Статья "Разработка инновационных материалов и технологий как приоритетный путь импортозамещения"

Разработка и внедрение первых битумно-полимерных эмульсий основывалась в первую очередь на необходимости улучшения физико-механических характеристик нефтяного битума, как основного доступного и дешевого материала, для гидроизоляции.

Применение чисто битумных покрытий не обеспечивало долговечного водонепроницаемого и водоустойчивого покрытия, поскольку исходный материал сравнительно хрупкий при небольших отрицательных температурах, не обладал стойкостью к диффузионному увлажнению. Данные характеристики позволяли применение битумных окрасочных покрытий в основном в подземной зоне до трех метров, как противокапилярной антикоррозионной гидроизоляции.

Однако экономическая привлекательность и высокая производительность при механизированном выполнении холодной окраски требовала найти способы улучшения физико-механических характеристик материалов на основе битума, с целью увеличения их долговечности и надежности.

Одним из таких способов стало совмещение битума с полимерными добавками, так называемое сшивание его конденсационными цепями каучука и структурирование дисперсионной среды битумного коллоида.

Первая, систематизированная в строительных нормах СССР, битумно-полимерная эмульсия ЭГИК по ВСН 241-89 была рекомендована для применения в соответствии со СНИП 3.04.01-87 «Изоляционные и отделочные покрытия».

Область применения данной принципиальной разработки безрулонной гидроизоляции определялась как наружная гидроизоляции зданий и внутренних помещений, однако в связи со сравнительно низкими получаемыми физико-механическими характеристиками покрытия, она так и не получила массового применения как антифильтрационная гидроизоляция и рекомендовалась исключительно в конструктивных слоях кровли либо как противокапилярная механического нанесения.

Первое поколение битумно-полимерных латексных эмульсий таких как ЭГИК (ТУ 400-24-111-77), Эластим,  БЛЭМ (БЭЛН) 20 (ТУ 21-27-76-85) и АНК-1 (ТУ 21-27-57-80) не смогло выполнить задачу по увеличению долговечности и надежности:

- при сравнительно хорошем низком водопоглощение в 1%, гибкость на брусе выдерживалась при -10^оС;

- гибкость на брусе выдерживалась при -30^оС, а водопоглощение составляло 3-4%;     

- наблюдались крайне невысокие характеристики условной прочности и адгезии к поверхности 0,2-0,3 МПа.

Второе поколение БЛЭ появилось уже в Российской Федерации в 2004 году вместе с так называемой «жидкой резиной» израильской торговой марки и различными отечественными производными от первых поколений битумно-полимерных латексных эмульсий. Толчком к появлению второго поколения БЛЭ стало интенсивное развитие строительной отрасли, а именно потребность в выполнении различных гидроизоляционных покрытий механизированно.

Однако если не брать во внимания практически идеальные лабораторные условия испытаний, получаемых гидроизоляционных покрытий, то в условиях строительной площадки в первую очередь отмечались невысокие показатели адгезии в диапазоне от 0,1 до 0,3 МПа, что не удовлетворяло нормативным требованиям по СНиП 3.04.01-87, СП 2813330.2012, СП 120.13330.2012 и СП 46.13330.2012.

Полученные показатели адгезии удовлетворяли исключительно ГОСТ 30693-2000 и поэтому показателю позволяли классифицировать мембранные покрытия на основе БЛЭ, как традиционное мастичное.

В отличие от битумно-полимерных латексных эмульсий первого поколения, второму удалось значительно увеличить условную прочностные характеристики и приблизиться к нормативному диапазону по водопоглощению за счет более тщательного дополнительного подбора оптимальных рецептур, но прогрессирующая тенденция к снижению качества используемых нефтяных битумов постоянно мешала стабилизировать выходные физико-механические характеристики до требуемых.

Необходимо отметить тот факт, что дорожные битумы российского и зарубежного производства различаются по качеству, что предопределено различием нормативных требований к этому виду товарной продукции нашей стране и за рубежом.

Данная ситуация требовала решения и в период с 2010 к началу 2012 года ГК «Иннотех» отработала и приступила к производству третьего поколения битумно-полимерной латексной эмульсии торговых марок Dorflex® и Apiflex®.

Для получения битумных эмульсий нами применяется комбинированный метод диспергирования модифицированного битума с последующим вводом анионоактивных латексных эмульсий (Патент на изобретение «Способ получения модифицированной битумно-латексной эмульсионной композиции для производства гидроизоляционной мембраны и модифицированная битумно-латексная эмульсионная композиция (RU 2497852).

Для определения размеров, количества частиц и их распределения по объему в битумных эмульсиях использовалась оптическая микроскопия и программа автоматического анализа структуры материалов «Система компьютерной обработки изображений». Установлено, что при соотношении компонентов 60:40, наблюдается более высокая степень структурированности изучаемой эмульсии, выраженная в равномерном распределении частиц по всему объему и в их меньшем размере от 1 до 1,5 мкм в отличие от эмульсий на смесевых эмульгаторах, взятых в соотношении 50:50, 30:70, где размер частиц колеблется от 2 до 15 мкм и неравномерном их распределении. Эмульсии, произведенный таким образом, отличаются высокой стабильностью при хранении, оптимальными показателями вязкости, однородности и устойчивости. Поэтому дальнейшие исследования эмульсий производились на смесевом эмульгаторе, взятом в соотношении равном 70:30, как оптимальном. Установлено, что вязкость битумных эмульсий в зависимости от концентрации эмульгаторов на индивидуальных ниже, чем вязкость эмульсии на смесевом поверхностно активном веществе, что свидетельствует о более высокой дисперсности последней.
 
Возможность получения высококачественных БЭ с заданными свойствами зависит не только от ПАВ, но и от использования модифицирующих добавок, в частности, полимерных, позволяющие получить битум-полимерное вяжущие с более высоким уровнем свойств. Полимеры вводились в водный раствор эмульгатора при концентрации 3, 5, 8, 10 % и затем готовились эмульсии. Условная вязкость полученных битум-полимерных эмульсий с повышением в них концентрации полимеров снижается во всех случаях. На однородность и устойчивость эмульсий введение латексов не оказывает существенного влияния. Это объясняется тем, что более дисперсная фаза латексов распределяется в дисперсионной среде битумной эмульсии и не влияет на указанные выше  свойства.
 
Более высокая эксплуатационная надежность конечного гидроизоляционного покрытия обусловлена оптимальным комплексом реологических свойств последнего. Это достигается четкой регламентацией требований к такому показателю, как качество исходного сырья - основы для производства битумно-полимерной эмульсии третьего поколения.  

В настоящее время полученные мембраны линейки Dorflex® и Apiflex® обеспечивают хорошую стабильную водонепроницаемость, материалы имеют низкое водопоглощение, прочность и эластичность позволяет воспринимать широкий диапазон деформаций, показатели адгезии и условной прочности  удовлетворяют проектным требованиям эксплуатации.

Основные физико-механические характеристики гидроизоляционных

покрытий, соответствуют нормативным требованиям СП 119.13330.2012 (СНиП 32-01-95), СП 122.13330.2012 (СНиП 32-04-97), СП 120.13330.2012 (СНиП 32-02-2003), СП 28.13330.2012 (СНиП 2.03.11-85), СП 46.13330.2012 (СНиП 3.06.04-91), СНиП 3.04.01-87, ГОСТ 30547-97 и позволяют обеспечить долговечность в требуемых условиях эксплуатации.

Но деятельность группы компаний «Иннотех» – это постоянное инновационное развитие, в котором продолжаются разработки этого и других направлений.

В скором времени мы представим Вашему вниманию новое четвертое поколение битумно-полимерных эмульсий.