Материалы для заполнения швов

В недавнем прошлом там, где не хватало механической или химической устойчивости швов, заполненных цементным раствором, зачастую прибегали к «универсальному средству» - эпоксидной смоле. Однако, эпоксидная смола обладает вовсе не безупречными технологическими и экологическими качествами, неправильное её использование может дать даже худший результат, чем если бы она не применялась.

Более современные системы продуктов на исключительно минеральной неорганической основе обладают как надёжными технологическими качествами, так и значительными преимуществами в отношении долговечности при применении в различных областях. Решающую роль играет правильный подбор материалов в соответствии с конкретными требованиями объекта.

Если керамические напольные покрытия будут подвергаться высоким механическим и химическим нагрузкам, то эти покрытия должны проектироваться особенно тщательно. При этом решающее значение имеет то, что ожидаемые нагрузки должны быть известны ещё на стадии проектирования, для того чтобы можно было подобрать к ним используемые материалы. При этом также должна учитываться возможность изменения характера использования.

Укладка плитки в строительных помещенияхВ покрасочных цехах автомобильной промышленности имеется целый спектр самых разнообразных требований к шовному материалу.

Тем не менее, часто в этих помещениях пробуют использовать разные "универсальные средства", которые могут решить все задачи. К сожалению, такой подход выливается, как правило, в серьёзные затраты на исправление повреждений уложенных покрытий, а иногда и находящихся под ними конструкций. А если заказчик, кроме того, сумел доказать ещё и ущерб от простоя, то даже маленький объект может превратиться в настоящий кошмар.

Уже само по себе использование понятия «кислотостойкое заполнение швов» показывает поверхностное представление о  требованиях к материалам. Понятие «кислотостойкий» охотно используют в качестве синонима фразы «абсолютно устойчивый». При этом стоит учитывать, что любой материал обладает специфическими свойствами, повлиять на которые можно лишь в некоторой степени. Это относится и к химической стойкости строительных материалов.

Так, например, простые системы материалов на цементной основе проявляют достаточно хорошую стойкость в щелочной среде (pH > 7), в то время как под воздействием кислот (pH < 7) они быстро разрушаются. Отсюда возникло часто встречающееся мнение о том, что кислотостойкие системы должны быть устойчивы также и ко всем другим средам. Однако даже самые распространённые химикаты, которые используются, обрабатываются или иным образом встречаются во многих сферах деятельности, настолько многообразны по своему воздействию, что упрощение данного вопроса может вести к разрушительным последствиям.

Например, концентрированная соляная кислота представляет собой сильную кислоту, быстро разрушающую бетон и многие металлы, такие как железо, алюминий или цинк, в то же время она не оказывает разрушительного воздействия на такие материалы, как стекло, многие полимерные и керамические материалы. Разбавленная кислота, напротив, хотя и имеет меньшую силу как кислота, очень агрессивно проявляет себя по отношению к керамике, многим разновидностям натурального камня и даже стеклу (разбавленная кислота используется при производстве матового стекла и для улучшения противоскользящих свойств уже уложенных керамических покрытий или натурального силикатного камня).

Совершенно иную группу материалов образуют, например, органические растворители. Ацетон, очищенный бензин или короткоцепочечные спирты встречаются во многих производственных процессах. С одной стороны, они практически безвредны почти для всех металлов, керамики, стекла, бетона, с другой стороны, они в состоянии размягчать и постепенно разрушать многие пластики.

Таким образом, решающее значение имеет подбор используемых материалов в зависимости от предполагаемых химических и механических нагрузок. В составе керамического покрытия шов почти всегда является слабым звеном цепи, так как сама по себе керамика как спечённый силикат обладает как высокой прочностью на истирание, сжатие и изгиб, так и очень хорошей химической стойкостью.

До сих пор в качестве шовного материала для керамических покрытий, предназначенных для высоких химических и механических нагрузок, использовались чаще всего реакционные смолы. Их свойства во многих отношениях похожи на свойства других полимеров. Применяются различные типы реакционных смол, такие, например, как феноловые смолы или смолы сложных виниловых эфиров. Чаще всего для этой цели применяется эпоксидная смола. В прошлом этот материал положительно зарекомендовал себя во многих областях применения, поскольку он проявляет хорошую химическую стойкость.

Однако во многих областях применение затирки для швов на основе эпоксидной смолы не оправдало себя. Слабым местом этого материала является плохая устойчивость по отношению к органическим кислотам и растворителям, кроме того, он оказался чувствителен к воздействию горячей воды и водяного пара. Даже длительная нагрузка водой при температуре около +50 градусов Цельсия приводит к существенным проблемам у многих затирок для швов на основе эпоксидной смолы.

Короткая справка:

Преимущества специального шовного раствора на минеральной основе.

  • Очень хорошая стойкость к кислотам и растворителям;
  • Высокая прочность на сжатие и истирание;
  • Выдающиеся токоотводящие свойства;
  • Температурная устойчивость;
  • Фунгицидные свойства;
  • Экологическая безопасность стоков моечной воды;
  • Отсутствие риска аллергических реакций при работе.

Автор
Дипл. минералог Харальд Людтке (Harald Lüdtke) (30)
изучал минералогию в Гиссенском университете.
С 1998 года возглавляет отдел прикладной технологии и развития продуктов компании Botament Systembaustoffe
.

В целях минимизации использования агрессивных моющих средств, что желательно также и с экологической точки зрения, на сегодняшний день многие отрасли осуществляют очистку при помощи высоких температур и высокого давления, как показывает значительное увеличение использования способа пароструйной очистки. Такое изменение технологии очистки может привести к резкому увеличению повреждений существующих швов на основе эпоксидной смолы.

Даже использование в качестве шовного материала „универсального средства" – эпоксидной смолы – натыкается при определённых нагрузках на свои границы.

Сравнительный тест между имеющимися в продаже шовными материалами на основе эпоксидной смолы, простой цементной системой, специальной минеральной системой с силикатными компонентами (пример - „BOTAMENT CF 200") и модифицированным полимерами щелочным силикатом („BOTAMENT SF 100") очень хорошо демонстрирует этот недостаток реакционной смолы.

Порядок проведения данного сравнительного теста выглядит следующим образом:
Сначала на бетонную плиту размером 40 x 40 x 5 см была наклеена обычная фасадная плитка, швы были заполнены тестируемыми материалами. Спустя 28 дней хранения при нормальных условиях (+23 °С и 30 % относительной влажности) на каждое перекрестье швов в течение пяти минут была направлена струя пара при давлении 120 бар и температуре +80 °С с постоянного расстояния 12,5 см. После чего была определена средняя глубина вымывания.

Нагрузочный тест: При испытании пароструйной нагрузкой лучший результат показал специальный шовный материал на минеральной основе.

Результаты (см. табл. 1) показывают, что все участвовавшие в испытании эпоксидные смолы демонстрируют значительные следы воздействия. Вымывание продукта 2 произошло ещё до окончания 5-минутной фазы испытания. Лучше, но всё равно с заметными следами воздействия, проявил себя обычный заполнитель для швов на цементной основе. И лишь швы из специального материала на минеральной основе остались, благодаря его высокой прочности и хорошей температурной устойчивости, неповреждёнными в результате нагрузок.

Другим весьма существенным слабым местом эпоксидных смол является их восприимчивость к поражению микроорганизмами. Такие поражения проявляются в первую очередь в местах с высокой влажной нагрузкой, таких как общественные душевые, бассейны или сауны. Насущный характер данной проблематики в достаточной степени подтверждается многочисленными дискуссиями в специальных журналах, на специализированных семинарах и симпозиумах.

Причины возникновения поражения эпоксидной смолы микробами разнообразны. В качестве такой причины могут выступать даже незначительные ошибки смешивания свободных мономеров в затвердевшей матрице эпоксидной смолы, которые также могут служить в качестве питательной среды для микроорганизмов. Преждевременная водная нагрузка также ведёт к нарушениям при образовании связей в эпоксидной смоле, что может служить причиной таких же последствий.

Средняя глубина вымывания различных материалов после пароструйной нагрузки

  Эпоксидная смола 1 Эпоксидная смола 2 Эпоксидная смола 3 Заполнитель для широких швов „CF200" „SF100"
Глубина вымывания 3мм 8мм 5мм 2мм 0,5мм Лёгкое изменение поверхности

 

Однако даже при абсолютно безупречном нанесении спустя некоторое время могут появиться нежелательные следы плесени, которые впоследствии ведут к неприятным рекламациям. Прореагировавшая поверхность эпоксидной смолы pH-нейтральна по отношению к водному раствору, вступающему с ней в контакт.

Кроме того, эпоксидная смола, в отличие от керамики, достаточно мягка, чтобы позволить грибкам плесени обосноваться на ней. В бассейнах, саунах и душевых существует, кроме того, достаточное количество органических субстанций, таких как чешуйки кожи, которые в результате восстановительного разложения могут использоваться микроорганизмами в качестве питательной среды. Высокая влажность воздуха и относительно высокая температура воды, которые в равной степени свойственны таким местам, оптимизируют условия существования микроорганизмов, таким образом, в областях, которые трудно доступны УФ-облучению и средствам дезинфекции, могут обосноваться первые культуры грибов. Дальнейшее их распространение может привести к неоднократно описанным и трудно устраняемым повреждениям швов, заполненных материалами на основе эпоксидной смолы, и эластичных герметиков.

По различным причинам грибки плесени находят на эпоксидных швах идеальную питательную среду.

Системы затирок для швов на минеральной основе, напротив, обладают присущей им, если можно так выразиться, фунгицидной экипировкой. Базовые компоненты таких материалов, такие как гидроксид кальция или гидроксид калия, обеспечивают поддержание щелочного pH-значения в микросреде шва, что не позволяет складываться благоприятным условиям для существования плесневых грибков.

Ещё одним портящим нервы моментом в использовании реакционных смол является процесс их нанесение на строительной площадке. Характеристики материала, получаемые в лабораторных условиях, не обязательно будут такими же при использовании в реальных условиях. Реакционные смолы представляют собой органические полимеры, возникающие из мономеров на месте применения в результате химической реакции. Каждый мономер, не нашедший партнёра для реакции, не способен участвовать в процессе отверждения и остаётся отдельной молекулой.

По этой причине решающее значение при нанесении эпоксидных смол имеет правильное их приготовление. Ошибки при смешивании компонентов ведут к неполному отверждению полимеров, технологические свойства которых, как следствие, становятся хуже. Этим объясняется также необходимость переливания таких систем продуктов в другую тару при замешивании. Если для работы требуется лишь часть содержимого упаковки, количество компонентов должно быть точно отмерено. Преждевременные водные нагрузки также ведут к неполному отверждению.

Недостаточно затвердевшие реакционные смолы проявляют недостаточную прочность, более слабую стойкость к химикатам и уже упоминавшуюся выше восприимчивость к поражению плесневыми грибками.

Двухкомпонентные минеральные системы гораздо менее зависимы от ошибок при смешивании. Например, при pзамешивании специального раствора для заполнения швов на минеральной основе „BOTAMETN CF 200" допускаются колебания потребности в жидком компоненте (добавляемая доля жидкого компонента) в пределах от 18 до 20 процентов. Таким образом, технологические свойства могут подгоняться под конкретные условия работы. Однако и здесь грубые ошибки при приготовлении смеси ведут к ухудшению свойств материала.

Минеральные системы могут превосходить системы продуктов на основе реакционных смол также и в смысле химической стойкости. Так, минеральные системы очень хорошо устойчивы к органическим растворителям. Наиболее распространёнными представителями данной группы являются ацетон, метанол, дихлорметан и тетрахлорметан. Кроме того, затирки для швов на основе щелочных силикатов, а также другие материалы на силикатной основе (например, стекло или керамика) проявляют удивительную стойкость по отношению к кислотам, в том числе к оксидирующим кислотам.

Затирка для швовПосле замешивания специальной затирки для швов плитки на минеральной основе ее нанесение настолько же просто, как нанесение существующих растворов для швов на цементной основе.

Всё дело в правильном использовании

Как следует из вышеизложенного, решающее значение имеет подбор материалов для укладки плитки и для заполнения швов, исходя из ожидаемых нагрузок. Как правило, достаточно небольшого исследования, для того чтобы оценить, какие химические и механические нагрузки ожидаются. При условии согласованных действий проектировщика, исполнителя и производителя материала может быть подобран наиболее подходящий материал.

В качестве иллюстрации рассмотрим более подробно два примера:

Пример: бассейн

Механические нагрузки здесь особенно высоки в области оголовья бассейна и вокруг него, эти области часто подвергаются машинной очистке щётками, а также очистке под воздействием высокого давления или пара.

Пространства вокруг бассейна подвергаются химической нагрузке чистящими и дезинфицирующими средствами, а на саму чашу воздействует, как минимум, хлорированная вода.

Большие общественные бассейны всё чаще заполняют солёной водой. Концентрация сульфатов и гидрокарбонатов в бассейнах с солёной водой зачастую настолько велика, что такая вода должна была бы классифицироваться в соответствии с DIN 4030 (2| как ,среда, оказывающая очень сильное воздействие на бетон".

Как показывает таблица 2, такая агрессивная солёная вода является причиной значительных проблем, в первую очередь, для систем продуктов на цементной основе, даже если они обладают весьма высокой прочностью. Поскольку качество воды в процессе её использования может изменяться, возможные изменения следует учитывать уже на этапе выбора материалов.

В термальных бассейнах, наряду с требованиями относительно механических и химических качеств, предъявляются повышенные требования к термической устойчивости используемых материалов.

В таблице 2 требования, относящиеся к строительству бассейнов, сопоставляются со специфическими качествами шовных материалов. Несмотря на то, что традиционные системы на цементной основе проявляют хорошую раннюю нагрузочную способность и хорошую термическую устойчивость, их низкая структурная плотность, недостаточная химическая стойкость и ограниченная устойчивость к механическим способам очистки (износостойкость) ограничивают применение таких систем сферами с не слишком интенсивными нагрузками, чаще всего частной сферой.

Вариант использования: Плавательный бассейн

  Системы на основе цемента Системы на основе эпоксидной смолы Минеральные системы, напр., BOTAMENT CF 200
Устойчивость по отношению к чистящим и дезинфицирующим средствам + +++ ++
Устойчивость по отношению к пароструйной очистке + - ++
Устойчивость по отношению к разрушающим бетон водам по DIN 4030 - +++ ++
Способность к ранним нагрузкам +++ - ++
Фунгицидное действие ++ - +++
Структурная плотность - +++ ++
Износостойкость - ++ +++
Температурная устойчивость ++ - ++

Таблица 2: Сравнение некоторых особенно важных для применения в бассейнах качеств материалов

БассейнОдну из самых серьёзных нагрузок испытывают швы в бассейнах в результате воздействия сильно минерализованной воды.

Системы на основе эпоксидных смол, хотя и проявляют хорошую химическую стойкость и высокую структурную плотность, они, как уже говорилось выше, восприимчивы к горячей воде и, прежде всего, к поражению плесневым грибком. Сюда следует добавить отнюдь не безупречные технологические качества и чувствительность к ранним нагрузкам. Как правило, контакт эпоксидных смол с водой разрешается только спустя семь дней, так как в противном случае полярные молекулы воды могут нарушить химическую реакцию мономеров, что не позволит полностью завершить процесс отверждения. Но кто может сказать наверняка, когда старательная команда уборщиков предпримет первую попытку уборки, после того как стройплощадка опустеет? Едва ли потом можно будет что-либо поправить.

В данной ситуации специальные минеральные системы продуктов дают дополнительные гарантии. Наряду с фунгицидным действием этот вид продуктов намного меньше восприимчив к ранним водным нагрузкам. К этому можно добавить хорошую температурную устойчивость и высокую износостойкость, соответствующие принятым на сегодняшний день высокотемпературным способам очистки (пароструйная очистка) с механическим воздействием (очистка щётками).

Химическая стойкость по отношению к распространённым чистящим и дезинфицирующим средствам и, прежде всего, по отношению к разрушающим бетон водам (солёной или морской воде) должна быть доказана в ходе долговременных тестов. В лабораторных условиях это может быть осуществлено, например, способом, описанным в EN 12808 - часть 1 [3]. Кроме того, в особых случаях пригодность материала может дополнительно доказываться на основании пробных нанесений продукта непосредственно на объекте, как это практиковалось, например, в термальных источниках Лойперсдорф).

Пример: фармацевтика, лаборатории и покраска

Основная нагрузка в этих сферах связана с органическими растворителями и техническими кислотами. Таким образом, речь идёт о „построении защиты от кислот" в узком смысле. Так как многие реактивные смолы не могут выдержать без повреждений длительные нагрузки органическими растворителями и оксидирующими кислотами, использование таких продуктов в этих областях применения можно охарактеризовать как недопустимое.

Кроме того, в областях применения, в которых из летучих растворителей и воздуха может образовываться взрывоопасная смесь, требуется способность керамического покрытия отводить электрический ток. Для того чтобы добиться такой способности у реакционных смол, необходимо добавить огромное количество токопроводящих присадок, например, графита, которые в свою очередь отрицательно сказываются на технологические свойства смолы.

Кроме того, таблица 3 хорошо показывает невозможность использования в этих областях затирок для швов плитки на основе цемента, ввиду их слишком низкой химической и механической стойкости.

Требованиям для объектов такого рода лучше всего отвечают специальные минеральные системы продуктов на щелочно-силикатной основе. Такие системы проявляют как высокую устойчивость по отношению ко всем органическим растворителям, так и выдающуюся способность отводить электрический ток. Кроме того, они обладают очень хорошей стойкостью по отношению к сильным и даже оксидирующим кислотам.

Практический пример: термы Лойперсдорф

В самом сердце Штирии - знаменитого края геотермальных курортов Австрии - находятся замечательные термы Лойперсдорф. Местные натрий-хлорид-гидрокарбонатные воды представляют собой особо высокоминерализованные воды.

Такая высокая минерализация хотя и делает эти воды выдающимся лечебным средством при ревматизме, заболеваниях суставов и нарушениях кровообращения, однако по отношению к строительным субстанциям они представляют собой крайне агрессивную среду. В соответствии со стандартом DIN 4030 [2] местные минеральные воды должны классифицироваться как крайне агрессивная для бетона среда. Высокая температура воды представляет собой дополнительный разрушающий фактор.

Швы подвергавшихся ремонту областей заполнялись, по большей части, традиционными эпоксидными смолами. Отремонтированные швы разрушались снова и снова. Высокая термическая и химическая нагрузка регулярно приводила к протечкам, делала шовный материал хрупким. Следствием было глубокое вымывание и разрушение шовного материала. Кроме того, наблюдалось поражение микроорганизмами. В ходе очередной запланированной ревизии зачастую нужно было заново заполнять швы на больших участках.

В ходе подготовки к строительству и модернизации терм Лойперсдорф была произведена проверка пригодности предполагавшихся к использованию на данном объекте шовных материалов путём их пробного нанесения. Здесь также проявились преимущества использования специальной минеральной системы продуктов по сравнению с реакционными смолами или системами на цементной основе. В результате продуктом „BOTAMENT CF 200" были заполнены швы на общей площади 4 500 квадратных метров. В июле 1999 года объект был снова введён в эксплуатацию.

Термы
Лойперсдорф,
открытый бассейн с кафе
.

Резюме

Как хорошо показывают оба рассмотренных примера, решающее значение имеет максимально точное знание требований, которые будут предъявляться впоследствии к керамическим покрытиям. Это позволит, насколько возможно, исключить риск рекламаций даже на сложных объектах. Если относящиеся к объекту требования известны, можно заранее подобрать подходящие материалы.

По возможности, предпочтение следует отдавать системам продуктов на минеральной основе. Их технологические качества, особенно при нанесении в условиях низких температур, гораздо более благоприятные, а мытьё их впоследствии не связано с такими проблемами, как утилизация промывочных вод, потому что они не содержат опасные с экологической точки зрения мономеры.

Кроме того, при работе с чисто органическими минеральными системами продуктов нет опасности аллергических реакций, которые возможны при использовании реакционных смол.

Вариант использования: Химическая и фармацевтическая промышленность

  Системы на основе цемента Системы на основе эпоксидной смолы Минеральные системы, напр., BOTAMENT CF 200
Кислотостойкость - ++ +++
Стойкость к растворителям ++ - +++
Способность отводить электрический ток - - +++
Температурная устойчивость + - +++
Прочность на сжатие + +++ +++
Износостойкость - ++ +++

Таблица 3: Сравнение некоторых особенно важных для применения в области химии и фармацевтики качеств материалов

сайты MC-Bauchemie Russia
  • Сервис и техническая поддержка
  • Семинары и обучение
  • Инновационные технологии
  • Технические чертежи и документация
X

Пожалуйста, укажите Ваше имя и телефон и мы перезвоним Вам в самое ближайшее время!

Ваше имя
Ваш телефон
+7 (901) 300-22-15
Тема обращения