Materiály pro rekonstrukce staveb – CI57

1. Materiály pro rekonstrukce staveb – CI57 TMELY, LEPIDLA a NÁTĚRY Ing. Michal Stehlík, Ph.D. Ústav stavebního zkušebnictví FAST VUT v Brně

2. TMELY 1 • TMELY vyplňování spar (mezer), spojení dílů • Charakter spojů: monolitický celek dilatace prvku • Druhy tmelů: tuhé, trvale elastické, trvale plastické

3. TMELY 2

4. TMELY 3 • Rozdíly v chování tmelů na bázi duroplastů (1) a elastoplastů (2) • (1) epoxidové tmely = malé dilatační posuny! • (2) deformace okrajové vrstvy elestoplast. tmelů má parabolický charakter

5. TMELY 4 • Výpočet maximální deformace, kterou musí tmel bez poškození přenést: Smax = ((L – Wmin)/ Wmin)x100% • Závislost mezi ΔW, Wmin, D ve výplni spáry elastoplasty • ΔW = skutečná def. tmelu, % • W = lineární roztažení spáry, % • D = hloubka vyplnění spáry tmelem

6. Tmely 5 • Nejen kvalita tmelu zaručuje funkčnost!

7. Lepidla 1 • Lepení technika spojení různých materiálů Nejstarší lepidla: klihy, škroby (Egypt, Řím, později Holandsko, Anglie – 17. století) synt. makromol. lepidla (po II. světové válce) mm. čisté podle struktury Rozdělení lepidel mm. koloidní podle původu (dle výchozích surovin)

8. Lepidla 2 • Lepidla podle původu A. Přírodní a) rostlinná (mouky, škroby) b) živočišná (klihy glutinové, kaseinové albuminové, rybí) B. Syntetická a) termoreaktivní (epoxy, polyester, dikyanidamid, fenolkrezolformaldehyd) b) termoplastická (akrylátová, vinylická, polyamidová, smíšená) c) polosyntetická (deriváty celulózy)

9. Lepidla 3 • Lepidla podle způsobu dosažení pevnosti spoje Převod SOLU v GEL = KOAGULACE (event. SUSPENZE či EMULZE) • odpařením vody (škrob, klih, latex) event. organického rozpouštědla (PVAC, guma) • aktivováním rozpouštědlem (PVC) • teplotou (ochlazením nebo zvýšením teploty) • tlakem • chemicky (katalyzátory, oxidace, světlo, kombinace)

10. Lepidla 4 • Lepidla podle teploty zpracování • za normální teploty (20-30°C) • za zvýšené teploty (30-100°C) • za horka (nad 100°C) • Lepidla podle obsahu rozpouštědel • rozpouštědlová • bez rozpouštědel – např. tavná, termoreaktivní • Lepidla podle chemické reakce • kyselá(kostní klih) • zásaditá(rostlinný klih) • neutrální

11. Lepidla 5 • Koloidní chemie = věda převážně o disperzních soustavách • Disperzní soustava = směs dvou druhů hmoty (jeden druh je rozptýlen v druhém ve formě jemných částic)

12. Lepidla 7 • Klasifikace disperzních soustav dle skupenství • Vlastnosti disperzních soustav dané stupněm disperzity

13. Lepidla 8 Lepidlo = koloidní roztok = sol, suspenze, emulze Sol koagulace gel Gel + H2O sol = reversibilní gel irreversibilní Irreversibilní gel + peptidy reversibilní gel Regulátory (pufry) stabilizují pH roztoku Úvod do teorie adheze Vlastnosti lepidel = přitažlivé síly vnitřní + vnější (koheze + adheze) (soudržnost + přilnavost)

14. Lepidla 9 • Přilnavost lepidla k materiálu : a) teorie mechanická + b) specifická teorie lepení Ad a) mechanická teorie - dnes se neuznává!

15. Lepidla 10 • Ad b) Specifická teorie lepení b)1) Teorie polarizace - - De Bruyn – 1935 kovalentní primární vazby iontová Spojení atomů prvků (mezi atomy) kovová sekundární vazby Van der Waalsovy síly (mezi molekulami) vodíkové můstky Van der Waalsovy síly elektrostat. síly Keesomovy indukční síly Debeyovy disperzní síly Londonovy

16. Lepidla 11 • Vysvětlení polarity látek • Energetické křivky atomových a molekulárních vazeb • 2 podmínky lepení – absolutní kontakt molekul + adsorpce

17. Lepidla 12 • Látky nepolární: uhlovodíky (benzen, PE,PS, kaučuk) • Látky polární: voda, aminy, kyseliny, celuloza, polární skupiny OH, COOH, NH2, CH2OH,… • Polární látky polární lepidla • Nepolární látky nepolární lepidla • Příklad vzniku vodíkových můstků:

18. Jednostranné působení mezimolekulárních silSmáčení povrchu kapalinami – Lepidla 13 • b)2) Teorie elektrostatická + adherend vzájemný přechod elektronů, - adhesivo vznik kondenzátoru • b)3) Teorie difúze (lepidla do adherendu) V dif = 10-11 – 10-10 cm/sec Adhesní účinnost dobou kontaktu + zvýšeným tlakem • b)4) Teorie adsorpce 1963 Sharp +Schonhorn Teorie o smáčení pevného povrchu kapalinami

19. Lepidla 14 • b)5) Teorie přímých chemických vazeb (meziatomových) Lepení dřeva močovinoformaldehyd. lepidly, kovů PU + EP lepidly, .. Výběr lepidla: určení lepeného materiálu test rozpustnosti v organických rozpouštědlech požadované vlastnosti spoje Deformace jednostranně přeplátovaných spojů obr.

20. Předpoklady vzniku lepeného spoje: -lepidlo musí smáčet obě nebo jednu lep. plochu -stejnoměrný film lepidla ve spáře -film musí ve spáře ztuhnout a vázat oba povrchy

21. Lepidla 16 • Rozlišení lepidel podle způsobu tuhnutí ve spoji: - vsáknutí a vyprchání rozpouštědel - lepidla reaktivní (jednosložková, vícesložková) - lepidla tavná (teplota 160-200°C) - lepidla natavitelná (zažehlovací) - lepidla stále lepivá (funkce přitlačení)

22. Nátěrové hmoty 1 • Nátěr = povlak požadovaných vlastností • Nátěrové hmoty = nátěr + ředidla+ pomocné mat. • Základní složky nátěrové hmoty: Rozpouštědlo Pojidlo Pojivo Sušina Pigment fyzikální Tuhnutí nátěrové hmoty = zasychání chemický proces

23. Nátěrové hmoty 2 • Fyzikální zasychání – odpaření rozpouštědel • Chemické zasychání – reakce se vzdušným O2 - reakce za zvýšené teploty (přisoušení, chem. reakce) - dvousložkové N.H. • Tmelení nerovnosti podkladu: vysýchavé tmely olejové, nitro emulzní reaktivní tmely polyester, epoxid

24. Nátěrové hmoty 3 • Ochrana ovzduší: ES 1999/13/EC a Směrnice E.P. 2004/42/EC z roku 2004 o omezování emise těkavých organických látek • V současnosti trh EU: 2,9 milionů tun NH, z toho 25% objemu vodou ředitelné systémy ( pojiva – akryláty, epoxidy, polyuretany, alkydy)

25. Nátěrové hmoty 4 • Druhy nátěrových hmot: • Asfaltové • Nitrocelulozové • Nitrokombinační (alkyd. pryskyřice + nitrocel.) • Lihové (přírodní pryskyřice – šelak + alkohol) • Silikonové • Syntetické • Olejové • Tixotropní • Polyuretanové • Epoxidové • Polyesterové (pozor – při polymeraci se uvolňuje styren) • Lazurující laky • Vodou ředitelné

26. Nátěrové hmoty 5 • Vodou ředitelné NH (koloidní roztoky) - jednosložkové (latexy acetátové, akrylátové) + vícesložkové (epoxidové + polyuretanové disperze) Disperze I. typu – nízkomolekulární pryskyřice vodou ředitelné II. typu – středně + vysokomol.pryskyřice + pomocná rozp. III. typu - středně + vysokomol.pryskyřice, bez rozpouštědel!

27. WB (disperzní) nátěrové hmoty III. typu

28. WB nátěrové hmoty II. a III. typu – ochrana před CO2 –1 rok v 98% CO2

29. Nátěry 6 • Technologie nanášení: štětcem stlačený vzduch -Kovofiniš válečkem vysokotlaké stříkání – 2MPa stříkáním spreje(aerosolový obal) máčením elektrostatické stříkání prášková technologie nízkotlaké stříkání (Comaxit) bezvzdušné stříkání –Mistral Hospodárnost nátěru: M + L C = ----------- = střední roční náklad T na nátěrovou ochranu M = mat. náklady, L = prac. náklady a T = časový interval

30. Nátěry 7

31. Nátěry 8

32. Nátěry 9

33. Nátěry 10 – antikorozní ochrana • Bariérová ochrana – nátěr působímechanicky (NH bez obsahu antikor. pigmentů a inhibitorů koroze – U2003) • Inhibiční ochrana – chemická reakce, je spojována s ochranou bariérovou (NH antikorozní základní) • Elektrochemická ochrana – princip galvanického článku, korozní procesy se přesouvají na přídavnou elektrodu (NH vysoce plněné Zn prachem – např. S 2319, S 2354, K 2200) Základní nátěr – mezivrstva mezi podkladem a vrchním nátěrem vlastní základ s antikor. účinky plnicí základ (větší tloušťka, brusný)

34. Technické hodnoty nátěru • Oděr – působení křemenného písku • Tvrdost nátěru – rýpání normálními tužkami • Tloušťka nátěru – magneticky, můstkem,namáčením čočky • Pořadí funkčnosti čisticích metod: • Otryskáním – 100%, plamenem – 80%, oklepáním + kartáč – 25%, chemický odrezovač – 20%

35. Živice 1 • Přírodní živice • Ropné živice asfalty • Pyrogenetické živice dehty Vlastnosti: -nerozpustné ve vodě, rozpustné v organických rozpouštědlech - dobré adhezní vlastnosti - značná chemická odolnost - mísitelné s polymery - degradace vlivem UV záření

36. Živice 2 • Asfalty zpracovávané za tepla Před použitím nutno roztavit na 150 – 200°C Technologie přípravy: asf. primární polotuhé asf. foukané (oxidované) Asfalty primární polotuhé se dle penetrace značí A 30 – A 80. (silniční stavitelství) Oxidované asfalty – foukání směsi vzduchu a vodní páry do roztaveného asfaltu při teplotě nad 300°C - zvyšuje se bod měknutí, asfalt je pružnější, méně citlivý na změny teploty, zvyšuje se bod lámavosti, ale je méně tažný. (výroba barev a laků, izolace) Polooxidované asfalty -neúplná oxidace- (silniční stavitelství)

37. Živice 3 • Asfalty zpracovávané za studena • Asfalty ředěné organickými rozpouštědly (laky, tmely) určeno pro silniční a stavebně izolační práce • Asfalty ředitelné vodou (emulze a suspenze) stavebně izolační práce Silniční ředěné asfalty neaditované (asfalt + ředidlo) aditované ( + adhesivní přísady) Stavebně izolační ředěné asfaltové výrobky – asfaltové laky penetrační, penetrační speciální, normální a tvrdé. Asfaltový lak + hliníkový prášek = odraz 80% UV paprsků (Reflexol, Aluma, Renolast), asf. lak + plnivo = asfaltový tmel (Lutex)

38. Živice 4 • Asfalty ředitelné vodou Asfaltové emulze – koloidní roztoky vody a asfaltu (+ emulgátory – mýdla, pryskyřice, jíly – 1%) Emulze obsahuje 60-70% asfaltu, je nehořlavá, hygienická, aplikace – počátek provozu - min.48 hodin!. Stavebně izolační emulze – asfalt + latex (EAL 15, EAL 20) Asfaltové suspenze – izolační účely –hlinitoasfaltové suspenze (Gumoasfalt SA-4, SA-10 a SA-13) Pozor na dobu skladovatelnosti – možnost aglomerace! -8 týdnů Před upotřebením nutno emulze a suspenze promíchat!

39. Živice 5 • Druhy dehtů (vznikají suchou destilací organických látek) • pro silniční stavitelství (černouhelný dehet) • pro izolace • pro výrobu lepenek • výroba léků Rozdíl mezi asfalty a dehty horký páchne pyridinem benzen rozpouští asfalt dehet pouze částečně kyselina sírová nerozpouští asfalt dehet částečně

40. Konec přednášky V textu byly použity údaje, tabulky a obrázky těchto autorů: • Hořejš, V.: Speciální nátěry,SNTL, Praha 1968 • Osten, M.: Práce s lepidly a tmely, SNTL, Praha 1982 • Hošek, J.: Stavební materiály pro rekonstrukce, skripta ČVUT Praha, 1996 • Novák, J. a kol.:Vodou ředitelné epoxidové disperze nové generace, Zpráva o stavu řešení projektu FT-TA 3/056, Pardubice 2008