Что такое адгезия

При выборе лакокрасочных материалов или штукатурных растворов часто можно встретить фразу «обеспечивает хорошую адгезию». Однако для многих термин «адгезия» остается непонятным. В строительстве это одно из ключевых понятий, понимание которого позволяет более эффективно контролировать рабочие процессы и добиваться высококачественного результата.

Термин «адгезия» происходит от латинского слова adhesion, что означает «прилипание». Явление склеивания было известно давно, но задумываться о его природе стали относительно недавно. Введение понятия «адгезия» в начале XVIII века связано с  французским учёным Дезагюлье.  Он наблюдал слипание двух кусков мягкого металла, прижатых друг к другу.

В строительной сфере адгезия описывает способность различных материалов образовывать прочное соединение с твердыми поверхностями. Этот процесс обеспечивается силами молекулярного взаимодействия — сцеплением молекул, атомов и ионов, которые находятся на поверхностях соприкасающихся материалов. Именно благодаря адгезии краски, штукатурки, клеи и другие строительные материалы надежно фиксируются на различных поверхностях.

Поверхностное натяжение – это сила, возникающая на границе соприкосновения двух разнородных тел – как правило, в состоянии жидкости и газа. Адгезионная прочность —это показатель, который определяет, насколько прочно материалы соединены и зависит от нескольких факторов:

• состава обоих контактирующих материалов;
• площади контакта между поверхностями;
• направления и скорости приложенной внешней силы (например, отрыва).

Она особенно важна при выборе строительных материалов, так как она влияет на долговечность соединения. Прочность адгезии измеряется в мегапаскалях (МПа) и обозначает усилие, необходимое для отделения покрытия от основной поверхности. Например, адгезия с показателем 1 МПа означает, что для разрыва соединения требуется усилие в 1 ньютон на каждый квадратный миллиметр поверхности. Знание уровня адгезии особенно важно при выборе строительных материалов, так как от этого показателя зависит качество, надежность и долговечность создаваемых покрытий и конструкций.

Согласно ГОСТ 28574-2014, при наличии нескольких видов разрушений необходимо произвести визуальный осмотр, чтобы найти процент каждого вида разрушения, основываясь на площади поверхности

Работа, необходимая для преодоления адгезионных сил сцепления, называется работой отрыва. Этот показатель демонстрирует, насколько устойчиво соединение, и позволяет оценить, сколько энергии потребуется для его разрушения. Понимание механизма адгезии помогает строителям подбирать материалы с учетом их адгезионных свойств, что существенно влияет на прочность и долговечность конструкций.

Материалы, для которых важно учитывать адгезию:

1. Лаки и краски. Для этих материалов адгезия определяет качество сцепления с поверхностью, глубину проникновения в поры и срок службы покрытия. Чем выше адгезионные свойства, тем прочнее и долговечнее будет окраска. При выборе лакокрасочных материалов рекомендуется обращать внимание на их адгезию — это гарантирует, что краска не начнет отслаиваться со временем.
2. Гипсовые растворы— их адгезия играет важную роль в создании декоративных элементов, таких как лепнина или плинтусы. Однако в данном случае требуется низкий уровень адгезии, чтобы обеспечить возможность нанесения отделки на гипсовую основу. Поэтому для гипсовых растворов адгезия подбирается с учетом конкретных задач.
3. Цементно-песчаные растворы. В строительстве прочность цемента напрямую зависит от его адгезии. Высокая адгезия обеспечивает надежное сцепление молекул раствора, что влияет на прочность кладки. При слабой адгезии конструкция может быть подвержена разрушению, поэтому для безопасности зданий этот показатель является критически важным.
4. Герметики – их адгезионные свойства обычно достаточно высоки, чтобы гарантировать надежное заполнение швов и заделывание щелей. Однако важно учитывать, с какими материалами герметик может взаимодействовать. Некоторые смеси плохо сцепляются с определенными материалами, например, деревом или пластиком, что следует учитывать при их выборе.

Методы измерения адгезии

Измерение адгезии проводится с использованием разрушающих методик, которые позволяют определить прочность сцепления материалов. Эти методы применяются на образцах или требуют последующего восстановления поверхности.

 Основные способы:

1. Метод отслаивания оценивает силу, необходимую для отделения гибкой пластинки от армированного покрытия, например, стеклоткани. Адгезия определяется на основе прикладываемого усилия.
2. Метод решетчатых надрезов (ГОСТ 31149). На покрытии выполняются решетчатые надрезы, после чего проводится визуальный осмотр. Состояние оценивается по 4-балльной системе, где 0 баллов — лучшее сцепление, а 4 балла — полное отслоение покрытия.
3. Метод решетчатых надрезов с обратным ударом применяется для высокоэластичных покрытий. После нанесения решетчатых надрезов на обратную сторону пластинки оказывается ударное воздействие, и оценивается состояние покрытия в области решетки.
4. Метод параллельных надрезов. В этом методе на покрытие наносятся параллельные надрезы, и сцепление оценивается визуально по 3-балльной системе.
5. Х-образный надрез (ГОСТ 32702.2) выполняется надрез в форме буквы «Х», а сцепление оценивается по 6-балльной шкале.
6. Метод отрыва (ГОСТ 32299) определяет предел прочности покрытия при отрыве от бетонной или железобетонной конструкции с использованием адгезиметра, который фиксирует величину силы отрыва. Также оценивается характер разрушения (адгезионный или когезионный) и слой, по которому произошел отрыв.

Адгезиометрия — совокупность методов измерения силы отрыва или скалывания при адгезии, которая позволяет не только определить прочность соединения, но и провести анализ факторов, влияющих на качество сцепления.

Факторы, влияющие на адгезию

На способность материалов образовывать прочное сцепление (адгезию) влияет множество факторов. Правильное понимание этих условий позволяет обеспечить надежность и долговечность соединений.

Адгезию можно изменять различными способами, включая:

• Нарушение адгезионного контакта механическими или химическими методами.
• Использование внешних воздействий, сцепляющих материалы.

Применение этих методов позволяет оптимизировать строительные процессы, гарантируя прочность и долговечность соединений.

Как повысить адгезию материала?

Для улучшения адгезии материалов используются различные методы, которые увеличивают прочность сцепления между поверхностями. Многие из них включают применение специальных химических добавок, подготовку поверхности и использование дополнительных составов. Вот основные способы:

• Обезжиривание поверхности
  Удаление жировых загрязнений — один из наиболее эффективных методов повышения адгезии. Жиры и масла препятствуют сцеплению, поэтому использование обезжиривающих составов позволяет улучшить качество соединения.
• Очистка от пыли и грязи
  Поверхность должна быть тщательно очищена перед нанесением материалов. Дополнительно можно нанести абразивное вещество, которое увеличивает шероховатость поверхности и улучшает сцепление.
• Добавление примесей в смесь
  Современные составы для строительных работ часто включают специальные добавки, повышающие адгезионные свойства. Эти примеси усиливают молекулярное взаимодействие между материалами.
• Использование грунтовки и шпаклевки
  Нанесение грунтовки или шпаклевки на поверхность помогает увеличить её шероховатость, что способствует лучшему сцеплению. Особенно важно применять грунтовку при работе с гладкими поверхностями, такими как стекло или металл.

Как снизить адгезию материала?

Иногда возникает необходимость уменьшить адгезию, например, чтобы предотвратить прилипание или облегчить отделение материалов. В таких случаях применяются следующие методы:

• Нанесение масла
  Масло создает барьер, препятствующий сцеплению материалов. Этот метод используется в тех случаях, когда нужно предотвратить прилипания строительных составов.
• Пренебрежение очисткой поверхности
  Если поверхность оставить пыльной и грязной, это ослабит сцепление между материалами. Однако такой способ не рекомендуется, если важно избежать дополнительных проблем, связанных с недостаточной прочностью соединений.
• Использование специальных веществ для уменьшения пористости
  Специальные составы, уменьшающие пористость поверхности, снижают адгезию. Они недорогие и легко доступны, что делает их удобным решением для строителей.
• Сушка отделки
  Высушивание поверхности может изменять физические свойства материала, включая снижение адгезии. Этот метод применяется для временного уменьшения сцепления, когда это необходимо.

Адгезия в строительстве: принципы и примеры

Адгезия находит широкое применение в различных областях, включая строительство, металлургию, механику и даже медицину. В строительной сфере адгезия играет важнейшую роль на всех этапах работ, начиная от выбора материалов и заканчивая их использованием. Контроль уровня адгезии у лакокрасочных покрытий, штукатурных составов и клеящих веществ — это ключ к долговечности и надежности строительных конструкций.

Одним из ярких примеров адгезии является герметизация стеклянных поверхностей. При нанесении герметика на стекло формируется прочное соединение, которое защищает от воздействия внешней среды, обеспечивая надежность и долговечность конструкции.

Виды адгезии:

1. Механический вид. Это самый простой, но менее надежный способ сцепления, который происходит путемпроникновения молекул адгезива (вещества) в верхний слой субстрата (поверхности). Примером может служить краска, наносимая на бетон или другие шероховатые поверхности. Однако этот тип адгезии сильно зависит от структуры поверхности и может быть менее устойчивым к внешним воздействиям.
2. Химический вид. В данном случае молекулы материалов связываются друг с другом благодаря химическим реакциям. Для этого может потребоваться катализатор, ускоряющий процесс образования соединений. Классический пример химической адгезии — пайка, где материалы взаимодействуют на молекулярном уровне, формируя прочное соединение.
3. Физический вид адгезии встречается реже и основан на взаимодействии молекул через электростатические силы или водородные связи. Под воздействием электромагнитного поля между молекулами материалов возникает связь, которая обеспечивает их сцепление. Для создания таких соединений зачастую требуется использование статистического заряда высокой мощности.

Понимание принципов адгезии и грамотный выбор материалов позволяют улучшить качество и долговечность строительных объектов. Адгезионные свойства материалов напрямую влияют на прочность соединений, устойчивость к внешним воздействиям и общий результат строительных работ. Для получения максимально точных результатов заниматься испытаниями адгезии должны аккредитованные строительные лаборатории, такие как «ИНС-ЛАБ», где в частности проводят испытания гидроизоляции.