Адгезия

Как связать этот физико-химический процесс со строительством?

«Адгезия (от лат. adhaesio — прилипание), возникновение связи между поверхностными слоями двух разнородных (твёрдых или жидких) тел, приведённых в соприкосновение»

Процесс прилипания в строительстве происходит при нанесении лака, краски, гипсовой смеси, герметика и так далее. Она отвечает за защитные функции покрытия и его долговечность.

Важность адгезии при покраске

При низком «прилипании» красящего материала к поверхности образуются трещины, краска отслаивается, защитный слой разрушается и назначение покрытия теряет свою эффективность. Нужно отметить, что важную роль в обеспечении лучшей адгезии играет правильная подготовка подложки. Здесь всего четыре этапа:

1. Удаление старого слоя краски.
2. Шлифовка.
3. Выравнивание поверхности и заделка мелких швов и стыков при помощи грунтовки.
4. Очищение поверхности.

Шлифовка необходима практически всегда, так как она устраняет многие недостатки подложки: устранение ворсинок, неровностей. Шлифованием вы делаете глянцевую поверхность шероховатой. Это способствует лучшему прилипанию краски.

Что касается грунтовки, то этот этап не всегда является обязательным. Дело в том, что излишняя пористость покрытия позволяет проникать смолам в материал и от этого приходится наносить много слоев краски. Шпатлевка как бы нейтрализует лишние поры и это большое преимущество для мастера, так как не нужно наносить множество слоев красящего материала. Грунтовочный слой защищает металл от коррозии, а дерево от воздействия танинов.

Перед нанесением финального слоя протрите поверхность от пыли и любых других загрязнений. Этот простой шаг может оказаться решающим в прилипании краски.

Адгезия в строительных смесях и герметиках

При строительстве здания из блоков или кирпичей важно выбрать подходящий цементно-песчаный состав. Выбрав некачественную смесь, вы рискуете долговечностью и безопасностью строения, так как вскоре кладка начнет разрушаться

Гипсовые смеси для внутренних работ применяются для создания декоративных элементов. Например, при выполнении лепнины важно крепко сцепление, в ином случае есть риск, что весь элемент отпадет.

Логично предполагать, что сцепление играет важную роль и в герметиках. Неспроста на современном рынке изобилие герметиков для различных материалов. Последствия выбора неподходящего герметика заключаются в плохом склеивании, иногда и вовсе его отсутствие. Поэтому подбирайте смесь под конкретный материал, так как универсальные составы не всегда работают.

Способность бетона к адгезии

Бетон широко распространен благодаря своим многочисленным преимуществам, но из-за своей гладкой поверхности сцепление с другими материалами слабое. Именно поэтому бетон покрывают несколькими составами перед переходом к финальному слою, то есть здесь цель создать шероховатость, которая отсутствует у материала. При создании шероховатости учитывают как влажность помещения, так и смесей и самого́ бетона. Чем суше, тем выше адгезия. В составе растворов часто присутствует цемент и кварцевый песок, так как маленькие гранулы образуют пористость поверхности.

Способы увеличения адгезии

Степень «прилипания» адгезива к основе есть величина «переменная», зависящая от ряда факторов:

• Чистоты поверхности от загрязнений: пыли, жирных пятен, аморфных масс и пр.
• Шероховатости поверхности. Например, в силу практически нулевой шероховатости поверхности, величина адгезия цемента к стеклу значительно ниже, чем адгезия цемента к дереву или адгезия цемента к бетону.
• Усадочные процессы. При усадке адгезива возникают напряжения вызывающие растрескивания и отслоения от основы.

Чтобы получить величину адгезии соответствующей заданным параметрам, необходимо устранить указанные выше факторы. Применяют следующий комплекс мер:

• Тщательная очистка основы от загрязнений, краски, старой штукатурки и аморфных масс.
• Увеличение степени шероховатости методом нанесения насечек или шлифовки абразивами. Хороший результат дает обработка гладкой поверхности составом для увеличения шероховатости поверхности «Бетоноконтакт».
• Применение химического модифицирования бетона специальными добавками, такими как «МС-АДГЕЗИВ» или «SikaLatex». «МС-АДГЕЗИВ» значительно увеличивает адгезию цементных растворов, в том числе адгезию цемента к металлу и адгезию цемента к краске. Добавка вводится одновременно с затворителем в соответствии с инструкцией по применению. «SikaLatex» жидкая добавка в цементные растворы улучшающая прочность сцепления, снижающая усадочные процессы. Вводится в затворитель согласно инструкции. С помощью данных добавок получают цемент с высокой адгезией, даже к старому или «гладкому» основанию.
• Грунтовка основы. Грунтовки глубоко проникают в толщу основы и значительно увеличивают степень сцепления основы с адгезивом. Распространенные бренды: Люксорит-Грунт, Joint Primer, Максбонд Латекс.

Как показывает практика, в частном строительстве применяют не весь комплекс мероприятий, а только некоторые пункты – очистку поверхности и увеличение степени шероховатости. Выполнение этих операций не требуют дополнительных затрат и обеспечивают достаточную степень сцепления при всех видах работ: штукатурке, укладке плитки, отделке пола и т.п.

Как травят эмаль

Данный способ обработки подразумевает удаление с эмали части слоя в 10 микроньютонов (мкН). В результате на ее поверхности появляются поры глубиной в 5 – 50 мкН. Нередко для протравки эмаль смазывают ортофосфорной кислотой, а вот для дентина можно использовать органические кислоты, но в слабой концентрации.

Процесс травления длится от 30 до 60 секунд. Решающее значение имеют индивидуальные особенности строения эмалевой поверхности, в частности ее изначальная пористость. Если передержать кислоту, это неизбежно скажется на структуре эмали и ослабит сцепление. Так что если зубные ткани у пациента довольно слабые, то протравка должна длиться не дольше 15 секунд. Кислота удаляется струей воды, причем столько же по времени, сколько ее держат на эмали.

Как улучшить?

Нанесение свежего раствора бетона, штукатурки или обоев на неподготовленную поверхность приводит к растрескиванию и отпаданию этих материалов. Поэтому в течение ремонтных работ следует придерживаться таких рекомендаций:

Решить такую проблему поможет специальная грунтовка.

• Пыльная поверхность ухудшает адгезию, поэтому ее необходимо устранить.
• Если поверхность недостаточно шероховата, то используется специальная грунтовка или делаются насечки.
• Адгезия бетона к металлу имеет невысокое значение, поэтому для скрепления этих материалов используют дополнительные добавки. Кроме этого, одним из средств, улучшающих сцепление, является строительная пена.
• Пластификаторы для раствора повышают его пластичность, что способствует лучшему сцеплению.

В совокупности все эти меры обеспечат надежную адгезию свежего бетонного раствора со старым покрытием. Поэтому не стоит экономить на подготовке стены или пола, так как результат окажется отрицательным, а новая поверхность растрескается и расслоится. Это повлечет за собой необходимость переделывания работы.

Методы повышения адгезии

Адгезионные свойства материалов можно как улучшить, так и ухудшить. Это непостоянная величина. Например, в наносимые на поверхность составы добавляются различные примеси, которые повышают способность к проникновению и прилипанию. Используются вещества, играющие роль промежуточного слоя, например специальные грунтовки или контактные жидкости.

Для повышения адгезии используют целый комплекс мер, призванных воздействовать на физические и химические свойства материала. Существует 3 способа подготовки поверхности, улучающие адгезию:

• Механический. Это может быть обработка абразивом для придания шероховатости, нанесение насечек, а также очистка от пыли и любых загрязнений.
• Химический. Примешивание специальных добавок и пластификаторов в наносимый раствор.
• Физико-химический. К нему относится обработка грунтовочными составами, а также шпаклевание.

Максимально проявляют эффективность такие методы при сцеплении разнородных поверхностей, обладающих различными физическими и химическими свойствами.

Кроме этого, существует ряд факторов, снижающих качество сцепления материалов:

• Пыльные или жирные поверхности без предварительной обработки очищающими и обезжиривающими составами склеить практически невозможно.
• Качество прилипания будет очень низким и в том случае, если одну или обе поверхности обработать составом, снижающим пористость.
• Адгезионные свойства могут ухудшиться во время схватывания и высыхания материалов. При переходе из жидкого в твердое состояние могут измениться химические и физические свойства веществ. Например, многие растворы дают усадку. В результате этого уменьшается площадь соприкосновения с основанием. Тогда появляются растягивающие напряжения, из-за которых, в свою очередь, образуются трещины. В итоге сцепление материалов становится менее прочным, ненадежным.

Простой пример. Если оштукатурить бетонную стену без правильной подготовки, покрытие быстро отвалится. Это связано со множеством факторов, к которым относятся:

• запыление поверхности;
• усадка штукатурного слоя;
• отсутствие добавок, усиливающих адгезию и т. д.

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Декоративные панели ПВХ: большие возможности с минимальными затратами

Поэтому при работе со старым бетоном следует использовать комплексный подход, для которого нужно:

• тщательно очистить поверхность;
• нанести насечки топором или перфоратором;
• обработать специальной грунтовкой, усиливающей адгезию;
• в штукатурку добавить пластификатор, повышающий эластичность раствора.

Адгезионные свойства строительных и отделочных материалов

Адгезия строительных и отделочных материалов осуществляется, преимущественно, по принципу механического и химического соединения. В строительстве используется большое количество различных веществ, эксплуатационные характеристики и специфика взаимодействия которых кардинальным образом отличаются. Разделим их на три основные группы и охарактеризуем более подробно.

Лакокрасочные материалы

Адгезия ЛКМ к поверхности основания осуществляется по механическому принципу. При этом, максимальные показатели прочности достигаются в том случае, если рабочая поверхность материала имеет шероховатости или пористая. В первом случае существенно увеличивается площадь соприкосновения, во втором, краска проникает в поверхностный слой основания. Кроме того, адгезионные свойства ЛКМ увеличиваются благодаря различным модифицирующим добавкам:

• органосиланы и полиорганосилоксаны оказывают дополнительное гидрофобизирующее и антикоррозионное действие;
• полиамидные и полиэфирные смолы;
• металлоорганические катализаторы химических процессов отвердения ЛКМ;
• балластные мелкодисперсные наполнители (к примеру, тальк).

Краска с тальковым наполнителем — не вспучивающийся антипирен

Строительные штукатурки и сухие клеящие смеси

До недавнего времени, строительные и отделочные работы велись с использованием различных растворов на основе гипса, цемента и извести. Зачастую, их смешивали в определённой пропорции, что давало ограниченное изменение их основных свойств. Современные готовые сухие строительные смеси: стартовые, финишные и мультифинишные штукатурки и шпаклевки, имеют гораздо более сложный состав. Широко применяются добавки различного происхождения:

• минеральные — магнезиальные катализаторы, жидкое стекло, глиноземистый, кислотоустойчивый или безусадочный цемент, микрокремнезём и т.п.
• полимерные — диспергируемые полимеры (ПВА, полиакрилаты, винилацетаты и т.п.).

Такие модификаторы существенно изменяют следующие основные характеристики строительных смесей:

• пластичность;
• водоудерживающие свойства;
• тиксотропность.

Пример плохой адгезии штукатурки к кирпичной стене

Герметики

Герметики, использующиеся в строительстве, различают по трём различным типам, каждый из которых требует определённых условий для высокопрочной адгезии с материалом основания. Рассмотрим каждый тип подробнее.

Высыхающие герметики. В состав входят различные полимеры и органические растворители: бутадиен-стирольные или нитрильные,  хлоропреновый каучук и т.п. Как правило, имеют пастообразную консистенцию с вязкостью 300-550 Па. В зависимости от вязкости, наносятся либо шпателем, либо кистью. После их нанесения на поверхность, необходимо определённое время для высыхания (испарения растворителя) и образования полимерной плёнки.

Высыхающий акриловый герметик

Невысыхающие герметики. Состоят, как правило, из каучука, битума и различных пластификаторов. Имеют ограниченную устойчивость к высокой температуре, не более 700С-800С, после чего начинают деформироваться.

Битумный невысыхающий состав, используется для герметизации ливневой водосточной системы

Отверждающиеся герметики. После их нанесения, под воздействием различных факторов: влага, тепло, химические реагенты, происходит необратимая реакция полимеризации.

Приготовление двухкомпонентного полиуретанового герметика Сазиласт

Из всех перечисленных разновидностей, отверждающиеся герметики обеспечивают максимальную надёжность сцепления с микронеровностями поверхности основания. Кроме того, они устойчивы к высоким температурам, механическим и химическим воздействиям. Они имеют оптимальное сочетание жёсткости и вязкости, позволяющее сохранять первоначальную форму. Однако, являются наиболее дорогостоящими и сложными в использовании.

Это интересно: Ремонт квартиры в скандинавском стиле — дизайн интерьера

Что такое адгезия

По определению адгезия – это свойство различных веществ и материалов соединяться между собой. Переводится с древнегреческого (латинского) языка как – прилипание.

Она может иметь различные значения, которые зависят от межмолекулярной связи, слабой или сильной, а также возможности проникновения ионов одного вещества в другое, другими словами, от величины взаимной диффузии.

Примером может служить способность впитывать воду различными веществами и материалами. Здесь адгезия будет выглядеть как смачиваемость. Снижение силы адгезии, если брать строительство, может возникать от большой степени усадки материала.

Если строительный раствор после высыхания становится намного меньше в своем объеме, то вполне вероятно, что появятся трещины, которые ослабляют сцепление ингредиентов раствора между собой.

Адгезия в строительстве

Рассмотрим, что такое адгезия в строительстве. В строительных процессах свойство материалов и веществ проникать друг в друга, чаще всего наблюдается в малярных и изоляционных работах, сварочных и паяльных, при производстве профлиста и других изделий, где требуется качественная защита от коррозии металла. Понимание процесса прилипания, или сцепления, требуется:

• При заливке монолитных бетонных конструкций, когда образуются перерывы в работе
• При подборе правильного клеящего состава и материалов, нуждающихся в склеивании или сваривании
• Выборе окрасочных составов и жидких гидроизоляционных смесей, и  в других случаях

Единицы измерения адгезии

Единица измерения величины сцепления – МПа (мегапаскаль). Если паскаль определяется как сила вертикального давления на горизонтальную площадь, равную одному квадратному метру, то 1 мегапаскаль будет равняться прикладываемому усилию в 10 кг, давящей на 1 кв. см.

Для примера: если величина адгезии на клеящем составе обозначена как 3 МПа, значит, чтобы оторвать приклеенную деталь площадью в 1 кв. см. потребуется приложить усилие равное 30 кг.

Адгезия ГОСТ

Для определения величины сцепления следует руководствоваться несколькими ГОСТами, в зависимости от вида стыкуемых материалов. Чтобы определить прочность сухих строительных смесей, используемых для изготовления бетона, пользуются рекомендациями ГОСТ 31356-2007.

ГОСТ 28574-90 применяется, когда требуется найти значение величины сцепления лакокрасочных материалов, используемых для защиты бетонных и металлических конструкций от ржавления.

Читая мой блог, Вы наверняка делаете ремонт. Добавьте к себе в закладки вот эту страницу. Здесь находятся все полезные магазины по благоустройству дома.

ГОСТ 32299-2013 полностью соответствует международному стандарту ISO 4624:2002, регламентирующий метод определения величины сцепления лакокрасочных покрытий и строительных конструкций из различных материалов – металла и бетона, дерева и кирпича, на отрыв.

Адгезия к основным строительным материалам

Стекло

К твердому стеклу хорошо прилипают жидкостные вещества – лаки, краски, полимерные составы, различные герметики. Жидкое стекло обладает большой адгезией к твердым телам, если они имеют пористую структуру.

Дерево

Деревянные поверхности хорошо сцепляются с красками, лаками, битумом и плохо с цементными составами. Для оштукатуривания таких поверхностей используют растворы на основе алебастра, гипса.

Бетон

У бетона как и у кирпича, хорошая сцепляемость с различными жидкостными составами на основе воды, если его поверхность влажная. С полимерными продуктами в этом случае уровень липучести будет ниже. Влияет на этот эффект и пористость поверхностей, чем она шершавее, тем сцепляемость будет выше.

Посмотрите 2 видеоролика:

1. Адгезия штукатурки ЦПС к бетонной стене при нарушении технологии:
2. Адгезия гипсовой штукатурки к монолитной бетонной стене:

Адгезия и когезия

Если адгезия предполагает сцепление разных по составу тел, то когезия, означает соединение или сцепление молекул, атомов, ионов в одном веществе или теле, независимо от его формы – жидкой, твердой или газообразной. В твердых телах она значительно больше, нежели в жидких веществах и, тем более, в газообразных.

На этом статья заканчивается. Сегодня мы узнали, что такое адгезия и какое значение она имеет в строительстве.

Адгезивные системы 5 поколения

В адгезивных системах 5 поколения удалось устранить проблему смешивания – была реализована концепция “одной бутылочки”, т.е. адгезив и праймер были помещены в одну емкость (стали однокомпонентными).

Применение однокомпонентных систем также предусматривает тотальное травление эмали и дентина. Механизм их соединения аналогичен механизму адгезии систем 4 поколения. Эти материалы имеют хорошие показатели адгезии к эмали, дентину, керамике и металлу (на уровне 20-25 МПа), но самое главное их достоинство – это отсутствие этапа смешивания компонентов, некачественное выполнение которого и приводило к снижению показателей адгезии в системах четвертого поколения.

Адгезивные системы пятого поколения до сих пор являются наиболее популярными, так как они просты в использовании и дают предсказуемый результат. Постоперационная чувствительность при их применении также невысока.Но сила адгезии, как ни крути, хуже, чем у нашего «золотого стандарта» — четвертого поколения.

Принципы работы с адгезивными системами

Каких-либо особенных принципов работы с адгезивными системами не имеется, в отличии от предыдущих, но всё же считаю, что это следует оговорить.

1. Протравливание поверхности эмали в течение 15 секунд при помощи 37% фортофосфорной кислоты, входящей в состав травильных гелей, добавление геля на дентин на 15 секунд;
2. Удаление травильного геля струей проточной воды в течение 30 секунд;
3. Высушивание эмали и дентина (контроль качества протравки — протравленная эмаль имеет матовый оттенок, дентин не должен быть пересушенным – влажным блестящим);
4. Внесение адгезивной системы на эмаль и дентин кариозной полости при помощи аппликатора (экспозиция 15 секунд);
5. Распределение адгезивной системы при помощи слабой струи воздуха;
6. Фотополимеризация адгезивной системы;
7. Внесение композиционного материала.

Адгезивные системы 6 поколения

Очередной задачей разработчиков при совершенствовании адгезивных систем явилась необходимость удаления из перечня выполняемых процедур этапа протравки. В системах шестого поколения эта проблема решена.

Адгезивные системы 6 поколения являются одношаговыми самопротравливающими системами, которые находятся в 2 бутылочках и требуют смешивания непосредственно перед применением. Затем система наносится на эмаль и дентин. При этом одновременно обеспечиваются протравливание, диффузия в ткани зуба и образование гибридной зоны.

По сравнению с адгезивными системами 4 и 5 поколений они проще в применении, работе с ними требует меньше времени за счет сокращения количества этапов, уменьшается риск технической ошибки.

Однако, адгезия к дентину (18-23 МПа) со временем практически не меняется, тогда как адгезия к эмали ухудшается.

Этапы работы с адгезивными системами 6 поколения:

1. вне полости рта производится смешивание компонентов адгезивной ситемы (внутри одноразовой упаковки или в специальной ячейке);
2. внесение адгезивной системы на эмаль и дентин кариозной полости при помощи аппликатора (экспозиция 15 секунд);
3. распределение адгезивной системы при помощи слабой струи воздуха;
4. фотополимеризация адгезивной системы;
5. внесение композиционного материала.

Адгезивные системы 7 поколения

Я не считаю правильным выделять адгезивные системы 7 поколения, их можно просто назвать отдельным подтипом шестого, т.к. все механизмы и принципы работы остаются теми же. Разница лишь в том, что компоненты не нужно смешивать предварительно перед нанесением, они уже все в одной баночке. Да, удобно и практично, но отдаленных результатов использования этих систем нет.

Адгезивные системы 8 поколения

Также состоит из одной баночки, отличие от седьмого в том, что оно содержит наночастицы, которые более глубоко проникают в дентинные канальцы, улучшая при этом адгезию. Отдаленных результатов использования пока нет.

У шестого, седьмого и восьмого поколения сложно проконтролировать этап протравливания. Хорошо это или плохо — нельзя сказать однозначно. Многие врачи все равно при использлвании этих систем предварительно травят эмаль. Но тогда мы увеличиваем время воздействия кислоты на ткани зуба. Ему это понравится?

Также существует зависимость от уровня рН адгезивной системы и ее токсичности. Чем меньше рН, тем более сильное токсическое действие она оказывает. А наиболее низкая рН у шестого,седьмого и восьмого поколения. В любом случае, выбор остается за доктором. Вопрос лишь в том, насколько он осведомлен о составах, механизмах и принципах использования адгезивных систем. Какая цель у врача: сделать быстро или сделать качественно? Выбор за Вами

В чём суть метода определения адгезии

Как определяют адгезию лакокрасочного покрытия? Бритвенным лезвием проводятся по 6 насечек длиной 20 мм во взаимно перпендикулярных направлениях, в результате чего получается сетка из отделённых друг от друга квадратиков лакокрасочного покрытия.

Есть даже специальный прибор для определения адгезии

Для создания надрезов есть специальные приборы, например, Адгезиметр РН. Адгезиметр представляет собой мощный резак, который создает решетчатый надрез лакокрасочного покрытия с использованием износостойкой многолезвенной фрезы.

Рис. 2. Набор для определения адгезии

Как оценивается величина адгезии с помощью «метода решётчатых
надрезов»

По характеру и площади разрушения покрытия оценивается величина адгезии покрытия.

Рис. 2. Схема оценки адгезии лакокрасочного покрытия с использованием адгезиметра

на покрытиях толщиной менее 60 мкм размер единичного квадрата должен быть 1×1 мм на покрытиях толщиной от 60 до 120 мкм 2×2 мм на покрытия толщиной от 120 до 200 мкм 3×3 мм к покрытиям толще 250 мкм этот метод не применим

На сделанную сеточку наклеивается скотч (полагается предварительно отмотать от рулона и выбросить 1 виток), который потом срывается быстрым движением перпендикулярно поверхности.

Количество сорванных вместе со скотчем квадратиком и является мерой адгезии.

В результате проверки этим методом оценивается как интегральная величина адгезии, так и отсутствие её точечных нарушений.

Практика показала, что этот метод может быть с успехом реализован с применением подручных материалов, то есть бритвенного лезвия и прозрачного скотча.

Что такое хорошая адгезия? Качественные материалы, нанесённые с соблюдением должной технологии, удерживаются на мебельных поверхностях так, что все квадратики остаются на своих местах.

По стандарту полагается проверять адгезию не менее, чем в 3 местах изделия.

Методы испытаний адгезии

Адгезию и аутогезию при испытании на отрыв, сдвиг и расслаивание можно определять на обычных динамометрах или на специальных адгезиометрах. Для обеспечения полноты контакта адгезива и субстрата адгезив применяют в виде расплава, раствора в летучем растворителе или мономера, который при образовании адгезионного соединения полимеризуется.

Однако при отверждении, высыхании и полимеризации адгезив, как правило, претерпевает усадку, в результате чего на межфазной поверхности возникают тангенциальные напряжения, ослабляющие адгезионное соединение.

Напряжения эти могут быть в значительной мере устранены введением в клей наполнителей, пластификаторов, а в некоторых случаях термообработкой адгезионного соединения.

На определяемую при испытании прочность адгезионной связи существенным образом могут влиять размеры и конструкция испытуемого образца (в результате действия т. н. краевого эффекта), толщина слоя адгезива, предыстория адгезионного соединения и другие факторы. О значениях прочности адгезии или аутогезии, можно говорить, конечно, лишь в случае, когда разрушение происходит по межфазной границе (адгезия) или в плоскости первоначального контакта (аутогезия). При разрушении образца по адгезиву получаемые значения характеризуют когезионную прочность полимера.

Некоторые ученые считают, однако, что возможно только когезионное разрушение адгезионного соединения. Наблюдающийся адгезионный характер разрушения, по их мнению, лишь кажущийся, поскольку визуальное наблюдение или даже наблюдение с помощью оптического микроскопа не позволяет обнаружить на поверхности субстрата остающийся тончайший слой адгезива. Однако в последнее время и теоретически и экспериментально было показа но, что разрушение адгезионного соединения может носить самый разнообразный характер — адгезионный, когезионный, смешанный и микромозаичный.