Epoksīda gruntējumu iekļūšanas spēja porainos pamatnes materiālos

Zinātne par epoksīda gruntējuma iekļūšanu: viskozitāte, kapilārā darbība un virsmas enerģija

Viskozitātes un porainības mijiedarbība: kāpēc zemas viskozitātes epoksīda gruntis maksimizē pamatnes infiltrāciju

Epoksīda grunti ar zemu viskozitāti, parasti zemāku par 200 centipoizēm, labāk iekļūst porainos materiālos salīdzinājumā ar biezākiem analogiem. Samazinoties viskozitātei, molekulām rodas mazāka pretestība, tāpēc tās var iezīsties dziļāk mikroskopiskajās plaisās un caurulītēs betona virsmā. Testi rāda, ka šādas plānas gruntis sasniedz aptuveni par 30 līdz 50 procentiem lielāku dziļumu salīdzinājumā ar parastām gruntīm. Tam faktiski ir zinātnisks pamatojums — tā saucamā Vašberna vienādojuma teorija, kas būtībā apgalvo, ka šķidrumi ar zemāku viskozitāti ātrāk pārvietojas caur maziem telpiskiem spraugām. Lielākā daļa ražotāju izmanto reaģējošos šķīdinātājus, lai samazinātu biezumu, neietekmējot gruntējuma ilgtermiņa izturību. Pilnīga piesātināšana ir svarīga tādēļ, ka, pienācīgi uzsūkusies, grunts veido mehāniskās saites, kas stiprāk pievienojas virsmai. Saskaņā ar ASTM D7234 testiem, pareiza piesātināšana uzlabo saistīšanos aptuveni par 60%. Arī temperatūrai ir nozīme — sasilušas virsmas padara grunti šķidrāku tieši pēc uzklāšanas, palīdzot tai vēl efektīvāk izplatīties un dziļāk iekļūt.

Kapilārā darbība un samitrināšanas dinamika: kā virsmas enerģija nosaka epoksīda gruntējuma uzņemšanu betonā

Tas, kā epoksīda gruntis iekļūst betonā, galvenokārt balstās uz kapilāro darbību, kas vislabāk darbojas, kad starp materiāliem pastāv laba virsmas enerģijas savietojamība. Kad betona virsmai ir augstāka enerģija nekā pašai gruntei, notiek kaut kas interesants – rodas spontāna samitrēšana, jo negatīvs kapilārs spiediens faktiski velk grunti iekšā šajos sīkajos poros. Vairumā betona virsmu virsmas enerģija svārstās apmēram no 35 līdz 45 mN/m, kamēr kvalitatīvām epoksīda gruntīm parasti ir aptuveni 28 līdz 32 mN/m. Šis atšķirības rada tieši vajadzīgus apstākļus, lai nodrošinātu pienācīgu iekļūšanu. Bet jābaidās no eļļas piesārņojuma! Pat nelielas tās daudzums var sabojāt šo delikāto līdzsvaru un samazināt gruntēšanas absorbciju līdz pat 70%. Virsmas rūpīga tīrīšana atjauno optimālās samitrēšanas īpašības. Pētījumi liecina, ka pareiza virsmas enerģijas sakritība dara lielu atšķirību, palielinot saistīšanās stiprumu aptuveni par 40% ICRI CSP-3 līdz CSP-6 bojājumu līmeņos, kā to apliecina lauka testi.

Virsmas sagatavošana kā iespiešanās veicinātājs: epoksīda gruntējuma veiktspējas pielāgošana betona profilam

ICRI CSP standarti un epoksīda gruntējuma efektivitāte: kāpēc CSP-3 līdz CSP-6 ir optimāls diapazons iespiešanās nodrošināšanai

Saskaņā ar Starptautiskā betona remonta institūta CSP standartiem, pastāv noteikts tekstūras diapazons, kas vislabāk piemērots epoksīda gruntēm, lai tās īsti pieķertos. Ideālais intervāls ir starp CSP-3 un CSP-6 virsmām. Šīm virsmām raksturīga vidēja mikrostruktūra, kur mazie izcilnēji un iedobes ir aptuveni 0,5 līdz 2 milimetrus dziļi. To var salīdzināt ar „Zelta cienītājas” situāciju betona virsmām — ne pārāk gludas, ne pārāk raupjas. Ja virsma ir pārāk plakana (zem CSP-3), tai vienkārši nav pietiekami daudz vietu, kur primers varētu ieķerties, kā rezultātā saistīšanās stiprums var samazināties gandrīz par diviem trešdaļām. Otrādi, ja virsma pārsniedz CSP-6, tas rada arī dažādas problēmas. Virsma kļūst pārāk raupa, veidojot asus izcilnējus, kas patiesībā ieslēdz gaisa kabatas. Tas nākotnē izraisa ātrāku atslāņošanos, ko neviens negrib, veicot ilgstošu remontdarbu.

Šis optimālais profils atbalsta trīs galvenos penetrācijas mehānismus:

• Kapilārie kanāli pietiekami paplašināt, lai nodrošinātu zema viskozitātes epoksīda plūsmu
• Virsmas lielums palielina 3–5Å salīdzinājumā ar pulētu betonu, paplašinot ķīmiskās saistīšanās vietas
• Maksimāla vienmērība nodrošina vienmērīgu plēves biezumu un novērš mikroporas

Mehāniskā apstrāde joprojām ir uzticamākais veids, kā sasniegt CSP-3 līdz CSP-6 — pietiekami agresīvs dziļai infiltrācijai, pietiekami rafinēts vienmērīgas plēves veidošanai. CSP-2 virsmām nepieciešams par 40% vairāk gruntētāja, lai panāktu līdzvērtīgu segumu; CSP-9 pamatnēs saglabājas gaisa dobumi, kas kompromitē mitrumizturību.

Formulējumu inovācijas, kas optimizē epoksīda gruntētāja iekļūšanu, nekompromitējot izturību

Bezšķīdinātāji pret ūdenī bāzētiem epoksīda gruntētājiem: iekļūšanas ātrums, VOC atbilstība un kompromisi plēves integritātē

Ūdenī bāzēti epoksīda grunti parasti uzsūcas porainos materiālos aptuveni 15 līdz pat 30 procentiem ātrāk nekā to šķīdinātāja analogi, jo tie pēc būtības ir mazāk viskozi. To patiešām ir apstiprinājuši vairāki neatkarīgi testi, pētot, cik labi pārklājumi spēj iekļūt virsmās. Šie ūdenī bāzētie varianti arī atbilst stingrajam pasaules VOC noteikumiem, bez problēmām sasniedzot Eiropas Savienības robežu 250 grami uz litru. Mīnuss? Cietēšanas laikā tie var veidot aptuveni par 10 līdz 15 procentiem mazāk šķērssaistījumu, kas ilgtermiņā var ietekmēt to izturību pret ķīmiskajām vielām. Otrādi, bezšķīdinātāja sistēmas iekļūst dziļāk virsmās un kopumā kalpo ilgāk, kaut arī tām pirms uzklāšanas nepieciešamas daudz tīrākas un rūpīgāk sagatavotas virsmas. Izvēle starp tām galvenokārt ir atkarīga no konkrētā darba prasībām. Ūdenī bāzētas gruntis ir vispiemērotākās, ja vispirms svarīga ātra iekļūšana, it īpaši tad, ja mitrums paliek zem 60 procentiem. Vietās, kur ķīmiskā izturība nedrīkst būt kompromisa jautājums, piemēram, notekūdeņu attīrīšanas stacijās, joprojām ir ieteicamā izvēle 100% cietvielu formulējumi, pat ja tiem nepieciešama rūpīgāka virsmas sagatavošana.

Nanomēroga pildvielas un reaktīvie atšķaidītāji: epoksīda gruntējuma saistības uzlabošana ar pamatni, saglabājot šķērssaistījumu blīvumu

Kad silīcija oksīda nano-daļiņas ir mazākas par 50 nanometriem, tās var palielināt mehānisko enkurošanu betona porās aptuveni par 40 procentiem. Šīs mikroskopiskās daļiņas aizpilda materiāla mikroskopiskos dobumus, nekavējot sveķu plūsmu. Cilvēkiem, kuri strādā ar reaģējošiem šķīdinātājiem, piemēram, glicidilēteriem, ir vēl viens ieguvums, kas ir vērts minēt. Šie savienojumi samazina viskozitāti gandrīz par diviem trešdaļām salīdzinājumā ar parastajiem epoksīda maisījumiem, kas nozīmē labāku kapilāro darbību pat uz sarežģītām CSP-4 virsmām. Tomēr ļoti svarīgi ir tas, ka pie koncentrācijām zem 12%, šie piedevu vielas joprojām saglabā vairāk nekā 95% no savas šķērssaišu blīvuma. Tas ir pārbaudīts, izmantojot ASTM D1654 metodes pēc paātrinātās novārdzēšanas testiem. Visu saliekot kopā, mēs redzam penetrācijas dziļumu diapazonā no aptuveni 200 līdz 300 mikroniem, un šie materiāli atbilst nepieciešamajiem ASTM C881 stiprības standartiem, kas vajadzīgi reālām būvstruktūru lietošanām uz lauka.

Iekļūšanas dziļums pret adhezijas veiktspēju: Kad dziļāk nenozīmē labāku ilgtermiņa epoksīda gruntējuma panākumu

Pārāk dziļa iedarbība nav vienmēr labāka, kad runa ir par pārklājumiem. Patiesībā, ja gruntējums iekļūst pārāk dziļi, tas var pat samazināt savienojuma izturību laika gaitā. Saskaņā ar dažiem mūsu redzētiem pētījumiem, gruntējumiem, kas iekļūst tālāk par aptuveni 150 mikroniem, novēro aptuveni 18 procentus zemāku atdalīšanās izturību salīdzinājumā ar tiem, kuri iekļūst tikai pareizajā dziļumā (par to 2023. gadā minēja Protective Coatings Study speciālisti). Notiekošais ir diezgan vienkāršs. Kad iekļūšana ir pārāk dziļa, sveķi tiek patērēti virsmas slānī, kur tie ir svarīgākie, atstājot to, ko daži sauc par "izbadētu" līmēšanas zonu, kas nespēj izturēt pieaugošu spiedienu. Analizējot rādītājus no visas nozares, aptuveni viena trešdaļa visu agrīno pārklājumu bojājumu, šķiet, ir saistīta ar nepareizu līdzsvaru starp iekļūšanas dziļumu un līmēšanās spēku. Pārmērīga iekļūšana beigās maksā dārgi, samazinot savienojuma stiprumu starp slāņiem.

Lai sasniegtu labu veiktspēju, ir būtiski iegūt pareizo dziļumu, parasti vislabāk darbojas kaut kas starp aptuveni 50 līdz 100 mikroniem. Šajā diapazonā rievas ir pietiekami dziļas, lai detaļas faktiski mehāniski saslēgtos kopā, bet ne tik dziļas, ka pārklājumā augšējā daļā nepaliktu pietiekami daudz sveķu, lai veidotu svarīgās ķīmiskās saites. Kad mēs runājam par to, kā šīs saites darbojas, tās izkliedē spriegumu pa visu līmēšanas zonu. Tas palīdz novērst problēmas, kad materiāls pats pārtrūkst (to sauc par kohezīvu sabrukšanu) vai kad līme vienkārši atdalās tieši tajā vietā, kur satiekas divi materiāli (līmes sabrukšana). Vairums inženieru uzskata, ka šis līdzsvars kopumā nodrošina daudz stiprākas savienojumus.

Formulētāji šo līdzsvaru sasniedz, izmantojot kontrolētu viskozitāti un precīzi kalibrētas reaktīvās šķīdinātāju sistēmas—ierobežojot kapilāru pārmērīgu izstiepšanos, saglabājot samitrināmību. Mērķis nav maksimāls iekļūšanas dziļums, bet gan dziļumam optimizēta saķere : sinerģētisks līdzsvars, kurā iekļūšana un saskares virsmas integritāte pastiprina viena otru.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kas ir epoksīda gruntis un kāpēc to izmanto?

Epoksīda gruntis ir pārklājums, ko bieži uzklāj virsmām, īpaši betonam, lai uzlabotu saķeri, izturību un pretestību ķīmiskajām vielām. To izmanto tādēļ, ka tas efektīvi hermētizē porainas virsmas un nodrošina izturīgu pamatu turpmākajiem slāņiem.

Kā viskozitāte ietekmē epoksīda grunts iekļūšanu?

Zemākas viskozitātes epoksīda gruntis labāk iekļūst porainās virsmās, jo mazāks pretestības līmenis ļauj dziļāku infiltrāciju mikroskopiskos spraugās un caurulītēs.

Kāpēc virsmas enerģija ir svarīga epoksīda grunts pielietojumos?

Epoksīda gruntējuma un betona virsmas enerģijas savietojamība uzlabo kapilāro darbību un efektīvu gruntējuma uzsūkšanos, nodrošinot labāku saistīšanos un veiktspēju.

Kāda ir betona virsmas profila loma epoksīda gruntējuma efektivitātē?

Saskaņā ar ICRI CSP standartiem betona virsmas profils nodrošina optimālus saistīšanās apstākļus. CSP-3 līdz CSP-6 tekstūras nodrošina līdzsvaru, kas uzlabo epoksīda gruntējuma saistīšanos, neizraisot problēmas, kādas var rasties pārāk gludām vai pārāk raupjām virsmām.

Kas ir reaģējošie šķīdinātāji un to nozīme?

Reaģējošie šķīdinātāji samazina epoksīda gruntējumu viskozitāti, ļaujot labākai penetrācijai, vienlaikus saglabājot šķērssaistījumu blīvumu, kas ir būtisks izturībai.