Dołącz do czytelników
Brak wyników

Budownictwo wielkogabarytowe

3 marca 2019

NR 9 (Luty 2019)

Powłoki polimocznikowe – wanna na parkingach

0 178

Powłoki polimocznikowe to (nowej generacji) odpowiedniki posadzek epoksydowych lub poliuretanowych stosowanych w celu ochrony powierzchni konstrukcji betonowych. Krótki czas zmiany stanu skupienia tego materiału i bardzo duża przyczepność powłoki do różnego rodzaju podłoży sprawiają, że można z niej wykonać szczelną wannę na parkingu.

 

Podobnie jak w przypadku żywicy epoksydowej czy poliuretanowej, polimocznik to również 2K żywica reaktywna (dwukomponentowa, ciekła, utwardzająca się w wyniku reakcji chemicznej po zmieszaniu z obu komponentów), która po utwardzeniu tworzy elastomer o cechach i właściwościach powodujących, iż powłoki wykonane z tego materiału świetnie radzą sobie w sytuacjach/warunkach, w których posadzki epoksydowe lub poliuretanowe nie są w stanie wytrzymać i ulegają zniszczeniu. Różnią się bowiem budową molekularną, a dokładniej mówiąc – budową i długością łańcuchów wiązań chemicznych, które w przypadku epoksydów i poliuretanów (przedstawiając to w uproszczeniu) są proste i krótkie. W takiej sytuacji regulowanie właściwości produktu końcowego pod względem np. odporności chemicznej jest ograniczone jedynie do regulacji gęstości wiązań chemicznych w strukturze materiału. Ponieważ uszkodzenie chemiczne materiału polega na dezintegracji czy rozpadnięciu się struktury materiału w wyniku uszkodzenie/przerwania wiązań chemicznych (międzycząsteczkowych).

Odporność chemiczna

Termin „odporność chemiczna” jest często błędnie przypisywany wytrzymałości na oddziaływanie bardzo żrących substancji. Tymczasem w naszym otoczeniu nieustannie dochodzi do różnego rodzaju reakcji chemicznych i nawet kontakt czystej wody negatywnie oddziałuje na niektóre materiały, które okazują się nieodporne na chemiczne oddziaływanie wody. Zwłaszcza na parkingach mamy do czynienia z długą listą substancji agresywnych chemicznie – począwszy od różnych cieczy ropopochodnych, przez płyny chłodzące, akumulatorowe i spryskiwaczy do szyb, po środki myjące, na które materiały zabezpieczające posadzkę powinny być odporne.

Czas żelowania żywicy polimocznikowej to jedynie sześć sekund, dzięki czemu można nakładać ją na pożądaną grubość na powierzchnie zarówno poziome, jak i pionowe lub nawet poziome ponad głową.

Chcąc zwiększyć odporność chemiczną materiału o tak prostej i regularnej strukturze molekularnej jak żywica epoksydowa lub poliuretanowa, mamy ograniczone możliwości zwiększania gęstości sieciowania, czyli zacieśniania punktów powiązań międzycząsteczkowych w strukturze materiału, zagęszczając/zwiększając ich ilość w jednostce objętości. Im większa jest gęstość sieciowania struktury cząsteczkowej materiału, tym większa jest jego odporność chemiczna.

Metodologia badania odporności chemicznej stosowana na potrzeby budownictwa nie jest skomplikowana. Jest ona ściśle określona przez normę PN-EN 135292,  opisującą trzy standardy oznaczone klasami od I do III:

  • klasa I to odporność na działanie substancji chemicznej na powierzchnię materiału bez dodatkowego ciśnienia przez okres trzech dni,
  • klasa II to odporność na działanie substancji chemicznej na powierzchnię materiału również bez dodatkowego ciśnienia przez okres 28 dni,
  • klasa III to odporność na działanie substancji chemicznej na powierzchnię materiału z dodatkowym ciśnieniem przez okres 28 dni.

Następnie jest badana utrata twardości Bucholza lub Shore’a badanego materiału i jeżeli nie zmniejsza się ona więcej niż o 50%, materiał ten jest uznawany za odporny na daną substancję.

Niestety, zależności te są wprost odwrotne:

  • Im większa jest gęstość sieciowania, tym wyższa odporność chemiczna i niższa elastyczność, 
  • Im mniejsza jest gęstość sieciowania, tym niższa odporność chemiczna i wyższa elastyczność.

Wykonywanie powłok żywicznych na parkingach wymaga zastosowania produktów elastycznych, jednak zwiększanie elastyczności standardowych żywic przez zmniejszanie ich gęstości sieciowania za bardzo obniża ich odporność chemiczną i siłę wiązania międzycząsteczkowego, powodując jednocześnie pogorszenie parametrów odporności na obciążenie mechaniczne. Mocno elastyczne żywice poliuretanowe cechują mała odporność chemiczna i odporność na ścieranie, a stosunkowo duże – szybkie zużycie pod wpływem obciążeń z ruchu kołowego. Dlatego wysoce elastyczne żywice poliuretanowe zawsze są stosowane jako warstwy zasypywane piaskiem kwarcowym celem nadania wymaganej wytrzymałości i odporności na obciążenia mechaniczne, a następnie zabezpieczane warstwą żywicy o wyższej odporności chemicznej. Jednak przez nasycenie warstwy elastycznej żywicy piaskiem kwarcowym bardzo mocno zostaje ona usztywniona, co skutkuje znacznym zmniejszeniem zdolności mostkowania rys w podłożu (fot. 2), które jest bardzo istotne dla systemów posadzek parkingowych. By zapewnić trwałe zabezpieczenie powierzchni parkingów, nie można godzić się na kompromis, wybierając pomiędzy elastycznością posadzki a jej odpornością chemiczną.

Fot. 2. Pęknięcia posadzki żywicznej na parkingu  spowodowane zbyt dużą sztywnością  zastosowanej żywicy
Źródło: zdjęcie z zasobów firmy BASF

Niestety, z powodu wielkiego przywiązania projektantów w Polsce do stosowania posadzek niemal wyłącznie z żywic epoksydowych, które są całkowicie sztywne, takie pęknięcia posadzek jak te prezentowane na fot. 2 są dziś nagminnie spotykanym elementem parkingów wielopoziomowych i zaczyna się traktować to jako standard, choć wcale nie musi i nie powinno tak być.

Struktura molekularna

Struktura molekularna żywic polimocznikowych różni się od omawianych wcześniej żywic epoksydowych i poliuretanowych tym, że łańcuchy wiązań chemicznych w polimoczniku są zdecydowanie dłuższe i bardziej niergularne, przez co niejako splątują się one ze sobą, co bardzo utrudnia agresji chemicznej uszkodzenie wiązań międzycząsteczkowych, pomimo niewielkiej gęstości sieciowania. Dzięki temu elastomery z czystego (100-procentowego) polimocznika łączą właściwości wysokiej siły wiązania międzycząsteczkowego, odporności chemicznej i wysokiej sprężystości (elastyczności), zapewniającej tym powłokom wysoką zdolność przesklepiania rys. Pojęcie sprężystości jest ścisłe w stosunku do materiałów konstrukcyjnych i jest najczęściej rozumiane jako odkształcenie wiązań międzyatomowych. Siła oddziałuje na wiązania elektrostatyczne między atomami, powodując wzrost energii potencjalnej, a po odjęciu siły atomy te wracają do pierwotnego stanu równowagi. W przypadku materiałów uznawanych za tak zwane sprężyste, takich jak stal, odkształcenia te wynoszą do kilku dziesiątych procenta. W przypadku elastomerów natura tych odkształceń jest jednak odmienna. Odkształcenia wynikają z rozprostowywania zwartych łańcuchów makrocząsteczek. To prostowanie się łańcuchów nie jest związane ze wzajemnym przemieszczaniem się atomów, nie następuje więc „wydłużenie” wiązań między nimi. Wydłużanie materiału, spowodowane na przykład działaniem mechanicznej siły rozciągającej, prowadzi do zmniejszania się entropii. Towarzyszy temu między innymi efekt wydzielania ciepła. Gdy siła przestanie działać, entropia wzrasta (materiał pobiera energię cieplną) i materiał przyjmuje pierwotną długość. Wydłużenia materiału mogą w tym przypadku być nawet wielokrotnościami wymiarów pierwotnych.

Fot. 3–6. Uszczelnienia detali przylegających do posadzek parkingowych z powłoki polimocznikowej MasterSeal M 689
Źródło: zdjęcia z zasobów firmy BASF
 

Nanoszenie żywicy na powierzchnie

Przy wykonywaniu posadzek epoksydowych wymieszaną mieszadłem obrotowym żywicę wylewa się na przygotowane wcześniej podłoże betonowe i rozprowadza się równomiernie pacą zębatą, gracą dystansową lub wałkiem. Dzięki powszechnie wysokiej płynności żywice rozpływają się na powierzchni, wnikając we wszelkie pory, kawerny i zadolenia, a spływając po powierzchniach nachylonych więcej niż 2–3%. Nanoszenie takiej żywicy na powierzchnie pionowe jest możliwe wyłącznie w cienkich malarskich warstwach lub poprzez nakładanie metodą szpachlową po zagęszczeniu żywicy specjalnym zagęstnikiem. Jest to jednak kłopotliwe i stosuje się raczej w ograniczonym zakresie, ponieważ elementy zrobione w ten sposób są bardzo sztywne i wykonanie połączenia posadzki z elementami pionowymi, które względem siebie mogą ulegać odkształceniom bądź przemieszczeniom, byłoby nieskuteczne z powodu pękania. Wobec powyższego epoksydowe posadzki parkingowe ograniczają się do zabezpieczania powierzchni poziomych.

Fot. 7–9. Przykłady z realizacji posadzek  parkingowych z powłoki polimocznikowej MasterSeal M 689
Źródło: zdjęcia z zasobów firmy BASF
 

Dwie ważne właściwości

Żywice polimocznikowe są aplikowane na przygotowane i zagruntowane podłoże za pomocą specjalnego urządzenia do natrysku na gorąco. Nie miesza się mechanicznie żywicy z utwardzaczem, lecz materiały są pobierane przez pompy transferowe bezpośrednio z oryginalnych opakowań/zbiorników i przesyłane przez przepływowe grzałki, gdzie oba komponenty są nagrzewane do temperatury ok. 70°C, a następnie, nadal osobno, doprowadzane do komory mieszania w pistolecie natryskowym, gdzie mieszają się pod ciśnieniem 180 barów i natychmiast zaczynają błyskawiczny proces wiązania. Czas żelowania (czyli zmiany skupienia materiału z ciekłego w półstały, do konsystencji żelu) żywicy polimocznikowej to jedynie sześć sekund, dzięki czemu można nakładać ją na pożądaną grubość na powierzchnie zarówno poziome, jak i pionowe lub nawet poziome ponad głową.

Drugą bardzo ważną cechą w tym zakresie jest nadzwyczaj duża przyczepność powłoki polimocznikowej (przy zastosowaniu odpowiednich gruntów sczepnych) do różnego rodzaju podłoży (beton, jastrychy i zaprawy cementowe, stal czarna, żeliwo i metale nieżelazne, papa bitumiczna, sklejka, MDF, GRP, PCV, PEHD, EP i PU), dzięki czemu można tym materiałem wykonać szczelne połączenia (fot. 2–6) wokół różnych przylegających do posadzki detali.

Wykorzystując te dwie właściwości, z powłoki polimocznikowej można wykonać dosłownie szczelną wannę na parkingu, wywijając jej krawędzie z posadzki w górę na wszystkie ściany, słupy, rury czy inne elementy lub konstrukcje i w dół przez obudowę wpustów aż do samej rury spustowej, odprowadzając całą wodę bez przenikania na połączeniach tych detali na niższe kondygnacje, tak jak ma to miejsce przy standardowych posadzkach epoksydowych. Dzięki wysokiej elastyczności charakterystycznej dla powłok polimocznikowych wszelkie szczeliny, jakie w wyniku różnic w rozszerzalności termicznej tych różnych materiałów będą powstawać na ich połączeniach, zostaną skompensowane odkształceniem polimocznika, pozostając ciągłe i szczelne.

Podstawową funkcją powłok żywicznych na parkingach jest ochrona zbrojonego betonu konstrukcyjnego przed procesami korozyjnymi wywoływanymi występującą w przestrzeni parkingów złożoną kombinacją różnych klas ekspo...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań magazynu "Forum Nowoczesnego Budownictwa"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy