Lepení betonu a azbestocementu – konstrukce a opravy

Každý rok nabývá na významu ve stavební praxi. lepení betonu a azbestocementu syntetická lepidla. Lepicí směsi se používají pro monolitické lití prefabrikovaných železobetonových konstrukcí, výrobu třívrstvých konstrukcí s azbestocementovým pláštěm, upevňování kovových dílů k betonu, ochranu proti korozi atd.

K lepení betonu se používají epoxidová, polyesterová, polyvinylacetátová, furylová a fenolformaldehydová lepidla vytvrzující se za studena. Složení lepidla závisí na hustotě, vlhkosti, stáří spojovaného betonu a stupni nerovnosti povrchu. Optimální složení lepidla pro každý konkrétní případ se upravuje výběrem plniva; v závislosti na teplotních podmínkách lepení se mění poměr pryskyřice, tvrdidla, rozpouštědla a dalších složek.

Nejsilnější spoje se dosahují pomocí epoxidových lepidel. Pro lepení hutného betonu, železobetonu, omítky je poměr epoxidové pryskyřice a plniva (v hmotnostních dílech) 1:2, 1:3, pro lepení lehkého betonu a opravy drsných povrchů – 1:6, 1:8. Jako plniva se používá říční a křemenný písek, jemný štěrk, maršalit, azbest, keramzit (pro lepení tepelně izolačního betonu). Jako rozpouštědla slouží aceton, toluen, xylen. Složení obsahující rozpouštědla se snáze nanáší na relativně studené povrchy, ale tato složení při nízkých teplotách pomalu tvrdnou.

Vlastnosti epoxidových lepidel se zlepšují přidáním nízkomolekulárních polyamidů nebo polysulfidového kaučuku (thiokolu). Schopnost těchto kombinovaných lepidel přilnout k povrchu navlhčeného betonu umožňuje jejich široké použití pro opravy vodních konstrukcí, mostních podpěr a opěr, jakož i pro spojování nového betonu se starými a dalšími díly. Betonové spoje na epoxid-polyamidových a epoxid-polysulfidových lepidlech jsou odolné vůči mořské vodě, kyselým a alkalickým roztokům. Nejlepších fyzikálních a mechanických vlastností se dosahuje při 40-50% obsahu polyamidu nebo polysulfidu (vztaženo k hmotnosti epoxidové pryskyřice).

Optimální složení epoxidovo-polysulfidového lepidla: pryskyřice ED-5 nebo ED-6 100 hmotnostních dílů, NVA nebo NV thiokol 50 hmotnostních dílů, plnivo (cement, maršalit, oxid titaničitý nebo oxid křemičitý) 200 hmotnostních dílů, tvrdidlo – polyethylenpolyamin 10-12 hmotnostních dílů. Při přípravě kompozice se pryskyřice smíchá odděleně s částí plniva a thiokol se zbytkem plniva a tvrdidla a poté se obě kompozice smíchají dohromady. Kompozice ve formě pasty se nanáší špachtlí. K vytvrzení dochází při teplotě 25-27 °C na vzduchu po dobu 1-2 hodin.

Polyesterová lepidla na bázi PN-1, PN-3 a dalších pryskyřic se široce používají pro lepení a opravy betonu. Srovnávací testy betonových vzorků spojených epoxidovými a polyesterovými pryskyřičnými směsmi s přídavkem písku, odebraného v poměru 1:3, ukázaly, že přilnavost směsí k betonu je obecně vyšší než pevnost samotného betonu. Směsi na bázi polyesterových pryskyřic jsou však méně vhodné pro lepení konstrukcí pracujících ve vlhkém prostředí (tabulka 1).

Jak je patrné z tabulky 1, pevnost lepených spojů betonu na polyesterových pryskyřicích klesá s neustálým vystavením vodě. Pokles pevnosti však neprogresivní a časem se zastaví. Proměnlivé vlivy vnějšího prostředí však pevnost spojů výrazně snižují. Proto jsou polyesterové kompozice vhodnější pro lepení betonových prvků, utěsňování spár a opravy povrchů v případech, kdy nedochází k proměnlivému vlivu vlhkosti a teplot (mrznutí).

Protože polyesterová lepidla jsou chemicky odolná, používají se ve spojích pracujících v agresivním prostředí: k monolitizaci a utěsnění betonových trubek, kterými se pumpuje odpadní voda nebo ropné produkty, k nátěrům stěn skladů ropy a nádrží na kapalná paliva, k opravám podlahových krytin čerpacích stanic, dílen atd.

Konzistence polyesterových tmelů a lepidel se může lišit. V tekutých lepicích kompozicích je plnivo, nejčastěji „bílé saze“ – oxid křemičitý, obsaženo v množství 10–30 % hmotnosti pryskyřice. Pro tmely a těsnicí kompozice na beton se směs mletého a říčního písku odebírá v poměru 1:3 (celkové množství je 130–140 % hmotnosti pryskyřice).

Polyvinylacetátová lepidla na bázi vodné disperze polyvinylacetátu (polyvinylacetátová emulze) se stále častěji používají k lepení a opravám betonu. V závislosti na podmínkách lepení by emulze měla mít nízkou nebo vysokou viskozitu – od 5 do 28 sekund na viskozimetru VZ-4. Někdy se používá suchý film polyvinylacetátu, získaný odpařením vody z emulze.

Voděodolnost emulzního lepidla se zvyšuje přidáním ethylsilikátu (tetraethoxysilanu), přibližně 2-3% hmotnosti suchého polymeru.

Polyvinylacetátová lepidla mají dobrou přilnavost ke starému i čerstvě položenému betonu a jsou zcela neškodná. Doba vytvrzování polyvinylacetátových lepidel přibližně odpovídá době tuhnutí betonu. Pevnost spoje dosahuje 35-40 kg/cm².

Polyvinylacetátová lepidla jsou vhodná pro utěsnění úzkých trhlin, dutin a odštěpků, například při opravách železobetonových nosníků a desek. Pro tento účel se lepidla připravují ve formě těsta, ve kterém se na 100 hmotnostních dílů emulze používá 200–300 hmotnostních dílů portlandského cementu; pro zvýšení plasticity se přidává dibutylftalát (15 % hmotnosti polymeru v suchém stavu).

Polyvinylacetátová lepidla nejsou vhodná pro práci pod vodou.

Příprava betonového povrchu k lepení je velmi důležitá. Například při lepení konstrukcí polyesterovým lepidlem musí být betonový povrch suchý. Pokud se lepidlo nanáší na vlhký povrch, pevnost lepidla k betonu se sníží. se sníží 3–4krát! K destrukci vzorků, které měly během lepení mokrý povrch, nedochází podél betonu, ale podél lepeného spoje.

Prašné betonové povrchy se čistí pískovačem a ofukují vzduchem. Pokud je beton znečištěn mazacím olejem nebo petrolejem, povrch se nejprve omyje roztokem křemičitanu sodného s přídavkem kalafunového mýdla a poté 20–25% roztokem kyseliny chlorovodíkové. Povrchy znečištěné rostlinnými a živočišnými tuky se ošetřují aktivními rozpouštědly tuků: metakřemičitanem nebo trifosforečnanem sodným; v případě drobného znečištění 10% roztokem hydroxidu sodného (spotřeba 1,5 l/m²). Pokud je vrstva nečistot nasáklých oleji velmi velká, nejprve se očistí tvrdými kartáči. Po ošetření rozpouštědly se povrch omyje neutrálním nebo mírně alkalickým roztokem.

Po takovém ošetření se betonové povrchy omyjí roztokem kyseliny po dobu 3-5 minut. Při použití roztoků kyseliny chlorovodíkové je třeba beton chránit před hlubokým leptáním, které může narušit přilnavost cementového kamene k zrnům kameniva.

Povrch se poté omyje vysokotlakým vodním paprskem a ošetří kartáči, aby se odstranily vzniklé soli a slabé částice betonu. Dostatečnost omytí se kontroluje lakmusovým papírkem. Povrch se poté suší pomocí ohřívačů, elektrických ohřívačů nebo jednoduše na slunci. Pokud se suší vzduchovým paprskem, měl by být kompresor vybaven účinným lapačem oleje a vody.

Stopy maziva absorbované do povrchové vrstvy betonu během formování a tepelného zpracování výrobků mají negativní vliv na pevnost lepených spojů prefabrikovaných betonových prvků. Vrstva betonu impregnovaná mazivem má ve srovnání s hlavní hmotou betonu sníženou pevnost, takže k destrukci může dojít v hloubce 2-4 mm od lepeného spoje. Aby se takové destrukci zabránilo, vytvářejí se zářezy pro odstranění slabé vrstvy betonu a v kritických konstrukcích se používají lepené spoje s perem. Charakteristickým rysem těchto spojů je, že během formování se na povrchu výrobku vytvářejí prohlubně (válcové, obdélníkové atd.), které se vyplňují lepidlem současně s lepením po celé délce spoje. Po vytvrzení lepidla se ve prohlubních vytvoří pera, monoliticky spojená s hlavním lepeným spojem a lepeně s betonem. Zátky pro vytváření prohlubní je vhodné vyrobit z plastů (nylon, polyethylen), protože nevyžadují mazání, a v důsledku toho se povrch prohlubní neznečišťuje.

Obr. 1. Lepené spoje s perem
а – konzola s betonovým panelem; б – železobetonové nosníky pracující ve smyku; в – betonové bloky;

Lepené spoje s perem Používají se, když je nutné přilepit kovovou součást k rovnému betonovému povrchu (například litinový držák k nástěnnému panelu), při monolitizaci železobetonových součástí pracujících se smykem pomocí silného lepeného švu nebo při lepení velkých betonových bloků pomocí silného švu (obr. 1, a, b, c).

Pokud lepený spoj pracuje v tahu, smyku a tlaku, například při čelním lepení sloupů, existuje riziko odlupování slabé vrstvy betonu. Vzhledem k malému modulu pružnosti lepicí vrstvy (200-400 kg/cm²) dochází v lepených spojích pracujících v tlaku k příčným deformacím. Tyto deformace způsobují smyková napětí, která mohou vést ke zničení spoje. Proto musí být betonová vrstva sousedící s lepeným spojem dostatečně pevná. Pro zpevnění této vrstvy se do ní zavádí tenká výztužná síťovina a lepicí vrstva se vyztužuje skelnými vlákny nebo skleněnými vlákny.

Pevnost spoje ve smyku a tlaku do značné míry závisí na tloušťce vrstvy lepidla. S rostoucí tloušťkou lepeného švu se tedy zvětšují příčné deformace a spoj se oslabuje.

Obr. 2. Rozložení smykových napětí po délce spoje v tlustém lepeném spoji
1 — když Ub=2; 2 — když Ub=5; 3 — když Ub=10; l — délka švu; b — tloušťka švu; a — vzorek a diagram zatížení;

Optimální tloušťka vrstvy lepidla závisí na hustotě, složení betonu nebo velikosti konstrukce a může se pohybovat od 1 do 10 mm. Nejvyšších ukazatelů pevnosti spoje se dosáhne, když průměrná tloušťka vrstvy lepidla nepřesáhne 1 mm.

V zatíženém spoji jsou smyková napětí v lepeném spoji rozložena nerovnoměrně, v závislosti na poměru délky spoje k jeho tloušťce (obr. 2). Čím je spoj tlustší, tím nižší je jeho únosnost. Proto by mezi konstrukčními prvky neměly být velké mezery. Omezení tolerancí samozřejmě vyžaduje sofistikovanější formovací zařízení, jejichž náklady nejsou vždy odůvodněny úsporami pryskyřic nebo zvýšením pevnosti spoje. Proto existuje určitý optimální vztah mezi tloušťkou spoje, náklady na lepidla a náklady na snížení tolerancí při formování betonových a železobetonových výrobků.

Vzhledem k velkému objemu prací na použití prefabrikovaných betonových konstrukcí a následně zvýšenému používání syntetických lepidel a tmelů je otázka jejich ceny prvořadá. Vzhledem k tomu, že epoxidová lepidla jsou drahá, ve stavební výrobě by se mělo zaměřit na dostupnější a technicky osvědčenější polyesterová a polyvinylacetátová lepidla.

Nemělo by se také zapomínat, že ve snaze snížit náklady na lepidla modifikací pryskyřic levnými přírodními materiály a zaváděním nejrůznějších chudých přísad může být trvanlivost lepených spojů natolik snížena, že místo úspor dojde k nadměrné spotřebě lepidel způsobené předčasnou opravou lepených ploch. Proto je v technických a ekonomických výpočtech nutné ve všech případech zohledňovat vědecky podloženou životnost lepených spojů.

Technologie lepení azbestocementem se téměř neliší od technologie lepení betonu. Vzhledem k tomu, že azbestocement je deskový materiál, lze použít lepidla vytvrzující za tepla, která poskytují spoje, jejichž pevnost převyšuje pevnost azbestocementu, například lepidla na bázi pryže a bitumenu a fenolformaldehydu (pryskyřice B s přídavkem 10 % dřevěné moučky). Vytvrzování za tepla však není vždy technologicky výhodné, proto se používají hlavně lepidla vytvrzující za studena: epoxidová, polyesterová, fenolformaldehydová, difenolová.

Lepidla vytvrzující za studena se používají k lepení azbestocementu s jinými materiály – pěnovými plasty, dřevem, dřevovláknitými deskami. Takové spoje materiálů se nacházejí při výrobě třívrstvých lepených stěnových panelů pro nízkopodlažní budovy.

Výzkum ukázal, že azbestocementové díly lze spolehlivě lepit dohromady a s jinými materiály (pěnové plasty, dřevěné desky) pomocí difenolketonových lepidel modifikovaných tekutým thiokolem. Díky dobré kompatibilitě pryskyřic s nízkomolekulárními kaučuky se získávají kompozice, které kombinují pozitivní vlastnosti termosetových polymerů a elastomerů.

Pevnost spojů na lepidlech DFK-1A, DT-1, DT-2, DT-3 je 32, 45, 41, 35 kg/cm². Navíc se azbestocement lepený lepidlem DFK-1A ničí podél lepeného švu a spoje na lepidlech DT-1 a DT-2 se ničí podél azbestocementu (100 %) – z uvedených údajů je zřejmé, že maximální pevnost je zajištěna při 40% obsahu thiokolu ve složení. V tomto případě thiokol nejplněji interaguje s pryskyřicí. Pro úplné vytvrzení složení se zvýšeným obsahem thiokolu by se spoje měly zahřívat na 80 °C po dobu 6-20 hodin.

V současné fázi stavebního vývoje stojí výrobce betonových a železobetonových výrobků před řadou dosti pracovně náročných úkolů. Spolu s neustálým zlepšováním kvality výrobků je třeba myslet i na opodstatněnost nákladů na energie a suroviny. Řešením bylo použití chemických přísad při výrobě betonu, které nejen dosahují požadované kvality, ale také výrazně snižují náklady. V západních zemích byl na konci dvacátého století objem betonu s přísadami již 70 procent. U nás je dnes podíl betonu s přísadami 50 procent a tato hodnota dále neustále roste.

Proč jsou do betonu potřeba přísady?

Co jsou přísady do betonu? Jedná se o chemikálie, které mohou být organického i neekologického původu. Nacházejí se v pevném i kapalném skupenství a také ve formě past různého stupně konzistence. Celkem se ve stavebnictví používá více než tři sta různých druhů přísad. Tak široká rozmanitost je způsobena různými modifikačními efekty. Proto, abyste si vybrali ten správný doplněk, potřebujete jasnou představu o cíli, kterého je třeba dosáhnout.

Klasifikace a druhy přísad do betonu

Podívejme se blíže na to, které přísady se používají ke zlepšení kvality a účinnosti betonu:

• nemrznoucí přísady do betonu;
• změkčovadla;
• přísady pro udržení pohyblivosti betonu;
• modifikující přísady;
• přísady pro urychlené nabírání síly;
• přísady do samozhutnitelných směsí.

Vliv přísad na vlastnosti betonu

1. Nemrznoucí přísady do betonu. Nedílnou součástí pro přípravu roztoku je voda. Co se děje s vodou při teplotách pod nulou? Je to tak, mění se v led, což je při stavbě velmi vážný problém. Proces hydratace (spojení cementu a vody) ztrácí dynamiku již při teplotách pod patnáct stupňů Celsia, nemluvě o situaci se zápornou hodnotou na teploměru. Udržování kladných teplot je možné položením topného drátu nebo konstrukcí pomocného bednění. Tato opatření pomáhají, ale prodlužují dobu výstavby a finanční náklady. Základním principem fungování nemrznoucích přísad je udržení plasticity betonu při teplotách pod nulou zabráněním zamrznutí kapaliny, která je ve směsi a díky tomu umožnění vytvrzení směsi a získání pevnosti.

2. Plastifikátory. Zpracovatelnost betonu je ve stavebnictví velmi významným faktorem, zejména pokud se musíte potýkat s tenkostěnnými konstrukcemi nebo bedněním složité geometrie. Během instalace je také nutné zabránit tvorbě dutin a dutin, které mají extrémně negativní vliv na pevnost a spolehlivost betonových konstrukcí. Plastifikátory umožňují dosáhnout potřebného zředění roztoku při zachování požadovaných poměrů složek (voda, písek atd.). Princip činnosti je založen na zvýšení vodozádržných vlastností roztoku. Kromě toho stojí za zmínku zvýšení pevnosti betonu pomocí plastifikátorů (až o 25 %).

3. Přísady pro zachování pohyblivosti betonové směsi se používají, když je nutná dlouhodobá přeprava roztoku. Jejich použití najde své místo i v teplém období, protože při vysokých teplotách proces tvrdnutí betonové směsi probíhá rychleji. Tyto přísady prodlužují dobu trvání procesu tvorby struktury cementového kamene tím, že molekulám vody znesnadňují přístup k částicím cementu, tedy zpomalují hydrataci.

4. Modifikační přísady se používají ke zlepšení různých vlastností betonové směsi. Často se stává, že při konstrukci určitých konstrukcí je nutné dosáhnout konkrétní hustoty z roztoku. Například pro stavbu bazénu se používá beton se zvýšenou propustností vlhkosti a pro nosné konstrukce budov by měl být použit beton vyšší pevnostní třídy. Provzdušňovací, plynotvorné a vodoodpudivé přísady pomohou dosáhnout požadované pórovitosti betonu v závislosti na úkolu.

5. Aditiva pro urychlení nabírání síly. „Čas jsou peníze“ je fráze, o jejíž platnosti nelze pochybovat, a tempo a načasování výstavby často závisí na rychlosti, jakou beton nabírá na síle. Pro urychlení tohoto procesu se aditiva používají např. i u vícevrstvých konstrukcí, kde zrychlené vysychání spodní vrstvy umožňuje nalít další vrstvu betonové směsi a zároveň ušetřit čas. Stimulace hydratačního procesu roztoku pomáhá zkrátit dobu potřebnou k získání síly. Harmonogram výstavby je samozřejmě vypracován v průběhu projektu a musí být striktně dodržován. Co dělat, když dojde k vyšší moci? V tomto případě jsou přísady jednoduše nenahraditelné pro urychlení vývoje síly, což pomůže odstranit zpoždění za harmonogramem a vyhnout se zpožděním výstavby.

6. Přísady do samozhutnitelných směsí jsou zaměřeny na řešení problémů při tvorbě hustě vyztužených konstrukcí a výstavbě tenkostěnných konstrukcí. Betonová směs s takovou přísadou zcela vyplní formu a je schopna zhutnění pouze pod vlivem své vlastní hmotnosti. Rozsah jejich použití je široký – od vytváření monolitických podlah se zvýšenou pevností až po zvýšení pevnosti betonových konstrukcí.

Stejně jako před mnoha lety zůstává beton stále nejoblíbenějším stavebním materiálem. Už ve starém Římě začali do roztoku přidávat popel, který pomáhal držet směs pohromadě. A sůl obsažená v mořské vodě pomohla zvýšit pevnost a prodloužit „životnost“ konstrukcí, které byly v těchto letech stavěny. Dnes si nelze představit vytvoření vysoce kvalitního betonového řešení s určitými vlastnostmi bez jakýchkoli přísad. Navíc přísady umožňují použití betonových směsí v kteroukoli roční dobu bez ohledu na okolní teplotu. A poskytnutí hydrofobních vlastností betonovým směsím umožňuje použití betonu pro stavbu vodních nádrží, čerpacích stanic, bazénů a dalších objektů. Díky přísadám do betonu můžete výrazně urychlit dobu výstavby, optimalizovat spotřebu cementu a ušetřit peníze. Je třeba také poznamenat, že výroba složitých architektonických forem není možná bez použití plastifikačních přísad.

Návod k použití

Všechny výrobky TD “Orion” jsou vybaveny podrobnými pokyny pro použití přísad do betonu. Nezapomeňte přísně dodržovat stanovené proporce popsané v pokynech. Mírná odchylka od správných poměrů složek může zničit celou betonovou směs, což nepochybně povede ke zvýšení nákladů na materiály a zpomalení postupu výstavby. Jak říká staré ruské přísloví: “Lýkové boty neupleteš bez míry.”

Kromě výše uvedeného důrazně doporučujeme před zahájením práce seznámit se s doporučeními výrobců k technologii použití těchto přísad.

Sortiment přísad do betonu od firmy Orion

Sortiment výrobků Orion zahrnuje následující přísady do betonových směsí:

• „Concrete-Frost“ je přísada, která umožňuje použití betonových směsí při teplotách až -15 C.
• „Concrete-plast“ je plastifikátor pro zvýšení pohyblivosti a zpracovatelnosti betonové směsi.
• „Concrete-hydro“ je vodoodpudivá přísada, která činí beton odolný proti vlhkosti a snižuje absorpci vlhkosti.