Адгезия поверхностей. Адгезия это что такое

Содержание

Сцепление битума с поверхностью минеральных материалов (асфальтобетонный слой) является свойством, определяющим водоустойчивость асфальтов и долговечность асфальтобетонов.

Что такое адгезия

Почему краска, нанесенная на окрашенную поверхность, прилипает к ней через некоторое время? Почему штукатурные покрытия прилипают к основанию после отверждения? Почему бетон вообще возможен? Ответ есть: это связано с адгезией — явлением сцепления двух поверхностей друг с другом.

Адгезия определяет сцепление твердого материала клеем и сцепление декоративного или защитного покрытия с подложкой. Она вызывается молекулярными силами (физическая адгезия) или силами химического взаимодействия (химическая адгезия).

Прочность адгезии определяется давлением, которое необходимо приложить к покрытию (например, штукатурке, краске, герметику), чтобы оно отслоилось/отделилось от основы.

Поэтому принято измерять эту величину в единицах удельной силы, мегапаскалях (МПа). Например, значение силы отрыва (или той же силы адгезии) в 1 МПа означает, что для отделения покрытия площадью 1 мм2 необходимо приложить силу в 1 Н (помните, что 1 кг = 9,8 Н). Показатели адгезии покрытий являются их основными характеристиками и обеспечивают необходимую долговечность, надежность, а также определяют технологичность их обработки.

Что влияет на адгезионную способность веществ, применяемых в строительстве

Во время укладки строительных растворов внутри раствора происходят различные процессы, которые вызывают определенные изменения его свойств. В частности, во время усадки растворной смеси возможно уменьшение поверхности контакта и возникновение растягивающих напряжений, которые приводят к развитию усадочных трещин. Это снижает адгезионную прочность поверхности. Например, адгезия старых бетонных поверхностей к новому бетону не превышает 0,9-1,0 МПа, в то время как адгезия сухих строительных смесей (включая компоненты, активизирующие процесс химического сцепления) к новому бетону может достигать 2 МПа. Выше этого.

Для улучшения адгезии обычно применяется ряд мер. Проводится механическая (шлифовка), физико-химическая (шпатлевка, грунтовка) и химическая (ресайклинг) обработка поверхности основания. Эти процессы особенно эффективны при ремонтно-строительных работах, когда контактирующие поверхности неоднородны как по химическому составу, так и по условиям образования.

Важно! Свежий щелочной цементный раствор всегда плохо сцепляется со старыми бетонными поверхностями, поэтому при работе со старым бетоном необходимо использовать многослойный клеящий состав.

Как измерить адгезионную способность материалов

ГОСТ 31356-2007 описывает прочность сцепления между сухими строительными смесями и основанием. В нем описывается серия тестов на адгезионные свойства материалов. Методы этих испытаний позволяют определить прочность сцепления таких покрытий, как керамическая плитка, различные защитные покрытия и лейкопластыри. С основанием.

Паяльный манометр ONYX-AP NEW можно использовать для проверки качества выполненной работы. Диапазон силы тяги, измеряемой данным прибором, составляет 0-10 кН. Он измеряет силу, необходимую для отслаивания или отрыва покрытия от поверхности плиты в направлении, перпендикулярном плоскости покрытия. Простота использования паяльника означает, что его можно применять для функционального контроля качества при отделочных и штукатурных работах. Прибор компактен и прост в использовании (см. рис. 1.2.3).

Рисунок.

Различают три различных типа герметиков, используемых в строительной отрасли, каждый из которых требует особых условий для высокой адгезии к материалу основы. Для получения дополнительной информации смотрите каждый тип.

Адгезия жидкости

Тяга жидкости к жидкости или жидкости к твердому телу. С термодинамической точки зрения адгезия вызывается изотермическим обратимым процессом, который уменьшает свободную энергию на единицу поверхности клеевого соединения. Задача обратимого отслаивания клея wa определяется уравнением: > wa =σ1 + s2 -s12

где S1 и S2 — поверхностные напряжения на границах среды 1 и 2 (AIR) и S12 соответственно, а S12 — поверхностное напряжение до границ фаз 1 и 2, где происходит адгезия.

Значения тяги для двух несмешивающихся жидкостей можно найти из приведенных выше уравнений с легко определяемыми значениями для S1, S2 и S12. Напротив, поскольку S1 твердого тела нельзя определить непосредственно, сцепление жидкости с поверхностью твердого тела можно рассчитать только косвенно по уравнению: > wa = σ2 (1 + cos i)

где S2 и θ — измеренное поверхностное напряжение жидкости и периферийные углы смачивающего равновесия, образующие твердую поверхность и жидкость соответственно. Из-за запаздывания смачивания, которое не позволяет точно определить предельный угол, это уравнение обычно получает очень приблизительные значения. Более того, для Cosθ = 1 это уравнение не может быть использовано в случае полного смачивания.

Оба уравнения, которые применяются, когда хотя бы одна фаза является влажной, совершенно не подходят для оценки прочности адгезионного соединения между двумя твердыми телами. Это объясняется тем, что в последнем случае разрушение клеевого соединения сопровождается различными необратимыми явлениями. Вследствие различных причин: неупругая деформация клея и подложки, образование двойного электрического слоя в области клеевого соединения, разрыв полимера, «вытягивание» диффузионного конца полимера из одного слоя в другой. lp.

Адгезия полимеров

Почти все клеи, используемые на практике, образуют полимерные системы или полимеры. Это результат химических превращений, происходящих после нанесения клея на поверхность, к которой он прикреплен. Неполимерные клеи могут содержать только неорганические вещества, такие как цемент или клей.

Метод одновременного отрыва одной части адгезионного соединения от другой по всей площади контакта;
Метод постепенного расслаивания адгезионного соединения.

Метод отрыва — адгезия

В первом методе разрушающая нагрузка может быть приложена перпендикулярно уровню контакта поверхности (испытание на отслаивание) или параллельно ему (испытание на сдвиг). Отношение сил, превышающих одновременные разрывы по всей площади контакта, называется давлением сцепления, давлением адгезии или сопротивлением адгезионному соединению (Н/М2, DYN/CM2, KGF/CM2). Методы бампинга являются наиболее оперативным и точным измерением прочности адгезива, но представляют некоторые экспериментальные трудности, в частности, необходимость обеспечения равномерного распределения напряжения по адгезиву, прикладываемого строго целенаправленно к грузу для испытуемого реферата.

Отношение силы, превышаемой при ступенчатом отслаивании теста, к ширине реферата называется отслоением или сопротивлением отслоению (n/m, dyn/cm, hs/cm) — часто описывается тяга, определяемая отслоением. В данном проекте требовалось отделить клей от подложки (j/m2, erg/cm2) (1 j/m2 = 1 n/m, 1 erg/cm2 = 1 dyn/cm).

Метод расслаивания — адгезия

При измерении сопротивления адгезии между тонкой гибкой пленкой и твердой подложкой более подходящим является измерение адгезии путем отслаивания. В условиях эксплуатации отслоение пленки происходит от краев, что замедляет растрескивание. В случае адгезии двух твердых тел метод отслаивания является более показательным, так как в этом случае, если приложить правильные усилия, может произойти почти одновременное отслаивание по всей площади контакта.

Методы испытаний адгезии

Сцепление и адгезию при испытаниях на отслаивание, сдвиг и расслаивание можно определить с помощью обычных динамометров или специальных тяговых измерений. Для обеспечения полного контакта между клеем и основанием клей используется в виде расплава, раствора в летучих растворителях или мономера, который полимеризуется во время образования клеевого соединения.

Однако во время отверждения, сушки и полимеризации клеи обычно сжимаются, что приводит к появлению тангенциальных тенденций, ослабляющих клеевые соединения на границе раздела.

Эти тенденции могут быть в значительной степени смягчены наполнителями, пластификаторами и, в некоторых случаях, термической обработкой клеевого соединения.

Размер и структура эссе (в зависимости от конечности, называемой СЦ), толщина клеевого слоя, история сварки и другие факторы могут существенно повлиять на прочность сварного шва во время испытаний. Разумеется, значения адгезии или саморазрушения могут учитываться только в том случае, если разрушение происходит на границе раздела (тяга) или на уровне начального контакта (саморазрушение). Если реферат разрушается по клеевому слою, полученное значение характеризует стойкость полимера.

Однако некоторые ученые считают, что разрушить можно только клеевую связь. Наблюдаемые адгезивные свойства изломов очевидны, поскольку визуальное наблюдение или даже визуальная микроскопия не выявляют тонкий слой адгезива, остающийся на поверхности субстрата. Однако недавно теоретически и экспериментально было продемонстрировано, что разрушения клеевых соединений могут быть различной природы, включая адгезивные, когерентные, смешанные и микрофиксационные.

Статьи по теме

Когезия

Консистенция (когезионная лат. сварка, взаимосвязь * А. Cohesion, n. kohasion-f. Консистенция вызывается алмазами (кизельгуром) различной природы.

Адгезиметр

В некоторых приложениях необходимо определить уровень взаимодействия определенных элементов. В первую очередь важно знать, с какой силой они цепляются друг за друга, чтобы конструкция была максимально прочной.

Другими словами, когда говорят сцепление, имеют в виду прочность связей, которыми различные материалы контактируют друг с другом; когда говорят консистенция, имеют в виду разрыв в середине (теле) материала.

Теории адгезии

В основе механизма склеивания лежит сложный процесс. С ним связано существование нескольких теорий, трактующих это явление с различных позиций. Единого мнения на данный момент не существует.
Адсорбционная теория, согласно которой явление осуществляется в результате адсорбции адгезива на порах и трещинах поверхности субстрата.
Механическая теория рассматривает адгезию, как результат проникновения молекул адгезива в верхний слой субстрата; объясняет склеивание только пористых материалов.
Электрическая теория реализуется путем контактной электризации, имеющей место при тесном соприкосновении адгезива и субстрата. Адгезив и субстрат в адгезионном соединении отождествляются с обкладками электрического конденсатора, а процесс разъединения– с раздвижением обкладок конденсатора. При этом между пластинами возникает разность потенциалов, которая растет с увеличением зазора между ними до наступления электрического разряда.
Сущность диффузной теории сводится к взаимной или односторонней диффузии молекул из адгезива в субстрат. Когда вещество проникает в молекулы полимера, вплетаясь в них, создавая прочные цепи. Позволяет понять механизм адгезии взаиморастворимых полимеров, не объясняя процессов склеивания металла, древесины, стекла.
Химическая теория (самая прочная) объясняет адгезию, как результат химического взаимодействия компонентов на уровне атомной связи клея с поверхностью материала.

Адгезия бетона к металлу является также недостаточно прочной. Зачастую в строительстве применяются специальные смеси, которые обеспечивают надежное скрепление данных материалов. В несиловых металлических конструкциях в качестве адгезивов применяются полимеры на основе эпоксидных, полиуретановых, фенольных смол.
Для соединения металла и стекла (прозрачных пластмасс типа оргстекла) в домашних условиях можно использовать двухсторонний скотч, либо светоотверждаемые акрилатные составы.
Стекло показывает идеальную липкость с лаками, красками, герметиками, полимерными составами. Жидкое стекло прочно фиксируется с твердыми пористыми материалами.

Адгезия современных строительных штукатурок и шпаклевок осуществляется, преимущественно, по принципу механического и химического соединения. Адгезия сухих смесей к железобетонным, кирпичным и каменным поверхностям – от 1,8-2,0 МПа и более.
Адгезия плиточного клея начинается с 0,5 МПа и достигает 1,5-1,8 МПа. Чем выше вес плитки (керамогранита), больше проходимость у помещения, тем выше должны быть требования к степени «прилипания».
Межслойная адгезия лакокрасочных покрытий представляет собой сцепление краски с различными материалами по механическому типу. Лучшие показатели клейкости ЛКМ к поверхности основания достигаются в том случае, если рабочая поверхность имеет шероховатость или пористость.
Для связывания деревянных поверхностей с другими строительными материалами потребуется гипс, алебастр. Наилучшая адгезия дерева будет с битумом, красками и лаками.

Адгезия битума и асфальта

Сцепление битума с поверхностью минерального материала (битумного слоя) — это свойство, определяющее прочность битумного асфальта в воде и долговечность битума.

Недостаточная адгезия приводит к повреждению водой в слабых местах. Для улучшения сцепления асфальта с каменными материалами (песок, гранит, известняк, доломит) существуют тяговые добавки. Это молекулы поверхностно-активных веществ. Поверхностные вещества изменяют поверхностные свойства и полярность элементов мощения, образуя прочную связь между слоями и противостоя водяным уплотнениям.

Усиление адгезии

зачистка поверхности металлов от пыли, грязевых точек, жира и прочих;
очистка, ошкуривание, струйная (дробеструйная) обработка абразивом;
обезжиривание поверхности керосином, бензином, растворителем, спиртом (в зависимости от вида склеиваемых поверхностей);
нанесение грунтов, шпаклевание;
примешивание специальных добавок и усилителей адгезии (активаторов, праймеров)
cмачивание водой.

Пыль и жир без предварительной обработки склеить невозможно.
При усадке растворной смеси в зоне контакта возможно сокращение поверхности контакта и появление усадочных трещин, ослабляющих сцепление.
Обработка поверхностей субстратов составом, снижающим пористость.