Epoksidinių grunto dangų gebėjimas prasiskverbti ir užpildyti porėtus pagrindus

Mokslas už epoksidinių gruntų prasiskverbimo: klampumas, kapiliarinis veiksmas ir paviršiaus energija

Tarpusavio ryšys tarp klampumo ir poringumo: kodėl žemo klampumo epoksidiniai gruntas maksimaliai padidina pagrindo prasiskverbimą

Epoksidiniai gruntai su žemu klampumu, paprastai žemesniu nei 200 centipoizė, geriau įsigeria į porėtas medžiagas nei jų storesnės versijos. Kai klampumas mažėja, molekulės susiduria su mažesniu pasipriešinimu, todėl giliau įsiskverbia į mikroskopines plyšelius ir skyles betono paviršiuje. Tyrimai parodė, kad šie ploni gruntai pasiekia apie 30–50 % gilesnį prasigėrimą lyginant su įprastais gruntais. Už tai iš tikrųjų atsakinga mokslinė formulė, vadinama Vashburno lygtimi, kuri esmę teigia, kad plonesnės skysčio rūšys greičiau juda siauruose tarpeliuose. Dauguma gamintojų naudoja taip vadinamus reaktyvius skystiklius, kurie sumažina klampumą, nesumenkindami to, kaip gerai laikysis gruntas ilgalaikėje perspektyvoje. Pilnas prisotinimas yra svarbus, nes tinkamai įsigėrus gruntui susidaro mechaniniai ryšiai, kurie geriau laikosi prie paviršiaus. Pagal ASTM D7234 bandymus, tinkamas prisotinimas pagerina sukibimą apie 60 %. Taip pat svarbu ir tai, kad šiltesni paviršiai padaro gruntą skystesnį iš karto po nanėšimo, dėl ko jis dar efektyviau išsiskleidžia ir giliau įsigeria.

Kapiliarinis veiksmas ir drėkinimo dinamika: kaip paviršiaus energija lemia epoksidinio grunto įsigeriai į betoną

Epoxydų gruntu įsigėrimas į betoną labiausiai priklauso nuo kapiliarinio veikimo, kuris geriausiai veikia esant tinkamai paviršiaus energijos suderinamumui tarp medžiagų. Kai betono paviršiaus energija yra didesnė nei paties grunto, vyksta savaiminis drėkinimas – neigiama kapiliarinė jėga iš tikrųjų traukia gruntą į tas mažas poras. Dauguma betono paviršių paviršiaus energija siekia apie 35–45 mN/m, tuo tarpu aukštos kokybės epoxydų grundai paprastai būna apie 28–32 mN/m. Šis skirtumas sukuria būtent tinkamas sąlygas tinkamam įsigėrimui. Tačiau reikia atsargiai elgtis su aliejine teršala! Net nedidelis jos kiekis gali sutrikdyti šią delikčią pusiausvyrą ir sumažinti grunto sugertį net iki 70 procentų. Paviršiaus kruopštus valymas atkuria optimalias drėkinimo savybes. Tyrimai parodė, kad tinkamai subalansavus paviršiaus energiją, pasireiškia esminis skirtumas – sukibimo stipris padidėja apie 40 % visose ICRI CSP-3–CSP-6 pažeidimų lygmenyse, kaip rodo lauko tyrimai.

Paviršiaus paruošimas kaip skvarbos užtikrinimo priemonė: epoksidinio gruntavimo sluoksnio našumas pagal betono profili

ICRI CSP standartai ir epoksidinio gruntavimo sluoksnio veiksmingumas: kodėl CSP-3–CSP-6 yra optimalus diapazonas skvarbai

Atsižvelgiant į Tarptautinės betono remonto instituto CSP standartus, yra tam tikras tekstūros diapazonas, kuris geriausiai tinka epoksidiniams gruntams tvirtai prilipdymui. Optimalus taškas yra tarp CSP-3 ir CSP-6 paviršių. Šie paviršiai turi tai, ką vadiname vidutine mikrotekstūra, kurios mažyčiai iškilumai ir duobutės siekia apie 0,5–2 milimetrų gylio. Galima sakyti, kad tai yra „aukso vidurio“ situacija betoniniams paviršiams – ne per daug lygus, ne per daug šiurkštus. Jei paviršius pernelyg plokščias (žemiau nei CSP-3), nėra pakankamai vietų, kur primerys galėtų užsilaikyti, dėl ko sukibimo stiprumas gali sumažėti netgi beveik trečdaliais. Kita vertus, jei viršijamas CSP-6 lygis, taip pat atsiranda įvairių problemų. Paviršius tampa pernelyg šiurkštus su aštriais iškilumais, kurie iš tikrųjų sukuria oro kišenes. Tai ilgainiui lemia greitesnį atsiskleidimą, ko niekas nenorėtų dirbdamas ilgalaikius remontus.

Šis optimalus profilis palaiko tris pagrindinius prasiskverbimo mechanizmus:

• Kapiliariniai kanalai pakankamai išsiplėtę, kad praleistų mažos klampumo epoksidinę dervą
• Paviršius padidėja 3–5 Å lyginant su poliruotu betonu, plėtodamos cheminio ryšio vietas
• Maksimalus vientisumas užtikrina nuoseklų plėvelės storį ir pašalina adatines skyles

Mechaninis šlifavimas iki šiol yra patikimiausias būdas pasiekti CSP-3–CSP-6 klasę – pakankamai agresyvus giliam prasiskverbimui, tačiau pakankamai tikslius, kad užtikrintų vientisą plėvelės sudarymą. CSP-2 paviršiams reikia 40 % daugiau grunto tokiam pačiam padengimui; CSP-9 pagrindai išlaiko oro vokeles, kurios pablogina drėgmės atsparumą.

Formulavimo inovacijos, kurios optimizuoja epoksidinio grunto prasiskverbimą, nesumažindamos ilgaamžiškumo

Beveiklių ir vandeninių epoksidinių gruntų palyginimas: prasiskverbimo sparta, atitiktis VOC reikalavimams ir kompromisai dėl plėvelės vientisumo

Vandenyje tirpūs epoksidiniai gruntai paprastai įsiurbia į porėtas medžiagas apie 15–30 procentų greičiau nei jų tirpikliai, nes natūraliai yra mažiau klampus. Tai iš tiesų buvo patvirtinta atliekant kelis nepriklausomus tyrimus, kuriuose vertinamas dengiamųjų medžiagų prasiskverbimo į paviršius efektyvumas. Šios vandeninių pagrindų galimybės taip pat atitinka griežtus pasaulinius BAK (bendrąsias organines anglies junginių) normatyvus ir be jokių sunkumų atitinka Europos Sąjungos ribą – 250 gramų viename litre. Kokia yra kaina? Galbūt sukuriama apie 10–15 procentų mažiau kryžminių ryšių, kas gali turėti poveikio cheminiam atsparumui ilgainiui. Kita vertus, be tirpiklių sistemos geriau prasiskverbia į paviršius ir tarnauja ilgiau, nors jos reikalauja žymiai švaresnių ir geriau paruoštų paviršių prieš naudojimą. Pasirinkimas tarp jų labiau priklauso nuo darbo sąlygų. Vandenyje tirpūs gruntai veikia geriausiai, kai svarbiausias greitas prasiskverbimas, ypač jei drėgmė išlieka žemiau 60 procentų. Ten, kur cheminis atsparumas negali būti kompromituojamas, pvz., nuotekų valymo įrenginiuose, vis dar renkamasi 100 % kietųjų medžiagų formules, nepaisant to, kad jos reikalauja atidesnio paviršiaus paruošimo.

Nanometrinio dydžio pildytuvai ir reaktyvūs skystintuvai: padidinantis epoksidinio grunto sąveiką su pagrindu, išlaikant kryžminio susiejimo tankį

Kai silicio dioksido nanodalelės yra mažesnės nei 50 nanometrų, jos gali padidinti mechaninį tvirtinimąsi betono porose apie 40 procentų. Šios mažytės dalelės užpildo medžiagoje esančias mikroskopines tuštumas, nesutrukdant dervos tekėjimui. Dirbant su reaktyviais skystinimo priemaisiais, tokiomis kaip glicidilo eteris, taip pat yra dar viena nauda. Šios medžiagos sumažina klampumą beveik du trečdalius, palyginti su įprastomis epoksidinėmis formulėmis, o tai reiškia geresnį kapiliarinį veikimą net sudėtingose CSP-4 paviršiuose. Tačiau svarbiausia yra tai, kad esant koncentracijai žemiau 12 %, šios priedai išlaiko daugiau nei 95 % savo tarpinių ryšių tankio. Tai buvo patikrinta naudojant ASTM D1654 metodus po pagreitintų klimato poveikio tyrimų. Apibendrinant, stebimi prasiskverbimo gyliu tarp maždaug 200–300 mikronų, o šios medžiagos atitinka būtinus ASTM C881 stiprumo standartus, reikalingus realioms konstrukcinėms aplikacijoms praktikoje.

Praėjimo gylis prieš adhezijos našumą: kada gilesnis nereiškia geresnio ilgalaikio epoksidinio grunto pasiekimo

Per daug įsigilinti nebūtinai geriau, kai kalbama apie denginius. Iš tikrųjų, jei gruntas įsigeria pernelyg giliai, tai ilgainiui gali pabloginti sluoksnių sukibimą. Pagal mūsų matytus tyrimus, grunto įsigilinimas per daugiau nei 150 mikronų paprastai lemia apie 18 procentų mažesnį atplėšimo stiprumą, palyginti su tinkamai įsigerinančiais gruntais (apie tai minėjo „Protective Coatings Study“ specialistai dar 2023 metais). Čia vykstantys procesai iš esmės yra paprasti. Per didelio įsigilinimo atveju danga paviršiuje, kur tai labiausiai svarbu, išnaudojama, todėl lieka tai, ką kai kurie vadina „alkana“ sukibimo zona, kuri slėgiui augant tiesiog neatsilaiko. Remiantis pramonės duomenimis, maždaug trečdalis visų ankstyvų denginių gedimų atsiranda dėl netinkamo balanso tarp įsigilinimo ir sukibimo jėgos. Giliąja pusė nukentėja sluoksnių tarpusavio ryšio tvirtumas.

Siekiant pasiekti gerų rezultatų, svarbu pasirinkti tinkamą gylį – dažniausiai geriausiai veikia nuo apie 50 iki 100 mikronų. Tokiu atveju grioveliai yra pakankamai gilūs, kad detalės tikrai užsifiksuotų mechaniniu būdu, bet ne tokie gilūs, kad viršuje nepasitiktų pakankamai dervos, reikalingos svarbiems cheminiams ryšiams susidaryti. Kalbant apie šių ryšių veikimą, jie paskirsto apkrovą per visą sukibimo plotą. Tai padeda išvengti problemų, kai medžiaga suskyla pačioje sujungimo vietoje (tai vadinama kohezine žala) arba kai sukibimas tiesiog atsiskiria tame taške, kuriame susitinka dvi medžiagos (adhezinė žala). Dauguma inžinierių pastebi, kad toks balansas bendrai užtikrina žymiai patvaresnius sujungimus.

Formuotojai pasiekia šią pusiausvyrą naudodami kontroliuojamą klampumą ir tiksliai derintas reaktyvias skystinimo sistemas—apribodami kapiliarinį perdidelį išsiplečimą, tuo pačiu išlaikydami sudrėkinamumą. Tikslas nėra maksimalus gylis, bet giliu optimizuotas sukibimas : sinerginė pusiausvyra, kurioje prasiskverbimas ir sąsajos vientisumas vienas kitą sustiprina.

Dažniausiai paskyrančių klausimų skyrius

Kas yra epoksidinė grunto danga ir kodėl ji naudojama?

Epoksidinė grunto danga – tai dažnai taikomas paviršių, ypač betono, dengiamasis sluoksnis, pagerinantis sukibimą, ilgaamžiškumą ir cheminę atsparumą. Ji naudojama todėl, kad efektyviai užhermetina porėtus paviršius ir suteikia tvirtą pagrindą tolimesniems sluoksniams.

Kaip klampumas veikia epoksidinės gruntinės dangos prasiskverbimą?

Mažesnio klampumo epoksidinės gruntinės dangos geriau prasiskverbia į porėtus paviršius dėl sumažinto pasipriešinimo, leisdamos giliau įsiskverbti į mažiausias plyšių ir skylių erdves.

Kodėl paviršiaus energija svarbi taikant epoksidines gruntines dangas?

Epoksidinio gruntavimo sluoksnio ir betono paviršiaus energijos suderinamumas padidina kapiliarinį veikimą ir efektyvų grunto įsiskverbimą, dėl ko pagerėja sukibimas ir našumas.

Koks vaidmuo tenka betono paviršiaus profiliui epoksidinio gruntavimo sluoksnio veiksmingumui?

Betono paviršiaus profilis, atitinkantis ICRI CSP standartus, užtikrina optimalias sukibimo sąlygas. CSP-3–CSP-6 tekstūros pasižymi pusiausvyra, kuri stiprina epoksidinio gruntavimo sluoksnio sukibimą, išvengiant problemų dėl per daug lygių arba per šiurkščių paviršių.

Kas yra reaktyvieji skystintuvai ir kokia jų svarba?

Reaktyvieji skystintuvai sumažina epoksidinių gruntų klampumą, leisdami geresnį įsiskverbimą, kartu išlaikant tinkamo ilgaamžiškumui būtiną tarpinisryškį tankį.