Метод оценки эксплуатационной надежности конструкций кровель из эластомерных рулонных материалов на основе СКЭПТ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат технических наук Пешкова, Александра Викторовна

• Пешкова, Александра Викторовна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пешкова, Александра Викторовна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Анализ развития кровель из рулонных материалов и методы оценки их долговечности.

1.1. Совершенствование конструктивных решений кровель из рулонных материалов.

1.2. Методы оценки эксплуатационных качеств кровель из рулонных материалов.

1.3. Выводы.

ГЛАВА 2. Лабораторные исследования влияния климатических факторов на изменение физико-технических характеристик эластомерных рулонных материалов.

2.1. Методика проведения исследований.

2.2 Исследование влияния атмосферных факторов на старение эластомерных рулонных материалов.

2.2.1. Воздействие нагрева.

2.2.2. Совместное воздействие нагрева и ультрафиолетового облучения.

2.2.3. Исследование комплексного воздействия нагрева, ультрафиолетового облучения и цикличного замораживания и оттаивания.

2.3. Выводы.

ГЛАВА 3. Анализ старения эластомерных рулонных материалов от воздействия климатических факторов в натурных и ^ лабораторных условиях.

3.1. Старение эластомерных рулонных материалов в натурных условиях.

3.2. Установление корреляционной зависимости старения эластомерных рулонных материалов в естественных и лабораторных условиях.

3.3. Выводы.

ГЛАВА 4. Деформация водоизоляционного ковра из полимерного рулонного материала при изменения температур.

4.1. Расчет температурных деформаций кровельного ковра

4.2. Определение коэффициентов линейного изменения размеров эластомерных рулонных материалов от температур.

4.2.1. Методика исследований.

4.2.2. Анализ результатов испытаний.

4.3 Выводы.

ГЛАВА 5 Методика оценки потенциального срока службы конструкций кровель из эластомерных материалов.

5.1. Общие положения.

5.2. Экспресс-метод определения потенциального срока служб кровель из эластомерных рулонных материалов.

5.3. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод оценки эксплуатационной надежности конструкций кровель из эластомерных рулонных материалов на основе СКЭПТ»

Возрастающие с каждым годом объемы строительства в нашей стране требуют постоянного совершенствования конструкций покрытий зданий, снижения трудоемкости и стоимости их устройства, повышения эксплуатационной надежности.

В последнее десятилетие существенно расширилась номенклатура современных кровельных рулонных материалов в частности полимерных пленок отечественного и зарубежного производства, что явилось предпосылкой дальнейшего развития и совершенствования конструктивных решений кровель и технологии их устройства.

Полимерные рулонные кровельные материалы характеризуются высокими исходными показателями физико-технических свойств (прочность на растяжение -свыше 4 МПа; относительное удлинение - более 250 %; гибкость на брусе - от минус 30 °С и ниже; теплостойкость до 120 °С).

Применение таких материалов позволяет существенно сократить трудозатраты при устройстве кровли за счет снижения количества слоев водоизоляционного ковра, что особенно важно, так как уровень механизации при выполнении кровельных работ достаточно низок.

В настоящее время уже накоплен небольшой отечественный опыт по эксплуатационным качествам кровель из полимерных рулонных кровельных материалов, но он явно недостаточен для прогнозирования их долговечности в связи с ограниченным сроком применения в климатических условиях нашей страны.

В этой связи особенно актуальным является решение задачи по экспресс-оценке долговечности кровель из полимерных рулонных материалов, критерием которой может служить их потенциальный срок службы в натурных условиях под влиянием комплексного воздействия климатических факторов.

Решение этого вопроса позволит не только прогнозировать потенциальный срок службы кровель из полимерных материалов в конкретных климатических условиях эксплуатации, но и предусматривать меры по совершенствованию их конструктивных решений, физико-технических свойств самих материалов, и тем самым расширить рациональную область их применения.

Актуальность работы состоит в разработке и апробации экспресс-метода оценки работоспособности эластомерных рулонных материалов при эксплуатации их в кровле.

Целью настоящей работы является разработка метода оценки потенциального срока службы кровель из эластомерных рулонных кровельных материалов на базе проведения комплексных исследований изменения их исходных физико-технических показателей под воздействием климатических факторов с учетом результатов ранее выполненных работ.

Объектом исследований являлся кровельный ковер из эластомерного рулонного материала.

Предмет исследований;

- определение физико-технических свойств полимерных рулонных материалов и характер изменения их под воздействием атмосферных факторов;

- методика определения потенциального срока службы кровель из эластомерных рулонных материалов.

Методы исследований:

- изучение и анализ существующих отечественных и зарубежных методов оценки эксплуатационной надежности кровель из рулонных материалов;

- проведение комплексных исследований в лабораторных и натурных условиях влияния различных атмосферных факторов на изменение физико-технических свойств полимерных пленок;

- установление основного эксплуатационного показателя, который принимается за критерий оценки работоспособности кровель из полимерных рулонных материалов;

- установление корреляционной зависимости между значениями основного эксплуатационного показателя, полученными при лабораторных и натурных исследованиях материалов;

- разработка компьютерной программы расчета потенциального срока службы полимерных рулонных материалов в кровле на базе результатов экспериментальных исследований.

Новизна работы заключается:

- в установлении и научном обосновании выбора основного эксплуатационного показателя, характеризующего работоспособность полимерного рулонного материала в кровле и критерия его оценки;

- в разработке экспресс-метода по определению потенциального срока службы эластомерных рулонных материалов в кровле.

Практическое значение работы и ее реализация. Разработанная методика определения потенциального срока службы кровель из эластомерных рулонных материалов на основе синтетического каучука СКЭПТ позволяет прогнозировать их долговечность при эксплуатации кровли и определять рациональную область применения в увязке с конструктивным решением и применительно к конкретному климатическому району.

Результаты работы использованы при разработке территориальных строительных норм (ТСН «Кровли. Технические требования, правила приемки и методы оценки качества»), Руководства («Кровли. Руководство по проектированию, устройству, правилам приемки и методам оценки качества») и Стандарта организации («Метод определения потенциального срока службы эластомерных рулонных материалов на основе синтетического каучука СКЭПТ в кровле»).

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации доложены:

- на секции научно-технического совета НТС «ЦНИИПромзданий» «Строительные конструкции зданий»;

- на научно-технической конференции «Проблема оценки долговечности при сертификации строительной продукции» в КГ АСА (2002 г.).

Результаты исследований опубликованы в 5 научных статьях.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и содержит 106 страниц, 26 таблиц, 46 рисунков.

Заключение диссертации по теме «Строительные конструкции, здания и сооружения», Пешкова, Александра Викторовна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Одной из важнейших задач дальнейшего развития и совершенствования кровель из полимерных рулонных материалов является задача оценки их работоспособности при проектировании конструкций для конкретных условий эксплуатации.

Известные экспресс-методы оценки эксплуатационных качеств полимерных материалов, разработанные в нашей стране и за рубежом, базируются либо на критерии потери 50 %-ой деформативной способности материала в результате старения, что не может быть принято за критерий потери работоспособности эластомерных рулонных кровельных материалов при исходной величине их относительного удлинения более 250 %, либо не устанавливает конкретных количественных критериев, которые позволяют оценить надежность работы этих материалов в кровле.

В результате комплекса экспериментальных и теоретических исследований установлен основной эксплуатационный показатель, количественно характеризующий степень снижения работоспособности эластомерных рулонных кровельных материалов в кровле, подвергающихся в процессе эксплуатации комплексному воздействию на них климатических факторов, в качестве которого принята величина относительного удлинения при разрыве. Установлено, что наибольшее воздействие на снижение деформативности эластомерных кровельных материалов, обусловленное их старением, оказывает нагрев. Влияние ультрафиолетового облучения и цикличного замораживания и оттаивания дополнительно сказываются на снижении деформативной способности таких материалов в пределах 13 %. Снижение деформативной способности полимерных рулонных материалов на основе СКЭПТ от старения под комплексным воздействием нагрева, ультрафиолетового облучения и цикличного замораживания и оттаивания может быть представлено в виде следующей эмпирической зависимости: g7o.уф.±(Т) = 0,869 • е70ГГ;

5. Установлена корреляционная связь между результатами снижения деформативной способности материала, полученными при лабораторных испытаниях и старении его в натурных условиях в виде эмпирической зависимости:

4 = 0,021- ём, где ем - среднее значение показателя относительного удлинения конкретного исследуемого материала, %.

6. Определены коэффициенты корреляции исследованных материалов: КРОМЭЛА

- £ = 0,93; ПОЛИКРОМА= 1,22; ЭЛАСТОКРОВА - £ = 1,31; ЯРОКРОМА

- § = 1,58 и ЭПДМ - £ = 1,67.

7. Установлена зависимость относительной температурной деформации водоизоляционного ковра от перепада температур:

- для ковра, в котором полимерный рулонный материал приклеен к основанию под кровлю (стяжке) в виде: w, = (аст + «. - Ю- А/-100;

- для ковра, в котором полимерный рулонный материал свободно уложен на основание под кровлю (стяжку) в виде: е., =<хв - А/-100.

8. Определены фактические значения коэффициентов линейного изменения размеров исследуемых эластомерных рулонных материалов.

9. Разработан экспресс-метод определения потенциального срока службы кровель из эластомерных рулонных материалов, базирующийся на сравнении величины предельной температурной деформации, которую должен воспринимать материал в процессе эксплуатации кровли и ее фактической величиной, устанавливаемой по результатам испытания образцов материалов на старение в лабораторных условиях при воздействии температуры 70 °С и вычисляемой с дополнительным учетом влияния ультрафиолетового облучения и цикличного замораживания и оттаивания по эмпирической зависимости.

10. Потенциальный срок службы эластомерных рулонных материалов на основе синтетического каучука СКЭПТ в кровле вычисляется по формуле: где Пс.с,- потенциальный срок службы.сут; е', - значение показателя деформативности, отсекаемое на оси ординат графика продолжением линии А-Б, %; ев1 - предельное значение деформативности материала, %; tg а = та - характеризует скорость снижения показателя деформативности. - коэффициент корреляции.

11. Разработана компьютерная программа расчета потенциального срока службы кровель из эластомерных рулонных материалов по результатам испытаний образцов материала на термостарение в лабораторных условиях.

12. Определены потенциальные сроки службы исследованных отечественных эластомерных материалов, которые составили для КРОМЭЛа - 13,8 лет; для ПОЛИКРОМа - 24,8 лет; для ЭЛАСТОКРОВа - 17,8 лет; для ЯРОКРОМа -35,9 лет.

13. Результаты исследований использованы при разработке территориальных строительных норм (ТСН «Кровли. Технические требования, правила приемки и методы оценки качества»), разработанных для Тюменской области, Руководства («Кровли. Руководство по проектированию, устройству, правилам приемки и методам оценки качества») и Стандарта организации «Метод определения потенциального срока службы эластомерных рулонных материалов на основе синтетического каучука СКЭПТ в кровле».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пешкова, Александра Викторовна, 2004 год

1.А., Rubber and Plastic Age, 1964, v. 45, № 2, - p. 109,112,162 - 164

2. Scott G., Atmospheric oxidation and antioxidants., Amsterdam; London: Elsevuer, 1965-p. 528

3. Аникеев И.И., Пискунов Е.Е., Кондратьева Н.П. и др., Кровельные материалы на основе эластомеров новый ассортимент в промышленности искусственных кож// Обзорная информация, НИИТЭХИМ, М., 1992

4. Бартенев Г.М., Механическое и структурное стеклование// Сб. «Стеклообразное состояние», изд. «Наука», М., 1965

5. Белевич В.Б., Кровельные работы, М., Высшая школа, 2000 с. 400

6. Белевич В.Б., Чеченков М.С., Техническая эксплуатация и ремонт кровель жилых и общественных зданий, М., 2003 с. 100

7. Бородин В.Н., Разработать методику определения гарантийного срока службы битуминозных материалов.// Отчет. № 78052137 М., ВНИИкровля., 1980 - с. 51

8. Бородин В.Н., Разработать методы оценки сроков службы кровельных и гидроизоляционных материалов по данным натурных исследований кровель и ускоренных испытаний кровельных материалов.// Отчет. № 0181.7009325 -М., ВНИИкровля., 1982 с. 85

9. Бранн Т., Сухинин И.Ю., Кровельные материалы системы Firestone -долговечность и качество// Строительные материалы, 1998, № 11 с. 26 - 27

10. Буйный П.И., Шмелев Н.М., Баранов В.М., Применение кровельных материалов компании СВЕПКО (США)//Строительные материалы, 1994, №8 -с. 14-16

11. Владычин А.С., Исследование гидроизоляционной защиты ограждающих конструкций коммунальных зданий с повышенными температурно-влажностными характеристиками, Кандидатская диссертация, М., 1969 с. 160

12. Воеводская М.В., Бартенев Г.М., Влияние наполнителей на тепловую усадку и температуру стеклования резин// Каучук и резина, 1964, № 3

13. Вольфсон С., Сабуров В., Исмагилова В., Губайдуллин Л., Хозин В., Хакимуллин Ю., НИИСпецкаучук, КГТУ, КГАСА// Резиновые рулонные кровельные материалы, Стройка № 10,2002 с. 5 - 715