Adheze je fyzikální jev, který popisuje sílu přilnavosti mezi dvěma různými materiály nebo povrchy. Adheze se projevuje v situacích, kdy se dva materiály navzájem dotýkají a vytvářejí spojení, které může být buď mechanické, chemické nebo fyzikální povahy. Jedná se o adhezi materiálů různého složení a struktury kvůli jejich fyzikálním a chemickým vlastnostem. Termín adheze pochází z latinského slova adhaesio - přilnavost.
Ve stavebnictví se adheze týká schopnosti dekorativních a dokončovacích nátěrů (malířských materiálů, omítek), těsnicích nebo lepicích směsí k pevnému a spolehlivému spojení s vnějším povrchem základního materiálu.
Základní principy adheze
Existují tři základní principy lepení materiálů, které se ve stavebnictví a technologii projevují následovně:
- Mechanická adheze: Vzniká, když se materiály vzájemně zaklesnou, například v důsledku povrchové nerovnosti. Mechanismem takového spojení spočívá v proniknutí aplikované látky do pórů vnější vrstvy nebo ve spojení s drsným povrchem. Příkladem je malba povrchu betonu nebo kovu.
- Chemická adheze: Dochází k ní na základě chemických reakcí mezi atomy nebo molekulami různých materiálů. Ke spojení mezi materiály, včetně materiálů různé hustoty, dochází na atomové úrovni. K vytvoření takové vazby je nutná přítomnost katalyzátoru. Příkladem tohoto typu adheze je pájení nebo svařování, nebo reakce lepení silikonového tmelu na sklo.
- Fyzikální adheze: Vzniká na základě intermolekulárních sil, jako jsou van der Waalsovy síly nebo vodíkové vazby. Na protilehlých površích je elektromagnetická mezimolekulární vazba, která může být způsobena statickou elektřinou nebo permanentními magnetickými nebo elektromagnetickými poli. Příkladem použití v technologii je malování různých povrchů v elektromagnetickém poli.
Důležité je rozlišovat mezi pojmy adheze a soudržnost. Adheze spojuje různé typy materiálů a ovlivňuje pouze povrchovou vrstvu (například barva na kovový povrch). Soudržnost popisuje vnitřní pevnost materiálu (například soudržnost kovových molekul při plynovém nebo plazmovém svařování).
Adhezní vlastnosti stavebních materiálů
Adheze stavebních a dokončovacích materiálů se provádí hlavně na principu mechanického a chemického lepení. Kvalita a spolehlivost konstrukcí jsou v tomto odvětví jedním z hlavních ukazatelů.
Čtěte také: Míchání betonu krok za krokem
Barvy a laky
Přilnavost nátěrových hmot k povrchu podkladu se provádí podle mechanického principu. Maximální pevnosti se dosáhne, pokud je pracovní povrch materiálu drsný nebo porézní. V prvním případě se kontaktní plocha výrazně zvětší, ve druhém barva pronikne do povrchové vrstvy základny.
Stavební omítky a suchá lepidla
Moderní hotové suché stavební směsi, jako jsou omítky a tmely, mají mnohem složitější složení s aditivy různého původu:
- Minerální: Hořčíkové katalyzátory, vodní sklo, oxid hlinitý, kyselinovzdorný nebo nesmršťovací cement, mikrokřemičitan atd.
- Polymerní: Dispergovatelné polymery (PVA, polyakryláty, vinylacetáty atd.).
Tyto modifikátory významně mění plastičnost, vlastnosti zadržování vody a tixotropii stavebních směsí. Polymerní modifikátory zvyšují adhezi, ale tvorba stabilních sloučenin polymerních fólií je možná pouze při určité teplotě, nazývané minimální teplota tvorby filmu (MTP), která se pohybuje od +5 °C do +10 °C. Pro zabránění delaminace je důležité dodržovat doporučení výrobce ohledně teploty prostředí i podkladu.
Tmely
Tmely používané ve stavbě jsou rozděleny do tří různých typů, z nichž každý vyžaduje specifické podmínky pro vysokou pevnost přilnavosti k podkladovému materiálu:
- Sušící tmely: Obsahují různé polymery a organická rozpouštědla. Po aplikaci je nutná doba pro vysušení a vytvoření polymerního filmu.
- Neschnoucí tmely: Skládají se z gumy, asfaltu a změkčovadel. Po aplikaci dochází k nevratné polymerační reakci pod vlivem vlhkosti, tepla nebo chemických činidel.
- Vytvrzovací tmely: Poskytují maximální přilnavost k mikrohrubému povrchu podkladu. Jsou odolné vůči vysokým teplotám, mechanickým a chemickým vlivům a mají optimální kombinaci tuhosti a houževnatosti.
Měření adheze
Technologie měření adheze, zkušební metody a ukazatele pevnosti spojení materiálů jsou popsány v normách jako GOST 31356-2013 (Tmely a omítky) nebo GOST 31149-2014 (Barvy a laky). Adheze se měří v kgf/cm², MPa (megapascal) nebo kN (kilonewton) a představuje sílu potřebnou k oddělení základního a potahového materiálu.
Čtěte také: Beton pro základy
Pro měření adheze se používají různá zařízení:
- Měřič adheze nože: Používá se k určení parametrů adheze mřížkovým nebo paralelním řezem pro barvy, laky a filmové nátěry do tloušťky 200 mikronů.
- Pulsar 21 (ultrazvukový měřič adheze): Detekuje hustotu materiálů a používá se k detekci trhlin a delaminace v betonu. Speciální firmwary umožňují určit adhezní sílu omítek k betonovým povrchům.
- Tester přilnavosti SM-1U: Stanovuje adhezi polymerních a asfaltových izolačních povlaků metodou částečné destrukce (smyku), zejména pro izolační povlaky potrubí a asfaltové hydroizolace stavebních konstrukcí.
Faktory snižující adhezi
Na pokles adheze mají vliv různé fyzikální a chemické faktory:
- Fyzikální faktory: Teplota a vlhkost prostředí v době aplikace, nečistoty (zejména prach), ultrafialové záření během provozu.
- Chemické faktory: Kontaminace povrchu materiály jako benzín, oleje, tuky, kyselé a alkalické roztoky.
Adheze může být také snížena procesy ve stavebních konstrukcích, jako je srážení, tahová a tlaková napětí. Látka aplikovaná na povrch ke zvýšení adhezní síly mezi podkladem a dokončovacím materiálem se nazývá lepidlo.
Metody pro zvýšení adheze
Existuje několik univerzálních způsobů, jak zvýšit přilnavost dekorativních dokončovacích materiálů k podkladu:
- Mechanické: Zdrsnění povrchu základny (abrazivní materiály, zářezy) pro zvětšení kontaktní plochy.
- Chemické: Přidání polymerů do složení aplikovaných materiálů, které vytvářejí silnější vazby a dodávají materiálu pružnost.
- Fyzikálně-chemické: Ošetření povrchu základny základním nátěrem, který mění chemické parametry materiálu a ovlivňuje fyzikální vlastnosti (např. snížení absorpce vlhkosti).
Zvýšení adheze u betonu
U betonových konstrukcí, které mají kvůli vysoké hustotě a hladkosti povrchu poměrně nízké adhezní vlastnosti, je třeba zohlednit následující:
Čtěte také: Parametry fréz do betonu
- Suchý nebo vlhký povrch: Obecně je adheze k suchému povrchu vyšší, ale některé lepidlové směsi vyžadují předběžné smáčení.
- Teplota prostředí a základu: Většina dokončovacích materiálů se nanáší při teplotě vzduchu nejméně +5 °C až +7 °C.
- Primer: Používá se bezchybně, u hustého betonu směsi s plnivem z křemičitého písku (betonový kontakt), u pórobetonu penetrační nátěry s hlubokým průnikem na bázi akrylových disperzí.
- Přidání modifikátorů: Hotové směsi již obsahují adhezivní přísady. Pokud je omítka míchána samostatně, doporučuje se přidat PVA, akrylový základ nebo silikátové lepidlo.
Zvýšení adheze u kovu
Pro pevné spojení barev a laků s kovovým povrchem je klíčová příprava povrchu:
- Odmašťování: Zpracování kovu rozpouštědly (aceton, lakový benzín atd.).
- Rohože: Zpracování podkladu abrazivními materiály.
- Polstrování: Použití speciálních základních barev.
Adheze olova, hliníku a zinku je nižší než u litiny a oceli kvůli tvorbě oxidových filmů na povrchu. Tyto materiály by se měly barvit ihned po mechanickém nebo chemickém odstranění filmu.
Zvýšení adheze u dřeva
Dřevo jako porézní povrch nevykazuje problémy s pevností spojení. Pro zlepšení adheze a zachování ochranných a dekorativních vlastností se používají různé technologie, například v kombinaci s akrylovými barvami pro zlepšení odolnosti proti povětrnostním vlivům, UV záření a biologické ochraně. Povrch dřeva se ošetřuje širokou škálou základních nátěrů, nejčastěji na bázi sloučenin boru a nitrocelulózy.
Adheze betonu vůči živici a problematika kontaminace olejem
Živice, jako jsou asfalty a dehty, jsou hydrofobní a nepropustné pro vodu, což je jejich vlastnost s výhodou využívána při stavebně izolačních pracích. Používají se buď živice neplněné (nátěry, laky) nebo živice plněné (filerizované, tmely). Živičné izolační pásy jsou také vyráběny a používány na různých podkladech, jako jsou zdicí, betonové, kovové či dřevěné materiály.
Asfaltové laky jsou asfalty rozpuštěné v organických rozpouštědlech. Zahušťováním rozpouštědel se lak posléze pevně ulpí na podkladu. Pro nanášení živic se používají štětce, kartáče nebo stříkací zařízení.
Problematika adheze je zvláště kritická u betonových konstrukcí kontaminovaných olejem. U běžných betonů dochází k nasycení pórového systému, což vede k poklesu pevností betonu o 10 % až 20 %. Povrch konstrukce je mastný, což znemožňuje aplikaci dalších vrstev, ať už omítkových nebo nátěrových, kvůli riziku průniku olejů nebo oddělení nových vrstev. Chemické působení oleje na beton je obvykle minimální, negativní vliv je spíše fyzikálního charakteru. Možnosti použití betonové konstrukce kontaminované oleji jsou vázány na míru kontaminace a na druhu oleje, což je potřeba stanovit stavebně technickým průzkumem.
Pokusy o čištění povrchu (mýdly a průmyslovými emulzemi) jsou dočasné a nejisté. V okamžiku, kdy je konstrukce nasycena, dochází obvykle po očištění povrchu k opětovné kontaminaci. Pro zajištění adheze reprofilačních malt je možné tyto vrstvy mechanicky přikotvit pomocí trnů a výztužné sítě.
Pro aplikaci nátěru na olejem kontaminované povrchy se jako nejvhodnější jeví použití epoxidových pryskyřic s promotéry adheze. Tyto materiály mají schopnost zakotvit se i do olejem znečištěného podkladu. Příkladem je UNICRETE AME, který lze použít jako epoxidový adhezní můstek i jako uzavírací nátěr na povrch kontaminované konstrukce. Vzhledem ke komplikovanosti čištění a jeho dočasnému účinku je použití materiálu s promotéry adheze obvykle jedinou možností, jak problém s kontaminovanou konstrukcí vyřešit.
Souhrn pojmů souvisejících s živicemi a adhezí
| Termín | Definice |
|---|---|
| Adheze | Přilnavost vlhkých zemin k nezeminovým hmotám (ocel, beton, dřevo) na základě povrchových molekulárních sil nebo na základě vzájemného povrchového tření. Vázání plynů, kapalin a rozpuštěných látek na povrchu pevných látek. |
| Asfalt | Směs kameniva o stanovené zrnitosti, jehož pojivem je asfalt. Asfaltobetonové směsi se používají jako konstrukční vrstvy vozovek, někdy též jako těsnicí vrstva na návodním líci sypaných hrází. |
| Mastix | Přírodní nebo umělá směs živic, používá se pro výrobu izolačních hmot nebo na povrchy vozovek. V určité upravené kvalitě je užíván i pro speciální injektáže. Přírodní výskyt mastixu je omezený, vyrábí se jako směs destilačních zbytků ropy. |
| Živice | Jsou nerozpustné ve vodě a vodu nepropouštějí. Lze je kombinovat s příbuznými látkami. Jsou zpracovatelné za studena. |
| Asfaltový beton (AB) | Směs zrnitého kameniva a filerů obalovaných asfaltem. Používá se k vytvoření krytů vozovek, silničních ploch apod. |
| Filer | Jemně mletý vápenec nebo struskový prach, má mít nejméně 60 % propadu sítem 0,09 mm. |
| Bentonit | Zemina složená z jílových minerálů, především montmorillonitu a pyroklastických hornin. |
| Beranění | Technologický postup, při kterém se do základové půdy vhání předvyrobený prvek přenosem dynamické energie beranu na horní část (hlavu) prvku. |
| Betonáž pod kapalinou | Beton se schopností dosáhnout plného zhutnění vlastní tíhou při ukládání licí rourou do hlubinných základů za podmínek pod hladinou kapaliny. Betonáž pod kapalinou se současným nahrazováním kapaliny. |
| Bobtnání | Zvětšování objemu zeminy vlivem snížení efektivního napětí způsobeného snížením totálního napětí nebo absorpcí vody při konstantním totálním napětí. |
| Čerpací zkouška | Terénní zkouška prováděná z čerpací studny nebo jímacího vrtu ke zjištění součinitele (koeficientu) propustnosti, vydatnosti nebo rozsahu ovlivnění zvodně. |
Živice jsou využívány v průmyslu jak v izolačních pracích, tak v silničním hospodářství. Asfalty se dnes opět využívají těžené i ropné a jsou technologicky upravovány pro různé účely (oxidace, přísady) a pro zpracování za studena i za tepla. Živičné směsi jsou klíčové v silničním stavitelství a jako izolace nátěrové i formulované jako živičné pásy.
tags: #adheze #betonu #vuci #zivici #vysvětlení