Лако-красочные материалы — производство

С каждым годом все большее значе­ние в строительной практике приобретает склеивание бетона и асбестоцемента синтетическими клеями. Клее­вые составы применяют для замоноличивания сборных железобетонных конструкций, изготовления трехслойных конструкций с обшивками из асбестоцемента, крепления металлических деталей к бетону, предохранения их от коррозии и т. п.

Для склеивания бетона применяют эпоксидные, полиэфирные, поливинилацетатные, фуриловые и феноло — формальдегидные клеи холодного отверждения. Состав клея зависит от плотности, влажности, возраста соединя­емых бетонов, от степени неровности поверхности. Опти­мальный состав клея для каждого конкретного случая регулируют подбором наполнителя; в зависимости от тем­пературных условий склеивания изменяют соотношение смолы, отвердителя, растворителя и других компонентов.

Наиболее прочные соединения получают, применяя эпоксидные клеи. Для склеивания плотных бетонов, ар — моцемента, штукатурки соотношение эпоксидной смолы и наполнителя составляет (в вес. ч.) 1 :2, 1 :3, при склеи­вании легких бетонов и при ремонте грубых поверхнос­тей — 1:6, 1:8. В качестве наполнителей используют реч­ной и кварцевый песок, мелкий гравий, маршалит, асбест, керамзит (для склеивания теплоизоляционных бетонов). Растворителями служат ацетон, толуол, ксилол. Составы, содержащие растворители, легче наносить на относитель­но холодные поверхности, но эти составы медленно от — верждаются при пониженной температуре.

Свойства эпоксидных клеев улучшают добавлением низкомолекулярных полиамидов или полисульфидного каучука (тиокола). Способность таких комбинированных клеев сцепляться с поверхностью увлажненного бетона позволяет широко использовать их для ремонта гидротех­нических сооружений, мостовых опор и устоев, а также для соединения нового бетона со старым и других работ. Соединения бетона на эпоксидно-полиамидных и эпок- сидно-полисульфидных клеях стойки к действию морской воды, растворов кислот и щелочей. Наилучшие физико-ме­ханические свойства достигаются при 40—50%-ном со­держании полиамида или полисульфида (к весу эпоксид­ной смолы).

Оптимальный состав эпоксидно-полисульфидного клея: смола ЭД-5 или ЭД-6 100 вес. ч., тиокол НВА или НВ 50 вес. ч., наполнитель (цемент, маршалит, двуокись ти­тана или кремния) 200 вес. ч., отвердитель — полиэтилен — полиамин 10—12 вес. ч. Приготовляя состав, раздельно смешивают смолу с частью наполнителя и тиокол с остат­ком наполнителя и отвердителем, а затем перемешивают обе композиции между собой. Состав в виде пасты нано­сят шпателем. Отверждение происходит при 25—27°С на воздухе в течение 1—2 ч.

Для склеивания и ремонта бетона широко применяют полиэфирные клеи на основе смол ПН-1, ПН-3 и др. Сравнительные испытания бетонных образцов, склеенных составами на основе эпоксидной и полиэфирной смол с добавкой песка, взятых в отношении 1 :3, показали, что сцепление составов с бетоном, как правило, выше проч­ности самого бетона. Однако составы на полиэфирной смоле менее пригодны для склеивания сооружений, рабо­тающих во влажной среде (табл. 10).

Таблица 10

Как видно из табл. 10, прочность клеевых соединений бетона на полиэфирных смолах при постоянном действии воды снижается. Но снижение прочности не прогрессиру­ет и со временем прекращается. Однако переменные воз­действия внешней среды значительно снижают прочность соединений. Поэтому полиэфирные составы целесообраз­нее использовать для склеивания бетонных элементов, уплотнения швов, ремонта поверхностей в тех случаях, когда нет переменного воздействия влаги и температур (замораживания).

Так как полиэфирные клеи химически устойчивы, их применяют в соединениях, работающих в агрессивной среде: для омоноличивания и уплотнения бетонных труб, по которым перекачиваются сточные воды или нефтепро­дукты, для покрытия стенок нефтехранилищ и резервуа­ров с жидким топливом, для ремонта покрытия пола на­носных станций, мастерских и т. п.

Консистенция полиэфирных мастик и клеев может быть различной. В жидких клеевых композициях напол­нитель, чаще всего «белая сажа» — двуокись кремния, входит в количестве 10—30% от веса смолы. Для мастик и уплотняющих составов по бетону берут смесь молотого и речного песка в соотношении 1 :3 (общее количество 130—140% от веса смолы).

Для склеивания и ремонта бетона все больше исполь­зуют поливинилацетатные клеи на основе водной диспер­сии поливинилацетата (поливинилацетатной эмульсии). В зависимости от условий склеивания эмульсия должна быть низкой или высокой вязкости — от 5 до 28 сек по вискозиметру ВЗ-4. Иногда применяют сухую пленку по­ливинилацетата, получаемую испарением воды из эмульсии.

Водостойкость эмульсионного клея повышают, добав­ляя этилсиликат (тетраэтоксисилан), примерно 2—3% от веса сухого полимера.

Поливинилацетатные клеи обладают хорошей адгези­ей к старому и свежеуложенному бетону и полностью без­вредны. Время отверждения поливинилацегатных клеев приблизительно соответствует срокам схватывания бето­на. Прочность склеивания достигает 35—40 кГ/см2.

Поливинилацетатными клеями удобно заделывать уз­кие щели, раковины, отколы, например при ремонте желе­зобетонных балок и плит. Для этого клеи приготавливают в виде теста, в котором на 100 вес. ч. эмульсии приходит­ся 200—300 вес. ч. портландцемента; для повышения пластичности вводят дибутилфталат (15% от веса поли­мера в сухом состоянии).

Для подводных работ поливинилацетатные клеи не пригодны.

Большое значение имеет подготовка поверхности бе­тона к склеиванию. Например, при склеивании конструк­ций полиэфирным клеем поверхность бетона должна быть сухой. Если клей наносить на влажную поверхность, прочность сцепления клея с бетоном снизится в 3—4 раза. Разрушение образцов, имевших при склеивании влаж­ную поверхность, происходит не по бетону, а по клеевому шву.

Запыленные поверхности бетона очищают пескоструй­ным аппаратом и обдувают воздухом. Если бетон загряз­нен смазочным маслом или нефтью, то поверхность про­мывают сначала раствором кремнекислого натрия с добавкой канифольного мыла, а затем 20—25%-ным рас­твором соляной кислоты. Поверхности, загрязненные растительными и животными жирами, обрабатывают ак­тивными жирорастворителями: метасиликатом или три — фосфатом натрия; при незначительном загрязнении — 10%-ным раствором каустической соды (расход 1,5 л/м2). Если слой грязи, пропитанной маслами, очень велик, его сначала счищают жесткими щетками. После обработки растворителями поверхность промывают нейтральным или слегка щелочным раствором.

После такой обработки поверхности бетонов в течение 3—5 мин промывают раствором кйслоты[20]. Применяя растворы соляной кислоты, следует оберегать бетон от глубокого травления, при котором может нарушиться сцепление цементного камня с зернами заполнителя.

Затем поверхность промывают водной струей высоко­го давления и обрабатывают щетками для удаления об­разовавшихся солей и слабых частиц бетона. Достаточ­ность промывки проверяют при помощи лакмусовой бу­маги. Далее поверхность высушивают калориферами, электрообогревателями или просто на солнце. Если высу­шивание производится воздушной струей, компрессор следует оборудовать эффективным масловодоуло- вителем.

Следы смазки, впитавшейся в поверхностный слой бетона при формовании и термообработке изделий, отри­цательно влияют на прочность клеевых соединений сбор­ных железобетонных элементов. Слой бетона, пропитан­ный смазкой, имеет пониженную прочность по сравнению с основной массой бетона, поэтому разрушение может
произойти на глубине 2—4 мм от клеевого шва. Чтобы избежать подобных разрушений, делают насечку для удаления слабого слоя бетона, а в ответственных конст­рукциях применяют клеешпоночные соединения. Отличи­тельная особенность таких соединений в том, что на по­верхности изделия при формировании делают углубления (цилиндрические, прямоугольные или др.), заполняемые клеем одновременно со склеиванием по всему шву. После отверждения клея в углублениях образуются шпонки, мо­нолитно скрепленные с основным клеевым швом и адгези­онно — с бетоном. Пробки для формирования углублений

Целесообразно делать из пластиков (капрона, полиэтиле­на), так как они не требуют смазки, и вследствие этого поверхность углублений не загрязняется.

Клеешпоночные соединения используют, когда нужно приклеить металлическую деталь к плоской бетонной по­верхности (например, чугунный кронштейн к стеновой панели), при замоноличивании толстым клеевым швом железобетонных деталей, работающих со сдвигом, или при склеивании толстым швом крупных бетонных блоков (рис. 15, с, б, в).

При работе клеевого шва на отрыв, сдвиг и на сжатие, например при склеивании колонн в торец, возникает опас­ность отслоения слабого слоя бетона. Вследствие малого модуля упругости клеевой прослойки (200—400 кГ/см2) В клеевых швах, работающих на сжатие, возникают попе­речные деформации. Эти деформации вызывают напряже­
ния сдвига, которые могут привести к разрушению соеди­нения. Поэтому слой бетона, прилегающий к клеевому шву, должен быть достаточно прочным. Для упрочнения этого слоя в него вводят тонкую арматурную сетку, а кле­евую прослойку армируют стеклотканью или стеклово­локном.

От толщины клеевой прослойки в значительной степе­ни зависит прочность соединения при сдвиге и сжатии. Так, с увеличением толщины клеевого шва поперечные деформации увеличиваются, и соединение ослабляется.

Оптимальная толщина клеевого слоя зависит от плот­ности, состава бетона или размеров конструкции и может колебаться от 1 до 10 мм. Наиболее высоких показателей прочности соединения достигают в случае, когда средняя толщина клеевой прослойки не превышает 1 мм.

В нагруженном соединении касательные напряжения в клеевом шве распределяются неравномерно, в зависи­мости от отношения длины шва к его толщине (рис. 16). Чем толще шов, тем меньше его несущая способность. Поэтому между элементами конструкций не должно быть больших зазоров. Разумеется, ограничение допусков тре­бует более совершенного формовочного оборудования, затраты на которое не всегда оправдываются экономией смол или повышением прочности соединения. Поэтому существует некоторое оптимальное соотношение между толщиной шва, стоимостью клеев и затратами на умень­шение допусков при формовании бетонных и железобе­тонных изделий.

В связи с большим объемом работ по применению сборных железобетонных конструкций и, следовательно, с увеличением употребления синтетических клеев и мас­тик, первостепенное значение приобретают вопросы их стоимости. Так как эпоксидные клеи дорогостоящи, в строительном производстве следует ориентироваться на более доступные и технически себя оправдавшие поли­эфирные и поливинилацетатные клеи.

Не следует также забывать, что, стремясь к удешев­лению клеев при помощи модификации смол недорогими природными материалами и введения всевозможных ото — щающих добавок, можно так понизить долговечность кле­евых соединений, что вместо экономии будет перерасход клеев, вызванный преждевременным ремонтом скле­енных участков. Поэтому при технико-экономических расчетах следует во всех случаях учитывать научно-обос­нованные сроки службы клеевых соединений.

Технология склеивания асбестоцемента поч­ти не отличается от технологии склеивания бетона. В свя­зи с тем, что асбестоцемент — листовой материал, можно применять клеи горячего отверждения, дающие соедине­ния, прочность которых превышает прочность асбестоце­мента, например резино-битумный и феноло-формальде — гидный (смола Б с добавкой 10% древесной муки) клеи. Однако технологически горячее отверждение не всегда удобно, поэтому в основном применяют клеи холодного отверждения: эпоксидные, полиэфирные, феноло-фор­мальдегидные, дифенольные.

Примерный состав эпоксидного клея (в вес. ч.): смола ЭД-5 — 100, полиэфир МГФ-9 — 30, кубовый остаток гексаметилендиамина — 25, портландцемент — 200—300. Более дешевый состав: эпоксидная смола ЭД 6— 100, сланцевый лак «Кукерсоль»— 125, полиэтиленпо- лиамин—10. портландцемент — 400 Полиэфирный клей для асбесто­цемента может состоять из смолы ПН-1 — 100 вес. ч.; гипериза — 4 вес. ч.; нафтената кобальта (10%-ный раствор в стироле) — 10 вес. ч.; кварцевого песка—200 вес. ч.

Для склеивания асбестоцемента с другими материа­лами— пенопластами, древесиной, древесноволокнисты­ми плитами — используют клеи холодного отверждения. Такие соединения материалов встречаются при изготовле­нии трехслойных клееных стеновых панелей для мало­этажных зданий.

Исследования показали [47, 55], что можно надежно склеивать ас — бестоцементные детали между собой и с другими материалами (пено — пластами, древесными плитами) дифенолкетоновыми клеями, модифи­цированными жидким тиоколом. Благодаря хорошей совместимости смол с низкомолекулярными каучуками получают композиции, соче­тающие положительные свойства термореактивных полимеров и эла­стомеров.

Ниже приведены рецептуры некоторых дифенолкетоновых клеев, модифицированных низковязким тиоколом НВТ:

Компоненты клея: Содержание компо

Нентов в клеях, вес. ч ДТ-1 ДТ-2 ДТ 3

TOC o "1-3" h z Смола ДФК-1А…………………………….. 100 100 100

Тиокол НВТ……………………………………….. 40 70 100

Формалин (40%-ный)……………………………. 20 20 20

Маршалит……………………………………. 200 200 200

Прочность соединений на клеях ДФК.-1А, ДТ-1, ДТ-2, ДТ-3, 32, 45, 41, 35 кГ/см2 соответственно. Причем асбес­тоцемент, склеенный клеем ДФК-1А, разрушается по клеевому шву, а соединения на клеях ДТ-1 и ДТ-2 — по асбестоцементу (на 100%)- Из приведенных данных вид­но, что максимальная прочность обеспечивается при 40%- ном содержании тиокола в композиции. В этом случае тиокол наиболее полно взаимодействует со смолой. Для полноты отверждения композиций с повышенным содер­жанием тиокола следует нагревать соединения при 80° С в течение 6—20 ч.