Применение клеев в строительстве

Клееные конструкции на основе древесных материалов, пластических масс, металла, асбестоцемента и др. получили большое распространение в жилищном и промышленном строительстве в нашей стране и за рубежом. В настоящее время в связи с расширением производства и применения синтетических строительных материалов значение клеев в этой отрасли промышленности сильно возросло. Кроме деревянных конструкций производятся клееные трехслойные стеновые панели и плиты, представляющие собой тонкие листовые обшивки (алюминий, асбестоцемент, пластик), между которыми вклеен липкий слой из пенопласта, сотопласта или пеностекла, светопрозрачные панели из стеклопластика и др.Часто применение клееных конструкций является единственно возможным. Например, в агрессивных средах клееные деревянные конструкции оказываются значительно долговечнее стальных и железобетонных. Традиционной областью применения клеев является изготовление столярных строительных изделий (окон, дверей и т. п.). Нельзя обойтись без клеев при отделке зданий — приклеивание линолеума, обоев и других отделочных материалов.
Массовый объем современного строительства, преимущественное изготовление строительных конструкций и деталей в заводских условиях на потоке диктует жесткие и специфические требования к свойствам клеев, обусловленные условиями эксплуатации (сочетание длительного действия статических и в ряде случаев динамических нагрузок, атмосферных факторов и т. д.).Расчетные нагрузки на клеевой шов в большинстве строительных конструкций сравнительно невелики. Однако срок службы у многих клееных строительных изделий должен составлять десятки лет, в связи с чем реальная исходная прочность клеевых соединений в строительных конструкциях должна быть значительно больше расчетной.Клеи применяются при сооружении плотин, а также в мостостроении для получения так называемых сухих стыков, причем в последнем случае клеевой шов имеет больше гидроизолирующие, чем конструктивные функции. Существенно ускоряет процесс строительства и упрощает конструкторские решения применение клеев вместо бетонирования для устройства анкерных болтов и различного рода закладных деталей.Клеи применяются для соединения газобетонных блоков, получаемых по так называемой резательной технологии, в панели размером «на комнату». Следует назвать также использование клеев для ремонта и соединения бетонных деталей, а также их применение в качестве грунтов для соединения старого бетона со свежим. Наконец, клеи находят применение в сантехнике для замены резьбовых соединений на клеевые в системах горячего и холодного водоснабжения, крепления к стенам умывальников и т. д., а также при электротехнических работах (приклеивание проводов и электроустановочных изделий).
Клееные конструкции из древесных материалов в связи с возможностью механизации их изготовления, транспортабельностью и простотой процессов сборки и разборки, а также благодаря небольшому числу выпускаемых типоразмеров элементов имеют ряд преимуществ по сравнению с другими видами деревянных конструкций. Клеевые соединения применяются при изготовлении деревянных несущих конструкций — балок, арок, ферм. Клееные фанерные ограждающие конструкции применяются для перекрытий промышленных зданий. Весьма рациональной является клееная фанерная опалубка, в особенности для криволинейных поверхностей (своды, трубопроводы, резервуары, купола и др.).Даже из этого краткого перечисления видно, насколько разнообразными и подчас противоречивыми должны. быть требования к клеям, применяемым в строительстве.Выбор клея зависит от назначения конструкции и типа склеиваемых материалов. Например, для трехслойных плит, испытывающих сравнительно большие нагрузки, надо использовать более прочные клеи, чем для стеновых навесных панелей. При склеивании металлов в большинстве случаев клеевые швы даже на самых высокопрочных клеях будут менее прочны, чем металл. Для трехслойных панелей с обшивкой из листового металла и сердцевиной из сотопласта требуются клеи меньшей прочности, а если средний слой представляет собой пенопласт, то требования к прочности клея снижаются в еще большей степени.
Для склеивания деревянных строительных конструкций применяются главным образом фенолоформальдегидные клеи холодного отверждения, в частности клей КБ-3.При склеивании изделий из древесины фенолоформальдегид-ными клеями, содержащими кислые отвердители, возникает опасность деструкции древесины. Для предотвращения этого на склеиваемую поверхность предварительно наносят слой, устойчивый к действию кислого реагента, например фенолополивинилацетальную клеевую композицию, и выдерживают при нагревании.
Для склеивания деревянных строительных конструкций применяется также клеевая пленка КП-5 на основе фенольной смолы.
Синтетические клеи используются для склеивания древесноволокнистых плит с различными материалами.
Для склеивания -трехслойных панелей и других строительных конструкций с применением алюминия, асбестоцемента, полиэфирного стеклопластика, пенопластов, древесноволокнистых плит применяют эпоксидные, полиэфирные, фенолоформальдегидные и фе-нолоэпоксидные клеи.
Соединение строительных конструкций из стеклопластика производится с помощью полиэфирных композиций типа ПН.
К числу эпоксидных клеев, с помощью которых изготовляют строительные конструкции из асбестоцемента и металлов, отно,-сятся клей К 53, а также композиции ЭПЦ, ЭПЦ-2, К 47, К 34 и др.
Для склеивания трехслойных алюминиевых панелей со средним слоем из пенопласта применяются эпоксидные клеевые композиции, модифицированные окситерпеновыми продуктами. Для склеивания асбестоцемента предложены также фенолоэпок-сидные клеи ФЭ-5 и ФЭ 0 и др. Используются в строительстве также дифенольные клеи, которыми можно склеивать асбестоцемент, сталь и другие материалы.
Конкретных примеров успешного использования клеев в строительстве различных сооружений много. Так, клееные алюминиевые панели применены при строительстве обогатительной фабрики в г. Мирном и наземной части здания Вилюйской ГЭС. При перекрытии плавательного бассейна в санатории «Пушкино» использованы клееные конструкции из светопрозрачных стеклопластиков. Эркерные подоконники здания гостиницы «Россия» в Москве выполнены с использованием панелей из асбестоцемента (облицовка) и пеностекла (средний слой) на модифицированном эпоксидном клее.
Клеи используются в строительной технике также для приклеивания звуко- и теплоизоляционных материалов и соединения керамических материалов.
Клеевые композиции на основе эпоксидных смол, пригодные для «омоноличивания» бетона и стыкования арматуры и железобетона, предложены для изготовления сборных железобетонных конструкций. Они способствуют лучшему сцеплению стальной арматуры с бетоном и повышению несущей способности и долговечности железобетонных конструкций.
Разработанная и исследованная на моделях новая конструкция сборного купола со стыками, «замоноличенными» эпоксидными клеями, обеспечивает повышенную несущую способность, жесткость и водонепроницаемость сборных покрытий. Разработаны токопроводящие клеевые композиции, позволяющие производить «омоноличивание» бетона при низких температурах.
При строительстве мостов кроме клееных деревянных конструкций используются также железобетонные сооружения с применением клеев. Синтетические клеи, в частности эпоксидные, нашли применение в строительстве мостов в Москве, Ростове-на-Дону, Днепропетровске и других городах. Всего к 1972 г. в СССР было построено 75 мостов через крупные реки с применением эпоксидных клеев.Во Франции через реку Сена в 1963 г. построен мост из железобетонных блоков, склеенных эпоксидными клеями, с пролетом 125 м. Через канал в штате Виргиния (США) сооружен плавучий бетонно-понтонный мост, состоящий из 25 отдельных понтонов; сборные конструкции соединялись эпоксидными клеями. Разработана технология склеивания железобетонных мостовых конструкций, собираемых навесным способом. Клеевые соединения железобетонных элементов значительно превышают по прочности соединения, выполненные с помощью цементных растворов и бетонов, не только при воздействии статических нагрузок, но и при циклических нагрузках. Предел выносливости клеевых соединений из бетона при испытании на сдвиг составляет 55 кгс/см2 (при 2-Ю6 циклах).Клеи применяются также для соединения металлов в металлических мостовых конструкциях. К клеевым соединениям стальных мостовых конструкций предъявляются следующие требования:
прочность при статических и динамических нагрузках;стойкость к воздействию переменных температур в интервале от —35 до +80 °С;
малая чувствительность прочности соединения к колебаниям толщины клеевого шва;способность отверждаться без нагревания и при минимальном давлении;
простота подготовки поверхности для склеивания.
Полиэфирный клей Вестопал LT удовлетворяет указанным требованиям. Мост, построенный с применением этого клея, имеет стержневую ферменную конструкцию (допустимое напряжение 60 кгс/см2). Для предупреждения возможных аварий предусмотрены дополнительные болтовые соединения, не участвующие в работе конструкции. После трехлетней эксплуатации моста не обнаружены какие-либо нарушения клеевых соединений.
В ГДР построен цельноклееный металлический мост (пролет 55,8 м), в конструкции которого использован эпоксидный клей холодного отверждения. Элементы конструкции клееного моста аналогичны обычным строительным конструкциям. Для наблюдения за состоянием клеевых соединений на поверхность моста нанесено прозрачное покрытие, которое должно образовывать трещины при разрушении клеевых соединений.
В Чехословакии был построен цельноклееный экспериментальный металлический мост, который демонстрировали на промышленной выставке в Брно в 1956 г. Мост выполнен из алюминиевого сплава и склеен отверждающимся без нагревания эпоксидным клеем Эпокси 1200. Продолжительность закрытой выдержки при
склеивании при 20 СС составляет 48 ч. Для балок использовался металл толщиной 2 мм, толщина накладок — 4 мм, уголков — 0,5 мм. Параметры моста: длина 10 м, ширина 2,65 м, общая масса 1005 кг, масса 1 м2 40 кг. Мост выдерживает нагрузку в 13,3 т.
С помощью отверждающегося при комнатной температуре эпоксидного клея в ФРГ построен цельноклееный мост через канал Липпе.
В последнее время наметилось новое направление в области применения клеевых композиций в строительстве для повышения прочности кирпичной и каменной кладки. Подобного рода композиции представляют собой цементные растворы с полимерными добавками в виде водных дисперсий. Широко применяются в США полимерцементные композиции с добавкой водной дисперсии сополимера на основе винилиденхлорида. Применение таких композиций дает возможность повысить адгезионную прочность более чем в 5 раз и более. В Советском Союзе начато применение подобных клеевых композиций с использованием дисперсий не только сополимера винилиденхлорида, но и бутадиен-стирольного каучука и поливинилацетата.
Значительное повышение адгезии к кирпичу позволяет выпускать кирпичные панели заводской готовности, снижает толщину стен, что особенно важно для сейсмических районов.
Для склеивания строительных отделочных материалов (поли-стирольных плиток, бумажнослоистого пластика, поливинилхло-ридных линолеума и плитки, резинового линолеума и др.) необходимы специальные клеящие составы, выбор которых определяется условиями их эксплуатации, физико-механическими свойствами, а также технологическими и экономическими соображениями. В частности, для крепления резинового и поливинилхлоридного линолеумов выпускается кумаронокаучуковая клеевая композиция КМ-2. Разработаны новые композиции на основе бутадиен-стирольного каучука СКС-ЗОРП для крепления материала для полов с нижним слоем из резинобитумной смеси. Внедряются в строительство новые композиции, не содержащие органических растворителей, на основе бутадиен-стирольного латекса СКС-65 ГП для приклеивания отделочных полимерных материалов; выпускается композиция ДФК-77 для крепления поливинилхлоридного линолеума и плиток. Организовано производство канифольной композиции для крепления полистирольных плиток. Производится ин-денокумароновая композиция, модифицированная полистиролом, для приклеивания полистирольных плиток. Выпускается битумно-каучуковая композиция для приклеивания паркета и поливинил-хлоридных плиток; изготовляется канифольнофурфурольная композиция КБФ для приклеивания полистирольных плиток. Паркет можно приклеивать с помощью карбамидоформальдегидного клея на основе смолы К-60.