Обеспыливание и упрочнение бетонных полов.

Промышленныые полы современных промышленных, сельскохозяйственных и складских помещений, изготавливаемые преимущественно из бетона на основе портландцемента и песчано-цементных растворов, несут наибольшую нагрузку среди основных элементов зданий и строительных сооружений. Поэтому их конструкциям и состоянию уделяется особое внимание. Промышленные бетонные полы испытывают значительные нагрузки различного характера. Помимо теплового, механического воздействия, связанного с динамическими и ударными нагрузками, абразивным износом, цементный камень подвергается коррозионному разрушению под влиянием жидких и газообразных агрессивных химических сред кислого характера: водных растворов солей, кислот, моющих средств, аэрозолей, серосодержащих и углекислотных газов, а также горюче-смазочных материалов.

Если бетонные полы находятся вне крытых помещений, к ним предъявляются дополнительные требования по атмосферостойкости, в частности по устойчивости к УФ-излучению.

При механическом воздействии и химической коррозии происходит разрушение поверхностного бетонного пола с образованием бетонной пыли и пылевидного микрокальцита. Пылящие бетонные полы создают ряд проблем не только потому, что силикатные микрочастицы пыли вредны для здоровья работающих людей, но и потому, что они осаждаются на всем оборудовании и приборах, находящихся в помещении, что создает дополнительные трудности и вызывает необходимость в их очистке и надлежащем содержании. Особенно актуально это для предприятий с так называемыми "чистыми помещениями" (радиоэлектроника, медицина, фармацевтика, точное машиностроение и др.).

Результатом всех перечисленных выше брутто-процессов является не только пылеобразование, но и снижение долговечности бетонных оснований полов из-за понижения прочности и стойкости к истиранию лицевой поверхности ,бетонного пола. Это требует ремонта бетонного пола и, в конечном итоге, приводит к временному простою производства и дополнительным финансовым затратам.

Кроме долгосрочной надежной эксплуатации при интенсивных механических нагрузках и химическом воздействии, современные промышленные полы сельскохозяйственных и складских зданий должны иметь хороший декоративный вид, легко подвергаться сухой и влажной уборке, быть ремонтнопригодными, антискользящими, пониженной горючести, не иметь запаха и не выделять в рабочие помещения летучих токсичных соединений.

Для упрочнения, защиты и обеспылевания промышленных бетонных полов существует два принципиально различающихся способа. Первый из них, так называемый способ флюатирования, заключается в пропитке оснований бетонного пола растворами неорганических солей кремнийфтористоводородной кислоты (флюаты) - гексафторсиликата магния (MgSiF6), цинка (ZnSiF6) или алюминия (Al2 (SiF6)2). В результате этого происходит преобразование свободной извести цемента в нерастворимые и химически стойкие фторид кальция CaF2 и аморфный диоксид кремния SiO2, а также в гидроксиды магния Mg(OH)2, цинка Zn(OH)2, или алюминия Al(OH)3 соответственно. Декоративную отделку пропитанных таким образом бетонных полов осуществляют путем применения традиционных органоразбавляемых лакокрасочных материалов – алкидных или перхлорвиниловых эмалей.

Второй способ обеспыливания и комплексной защиты промышленных бетонных полов, совмещенный с их декоративной отделкой, основан на использовании высококачественных пропиточно-окрасочных полимерных систем, включающих пенетрирующий в цементный камень праймер и лакокрасочную композицию для финишного тонкослойного покрытия. Такой способ упрочнения и герметизации оснований промышленных бетонных полов позволяет получать тонкослойные (до 0,5 мм) защитно-декоративные покрытия с длительным гарантийным сроком эксплуатации и высокой химстойкостью, достаточной для многих условий эксплуатации. Он находит применение в тех случаях, когда необходимо быстрое, экономичное и надежное решение по устройству покрытия бетонного пола при новом строительстве или при ремонтных работах.

На строительном рынке Российской Федерации для реализации второго способа упрочнения, защиты и обеспылевания промышленных бетонных полов используется в основном четыре вида полимерных систем:

- полимерные композиции на основе олигоэфирмалеинатов с инициаторами радикальной полимеризации, в результате которой образуются полиэфирные покрытия (полиэфирные смолы типа ПН-1, ПН-609, АДВ-43 и др.);
- композиции на основе метилметакрилата с инициаторами радикальной полимеризации, в результате которой образуется полиметилметакрилатное покрытие;
- композиции на основе эпоксидных олигомеров с отвердителями различной химической природы (аминные, фенольные, комбинированные);
- одноупаковочные влагоотверждаемые композиции на основе уретановых олигомеров, образующие в результате реакции с водой полиуретановые (точнее говоря, полиуретанмочевинные) защитно-декоративные покрытия промышленного бетонного пола.

Первые три вида композиций, для обеспыливания и упрочнения бетонного пола двухупаковочные (основа и отвердитель), что не всегда удобно для потребителя ввиду необходимости точного соблюдения соотношения между компонентами и ограниченной жизнеспособности составов после их смешения. Особенно актуально это при проведении крупномасштабных пропиточно-окрасочных работ. Все компоненты данных композиций гидрофобны, а процессы отверждения чувствительны к наличию влаги на обрабатываемых поверхностях. Поэтому их применяют только для защиты бетонных полов с влажностью не более 4%, при этом пенетрирующий (пропитывающий) эффект таких составов невелик – глубина пропитки бетонного пола 1-3 мм. Кроме того, для полиэфирных и полиметилметакрилатных покрытий характерна большая усадка в процессе отверждения мономеров, что не способствует укреплению поверхности бетонного пола и приводит к возникновению внутренних напряжений в покрытиях, которые к тому же, недостаточно устойчивы в щелочных средах.

Выбор среди эпоксидных и полиуретановых пропиточно-окрасочных полимерных систем для получения тонкослойных защитно-декоративных покрытий бетонных полов в последнее время однозначно склоняется в пользу последних, благодаря не только тому, что стоимости этих материалов практических сравнялись, но и по ряду других преимуществ полиуретановых материалов перед эпоксидными. А именно:
- влагоотверждаемые полиуретановые композиции преимущественно одноупаковочные, что удобно в технологическом отношении (жизнеспособность превышает 12 часов после вскрытия тары);
- учитывая гидрофильность изоцианатных (NCO) групп уретановых олигомеров, композиции на их основе могут наноситься на бетонные полы с влажностью до 12% (с образованием лицевого слоя полимербетона, прочность которого сравнима с прочностью качественных топингов), при этом пропитывающая способность таких материалов достигает 8-12 мм в зависимости от марки бетона;
- полиуретановые композиции пригодны для нанесения в температурном диапазоне от минус 20ºС до плюс 40ºС и относительной влажности воздуха 30-98%;
- повышенная способность при абразивном истирании: в 8-10 раз выше по сравнению с эпоксидными покрытиями одинаковой толщины;
- увеличенная морозостойкость и устойчивость к трещинообразованию за счет особо высокой эластичности, сохраняющейся даже при низких температурах;
- имея близкие показатели по твердости, полиуретановые покрытия имеют более высокие показатели по ударной вязкости и сохраняют деформационные свойства в широком интервале температур – от минус 50ºС до плюс 90ºС; это особенно актуально при воздействии на пол знакопеременных ударных и динамических нагрузок, вибрации от оборудования, движения грузоподъемных и транспортных средств на жестких пластиковых или металлических колесах;
- полиуретаны и полиуретанмочевины (а именно такие покрытия бетонного пола формируются при взаимодействии уретановых олигомеров с водой) имеют очень высокую стойкость к действию продуктов жизнедеятельности животных и птиц, растворам углекислоты и органических кислот (уксусная, пропионовая, фумаровая, молочная, жирные кислоты растительных и
животных жиров), что делает данные покрытия для бетонных полов незаменимыми на сельхозпредприятиях и предприятиях пищевой промышленности: животноводческие фермы и комплексы, птицефабрики, зоопарки, мясокомбинаты, молокозаводы, хладокомбинаты, предприятия рыбоперерабатывающей промышленности, заводы по изготовлению и розливу фруктовых соков, минеральной и газированной воды, пивзаводы, сахарные завод, элеваторы и мукомольные предприятия, хлебопекарни, продовольственные склады, оптовые базы, торговые и подсобные помещения и т.д.

Как и эпоксидные, покрытия на основе уретановых олигомеров атмосферостойки, в том числе и к УФ-излучению, устойчивы в воде (пресной, морской, сточной), в водно-солевых растворах, в растворах кислот и щелочей, в нефти, нефтепродуктах и горюче-смазочных материалов. Поэтому они могут применяться для надежной и долговечной защиты промышленных бетонных полов на предприятиях химического профиля, машиностроения, металлургии, в цехах химводоочистки и водоподготовки, автопредприятиях, открытых и крытых автостоянках, парковках и паркингов, гаражных комплексов,
автосервисов, складских терминалов и т.д.

Помимо обработки бетонных и железобетонных промышленных полов на основе портландцемента, полиуретановые системы пригодны и для защитно-декоративной отделки других капиллярно-пористых материалов и изделий, таких как литой асфальт, асбоцементные плиты и шифер, глиняная черепица, керамические и мозаичные плитки, изделия из гипса и арболита, плитки из натурального и искусственного камня и др.

Для отверждения влагоотверждаемых уретановых олигомеров с NCO-группами, естественно, как минимум необходимо наличие воды, которая может браться из нескольких источников:
- атмосферная влага;
- конденсат на обрабатываемой поверхности;
- вода, адсорбированная в порах, капиллярах, микротрещинах и щелях бетонного основания;
- кристаллогидратная вода из цементного камня.

Вклад того или иного источника воды различен в зависимости от температурно-влажностных условий нанесения и
свойств обрабатываемого цементного камня.

В процессе пропитки, за счет пенетрации уретанового олигомера с гидрофильными NCO-группами внутрь пор, капилляров и других полостных дефектов бетона, протекает взаимодействие NCO-групп с водой с образованием полиуретанмочевины с одновременным отщеплением при этом диоксида углерода.

Такая реакция, протекающая довольно интенсивно, приводит к химическому уплотнению и упрочнению бетонного пола за счет образования в его структуре гидрофобной герметизирующей полиуретановой пены с закрытыми ячейками, капиллярный подъем влаги при этом предотвращается. Лицевые слои получаемых покрытий монолитные, так как выделяющийся СО2 успевает удалиться в
атмосферу не нарушая сплошности.

В некоторых случаях одноупаковочные полиуретановые композиции с реакционноспособными NСО-группами, помимо пигментных (колеровочных) паст, могут комплектоваться вторым компонентом. Это, как правило, растворы катализаторов, необходимые для ускорения процесса отверждения уретановых олигомеров, особенно когда пропиточно-отделочные работы проводятся при низких температурах. Кроме того, второй компонент может представлять собой модифицирующие химические соединения с активными атомами водорода, которые можно совмещать с изоцианатсодержащими олигомерами только непосредственно перед началом проведения окрасочных работ, ввиду их высокой реакционной способности. Такие композиции предназначены для пропитки, укрепления и гидроизоляции влажных бетонных оснований и других аналогичных поверхностей. В качестве второго компонента, дополнительно к эластифицированному полиизоцианату, они могут содержать головные фракции от дистилляции обычной или диспропорционированной канифоли, кубовые остатки различных полимерных производств и др.

Санкт-Петербургское ОАО "Кронос СПб" в настоящее время является одним из ведущих отечественных производителей лакокрасочных материалов индустриального назначения. В их число входят и влагоотверждаемые одноупаковочные композиции, применяющиеся для укрепления, обеспыливания и защитно-декоративной отделки бетонных и железобетонных полов, эксплуатирующихся в различных производственных условиях при интенсивном механическом, тепловом и химическом воздействии. Они пригодны для пропитки и упрочнения других капиллярно-пористых строительных
материалов.

Разработанный в ОАО "Кронос СПб" перечень материалов. используемых для получения тонкослойного (до 300 мкм) комплексного защитно-декоративного покрытия для бетонного пола "PoliKron" (ТУ 2458-108-20504464-06) включает следующие одноупаковочные композиции:
- лак уретановый "Этераль-30" (ТУ 2311-055-20504464-03) используется в качестве пропитывающей грунтовки для бетонного пола;
- лаки уретановые "Этераль-50 и 70" (ТУ 2311-055-20504464-03) используются в качестве пленкообразующей основы глянцевых и матовых цветных полиуретановых составов;
- лак уретановый "Этераль-Агро" (ТУ 2311-088-20504464-04) не содержащий металлорганического катализатора отверждения и применяющийся при получении защитных покрытий для бетонных полов на пищевых производствах и в сельхозпредприятиях, где возможен их контакт с сыпучими пищевыми продуктами и питьевой водой;
- лак уретановый "Этераль-УФ" (ТУ 2311-082-20504464-04) с повышенной светостойкостью за счет использования при его синтезе алифатического полиизоцианата; применяется для получения финишного покрытия;
- паста пигментная "Кормина" (ТУ 2332-054-20504464-02) двенадцати базовых цветов;
- разбавитель "уретановой влажности" (ТУ 2319-063-20504464-03), не содержащий растворители с активным атомом водорода;
- очиститель лакокрасочного оборудования (ТУ 2319-112-20504464-06).

В табл.1 приведены основные физико-химические характеристики уретановых лаков "Этераль", а в табл.2 показатели физико-механических и физико-химических свойств полиуретанового покрытия "PoliKron", получаемого на их основе.

Таблица 1.

Основные характеристики уретановых лаков "Этераль"

Наименование показателя	Норма для марок лака "Этераль"
Наименование показателя	30	50	70	Агро	УФ
Внешний вид	Прозрачная подвижная жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета без посторонних включений. Оттенок не нормируется
Массовая доля нелетучих веществ, %	30±5	50±5	70±5	70±5	50±5
Условная вязкость по вискозиметру типа ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм при температуре (20±2)ºС, с	10-15	8-30	35-55	не менее 45	12-25
Массовая доля NСО-групп, %	4-6	7-9	11-13	11-13	7-10
Время высыхания до степени 3 при температуре (20±2)ºС, ч, не более	3	3	3	3	5

По заказу потребителей лак "Этераль-50" может изготавливаться в матовом варианте за счет введения в его состав минеральных матирующих добавок на стадии синтеза.

Пигментная паста "Кормина" в зависимости от ее цвета и укрывистости вводится в лак "Этераль-50" в количественном соотношении от 10:90 до 20:80 масс.%.

Лаки и пигментированные композиции на их основе наносятся на предварительно подготовленные бетонные основания при помощи кистей с полиамидной (нейлон) щетиной, валиков из короткошерстного натурального меха, аппаратов воздушного и безвоздушного распыления.

Основные характеристики комплексного покрытия для бетонного пола "PoliKron"

Наименование показателя	Норма
1	2
Эластичность пленки при изгибе, мм не более	1
Прочность покрытия при ударе по прибору типа "Константа У-1Д", см, не менее	100
Адгезия покрытия к бетону (металлу): методом отрыва, МПа, не менее методом решетчатых надрезов, балл, не более	3,0 (7,0) 1 (1)
Прочность свободной пленки при растяжении, МПа, не менее	45,0
Относительное удлинение свободной пленки при растяжении, %, не менее	40,0
Относительное удлинение свободной пленки после разрыва, %, не более	10,0
Интервал температур эксплуатации, ºС	минус 50 - +90 (кратковременный нагрев до 150ºС)
Стойкость покрытия к истиранию, кг/мкм, не менее	20,0
Водопоглощение при (20±2)ºС в течение 24 ч, %, не более	0,4
Стойкость к царапанию, кг, не менее	0,4
Твердость покрытия по маятниковому прибору типа 2124ТМЛ (маятник А). у.е., не менее	0,6 0,5 (для марок Агро и УФ)
Удельное электросопротивление, Ом–см, не менее	5–1012
Сопротивление пробоя, кВ/мм, не менее	20
Изменение коэффициента диффузного отражения при УФ-облучении с интенсивностью (35±5)Вт/м2 через 10 ч, %, не более	1,2 (для марки УФ)

Независимые испытания уретановых лаков "Этераль" и покрытия "PoliKron" на их основе проводились в ряде отечественных специализированных организаций и лабораторий: ЗАО "ЦНИИМФ", ОАО "ЦНИИС", ФГУП "Прометей", ФГУП "ВНИИЖТ", ЗАО "Испытательный центр "ВНИИГС", ГНУ "ВНИИзерна", ЗАО "Полимертест" и др.

Исходные полимерные композиции и само тонкослойное покрытие, для детонных полов, "PoliKron" не требуют обязательной пожарной сертификации. По экспериментальным данным, полученным в "Независимом испытательном центре пожарной безопасности" ФГУП СПбФ ВНИИПО МЧС России [табл.3], комплексное покрытие "PoliKron" в сочетании с негорючей основой (бетонная подложка) относится к материалам группы горючести Г1, группы воспламенения В1 и группы по распространению пламени РП1 с высокой дымообразующей способностью в режиме тления и умеренной дымообразующей способностью в режиме горения.

Таблица 3

Показатели пожароопасности комплексного защитного покрытия для бетонных полов "PoliKron"

Обозначение нормативно-технической документации (НТД)	Наименование контролируемого параметра	Значение
Обозначение нормативно-технической документации (НТД)	Наименование контролируемого параметра	по НТД	фактическое
ГОСТ 30244-94 "Материалы строительные. Методы испытания на горючесть" (Метод 2)	1.Температура дымовых газов,ºС	не более 135	105
	2.Степень повреждения по длине, %	не более 65	13
	3.Продолжительность самостоятельного горения (тления), с	0	0
	4.Степень повреждения по массе, %	не более 20	1
	5.Образование горящих капель расплава	не допуск.	отсутствует
ГОСТ 30402-96 "Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость"	Критическая поверхностная плотность теплового потока, кВт/м2	35 и более	50
ГОСТ Р 51032-97 "Материалы строительные. Метод испытания на распространение пламени"	Критическая поверхностная плотность теплового потока, кВт/м2	11 и более	более 11
ГОСТ 12.1.044-89 "Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения"	Коэффициент дымообразующей способности, м2/кг: - в режиме тления - в режиме горения	свыше 500 50-500	1270 390

К настоящему времени покрытие для бетонных полов "PoliKron" успешно эксплуатируется более чем на 800 тыс.м2 бетонных полов на объектах различного профиля. В частности, в областных городах: Екатеринбурге, Москве, Тюмени, Челябинске, Санкт-Петербурге и др.

Торговые марки "Этераль" и "PoliKron" защищены патентным законодательством Российской Федерации.

В заключении хотелось бы отметить, что конечное эксплуатационное качество тонкослойных защитно-декоративных покрытий для бетонных полов, помимо свойств используемых полимерных материалов, напрямую зависит от качества подготовки бетонного или цементного основания, в первую очередь от его прочности, ровности и отсутствия дефектов. Этому необходимо уделять особое внимание.

Тел.: +7 (343) 228-44-23
Факс: +7 (343) 217-98-23
620017, г. Екатеринбург, ул. Старых Большевиков, д.2а, корп.2, офис 407

Продвижение сайта: