הנדסה - כשלים באיטום בגין בליה מוקדמת של חומרים

מערכות לאיטום מבנים ובעיקר אלה המיועדות לאיטום גגות נועדו לתפקד ללא כשל במשך שנים ארוכות וזאת בתנאים אקלימיים קשים.

הקיים והבליה של חומרים בכלל, וחומרי איטום בפרט, היוו מאז ומתמיד נושא לעניין ומעקב. הבנת הגורמים והתהליכים המשפיעים על הבליה של החומר הינם בסיס לבחירת החומרים היותר מתאימים למטרתם ולשיפור עמידותם בתנאי השירות.

 

נהוג להגדיר את הבליה (deterioration) כתהליך בו מתהווים שינויים בלתי הפיכים בתכונות הפיסיקליות והכימיות של החומר כתוצאה מהשפעת גורמים חיצוניים עליו. שינויים אלה גורמים לפגיעה בתכונות הרצויות ובסופו של דבר לכשל בתפקודו של החומר ואי התאמתו למטרתו.

 

חומרי איטום ביטומניים ו/או פולימריים המרכיבים את עיקר מערכות האיטום המוכרות כיום, עלולים להגיע לכשל עקב השפעת גורמי בליה חיצוניים על תכונותיהם.

 

ניתן לסווג את גורמי הבלייה המשפיעים על תכונות חומרי האיטום הביטומניים והפולימריים כדלקמן:

 

1. גורמים כימיים - דוגמת החמצן והאוזון שבאוויר, מים במצבם הנוזלי וכאדים, גזים ריאקטיביים דוגמת גפרית דו חמצנית, מלחים, חומצות, בסיסים וכיו"ב. כל אלה עלולים לגרום לניתוק קשרים כימיים ולשינויים בתכונות הפיסיקליות והמכניות של החומר.

 

2. גורמים פיסיקליים - דוגמת הקרינה האולטרא-סגולה של השמש, טמפרטורות גבוהות או נמוכות ושינויי טמפ`. גורמים אלה עלולים אף הם לגרום באופן ישיר לשינויים כימיים כמו ניתוק קשרים כתוצאה מהקרינה האנרגטית, או להאיץ את השפעת הגורמים הכימיים על החומר, כמו חמצון מוגבר בהשפעת קרינה ובטמפרטורות גבוהות.

 

3.  גורמים מכניים דינמיים וסטטיים - מאמצים בחומר איטום שמקורם בהעמסות מכניות עלולים לגרום לרגישות יתר לחמצון של חומר האיטום.

  

4. גורמים ביולוגיים - דוגמת מיקרואורגניזמים כמו עובש ובקטריות. גורמים אלה משפיעים בעיקר על פולימרים טבעיים. הפולימרים הסינתטיים שהם עיקר ענייננו מחוסנים כמעט לחלוטין מהשפעתם.

 

תהליך החמצון המואץ ע"י הקרינה האולטרה סגולה, הידוע כתהליך הפוטואוקסידציה (photooxidation) הינו תהליך הבליה המשמעותי והפוגע ביותר בחומרים פולימריים. התופעה בולטת במיוחד באזורים שבהם קרינת השמש עזה וממושכת, כמו בארצנו.

 

האנרגיה האצורה בקרינה האולטרה סגולה אינה עולה על 7%-5 מכלל אנרגיית הקרינה של השמש, ואף על פי כן אחראית קרינה זו על נזקי הבליה הנגרמים על ידי קרינת השמש לחומרים אורגניים בחי ובדומם. עוצמת האנרגיה של הקרינה האולטרה סגולה מגיעה לעוצמת אנרגית הקשר של מרבית הקשרים הכימיים המצויים בחומרים פולימריים, עובדה המסבירה את השפעתה המכרעת על הבלייה של מערכות איטום חשופות. 

 

סוגי הכשל העיקריים במערכות איטום, עקב בליה מוקדמת

1. התנפחויות (BLISTERING) - ההתנפחויות אופייניות בעיקר ליריעות (כמו יריעות ביטומניות) אשר מרותכות באופן מלא לתשתית הגג. ניתן לייחס את תופעת ההתנפחויות לשינוי מהיר וניכר בלחץ האדים בטמפרטורות גבוהות. כאשר אוויר לח אשר נלכד בין היריעה לתשתית מתחמם במהלך היום, לחץ האידים שלו גדל באופן משמעותי, בד בבד עם התרככות הביטומן וירידת חוזק ההדבקה  בינו לבין התשתית. כתוצאה מכך מתרחש ניתוק של היריעה מן התשתית. היות ויריעות ביטומניות אינן חומר אלסטי לחלוטין, הן אינן חוזרות למצבן התחילי באופן מלא ועם התקררות האוויר הלח במהלך הלילה יורד לחץ האידים ואף נוצר תת לחץ, אשר גורם ל"שאיבה" של לחות נוספת מן התשתית לתוך חלל ההתנפחות. במהלך היום שלאחר מכן, תהיה כמות גדולה יותר של אידי מים בתוך ההתנפחות אשר תגרום ללחץ גבוה יותר עם עליית הטמפרטורה וחוזר חלילה. תופעת ההתנפחויות אופיינית בעיקר במערכות יריעות ביטומניות מעל גגות "בטקל", אשר מכילים בתוכם כמות גדולה במיוחד של מים וחוזק ההדבקה בין היריעות לבטקל אינו גבוה במיוחד. לפני כשנתיים יצא לאור תקן 1752/2 אשר מחייב הדבקה חלקית בלבד של יריעות ביטומניות מעל גגות "בטקל" ושחרור לחץ האידים ע"י "נשמים", כאמצעי אמין למניעת תופעה זו.

 

2.קילוף בין שכבתי - הקילוף הבין שכבתי נגרם עקב התופעות הבאות:

 

 

3. סדיקה מעל סדקים דינמיים - מקור הסדקים - התפשטות והתכווצות תרמית של התשתית. יכולת הגישור של מערכת האיטום על פני סדקים מושפעת מן הגורמים הבאים:

 

3.1 כושר ההתארכות של חומר האיטום.

3.2 נוכחות שריון בתוך שכבת האיטום ותכונותיו.

3.3 חוזק ההדבקה בין חומר האיטום לתשתית והיחס בין חוזק הקריעה של הממברנה לחוזק ההדבקה לתשתית.

3.4 עובי ממברנת האיטום.

 

4. סדיקת עור תנין (ALLIGATORING) - תופעה זו מתרחשת בעיקר במערכות של יריעות ביטומניות, עקב הצטברות של בוץ (MUD CURLING) או משקעים של מזהמים אשר נפלטים מארובות הממוקמות בקרבת הגג האטום ביריעות. כאשר מצטברת השכבה הקשיחה של הבוץ ו/או המשקע על גבי היריעה, היא נוטה להיסדק עקב קשיחותה, תוך "תלישת" האגרגט המגן על היריעה באזור הסדק וחשיפת הביטומן לאקלים החוץ. כעבור מחזורים רבים של בליה אקלימית, בהם ישנו ריכוז מאמצים באזור הסדק עקב השכבה הקשיחה המצפה את היריעה הביטומנית, גדל הסדק עד כדי "תלישת" שכבת הביטומן העליונה משריון הפוליאסטר והרמת השוליים (MUSHROOM EFFECT – אפקט "הפטריה").

 

5. התכווצויות של הממברנה - ביריעות פולימריות, כגון PVC ו- EPDM, אשר מונחות באופן חופשי על תשתית הגג, מתרחשת במשך השנים תופעת התכווצות של היריעות. הסיבה לתופעה היא הנטייה הטבעית של מולקולות של חומרים פולימריים, אשר הינן מעוקלות מטבען אך מקבלות "מתיחה ויישור" בזמן תהליך הייצור, לשחרור מאמצים אשר מואץ בתנאי החום על הגג, להתעקלות וחזרה למצבן הטבעי. בעקבות זאת מתרחשת התכווצות של היריעה אשר אינה יכולה להיות מרוסנת עקב היותה מונחת חופשית על התשתית. כאשר ההתכווצות חזקה במיוחד, קיימת סכנה של "תלישת" היריעה מן התשתית בהיקף הגג, או פתיחת החיבורים באזורי החפיפות בין יריעות סמוכות.

 

6. ריכוך ממברנת האיטום - תופעת ריכוך ממברנת האיטום אופיינית בעיקר למערכות המבוססות על אמולסיות אקריליות. מערכות אקריליות אלה רגישות לחשיפה ממושכת מדי למים ונוטות לחזור למצב אמולסיה ( RE-EMULSIFICTION) במהלך חשיפה זו. כאשר קיימת מודעות לתופעה זו ניתן להתחשב בה ולהגדיר מערכות איטום אקריליות על גגות חשופים אשר מצטיינים בשיפועים גבוהים מן המקובל, ואין בהם אזורים המועדים להצטברות מים בעונת החורף.

 

7. פגיעות עקב ברד כבד - תופעת הפגיעה במערכות איטום (בעיקר PVC) ע"י ברד כבד מתרחשת מפעם לפעם וגורמת לנזקים לא מעטים. ברד כבד יורד כאשר הטמפרטורות נמוכות במיוחד, בו בזמן שיריעות, בעיקר פולימריות, מתקשחות באופן ניכר ועמידותן להולם קטנה. שילוב שתי התופעות הנ"ל גורם לעיתים לחירור של הממברנה ולכשל מערכת האיטום.

 

סיכום
בליה מוקדמת של חומרי איטום אשר נגזרת ממנגנוני הבליה שתוארו לעיל אחראית לכשלים בסוגים רבים של מערכות איטום.