Справочник химика 21. Адгезия цемента


Адгезия цементов - Справочник химика 21

    На стальную трубу 1 методом торкретирования или другим способом наносят слой цемента 2 глиноземистого или водонепроницаемого, расширяющегося, заданной толщины. Затем к внешней поверхности цементной изоляции приваривают армирующую конструкцию, состоящую из стальной сетки 3, которая должна иметь хорошее натяжение и плотно прилегать к цементному покрытию. Сетка защищает внешнюю поверхность цементной изоляции (толщиной б ) от разрушения при механических воздействиях, армирует цементный слой, создавая монолитную конструкцию изоляции (на стенке трубопровода толщиной б) и одновременно исключает возможности нарушения адгезии цемента с металлом, а также служит основанием для удержания на поверхности цементной изоляции гидроизоляционного слоя. [c.157]

    Лучший метод - холодное ускоренное фосфатирование. При этом используют более концентрированные растворы (табл. 43). Пасты для холодного фосфатирования изготовляют путем смешения указанного выше раствора с тальком в отношении 1 1 по массе (паста должна иметь консистенцию сметаны). Холодное фосфатирование можно осуществить также трехкратным нанесением на поверхность стали раствора при помощи тампона или кисти. Расход раствора 0,3 л на 1 м поверхности. Даже погружение в 1 %-ный раствор фосфорной кислоты обеспечивает улучшение прилипаемости (адгезии), не говоря уже о холодном фосфатировании. При фосфатировании на поверхности металла образуется равномерный и тонкий слой фосфатов железа, цинка или марганца. Температура раствора - 293-298 К, продолжительность обработки - 30-40 мин. Указанные компоненты вводят в ванну последовательно при интенсивном перемешивании раствора. Фосфатирование труб холодными растворами можно проводить вне ванн обрызгиванием или в специальной камере струйным методом. Очистку труб химическим методом выполняют в следующей последовательности. Очищенные и обмытые от случайных загрязнений трубы помещают в ванну с кислотой, смешанной с ингибитором. Ванна сложена из кирпича на кислотоупорном цементе и оштукатурена таким же цементом. Ее заполняют раствором ингибированной кислоты настолько, чтобы погруженная труба полностью покрывалась раствором. Отработанный раствор через пробковый трап по водостоку сбрасывают в [c.107]

    Образование ориентированных слоев играет также большую роль в процессах прилипания и склеивания. В этих процессах связующее вещество должно вначале быть жидким (для заполнения впадин и повышения фактической площади контакта) и затвердевать в процессах схватывания, посредством замерзания (лед), химических реакций окисления (лаки), гидратации (цемент), полимеризации (клеи) и др. Склеивание полимерных материалов осуществляется путем взаимной диффузии сегментов полимерных цепей. Силы адгезии между твердой поверхностью и затвердевшим клеем или пленкой, согласно представлениям, развитым Дерягиным, имеют во многих случаях (например, при взаимодействии металлов с полимерами) электрическую природу и определяются величиной Аф, возникающей при ориентации молекул в поверхностном слое. Поэтому при разработке новых склеивающих материалов и пленочных покрытий, широко используемых в современной технике, особое внимание следует уделять способности этих веществ к образованию ориентированных слоев. Для повышения этой способности разрабатываются специальные полярные присадки. [c.119]

    Заманчивой является мысль применить обычные виды цементов (портланд-цемент, глиноземистый цемент) в качестве основы жаростойких покрытий. Ныне известны жароупорные бетоны, противостоящие температурам до 1600° [428]. С целью борьбы с разупрочнением цементов во время нагревания предложено вводить тонкомолотые добавки (шамот, пемза, кварц, хромистый железняк и др.). Однако нерешенной остается задача обеспечения надлежащей адгезии цементов к металлам при высоких температурах. Приблизиться к решению задачи можно путем наложения армировки на поверхность изделий. [c.332]

    Для жаростойких монолитных футеровок применяется ячеистый бетон, состоящий нз минерального вяжущего (цемента), ячеистого наполнителя (молотого шамота) и инертной добавки (молотого кварцевого песка или диабазовой муки). Инертная добавка придает бетону жаростойкость, повышает его адгезию к металлу, улучшает совместную работу футеровки с металлом в условиях колебания температуры. [c.359]

    Поверхность дефектного участка эмалевого покрытия должна быть тщательно очищена и подготовлена, так как от этого зависит качество защиты, особенно адгезия цемента. Это одна из основных операций при ремонте эмалевого покрова. Она состоит в очистке от ржавчины, грязи и последующем обезжиривании ремонтируемого участка. Очистка от грязи и остатков реакционной среды проводится прежде всего протиркой сухой ветошью и тампоном, смоченным соответствующим растворителем. Ржавчина и окислы металлов удаляются проволочными щетками и наждачной бумагой или полотном до металлического блеска всей обнаженной от эмали поверхности. [c.125]

    Во-первых, применяемый повсеместно портланд-цемент становится непригодным изоляционным материалом для сложных гео-лого-технических условий. Приготовленная из него -суспензия легко отделяет воду затворения и теряет свою подвижность, а затвердевшее цементное кольцо в условиях как высоких, так и низких температур, теряет свою прочность, адгезию с обсадными трубами и горными породами, становится легко проницаемым для газа, нефти и воды и имеет низкую деформационную способность. [c.222]

    При цементировании скважин по обычной технологии в результате экзотермической реакции цемента происходит расщепление пород, что и приводит в дальнейшем к отсутствию адгезии цементного кольца со стенками скважины и обсадными трубами. [c.257]

    Эпоксидные олигомеры и полимеры различного молекулярного веса обладают высокой адгезией к металлам, фарфору, стеклу, пластикам и т. п. Поэтому они широко используются как составные части клеев, цементов, литьевых и пропиточных компаундов, покрытий для металла, дерева и других материалов, а также как связующее для стеклопластиков. [c.69]

    Очищенные лигносульфонаты и щелочные лигнины с высокой диспергирующей способностью при добавке к бурильным глинистым растворам регулируют их реологические свойства, а также связывают примеси металлов и стабилизируют бурильные растворы, предотвращая флокуляцию. Лигносульфонаты и сульфированные сульфатные лигнины способствуют размолу цемента, а при введении в бетоны увеличивают их однородность и время схватывания [192]. Возрастают также прочность на сжатие и срок службы отвержденного бетона, усиливается адгезия бетона и стали. Натриевые производные сульфатных лигнинов используются в качестве анионных и катионных стабилизаторов и эмульгаторов асфальтовых эмульсий, а также водных эмульсий парафина и нефти. Диспергирующие свойства лигносульфонатов используют в разнообразных областях — для диспергирования керамических материалов, глин, красителей, углеродной сажи, инсектицидов [80]. Выпускаются поверхностно-активные препараты для стандартных пестицидов и гербицидов [10, 11]. [c.420]

    Адгезия андезитофторопласта к стали Ст. 3 при склеивании кислотоупорным цементом [c.107]

    При отсутствии указанных пластификаторов на заводе применяют битум № 5. Хорошие результаты получаются при использовании серного цемента следующего состава 58,5% серы, 40% диабазовой муки и 1,57о битума № 5. Цемент данного состава после охлаждения представляет собой беспористую массу, обладающую хорошей адгезией к метлахским плиткам, к обычному и кислотоупорному бетону. Лабораторные испытания (табл. 12) показали, что серный цемент указанного выше состава практически ртутенепроницаем. [c.42]

    Адгезия цементов К со стеклом 15—17 кг1см с керамикой и свинцом 18—20 кг/см со сталью 20—25 лгг/слг . Высшие показатели относятся к цементам, приготовленным на жидком стекле с более низким м(. дулем. [c.154]

    Термическое расширение затвердевших цементов или цементов с заполнителем ( раствор , микробетоны ), используемых для сочленения деталей или изготовления покрытий, работают их при нагревании, является одним из важнейших свойств, определяющих возможность использования цементов для этих целей. В. настоящее время фосфатные цементы (связки) или изделия на их основе применяют при температурах от 400 до 1800° С. Поэтому необходимы четкие данные о коэффициенте термического расширения затвердев-. шего цемента, а также изделий из цементов с заполнителями ( растворов ). Сохранение адгезии цемента к основному материалу, особенно в случае тепловых ударов, может быть достигнуто лишь при близких значениях их температурных коэффициентов расширения. [c.110]

    В первых экспериментах с вихревой трубой в качестве катализаторного покрытия нами была подобрана композиция активный компонент - отработанный адюмоплатиновый катализатор АП-56, прокаленный и измельченный до пылевидного состояния, — 1 масс, ч связующее и адгезив — смесь тампонажного цемента ГОСТ1581-63 — 1 масс, ч строительный гипс — 0,25 масс. ч. Роль растворителя выполняла дистиллированная вода. Технология приготовления суспензии заключалась в следующем. Катализатор до или после измельчения [c.128]

    Р. С. Феррис, Ф. Д. Данлеп и Ф. Д. Пахтен [529, 530] полагают, что способность цементного камня сцепляться с обсадными трубами и горными породами считается определяющей при предъявлении требований к тампонажным цементам. Роль адгезии повышается с ростом глубин скважин и увеличением забойных температур [531]. [c.225]

    ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ КЛЕИ, получают на основе изоцианатов и гидроксилсодержащих, соед. (гл. обр. олигозфи-ров), отверждающихся с образованием полиуретанов. Могут содержать инициаторы отверждения (вода, спирты, водные р-ры солей щел. металлов и карбоновых к-т), порошкообразные наполнители (TiOj, 2пО, цемент), р-рители (ацетон, спирты, хлорпроизводные углеводородов), добавки полимеров (напр., хлорированный ПВХ). Компоненты смешивают непосредственно перед применением.. Жизнеспособность клея 1—3 ч. Отверждаются прн комнатной т-ре не менее 24 ч или при 100—150 °С н давл. до 0,3 МПа в течение 3—6 ч. По сравнению с др. клеями отличаются ваиб. высокой адгезией к разл. материалам. В отвержденном состоянии устойчивы к действию воды, минер, масел, топлив, аром, углеводородов, атмосферостойки работоспособны гл. обр. от —200 до 120 °С. Сравнительно дороги. С целью снижения токсичности использ. блокированные изоцианаты. Примен. прн сборке конструкций из металлов, пластмасс, стекол, керамики в авиац. и космич. технике, стр-ве, мащиностроении, прн изготовлении дублированных материалов из полимерных пленок, для склеивания верха обуви с подошвой а др. [c.467]

    Следует отметить, что адгезия силитэна к сталям и другим материалам зависит от качества приготовленного цемента (в основном от соотношения компонентов в нем) и технологии его нанесения, а также времени отверждения. Поэтому приведенные выше цифры могут иметь иное значение при применении других цементов. [c.107]

    Более высокой адгезией обладают образцы силитэна при склеивании их между собой. Высокую адгезию имеют также материалы, изготовленные из фторопласта-4 с применением андезита в качестве наполнителя. В табл. 43 и 44 приводятся опытные данные по адгезии андезитофторопласта к стали Ст. 3 при склеивании клеем БФ-2 и кислотоупорным цементом. [c.107]

    Следует уточнить, что понимают под вяжущими свойствами йдких стекол. Это уровень прочности искусственного камня, лученного при твердении цемента на основе жидкого стекла идкое стекло+тонкодисперсные порошки+добавки различного значения), или композиционного материала на основе жидкого екла или-жидкого стекла с отвердителем. Вяжущие свойства йдкого стекла отождествляют также со значением его адгезии подложкам различной природы. Применительно к жидкому еклу способ определения вяжущих свойств никак не стандарти- [c.185]

    Р.-а. с. обладают высокой адгезией к древесине, в меньшей степени-к синтетич. волокнам, пластмассам, цементу, керамике. Их часто модифицируют фенолом, каучуками, полигетероариленами, поливинилацеталями, полиамидами, к-рыс вводят на стадии получения или в готовую смолу. Модифицир. смолы проявляют высокую адгезию к металлам, резинам, фторопластам. [c.229]

    Свойства полимерцементных композиций и бетонов на их основе зависят от количества и природы полимера, условий затвердевания. Полимерные добавки значительно повьппают прочность минеральных вяжущих веществ. Так, в случае ПВА прочность полимерцемента при растяжении и изгибе в 2—2,5 раза выше, чем у обычного цемента. Если полимер недостаточно водостоек, то при увлажнении прочность полимерцемента снижается. Очень важна высокая адгезия полимерцемента практически ко всем применяемым в строительстве материалам. При содержании полимера 20—25 % клеящая способность полимерцемента приближается к клеящей способности чистого полимера. [c.103]

    Адгезия наблюдается в самых разнообразных процессах приУ склеивании материалов, применении лакокрасочных покрытий, производстве слоистых пластиков, многослойных материалов и резинотканевых изделий при использовании различных неорганических вяжущих веществ в строительстве, производстве армо-цемента, железобетона, бетона и прочих наполненных дисперсных систем при соединении металлов между собой и с другими материалами с помощью припоев, при сварке металлов и нанесении электролитических покрытий. Этот перечень можно было 614 продолжить, так как трудно назвать сферу деятельности, где бы не приходилось сталкиваться с адгезией, начиная от изготовления обуви до производства космических аппаратов, от создания картин до возведения электростанций. [c.9]

    Высокомолекулярные нолибутадиенстирольные смолы, нолиизобути-лен и натуральный каучук сначала слегка шлифуют с поверхности, затем обрабатывают серной или кипящей соляной кислотой или щелочным раствором перманганата калия, при этом повышаются смачиваемость и адгезия к полярным цементам [147]. [c.444]

    Корпуса колонн гуммированы, а в конической части защи щены комбинированным покрытием. Одна из колонн покрыта полуэбонитом марки 1751, а в конической части защищена дополнительно одним слоем диабазовых плиток. Другая колонна защищена подобным же образом, с той лишь разницей, что гуммирование произведено резиной марки Д-10 на основе хло ропренового каучука. И, наконец, в третьей колонне в качестве обкладки использован листовой полиизобутилен, а конус дополнительно защищен слоем метлахских плиток. Во всех трех случаях в качестве связующего использован кислотоупорный диабазовый цемент, который имеет адгезию к резине и полиизобутилену порядка 15—20 кг1см . [c.34]

chem21.info

К вопросу об адгезии цемента к пенополистиролу

     Известно, что контакты между частицами твердых веществ осуществляются через слои жидкости, которая должна хорошо смачивать их поверхности. Смачиваемость зависит как от химической природы твердого тела, так и свойств жидкости. Тонкие пленки жидкой фазы не только увеличивают истинную площадь контактов за счет повышения подвижности частиц, но и участвуют в изменении поверхностного потенциала твердой фазы и формировании адгезионно-когезионных контактов [1]. Полистиролбетон на цементном вяжущем представляет собой сложную систему, содержащую гидрофобные и гидрофильные частицы и полярную жидкость (воду), которая хорошо смачивает вещества с ионно-ковалентной кристаллической решеткой и не смачивает гидрофобную поверхность пенополистирола. Поэтому одним из условий формирования более прочных контактов в данной системе является создание промежуточных слоев из тонких пленок, обеспечивающих хорошую сцепляемость одновременно с пенополистиролом и цементом с помощью химических добавок. С целью повышения гидрофильности пенополистирола в работе были использованы следующие химические добавки: КМЦ, ПВА, акриловая грунтовка (АГ), С-3, моющее средство (МС) и пек талловый омыленный (ПТО). Перечисленные химические добавки или содержат полярную группу, как, например ПТО и моющее средство, сульфогруппу (С-3), или представляют собой водные высокодисперсные эмульсии синтетических клеев (ПВА, АГ), или коллоидную систему клея (КМЦ). Следовательно, перечисленные добавки характеризуются различной дисперсностью частиц: от истинных растворов с размеров частиц меньше 0,1 мк до эмульсии с размером частиц 1 мк и более [2]. Добавки вводились в количестве 0,2, 0,4, 0,6 и 0,8% от массы цемента, из расчета на сухое вещество. Величина адгезии оценивалась по пределу прочности при сдвиге. Для этого образцы-плиточки пенополистирола (5*5*2 см), поверхность которых смачивалась водными растворами добавок, склеивались цементным тестом, приготовленном на этих же растворах толщиной 1 см. Одновременно формовались образцы-кубики (2*2*2 см) из цементного теста с целью установления влияния добавок на прочность цементного камня, результаты представлены в таблице 1, 2 и на рисунке.

 

                                Таблица 1.

Влияние вида и количества добавок на предел прочности при сдвиге в возрасте 7 суток.

Вид добавки

 

Предел прочности при сдвиге (кгс/см2)  в зависимости от количества добавки (в % от массы цемента)

0,2

0,4

0,6

0,8

R сж доб/Rсж без доб

АГ

0,910

0,960

0,820

0,770

1,81-2,25

ПВА

0,929

0,871

0,816

0,647

1,52-2,21

С-3

0,827

0,860

0,896

0,953

2,02-2,24

МС

0,592

0,708

0,769

0,871

1,39-1,92

ПТО

0,405

0,487

0,509

0,571

0,95-1,34

КМЦ

0,484

0,496

0,501

0,538

1,14-1,27

          * Rсж без доб. = 0,426 кгс/см2.

 

Таблица 2.

Влияние вида и количества добавок на предел прочности при сжатии цементного камня в возрасте 7 суток.

 

Вид добавки

 

Предел прочности при сжатии  (кгс/см2) в зависимости от количества добавки (в % от массы цемента)

0,2

0,4

0,6

0,8

Rсж доб/Rсж без доб

АГ

46,5

45,5

33,8

32,0

0,8-1,15

ПВА

51,5

43,5

42,5

39,5

0,98-1,27

С-3

41,8

42,5

47,3

45,5

0,3-1,16

МС

28,3

39,1

33,0

24,5

0,60-0,97

ПТО

29,2

30,8

32,0

25,6

0,63-0,79

КМЦ

41,4

26,15

25,2

16,3

0,40-0,65

 

* Rсж без доб. = 40,5 кгс/см2; образцы хранились в воде.

 

 

      Рис. Эффективность химических добавок при оптимальных дозировках.

Примечание: 1. без добавки; 2. АГ; 3. С-3; 4. ПВА; 5. МС; 6. ПТО; 7. КМЦ

 

     Анализ полученных результатов позволяет оценить эффективность химических добавок и определить их максимальную дозировку, исходя из значений предела прочности при сдвиге. При этом следует отметить, что все исследованные добавки повышают гидрофильность пенополистирола (угол смачивания < 900C). Практически одинаковую и более высокую адгезию показали добавки АГ, ПВА и С-3 при оптимальных дозировках, соответственно, 0,4, 0,2 и 0,8. При этом предел прочности при сдвиге  в 2,21-2,25 раза выше, чем прочность на цементе без добавок (рис.). Также следует отметить пластифицирующий эффект перечисленных добавок, а именно снижается водопотребность при одинаковой пластичности на 6- 18,5%. Наиболее эффективной из этого класса добавок следует считать ПВА, т.к., и пластифицирующий эффект и повышение адгезии достигается при меньшей дозировке. В свою очередь добавки КМЦ, ПТО и МС повышают адгезию на 27-92%, однако, при этом возрастает водопотребность на 6 -17% и до 35% на КМЦ. Кроме того, данные добавки понижают прочность цементного камня при сжатии (табл. 2), следовательно, величина адгезионной прочности непропорциональна пределу прочности при сжатии. Эффективность добавок также оценивалась по способности окатывать сухим цементом  поверхность полистирольных гранул  (раствора с добавками), пошедшей на смачивание их поверхности. Концентрация растворов с добавками, используемая для   смачивания их поверхности, составляла от 0,8 до 3,2%, что соответствовало принятым дозировкам (0,2-0,8% от массы цемента). В данном эксперименте исследовались три вида добавок при постоянном объеме гранул, постоянном расходе растворов и цемента. Гранулы окатывались в течении 2 мин. (1 мин. – в растворе и 1 мин. – в цементе). Установлено, что в зависимости от концентрации и вида добавки расходуется различное количество раствора для смачивания поверхности пенополистирола и лежит в пределах от 8 до 12,8% от объема гранул. Насыпная плотность окатанных гранул также изменяется  и составляет от 0,37 до 0,47 г/см3, при этом насыпной объем увеличивается на 20%, а исходная насыпная плотность пенополистирольных гранул составляет 0,015 г/см3. Также следует отметить, что при одинаковых условиях окатывания  поверхность полистирольных  гранул покрывается цементным слоем не однородно,  это наблюдается в случае применения ПВА и эмульсии АГ. Вероятно, это связано не только с шероховатостью поверхности гранул, но и с капельно-дисперсным строением эмульсии. В случае использования добавки С-3, не относящейся к разряду классических клеев, хорошая окатываемость вероятно связана с более высокой дисперсностью частиц, обеспечивающих большую площадь истинных контактов.   

     Таким образом, полученные результаты позволяют целенаправленно управлять процессами структурообразования в системе пенополистирол-цемент-вода.

 

Список использованных источников:   

1. Дерягин Б.В., Кротова Н.А., Смигла В.П. Адгезия твердых тел. М.: Наука, 1973, 278с.

2. Писаренко А.П., Поспелова К.А., Яковлев А.Г. Курс коллоидной химии. М.: Высшая школа, 1964, 250с.

3. Черкинский Ю.С. Полимерцементный бетон, М.:Стройиздат, 1984, 212с

Журба О.В., -аспирант, Архинчеева Н.В., канд. хим.наук, доц., Щукина Е.Г., канд. техн. наук, доц., Константинова К.К., канд.хим.наук

Восточно-Сибирский государственный технологический университет

litebeton.ru

Поверхностные явление в цементных системах

П.С. ОЛЮНИН, аспирант, С.П. ГОРБУНОВ, канд. техн. наук - Южно-Уральский государственный университет; А.А. САВЕЛЬЕВ, ведущий специалист OOO «Си-Айрлайд».

Поверхностные явления в дисперсных системах, а именно адгезия, когезия, смачивание, представляют большой интерес для исследования возможности получения высокопрочных композиционных материалов. В данной работе рассмотрены зависимости физико-механических характеристик цементных композитов от явлений адгезии и смачивания.

Одной из основных задач, стоящих перед промышленностью строительных материалов, является изыскание путей получения композиционных материалов с высокими технологическими свойствами. Решение этой задачи требует знания теоретических основ процессов получения и применения строительных композитов.

Согласно уравнению Дюпре-Юнга (1) работа адгезии W3 двух конденсированных веществ напрямую связывается с характеристиками смачиваемости субстрата (твердого тела) адгезивом (жидкостью), а именно с поверхностным натяжением ơи краевым углом смачивания Ө. Из этого уравнения следует, что для увеличения работы адгезии надо улучшить смачиваемость поверхности субстрата или уменьшить работу когезии (поверхностное натяжение) адгезива, например введением поверхностно активных веществ (ПАВ) или изменением температуры.

Введение ПАВ, снижающих поверхностное натяжение на границе раздела «твердое вещество - жидкость», в дисперсную среду цементного теста приводит к нежелательному результату - дополнительному воздухововлечению и снижению прочности матричного компонента цементного композита.

Очевидным для увеличения работы адгезии цементной матрицы к субстрату - заполнителям, наполнителям, волокнам и т.д. - остается путь улучшения смачиваемости поверхности субстрата.

Для выявления некоторых аспектов повышения адгезии цементной матрицы к зернам заполнителей, дисперсной арматуре, а также на границе раздела «старый бетон - свежий бетон» был проведен ряд модельных испытаний, раскрывающих суть поверхностных явлений, влияющих на прочностные характеристики цементных композитов.

Модельные исследования поверхностной адсорбции воды вследствие изменения степени смачивания поверхности заполнителей включали поверхностную обработку мелкого заполнителя регулятором смачивания - аппретирующим агентом, изготовление цементно-песчаных растворов и определение их прочностных показателей.

Цементно-песчаные растворы изготавливались с соотношением цемент/песок = 1:3 и равными водоцементными отношениями (В/Ц = 0,6). Аппретирование заполнителя производилось пульверизацией 5-процентного водного раствора регулятора смачивания - полиэфира жирной кислоты с дальнейшей сушкой заполнителя.

По результатам испытаний выявлено, что повышение гидрофильности зерен заполнителя улучшает прочностные показатели на 10...15% и водонепроницаемость композита на 40...50% при прочих равных условиях. Следовательно, управляя степенью смачивания заполнителей можно управлять внутренним сцепление и когезией между компонентами цементных композитов.

Еще один компонент, хорошее сцепление которого с цементной матрицей имеет решающее значение для получения прочных цементных композитов, - полимерная фибра.

Наиболее значимым фактором эффективного модифицирования поверхности полимерных фибр с целью улучшения адгезии цементного камня к их поверхности является обеспечение максимального смачивания волокон водной средой цементного теста. Полимеры ряда полиолефинов плохо смачиваются водой, имеют низкую поверхностную энергию, что не позволят обеспечивать хорошее сцепление, например с воднодисперсионными красками равно как и с цементным камнем. Повысить энергетическую активность полимеров возможно несколькими способами: обработкой поверхности тлеющим разрядом, низкотемпературной плазмой, пламенем газовой горелки, окислителями (например бихроматом калия), силанами и т.д. Еще один способ улучшения смачиваемости полиолефинов - введение в их структуру родственных полимеров с повышенной поверхностной энергией, например сэвилена - сополимера полиэтилена и винилацетата.

Рассмотренный выше способ улучшения смачиваемость субстрата - аппретирование поверхности - мы применили к полимерным волокнам. Такой прием позволяет повысить работу адгезии путем создания волокнах тонкого слоя ионогенного ПА= (регулятора смачивания), повышающего энергетическую активность полимера.

Для выявления оптимальной толщины пленки аппретирующего агента был проведен эксперимент, заключающийся в обработке поверхности фиксированной навески фибры раствором регулятора смачивания различной концентрации и последующей оценке прочностных свойств цементно-песчаных растворов, содержащей фибру в количестве 0,5 г/л растворной смеси. На основе данных расхода и плотности регулятора смачивания был проведен расчет толщины регулятора смачивания на поверхности фибры, получены зависимости прочности раствора от толщины пленки регулятора и расхода фибры, приведенные на рис. 2, 3.

Как было установлено, с увеличением толщины адгезионного покрытия адсорбция воды по площади поверхности протекает неравномерно. Это связано с изменением характера покрытия и с изменением силы внутреннего сцепления молекул адгезива. При достаточно тонких пленках покрытия (до 15 нм) работа когезии регулятора смачивания превышает удвоенную работу адгезии к поверхности полипропилена. При этом регулятор смачивания стремится собраться в микрокапли, обнажая гидрофобную поверхность волокон. Адсорбция водных оболочек локализована, а адгезия цементного камня к волокнам практически отсутствует, что отрицательно сказывается на прочности композита.

Дальнейшее увеличение толщины пленки адгезива до 30...35 нм приводит к аппретированию всей поверхности волокна и позволяет уже лиофильному волокну абсорбировать воду на всей своей поверхности с обеспечением высокой адгезии волокна к матрице, вследствие чего прочность композита возрастает.

По мере удаления от приповерхностных слоев мера упорядочения молекул адгезива, как и любой другой жидкости с дифильными молекулами, уменьшается. Работа когезии в молекулярных слоях, близких к поверхности раздела, оказывается выше, чем в остальной массе молекул. Внешний слабосвязанный молекулярный слой адгезива способен за короткое время смываться, отдавая отдельные молекулы в водную среду, а, как следствие, и в цементное тесто, препятствуя нормальному твердению цементного камня. Это было установлено при свободном введении адгезива в растворную смесь в отсутствии волокон. Поэтому чрезмерная толщина пленки адгезива свыше 40 нм способствует снижению прочности как на растяжение, так и на сжатие. В данном случае положительное влияние улучшенной адсорбционной способности волокна нивелируется и даже ухудшается отрицательным моментом от присутствия в цементном тесте молекул аппретирующего агента - полиэфира жирной кислоты.

В целом эксперимент показал, что введение полипропиленовой фибры приводит к повышению прочности цементных композитов, но лишь при условии оптимальной толщины регулятора смачивания и расхода фибры.

Проблемы сцепления строительных, отделочных или ремонтных материалов на основе цемента с другими материалами или основаниями также представляют большой интерес для исследования. Сегодня, когда разработаны высокопрочные, быстротвердеющие ремонтные смеси на основе цемента, вопросы долговечности ремонта такими составами особенно актуальны. Да и отделка стен высококачественными и достаточно дорогими штукатурными и шпаклевочными смесями целесообразна лишь при условии обеспечения хорошей адгезии наносимых материалов к основанию. Поверхностные явления на границе раздела «основание - ремонтный слой» (выше такая граница условно названа «старый бетон - свежий бетон») основаны всё на тех же принципах управления смачиваемостью субстрата. На данном этапе работы были проведены модельные исследования процессов и явлений, протекающих на границе раздела двух по сути разнородных, взаимодействующих друг с другом материалов - достаточно прочного бетонного основания и высокопрочного цементно-песчаного раствора (аналога ремонтной смеси).

Была проведена серия модельных экспериментов. Поверхность бетона первоначально обрабатывалась водной эмульсией бутадиенстирольного латекса различной концентрации и высушивалась до полной полимеризации латекса и создания полупроницаемой или непроницаемой для воды полимерной пленки. Это не позволяло бетону достаточно быстро впитывать воду из наносимых в тонком слое раствор воды от первоначальной концентрации латекса.

После подготовки поверхности определяли ее смачиваемость водой косвенно по площади (диаметру) капли известного объема (рис. 5). Было установлено, что полимеризованная пленка латекса, толщина которой достаточна для предотвращения впитывания воды из раствора, плохо смачивается водой и в перспективе все наносимые на поверхность таким образом огрунтованного бетона жидкие и твердые вещества будут иметь невысокую адгезию к бетону. Поэтому в дальнейшем на подготовленную поверхность бетона распылением наносили слой аппретирующего агента известной концентрации. После высыхания регулятора смачивания на бетон укладывали высокопрочный цементно-песчаный раствор слоем толщиной 5...8 мм в виде круглых «пятачков» для определения адгезии раствора к бетону.

Было установлено, что адгезия цементно-песчаного раствора тем выше, чем выше водонепроницаемость слоя латекса и чем выше смачиваемость этого чрезвычайно тонкого полимерного слоя. Наилучший результат был получен при огрунтовывании бетона неразбавленной латексной эмульсией и последующем нанесении примерно 10 мг/см2 аппретирующего агента, что соответствует толщине пленки смачивателя, равной примерно 30 нм. Отрыв при этом происходил не по контактной зоне и не по раствору, а по бетону, который имел марку 500.

В результате можно утверждать, что адгезия мелкозернистых цементных композиций к бетонным поверхностям возможна на достаточно высоком уровне, когда прочность на адгезионный отрыв по контактной зоне может превышать когезию весьма прочного бетона. Однако этому должна способствовать как можно менее проницаемая для воды, но как можно более энергетически активная поверхность бетона с хорошей смачиваемостью.

Все проведенные модельные эксперименты подтверждают факт улучшения физико-механических характеристик цементных композитов за счет направленного регулирования смачиваемости субстрата -заполнителей и дисперсной арматуры Улучшение смачиваемости, повышение энергетической активности поверхности субстрата ведет к повышению прочности адгезионного соединения матричного компонента с субстратом.

Литература:

  1. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии (Поверхностные явления и дисперсные системы): Учебник для вузов. М.: Химия, 1982.400 с.
  1. MUNZINGCHEMIEGMBH - Поверхность и субстрат. № 1. 2001.

www.volokno.su

Что такое адгезия, как измерить и улучшить адгезию

Почему краска, наносимая на окрашиваемую поверхность  по истечению некоторого времени прочно удерживается на ней? Почему штукатурное покрытие при застывании схватывается с основой? Почему в принципе возможно бетонирование? Ответ на эти вопросы один:  всё дело в адгезии – явлении прилипания двух поверхностей, соединённых друг с другом.

Что же такое адгезия

Адгезия определяет возможность склеивания твердых тел  с помощью клеящего состава, а также прочность связи декоративного или защитного покрытия с основой. Причиной появления адгезионной связи является влияние молекулярных сил (физическая адгезия) либо сил химического взаимодействия (химическая адгезия).

Интенсивность адгезии определяется давлением отрыва, которое следует приложить к покрытию (штукатурке, краске, герметику и т.д.), чтобы оторвать/отделить его от основы.

Таким образом, данный показатель принято измерять в единицах удельного усилия – мегапаскалях (МПа). Например, значение усилия отрыва (или прилипания, что одно и то же)  в 1 МПа означает, что для отделения покрытия, имеющего площадь 1 мм2, следует приложить усилие в 1 Н (напомним, что 1 кг = 9,8 Н). Адгезионные показатели покрытий являются их основной характеристикой, которая обеспечивает  необходимую прочность, надёжность, а также определяет  трудоёмкость  работы с ними.

Что влияет на адгезионную способность веществ, применяемых в строительстве

В процессе схватывания рабочей смеси в ней происходят различные процессы, которые обуславливают определённые изменения её свойств. В частности, при усадке растворной смеси возможно сокращение поверхности контакта с появлением растягивающих напряжений, которые приведут к образованию усадочных трещин. Как результат – ослабляется сцепление поверхностей. Например, сцепление старой бетонной поверхности с новым бетоном не превышает 0,9…1,0 МПа, в то время, как сцепление сухих строительных смесей (в состав которых входят компоненты, инициирущие процессы химической адгезии) с новым бетоном достигает 2 МПа и более.

Как улучшить адгезию

Обычно реализуют комплекс мер, обеспечивающих улучшение сцепляемости: проводят механическую (шлифование),  физико-химическую (шпаклевание, грунтовка) и химическую (эластификация) обработку поверхности основы. Особенно эффективны указанные процессы в ремонтно-строительных работах, когда контактирующие поверхности разнородны не только по своему химсоставу, но и по условиям их образования.

Важно! Свежий щелочной цементный раствор всегда плохо сцепляется с поверхностью старого бетона, поэтому при работах со старым бетоном обязательно следует использовать многослойные адгезионные составы

Как измерить адгезионную способность материалов

ГОСТ 31356-2007 регламентирует определяющие показатели прочности сцепления сухих строительных смесей с основанием. О последовательности проведения тестовых испытаний материалов на их сцепляемость. Технология проведения подобных испытаний позволяет определить прочность сцепления  таких покрытий, как керамическая плитка, различные защитные покрытия, штукатурка и т.д. с основанием.

Для контроля качества выполненных работ удобно использовать адгезиметр системы ОНИКС-АП NEW. Диапазон измерения усилий схватывания с применением данного прибора составляет 0…10 кН. При испытании измеряется усилие, которое необходимо для отделения или отрыва покрытия от поверхности основы в направлении, перпендикулярном плоскости покрытия. Удобство применения адгезиметра заключается в том, что с его помощью возможен оперативный контроль качества отделочных и штукатурных работ. Прибор компактен и удобен в обслуживании (см. рис. 1.2,3).

Рис.1. Определение усилия схватывания керамической плитки с помощью адгезиометра (шаг 1)

Рис.2. Определение усилия схватывания керамической плитки с помощью адгезиометра (шаг 2)

Рис.3. Определение усилия схватывания керамической плитки с помощью адгезиометра (шаг 3)

bouw.ru


Смотрите также