Клеевые составы для строительных конструкций

Составы для склеивания строительных конструкций и материалов

Есть очень симпатичная книга, хотя и не новая. Справочник по клеям и клеящим мастикам в строительстве, 1984 г. Начинается он весьма традиционно для своего времени: «На Пленуме ЦК КПСС 15 июня 1983 г. подчеркивалось, что в сфере экономики ключевая задача – кардинальное повышение производительности труда». Дальше об энергоемких и безотходных технологиях, а потом о нашей теме: «Использование клеев и клеящих мастик в технологии строительного производства является конкретным путем решения этой задачи в строительстве».

Это не ёрничание. Книга не просто хорошая, а, можно сказать, базовая для рассматриваемого конкретного направления технологии строительства. Технари советского времени помнят, что большинство книг на любую тематику, а также диссертации начинались примерно так же. Задачей автора было вставить в решение пленума или съезда свою тематику.

И люди при этом писали сущую правду. То есть, как они ее понимали, конечно.

Но с другой стороны все эти пассажи о трудо- и материалоемкости применительно к клеям и в самом деле правда.

Мы привыкаем ко многим вещам. Они нам кажутся обыденными настолько, что «так всегда и было». Как мобильный телефон.

Мы о клеях, клеях, не уходите.

Вот, представьте альтернативу применения клеевых составов на стройке, и многое станет понятнее про экономию всяческих ресурсов: от человеков с часами до металла.

Как соединить стенки трещины без клея или прикрепить оторвавшуюся стяжку обратно к бетонному основанию, ну, как? Как передать нагрузку от конструкции на основание, чтоб равномерно по всей площади да еще и с гашением динамических нагрузок или вибрации. А резину на деформационный шов? Положим, болт или шпильку небольшого диаметра можно закрепить при помощи дюбелей. А побольше диаметром, а арматуру на расчетную глубину? А стеклоткань или углепластик в местах усиления? Вот, как эти вопросы и миллионы им подобных решались раньше?

А как мы жили без мобильников?

О казеиновом клее и битумной мастике не будем, у них своя ниша, у наших материалов – своя.

Еще немного отвлечемся, а потом к техническим вопросам. Что такое «клей», всем понятно. Это некоторая жидкая субстанция, посредством которой соединяются два или более элемента или восстанавливается нарушенная сплошность одного элемента. Так, да. Но некоторые вопросы остаются. Мы дальше будем немного говорить о разных аспектах приклеивания и разных же клеевых составах, поэтому интересно было бы все же разобраться, о чем речь. Поясним. Вот, намазали листок бумаги ПВА или жидким стеклом, приложили к другому листочку, прижали – понятно, клей. Вот, кафельную плитку намазали бустилатом (или как он сейчас называется) – тоже понятно. А если ту же плитку да на полимерраствор? Полсантиметра – ладно, согласен, клей. А 2 см, а 5? Но раствор при этом один и тот же... Плитку приклеили? – приклеили. А чем? Раз приклеили, то клеем – не смешите меня. Толщина плитки 5 мм, а «клей» – 5 см?

Наполненные и чисто полимерные клеевые составы

Из всего многообразия классификаций клеевых составов мы остановимся только на одной. Полимерный клей может быть без наполнителя, т.е. «чистый» полимерный клей, и с наполнителем. В последнем случае мы говорим о мастике или о полимеррастворе. Разница между мастикой и раствором – в крупности наполнителя/заполнителя. Если используется только тонкодисперсный наполнитель (зерна менее 0,14мм), то это мастика. Если вместе с наполнителем или без него используется песок (который уже из-за своей крупности – это заполнитель, а не наполнитель) – то полимерраствор. Вернувшись к предыдущему абзацу, скажем строго: если добавить еще и щебень (а на толщину 5см – запросто), то такой состав вряд ли у кого язык повернется назвать клеем.

Необходимость наполнения, как и крупность и содержание наполнителя/заполнителя определяется толщиной клеевого шва. Наполнение полимерной композиции не только позволяет существенно снизить ее стоимость, но и улучшить эксплуатационные качества.

Частным случаем наполненного клея могут служить подливочные составы небольшой толщины и составы химических анкеров (см. соответствующие разделы на сайте). Понятно, что есть свои особенности и области применения в использовании наполненного или «чистого» клея, есть свои технологические отличия в самом приклеивании, особенно по части «плотно прижать склеиваемые поверхности друг к другу».

Если говорить о самом процессе, присоединении, то он может быть также еще и комбинированным. Конструкция при этом закрепляется при помощи металлических элементов, а зазор заполняется клеем. Закладные в свою очередь тоже могут крепиться при помощи клея (того же или другого), например, химанкером.

На приведённых ниже снимках мы непосредственно наблюдаем сам процесс склеивания мраморных элементов фасада с помощью комбинированного метода склеивания строительных конструкций с применением эпоксидного клеящего состава и анкеров:

Последний, комбинированный, случай очень распространен. Железобетонные конструкции крепятся друг к другу через выпуски арматуры, а возможный зазор затем заполняется клеевым составом. Оборудование крепится к основанию посредством металлических шпилек, а затем под плоскости подливается клей. Закладные детали, на которых держатся окна современных сплошь остекленных офисов выставляются посредством шпилек, а уже потом, если требуется, под плоскость подливается клей. Металлические листы усиления крепятся к усиляемой конструкции металлическими элементами, а потом приклеиваются к ней.

О собственно полимерных клеевых составах. Теоретически в этом качестве для бетонных и металлических конструкций могут использоваться очень многие полимерные соединения. И используются. На сегодня же самыми распространенными являются составы на основе полиуретанов и эпоксидных смол. Собственно, эпоксидные клеи традиционно являются самыми-самыми распространенными, но самыми же и дорогими. В последнее время конкуренцию этим составам составили композиции на основе метилметакрилата, и вопрос не только в цене.

Ассортимент полимерных клеевых составов, которые мы предлагаем, ограничивается именно этим набором.

Основные требования к клеевым составам

На практике склеиваемые поверхности очень неоднородны. Они могут быть пористыми и не только с мелкими и капиллярными порами, а даже очень пористыми, с кавернами и локальными дефектами. В шве, который должен стать клеевым, могут быть пыль, разнородные частицы как бетона, так и материала, занесенного извне. Сам этот шов может быть сухим, влажным или даже мокрым (текущим). И далеко не всегда есть возможность хоть как-то его подготовить и почистить, во всяком случае не до идеального состояния точно. Чаще его приходится склеивать таким, каким он достался. Ремонтные работы необходимо проводить и в жару, и в холод.

Весь этот комплекс реальных обстоятельств на реальной отечественной стройке предъявляет массу требований к клеевым составам. И есть азы, о которых надо помнить в любом случае:

• Чем выше смачиваемость, т.е. чем ниже краевой угол смачивания, тем лучше. Если он равен нулю, то когезионная прочность (т.е. прочность самого клея) равна адгезионной – склеивание самое надежное.
• Чем глубже клей проникает в поры склеиваемого материала, тем лучше, потому что прочность стыка обеспечивается как механической, так и физико-химической адгезией. Кроме того, усиливается поверхностный слой материала, в конструктивной работе участвует не только сам клеевой шов, но и прилегающие слои бетона. Последний фактор очень важен, поскольку когезионная прочность клея, как правило, намного выше прочности бетона, и разрыв почти всегда проходит через поверхностный слой. Слой этот по определению более слабый, чем бетон в массе, укрепляя его, мы вовлекаем в работу более глубокие и более прочные слои. Этот аспект поверхностного усиления особенно важен также для конструкций с динамической и вибрационной нагрузками.

Поверхностный слой, имея в своем составе полимер, становится более динамически устойчивым, чем основной массив бетона. Создается своеобразный «пирог»:

• материал с высокими виброгасящими свойствами – полимерный клей;
• средний слой с промежуточными по значению свойствами – поверхностный слой бетона, пропитанный полимером;
• бетонный массив, до которого вибрации доходят уже очень ослабленными.

Клеевой состав по возможности должен быть в той или иной степени эластичным. Сами условия работы предполагают, что на соединение будут передаваться разнонаправленными усилия. Если это восстановленная часть элемента, то он и был разорван «почему-то» - нагрузки в этом месте могут быть достаточно высокими. Кроме того, эластичность нужна и при эксплуатации не в тепличных условиях. Температурное расширение, например, у полимерных клеев существенно выше, чем у бетона или металла.

Клей должен быть пластичным. Под действием ли гравитационных сил, или внешних воздействий он должен растекаться по поверхности и как можно полнее заполнять клеевой шов.

Наконец, клей должен быть сравнительно недорогим.

Это еще не всё, подробней можно прочитать в специальной литературе. Мы здесь специально все сгущаем и усугубляем. Сайт есть реклама. Но всё же. Очень сложно подобрать материал, который бы смог соответствовать одновременно большинству совершенно разных технических требований, тем более рекомендовать что-то заочно. Одни клеи не твердеют на влажной поверхности или имеют при этом низкую адгезию. Другие не твердеют при низких температурах. Третьи не являются эластичными. У четвертых проблемы с долговечностью. Пятые почти всем хороши, но дороги и т.д.

Клеевые составы на основе метилметакрилата

ММА на самом деле в некоторых смыслах универсальный материал. Менее вязких связующих просто нет, даже вода более вязкая чем ММА. Как следствие он глубоко пропитывает поверхностный слой, пыль и другие включения в шве не мешают ему этот шов склеивать, он просто связывает их в состав полимерного клея.

ММА прекрасно смачивает большинство материалов. Он пригоден и для бетона, и для арматуры. Оторвать его от бетона можно только с мясом. От металла – проще выжигать или сошлифовывать.

ММА с добавками имеет отличную адгезию и к сухой, и к влажной поверхности. Он влагостойкий. За счет добавок же и наполнителей можно достаточно легко регулировать его прочность, пластичность и эластичность.

И наконец. Немного материалов, которые твердеют и при +30, и при –20°С. И вполне возможно, что это еще не весь температурный диапазон, в котором можно работать с этим клеем. Мы работаем и над этим, будут новые данные – мы о них непременно расскажем.