, стыки зданий с разной нагрузкой на фундамент (пристроенные здания) и т.д. - и могут достигать сотен процентов. Именно здесь часто происходят разрывы кровельного слоя.
Разрывам кровельного слоя может противостоять такое кровельное покрытие, которое способно растягиваться в пределах, превышающих возможные деформации основания. Концепция эластичной кровли как раз и основана на том, что деформации основания (температурные, усадочные и др.) должны компенсироваться эластичностью (растяжением) кровельного материала, для чего последний должен обладать достаточным относительным удлинением.
Но, как отмечалось выше, эластичная кровля (с относительным удлинением 100% и более) обладает весьма незначительными прочностными характеристиками, и поэтому она достаточно чувствительна к механическим воздействиям, возникающим при ее укладке и эксплуатации.
Концепция кровли из прочных материалов предполагает, что при деформации основания растягивающие усилия воспринимаются за счет специальных инженерных решений, позволяющих с лихвой компенсировать возможную недостаточную деформативность материалов. Соответственно, при этом надо отметить, что изготовление таких кровель требует более тщательной инженерной подготовки как проектировщиков, так и исполнителей работ.
Деформативные свойства материалов, имеющих основу, очень ограничены: относительное удлинение их находится в пределах от 2,0% (рубероид) до 40% (изопласт). При этом прочность известных основных материалов весьма высока.
Необходимо также помнить, что со временем любые материалы под воздействием атмосферного озона и ультрафиолетового излучения солнца изменяют свои свойства, в частности, теряют эластичность и прочность. При высокой температуре процессы старения идут быстрее, при низкой - замедляются.
Технические подробности:
Старение битумных материалов определяется, в основном, двумя процессами:
- испарением легких фракций битума под действием тепла;
- химическими превращениями при воздействии кислорода в сочетании с УФ-излучением или повышенной температурой.
Старение битумно-полимерных покрытий зависит в основном от устойчивости полимеров, так как при достижении фазовой инверсии частицы битума оказываются связанными внутри полимерной матрицы, и первый процесс не играет определяющей роли. Процесс старения битума, модифицированного СБС, заключается в постепенном разрушении (при повышенной температуре и действий кислорода) двойных связей в молекуле каучука, что приводит к уменьшению эластичности материала. Битумы, модифицированные АПП, обладают еще более высокой устойчивостью к старению, так как молекулы полипропилена практически не содержат двойных связей. Из всего выше изложенного следует, что однозначно сказать какой материал лучше, прочный или эластичный, нельзя. Сделать окончательный выбор в пользу того или другого (или их комбинации) могут только специалисты, имеющие опыт кровельных работ, хорошо знающие плюсы и минусы различных материалов, и то лишь после изучения проектной документации или конкретной крыши.
При выборе материала покрытия принимаются во внимание следующие факторы:
материал основания и способ нанесения покрытия;
диапазон эксплуатационных температур, вызывающих начительные деформации конструкции покрытия;
возможность и величина деформаций, связанных с гидрогеологической и сейсмической обстановкой;
качество изготовления конструкций и монтажа зданий, приводящее к увеличенным допускам в соединениях и стыках покрытия;
квалификация рабочих, сочетающаяся с совершенством (или несовершенством) технологического оборудования;
