Адгезия определение в строительстве

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.

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.

Физическое описание

Адгезия представляет собой обратимую термодинамическую работу сил, направленных на разделение приведённых в контакт две разнородные (гетерогенные) фазы. Описывается уравнением Дюпре:

W a = σ 13 + σ 23 − σ 12 {\displaystyle {Wa=\sigma _{13}+\sigma _{23}-\sigma _{12}}}

Работа адгезии связана с энергией Гиббса:

W a = − Δ G o {\displaystyle {Wa=-\Delta G^{o}}}

Отрицательное значение ΔG° указывает на снижение работы адгезии в результате образования межфазного натяжения.

Изменения энергии Гиббса системы в процессе адгезии:

Δ G 1 o = σ 13 + σ 23 {\displaystyle {\Delta G_{1}^{o}=\sigma _{13}+\sigma _{23}}}

Δ G 2 o = σ 12 {\displaystyle {\Delta G_{2}^{o}=\sigma _{12}}}

Δ G o = Δ G 2 o − Δ G 1 o {\displaystyle {\Delta G^{o}=\Delta G_{2}^{o}-\Delta G_{1}^{o}}}

σ 12 − σ 13 − σ 23 = Δ G o {\displaystyle {\sigma _{12}-\sigma _{13}-\sigma _{23}=\Delta G^{o}}} .

Адгезия неразрывно связана со многими поверхностными явлениями, такими как смачивание. Если адгезия обуславливает связь между твёрдым телом и контактирующей с ним жидкостью, то смачивание является результатом подобной связи. Уравнение Дюпре—Юнга показывает отношение между адгезией и смачиванием:

W a = σ 12 ( 1 + cos ⁡ θ ) {\displaystyle {Wa=\sigma _{12}(1+\cos \theta )}}

где σ12 — поверхностное натяжение на границе раздела двух фаз (жидкость-газ), cosθ — краевой угол смачивания, Wa — обратимая работа адгезии.

Прочность адгезионных контактов зависит не только от работы отрыва поверхностей, но и от формы контакта. Контакты сложной формы начинают отрываться с краёв, фронт отрыва затем распространяется к центру контакта вплоть до достижения некоторой критической конфигурации, при которой происходит мгновенная потеря контакта. Процесс отрыва для контактов различной формы можно наблюдать в фильме.

> См. также

• Клей
• Адсорбция
• Трение
• Адгезиметр
• Трение на наномасштабном уровне

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.

Что такое адгезия в строительстве?

Строительный мир зависит от множества физических явлений и свойств, которые являются основой для грамотного соединения материалов различного вида и фактуры. Именно адгезия отвечает за соединение различных веществ между собой. С латинского языка слово переводиться как «прилипание». Адгезия может измеряться и иметь разные значения, в зависимости от поведения молекулярных сеток разных веществ и материалов между собой. Если речь идет о строительных работах, то здесь адгезия часто выступает как «смачиватель» между материалами за счет воды или влажных работ. Это может быть грунтовка, покраска, цемент, клей, раствор или пропитка. Значение адгезии значительно снижается, если происходит усадка материалов.

Строительные работы напрямую связаны с проникновением веществ и материалов друг в друга. Наглядно и быстро увидеть данный процесс можно при малярных обработках, изоляционных техниках, сварочных и паяльных работах. В результате мы видим быстрое прилипание или сцепление материалов между собой. Происходит это не только из-за грамотного проведения работ и профессионализма работников, но и адгезии, которая является основой для связующих молекулярных сеток разных веществ. Понимание этого процесса можно проследить во время перерывов при заливании бетонных конструкций, лакокрасочных работах, посадке декоративной плитки на цемент или клей.

Как её измеряют?

Величина сцепления адгезии измеряется в МПа (мега Паскаль). Единица МПа измеряется в прикладываемой силе в 10 килограмм, которая давит на 1 квадратный сантиметр. Чтобы разобрать это на практике, рассмотрим случай. Клеящий состав в характеристике имеет обозначение в 3 МПа. Это означает, что для приклеивания определенной детали, на 1 кв. см нужно использовать силу или приложить усилие равно 30 килограммам.

Что влияет на неё?

Любая рабочая смесь проходит через различные этапы и процессы, пока полностью не проявит свои заявленные производителем свойства. Пока она схватывается, адгезия может меняться из-за физических процессов, происходящих при высыхании. Также немаловажную роль играет усадка растворной смеси, в результате чего контакт между материалами растягивается и появляются усадочные трещины. В результате такой усадки сцепление материалом между собой на поверхности ослабевает. Например, в реальном строительстве этого хорошо видно при контакте старого бетона с новой кладкой строительных смесей.

Как улучшить свойства?

Многие строительные материалы и вещества по своей природе не имеют возможность сильно схватываться друг с другом. У них разный химический состав и условия образования. Для решения этой проблемы в ремонтных и строительных работах давно припасен целый арсенал техники хитростей, которые помогают улучшать адгезию между материалами. Чаще всего речь идет о целом комплексе работ, которые требуют временных и физических затрат.

https://youtube.com/watch?v=Zz0gRjM8rVs

В строительстве применяют сразу три способа для улучшения адгезии. К ним относят:

• Химический. Добавление в материалы специальных примесей, пластификаторов или добавок для получения лучшего эффекта.
• Физико-химический. Обработка поверхностей специальными составами. Шпаклевка и грунтовка относится к физико-химическому воздействию на «прилипание» материалов друг к другу.
• Механический. Для улучшения сцепления применяют механическое воздействие в виде шлифовки для появления микроскопических шероховатостей. Также применяют физическое нанесение насечек, абразивную обработку и устранение пыли и грязи из поверхности.

Адгезия основных строительных материалов

Рассмотрим детально, как реагируют материалы друг на друга, которые применяются при строительстве чаще всего.

• Стекло. Хорошо контактирует с жидкими веществами. Показывает идеальную адгезию с лаками, красками, герметиками, полимерными составами. Жидкое стекло прочно фиксируется с твердыми пористыми материалами
• Дерево. Идеальная адгезия происходит между деревом и жидкими строительными веществами – битумом, красками и лаками. На цементные растворы реагирует очень плохо. Для связывания дерева с другими строительными материалами используют гипс или алебастр.
• Бетон. Для кирпичей и бетона главной составляющей успешной адгезии выступает влага. Для получения хорошего результата поверхности необходимо все время смачивать, а жидкие растворы использовать на основе воды. Хорошо реагирует на материалы с пористой и шероховатой структурой. С полимерными веществами контакт происходит значительно хуже.

Заключение:

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.

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.

Что такое адгезия и почему она так важна в строительстве

Приветствуем тех, кто столкнулся с таким понятием как «адгезия» в строительстве. Знание особенностей этого процесса помогает мастерам добиться качественного нанесения краски и избежать последствий в виде трещин и другого вида брака. Это статья для тех, кто хочет знать больше о нюансах этого явления, неприятных последствиях, грамотной подготовке поверхности для окрашивания и методам повышения сцепления материала с подложкой.

«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.

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

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.

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.

Прочитав все вышеперечисленное, вы наверняка уже поняли, что важно для повышения сцепления строительных материалов. Теперь давайте пройдемся по пунктам и добавим кое-что еще:

Шлифовка. Удаляйте старые составы до самого основания, так как такие материалы, как лак и краска проникают глубоко. Чтобы создать новое, нужно избавиться от старого.
Очищение. Чистота во всем! Не ленитесь лишний раз удалять поверхность от пыли, ворса, жирных пятен. Чем меньше будет лишних частиц, тем больше повышается возможность склеивания.
Специальные добавки. Существует множество химических пластификаторов, которые добавляются в грунтовку или наносятся самостоятельным слоем (полиорганосилоксаны, органосиланы, металлорганические вещества, сложные полиэфиры и другие).
Шероховатость поверхности

Максимальное прилипание достигается благодаря пористости подложки, именно поэтому важно шкурить или создавать искусственные поры

Всегда выполняйте работу поэтапно, так как это повышает ее качество в несколько раз. Знание адгезионных процессов поможет вам создать качественный продукт, который долгое время не потребует доработок и исправлений.

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