Промышленные полы на основе полиэфирных смол

Рис. 1. Деформация (1) и изгибающие моменты Мrr (2) и Мhh (3) напольного покрытия при действии сосредоточенной нагрузки в зависимости от расстояния до центра приложения нагрузки.. Положительное значение деформации соответствует прогибу напольного покрытия, отрицательные значения — выгибу вверх, т.е. отслою. Механические характеристики напольных покрытий Нагрузочная способность напольных покрытий может быть рассчитана из свойств материалов по теории упругости для бесконечной пластины (напольного покрытия) на упругом основании под действием сосредоточенной силы, перпендикулярной поверхности пластины. Такая механика характеризуется эпюрами изгибающих моментов и прогибом бесконечной пластины на упругом основании (рис. 1) Существенным для работы под нагрузкой напольного покрытия является значение максимального растягивающего напряжения на нижней поверхности пластины, которое под точкой приложения силы прямо пропорционально величине сосредоточенной силы, обратно пропорционально квадрату толщины пластины (напольного покрытия) и пропорционально логарифму отношения модуля упругости основания к модулю упругости напольного покрытия. �з этой зависимости вытекает, что при малой толщине и высокой эластичности напольного покрытия на нижней его поверхности возникают самые большие растягивающие усилия, которые при слабой связи с основанием приводят к отслою напольного покрытия. Увеличения модуля упругости покрытия и особенно увеличение толщины резко снижает растягивающее напряжение и увеличивает несущую способность покрытия пола. Наполненные полиэфирные композиции имеют модуль упругости близкий к модулю упругости бетона, поэтому растягивающие напряжения невелики. Как видно из таблиц, отрицательными свойствами полиэфирных композиций на базе смолы АДВ-43 высокое значение коэффициента термического расширения в сравнении с бетоном и сталью и невысокая стойкость к концентрированным щелочам при повышенных температурах. Важнейшим свойством полиэфирных композиций является отсутствие положительного расклинивающего давления при воздействии воды в клеевых соединениях со стеклом, силикатами и металлом. Это позволяет склеивать полиэфирными композициями аквариумы, в то время как эпоксидные смолы и полиуретаны отслаиваются от стекла и металла расклинивающим давлением. Упрощенные представления об устройстве промышленных полов связано с их наиболее распро-страненным назва-нием — наливные полы. Реальные промышленные полы — это многослойные покрытия по бетонному основанию, цементной стяжке, разрушенному мозаичному полу, мрамору или другому основанию. По своему устройству их можно разбить на две группы: полы на основе полимербетонных композиций и полы на основе ламинатов. Ламинаты представляют собой декоративный гибкий стеклопластик небольшой толщины. Ламинаты широко применяются за рубежом на станциях водоподготовки, умягчения воды, обработки и транспортировки сточных вод. Они не подвержены хлоридной коррозии, устойчивы к растворителям, химикатам, шламам, солевым растворам. Полимербетонные полы в общем случае включают следующие слои: • пропитанное и упрочненное основание; • слой грунтовочный (с подсыпкой песка); • несущий слой; • декоративно-защитный слой. Полы на основе ламинатов всегда включают: • пропитанное и упрочненное основание; • клеевой слой; • ламинат. При производстве полимербетонных полов грунтовочный и несущий слои для слабонагруженных полов могут быть в некоторых случаях исключены. Однако исключение пропитки или малая глубина пропитки для тяжело нагруженных полов приводит к «отслою» несущего и декоративно-защитного слоев. «Отслоем» в данном случае называется полное отсутствие связи с основанием, которое легко определяется по глухому «барабанному» звуку при легком ударе. «Отслой» имеет место из-за отрыва полимерного покрытия от основания изгибающим моментом в направление радиуса от центра приложения сосредоточенной нагрузки. Отрыв происходит в основном по бетону (цементной стяжке), так как бетон, особенно влажный, имеет практически нулевую прочность на разрыв. Отрыв по поверхности контакта полимерное покрытие — бетон может наблюдаться в случаях слабой связи полимеров с бетоном или отслоения из-за расклинивающего давления под действием воды. Другие виды отслоения могут быть связаны с неполным отверждением, наличием антиадгезивов, линейной усадкой и др. Остановимся на требованиях к материалам и особенностям производства работ по устройству полимербетонных полов. Пропитка основания. Пропитка является самой главной операцией в производстве полов. Полиэфирная смола обладает небольшой пропитывающей способностью и ее хватает для некоторых видов ремонтных работ на производствах. Однако эпоксидные смолы и полиуретаны не обладают пропитывающей способностью, поэтому даже по шлифованному и обеспыленному основанию через несколько месяцев наблюдается «отслой». Качественная пропитка требуется для нагруженных полов на полиэфирной основе. В бетоне марки 400 объем свободного порового пространства составляет в среднем 120 мл в литре бетона, а в цементной стяжке объем порового пространства — приблизительно 160 мл в литре ее объема. При плотности пропитывающего состава 1,1 кг/куб. дм на полную пропитку 1 мм толщины бетона потребуется 0,132 кг/кв. м, цементной стяжки 0,176 кг/кв. м. Если использовать пропитывающие составы в виде 12% растворов полимеров (пропитывающие составы инофирм), то таких растворов потребуется в »8 раз больше. При этом полимерная пленка, полученная в поровом пространстве из таких растворов, не обладает значимыми для упрочнения бетона механическими свойствами (низкий модуль и прочность). Применяемая для пропитки композиция АДВ-43 марка А не содержит растворителей и при прочности на разрыв »60 мПа имеет удлинение всего лишь 1,5—2%. Композиция обеспечивает пропитку цементной стяжки на глубину не менее 5 мм (расход 0,7 кг/кв. м), бетона марки 400 не менее 3 мм (расход 0,4 кг/кв. м). Понятие глубина пропитки несколько условно, так как при расчетной полной пропитке на 3 мм по отдельным поровым каналам пропитка идет на более значительную глубину. Распространенное заблуждение называть грунты пропитывающими составами. Разница между грунтом и пропиткой в том, что после первого нанесения грунта на поверхности бетона появляется пленка, непроницаемая для повторного нанесении грунтовки. У пропитки после ее нанесения жидкая пленка впитывается и после ее твердения полимерной пленки на поверхности бетона не образуется. Жидкая пленка пропитывающего состава каждый раз (до 5) после нанесения полностью впитывается даже в конструкционный бетон, и поверхность бетона оказывается сухой. На скорость и возможность качественной пропитки влияет плотность, влажность бетона, какая поверхность пропитывается (нижняя, верхняя, боковая), наличие известкового молочка, суперпластификатора, других добавок в бетон и подсушенного верхнего слоя. В некоторых случаях перед пропиткой необходимо удалить шлифовкой или фрезерованием верхний слой известкового молочка, старой масляной краски. Для тяжело нагруженных полов, например, пол для работы автопогрузчика грузоподъемностью 3 т, необходимо обеспечить высокую несущую способность, поэтому цементная стяжка или некачественный бетон (ниже марки 150) не допустимы. В случаях высоких динамических и статических нагрузок, тяжелых бетонов (аэродромные покрытия) для пропитки необходимы и могут быть использованы модифицированные пропитывающие составы, которые обеспечивают пропитку бетона марки 400 на глубину более 15-35 мм (расход пропитывающего состава 1,8-4,2 кг/кв. м). Эти составы пропитывают мраморную плитку толщиной 20 мм насквозь. Пропитанные материалы из цементных вяжущих веществ приобретают прочностные показатели, близкие по свойствам к полимербетонам на полиэфирных смолах. Эти характеристики пропитанных смолой материалов на цементных вяжущих обеспечивают высокую несущую способность и стойкость к ударным нагрузкам полов, что проверенно многолетней эксплуатацией полов в химических цехах и на производствах. Грунтовка Для обеспечения прочной связи пропитанного основания с несущим или декоративно-защитным покрытием полезны грунтовки, которые обеспечивают необходимую адгезию и за счет более низкого модуля уменьшают величину сосредоточенных нагрузок, снижают роль концентраторов напряжений в наполненном несущем слое и способствуют релаксации внутренних напряжений при окончательном твердении напольного покрытия. При формировании несущих слоев из полиэфирной смолы, при производстве нагруженных полов в смолу можно вводить пластифицирующие и уменьшающие усадку добавки, которые позволяют избежать дополнительной операции применения грунтовки. При больших временных перерывах в производстве работ между нанесением пропитки и несущего слоя и особенно быстром отвердении пропитки под воздействием ультрафиолета адгезия отвержденной пропитки и несущего слоя отсутствует и грунтовка становится необходимой операцией. При этом в некоторых случаях подобрать необходимый грунт представляется очень сложной и нерешенной задачей. Для увеличения прочности связи грунтовку наносят с подсыпкой песка. Это гарантирует необходимую для тяжело нагруженных полов прочность сцепления несущего слоя и пропитанного основания. Несущий слой Несущий слой является основным защитным слоем и обеспечивает защиту основания (бетона) от воздействия агрессивных сред, динамических и статических нагрузок. Поэтому композиция для несущего слоя должна быть выполнена из высокопрочных и стойких к агрессивным средам материалов. Удельные нагрузки от транспорта или каблука женской туфли, как правило, не очень значимы для всех видов напольных покрытий. Наиболее значимыми являются ударные нагрузки от падающих предметов и абразивное воздействие шипов или треков. Высокая прочность и высокий модуль упругости наполненных композиций обеспечивают очень высокую стойкость к ударным нагрузкам. Специально разработанная композиция, содержащая 20% мелкодисперсного активного наполнителя, через 5—6 дней после ее твердения не поддается абразивному инструменту. При формировании несущего слоя в хладокомбинатах, мясокомбинатах, пешеходных переходах необходимо сформировать шероховатый слой для исключения пробуксовывания транспортных средств и скольжения людей. Шероховатый слой формируют путем подсыпки крупной фракции песка, а затем последующего его закрепления слоем смолы.. В результате получают волнистую поверхность нескользящего покрытия, например, на пешеходном переходе. К сожалению, несмотря на исключительную стойкость композиций на основе АДВ-43 к абразивному износу, их стойкость к царапанью низкая (особенно верхнего слоя). В связи с этим возникает необходимость в формировании декоративно-защитного слоя. Декоративно-защитный слой Главной проблемой в промышленных полах является обеспечение стойкости напольного покрытия к царапанью и стойкостью к чернению покрытия от саженаполненных резин. В связи с этим поверх несущего слоя необходим декоративно-защитный слой, который должен обеспечить высокую стойкость к царапанью и выдержать испытание на чернение саженаполненной резиной (след от каблука из черной резины должен отсутствовать или, по крайней мере, легко смываться и стираться). Стойкость к царапанью у всех напольных композиций, к сожалению, недостаточна, и эта проблема до настоящего времени не решена. Стойкость к чернению от саженаполненных резин является очень важным свойством напольных покрытий с точки зрения эстетики и практически отсутствует у всех известных покрытий (полиэфирных, эпоксидных, полиуретановых, акрилатных, винилэфирных и других). Применение различных лаков, в том числе полиуретановых, также не обеспечивает стойкость к чернению, которая должна быть обеспечена в сочетании с высокой водостойкостью, химстойкостью и стойкостью к ультрафиолету. Лишь применение полиарилатных лаков позволяет решить эту проблему — полиарилатный лак дает высокопрочную пленку, на которой не остается чернения от саженаполненных резин. Однако эти лаки дороги и не технологичны. Для полиэфирных композиций наиболее простыми вариантами решения проблемы чернения являются: шлифовка верхнего ингибированного кислородом воздуха слабого слоя толщиной 5—10 мкм или введение добавок, увеличивающих жесткость поверхности. Шлифовка наполненного гранитной крошкой полиэфирного покрытия обеспечивает высокие декоративные свойства напольных покрытий. Промышленные полы из ламинатов Эти полы получили распространение за рубежом. При этом, по соотношению цена-качество, ламинатные полы на полиэфирных смолах, близких по составу к АДВ-43, превосходят прочие композиции (полиэфирные смолы на фталевом ангидриде, эпоксидные, полиуретановые и винилэфирные). Производство ламината в производственных условиях обеспечивает высокое качество поверхности с высокими механическими и декоративными характеристиками. Пол из ламината производят наклейкой ламината на пропитанное основание той же полиэфирной смолой, из которой производят ламинат. Ламинат может производиться любых расцветок, в том числе с декоративным слоем, наполненным гранитной, мраморной крошкой или крошкой из других минералов. Поверхность ламината высокой твердости, стойкая к истиранию и не нуждается в последующей обработке. Ламинатом очень удобно защищать вертикальные поверхности. Отсутствие крупномасштабного производства ламинатов с высокими декоративными свойствами сдерживает производство промышленных полов из ламинатов, так как при ручном ламинировании ламинаты обходятся не менее 200 руб./кв. м.