Грунтовочные составы. Обзор.

УДК 69

Баранов Евгений Евгеньевич Менеджер по технической поддержке АО МАПЕИ, 142800, Россия, Московская область, г. Ступино, ул. Академика Белова, 5, e.baranov@mapei.ru

Вопрос использования грунтовочных составов с одной стороны прост и понятен, с другой стороны имеет особенности, которые приводит к весьма спекулятивным и спорным вопросам. В нашей производственной практике мы постоянно встречаемся с вопросами от подрядчиков: «Нужен ли грунт?», «Какой?», «Когда, как и сколько наносить?». Причем наибольшее количество таких вопросов возникают в общедомовом строительстве на этапе отделки. Действительно, узкоспециализированные компании, как правило, обладают необходимым набором знаний, относящийся ко всем операциям выполняемого процесса, и в том числе и процесса грунтования. В данном материале мы рассмотрим виды грунтов их применение и качественные особенности продуктов.

1. Типы грунтовочных составов

Количество грунтовочных составов на современном строительном рынке России огромно. Однако любой из этих видов грунтовочных составов можно, согласно спецификации отнести к одному из типов, представленных в Таб. 1. Как правило, говоря о грунте, специалисты общестроительных работ подразумевают некий состав, необходимый для обеспыливания, небольшого укрепления и снижения впитывающей способности основания. Однако, на этом вопрос использования грунтовочных составов, естественно неограничен.

Таб. 1. Типы грунтовочных составов [1].

Тип ГСНазначениеОбласть применения
ГС 1Снижение впитывающей способности основанияДля обработки сильно впитывающих (гигроскопичных) оснований
ГС 2Выравнивание впитывающей способности основанияДля обработки оснований, выполненных из разнородных материалов
ГС 3Укрепление слабых основанийДля обработки осыпающихся и мелящих оснований
ГС 4Подготовка гладких невпитывающих основанийДля обработки оснований, выполненных из монолитного или сборного железобетона. Включают в свой состав минеральные наполнители для придания поверхности шероховатости
ГС 5Создание разделительного слоя между основанием и покрытиемПрименяются для обработки оснований, имеющих низкую адгезию к материалу покрытия, или для создания защитного слоя между плохо совместимыми материалами
ГС 6Предотвращение коррозииПрименяются для обработки бетона и арматуры при производстве ремонтных работ, также подходят для обработки металлических элементов на фасадах зданий, в том числе закладных деталей
ГС 7Подготовка поверхности под окраску или декоративную отделкуПрименяются для обработки оснований перед окраской или декоративной отделкой, могут изготовляться из материала покрытия путем его разведения
ГС 8Грунтовочные составы специального назначенияВходят в состав системы отделочных или изоляционных покрытий, применяются согласно инструкции производителя

Подавляющее большинство спорных вопросов и запросов на использование материалов, относится к применению грунтовочных составов перед нанесением различных материалов, в том числе выравнивающих и финишных. Если говорить про стандартные задачи, наиболее часто встречающиеся, то все операции по подготовке основания сводятся к первым трем пунктам Таб. 1, а именно снижение или выравнивание впитывающей способности основания, и укрепление данного основания, очень часто применяют грунт для обеспыливания поверхности. Рассмотрим данные операции согласно отраслевой документации, чтобы понять, насколько применение грунтовочных состав необходимо, приемлемо и безопасно.

2. Выбор грунтовочных составов

Перед нанесением выравнивающих, облицовочных и лакокрасочных покрытий, а также при производстве ремонта бетона необходимо соблюдать ряд требований, предъявляемых к основанию. Данные требования в общим виде представлены в Таблице 2.

Таб. 2. Требования к проверке и подготовке основания перед началом производства выравнивающих работ, нанесению финишных покрытий, ЛКМ и группы ремонтных материалов.

Контролируемый параметрОписаниеКонтроль (метод)Меры по устранению дефектов
Запыленность основания  Проводят по поверхности рукой и устанавливают наличие пыли и грязиСплошной визуальный осмотрУдаляют пыль и грязь. Допускается использовать для укрепления пылящих оснований ГС 2
Поверхностная прочность основания  Проводят по основанию острым краем металлического инструмента отмечают откалывание, осыпаниеНе менее пяти измерений на каждые 100 м2 поверхности, осыпание не допускаетсяОтслаивающиеся               участки необходимо удалить. Слабые основания очищают до прочного слоя и (или) наносят грунтовочный состав ГС3  
Отсутствие впитывающей способности основания в связи с остатками опалубочной смазки или гидрофобизатора,  высокой влажностью основания; присутствие мягких и отслаивающих частей основанияНаносят чистую воду хорошо смоченной щеткой или валиком, должно выполняться условие при котором через 2 мин по стене еще скатывается вода или цвет основания не меняетсяВизуальный, не менее трех измерений на каждые 1002 м поверхности, неоднородность не допускается  Загрязненную                     смазкой поверхность очищают водой и щеткой с добавлением чистящих средств, после чего промывают чистой   водой.   Возможна также механическая чистка.  
Сильно впитывающие влагу основания из керамического кирпича, газо- или пеноблоковНаносят чистую воду хорошо смоченной щеткой или валиком, определяют впитывающую способностьВизуальный, не менее трех измерений на каждые 1002 м поверхностиНеобходимо обработать грунтовочным составом ГС1.   После обработки ГС1 необходимо повторно определить впитывающую способность основания. В течение 2 мин цвет поверхности должен равномерно меняться от темного к светлому на всем участке. В случае если отдельные участки впитывают влагу быстрее остальных, необходимо дополнительно обработать их грунтовочным составом ГС 2 (обычно тот же состав как и ГС1).
Не впитывающие влагу, плотные и / или бетонные основанияНаносят чистую воду хорошо смоченной щеткой или валикомВизуальный, вода не должна впитываться и менять цвет основанияНеобходимо обработать грунтовочным составом ГС 4.
Выполнение работ по стальным элементам Визуально устанавливается материал элементаШтукатурные растворы не допускается наносить непосредственно на стальные детали, которые являются элементами конструкции. Если стальные детали (опоры или несущие балки) интегрированы в конструкцию, на которую должна наноситься штукатурка, следует защитить их от коррозии с помощью антикоррозионного покрытия или грунтовочного состава ГС 6.
Увлажнение поверхностного слоя элементов пола из бетона и цементно-песчаного раствора Визуально и / или инструментально определяется материал основанияПри укладке строительных смесей из цементных вяжущих, увлажнение проводят водой до окончательного впитывания. При укладке смесей на гипсовом вяжущем основание должно быть  обработанно грунтовочным составом ГС 1.
Качественное нанесение защитного полимерного и цементно-полимерного покрытия. на цементное основание, ЛКМ,Определяется наличие цементного молока, загрязнений  на поверхности основания, впитывающей способности основанияКонтроль качества выполнения механизированной обработки основания проводят сплошным визуальным осмотром.Перед нанесением финишного цементно-полимерного, полимерного или буферного цементно-полимерного покрытия, а также самовыравнивающимися смеси бетонное основание необходимо подвергнуть механической обработке в целях удаления цементного молока, непрочно держащихся и прилипших частиц, различных загрязнений и старых покрытий. Обработку ведут до появления на поверхности крупного заполнителя нижележащего слоя. Обработанное основание необходимо обеспылить и огрунтовать, при необходимости выровнять. Грунтование проводят перед нанесением каждого слоя цементно-полимерного покрытия ГС 5, при нанесение ЛКМ использовать типа ГС 7.
Нанесение ремонтных материалов, в том числе и антикоррозионныхСогласно рекомендациям производителей группы ремонтных материалов

3. Примеры применения грунтовочных составов

При работе с ГС необходимо придерживаться требований нормативной документации, для достижения высоких показателей качества, а именно:

  • предварительную обработку основания следует проводить с помощью грунтовочных составов заводского изготовления на основе водорастворимых полимеров, допускается применение материалов на другом связующем по рекомендации производителя материала покрытия. Тип грунтовки для обработки основания подбирают согласно требованиям, СП 71.13330.2017;
  • грунтовочные составы следует наносить с помощью валика или кисти, допускается нанесение с помощью средств малой механизации;
  • при нанесении грунтовочного слоя необходимо контролировать равномерность распределения материала на основании и соответствие расхода материала рабочей документации.

Грунтовочные составы первого и второго типов (ГС 1, ГС 2)

Данный вид грунтовочных составов используется в подавляющем большинстве общестроительных работ по сравнению с ГС других типов.  В требованиях СП [1] существует формулировка: «перед нанесением каждого последующего слоя необходимо провести обеспыливание обрабатываемой поверхности и при необходимости обработать основание грунтовочным составом для снижения или выравнивания его впитывающей способности» и как частная ситуация при работе с гидроизоляционными составами: «устройство всех видов гидроизоляционных покрытий, имеющих сцепление с основанием, проводят после грунтовки основания Вид грунтовки должен соответствовать виду применяемого гидроизоляционного материала».

Необходимо отметить, что на практике грунтовочные составы данных типов (ГС1 и ГС2), нередко используют некорректно. Например, если для выравнивания впитывай способности оснований из различных материалов (особенно на сильно впитывающих основаниях и/или при высоких температурных значениях окружающей среды), действительно не достичь приемлемых результатов, кроме как применением качественных ГС, то для обеспыливания наилучшим результатом все-таки остается механическое удаление пыли. Иногда применение грунтов данных групп используется для укрепления оснований, что так же не является корректным – для этого правильно использовать пропитки, о чем речь пойдет далее. В некоторых ситуациях ГС, выполняющие задачи для первой и второй групп можно и необходимо использовать для создания разделительного слоя между основанием и покрытием, что относит эти грунты еще и к типу ГС 5.

Если необходимо применять ГС типов ГС1 и ГС2, то здесь главным условием при выборе продукта является массовая доля полимеров в составе грунта, т. к. практически любый состав, относящейся к первым и вторым типам ГС представляет собой дисперсию активного вещества (полимера) в воде, то — чем выше содержание полимера (определяется как % сухого остатка), тем выше качество ГС и качество работ по грунтованию соответственно.

Мы предлагаем использовать продукт Admix MF производства МАПЕИ. Данный продукт представляет собой водную дисперсию специальной синтетической смолы, которая после нанесения высыхает, образуя на любой поверхности эластичную плотную и блестящую пленку. Эта пленка предохраняет пористые основания от проникновения влаги, укрепляет их поверхность и повышает прочность сцепления с основанием краски, клея для плитки и строительных растворов для штукатурки. Грунтовочный состав ADMIX MF, нанесенный на гипсосодержащие поверхности, предотвращает химические реакции между сульфатами гипса и алюминатами цемента, которые в присутствии влаги ведут к образованию эттрингита, вызывающего отслоение керамических плиток от гипсосодержащих оснований. При использовании в качестве грунтовочного состава под обои ADMIX MF сокращает расход клея и значительно облегчает удаление обоев при последующих ремонтах. При нанесении под гипсовые штукатурки ADMIX MF предотвращает чрезмерно быстрое поглощение влаги основанием, благодаря чему продлевается время заглаживания и предотвращается образование трещин из-за усадки. При использовании в качестве грунтовочного состава под самовыравнивающиеся напольные смеси ADMIX MF выравнивает впитывающую способность основания и обеспечивает необходимую удобоукладываемость растворной смеси. Содержание твердых веществ составляет 18 (%), что является крайне высоким показателем для продуктов такой группы.

Грунтовочные составы четвертого типа (ГС 3)

ГС составы данного типа используется для крепление слабых оснований. Необходимо помнить фундаментальное требование нормативной документации и логике строительных работ, а именно — прочность строительного основания должна быть не менее прочности отделочного покрытия и соответствовать требованиям проектной документации. Влияние пористости строительных материалов на прочность и модуль упругости хорошо изучено и по отношению к цементной пасте. Внимание к этой проблеме было определенно еще в середине прошлого века, тогда и начались разработки специальных пропиток повышающих прочность некоторых строительных материалов, в основном растворов и бетонов. Было обнаружено, что заполнение пор тела каким – либо другим специальным материалом может привести к улучшению механических свойств и увеличению долговечности.

Известно, что диаметр пор в матрице из гидратированной цементной пасты изменяется от 40 до более чем 1000 ангстрем. Прочность раствора и бетона значительно повышается, когда в порах этих материалов происходит полимеризация веществ с необходимыми свойствами, необходимого размера молекул. К факторам, влияющих на прочность пористых материалов, относятся общая пористость, размер и форма пор, плотность и степень кристаллизации твердого каркаса. Повышение прочности импрегнированного (пропитанного) раствора и бетона происходит, несомненно, вследствие изменения микроструктуры цементного камня (пасты), когда сводится к минимуму эффект концентраций напряжений, вследствие модификаций зоны контакта цементной пасты с заполнителем.

Повышение жесткости матрицы, вызванное присутствием в порах полимера, уменьшает разницу между модулями упругости матрицы и заполнителя и, таким образом, снижает концентрации напряжений в матрице, проистекающие из – за этой разницы. Сглаживание полимером вершин трещин также приводит к снижению концентраций напряжений в матрице. Трещины в зоне контакта матрицы с заполнителем ослабляют потенциальный вклад заполнителя в прочность бетона. У низкопрочного бетона и раствора более слабое сцепление матрицы с заполнителем. При пропитке это сцепление значительно улучшается, благодаря чему и сокращается разница между вкладом заполнителя в прочность низкомарочного раствора и бетона.

Так сложилось, что в отечественной практике слабые/пылящие основания перед укладкой последующих слоев, в лучшем случае пытаются укрепить с помощью акриловых грунтовочных составов. Это далеко не лучший вариант, в силу того что ГС на таких полимерах не обладают достаточной для таких целей проникающей способностью, а кроме того акриловые полимеры не позволяют достигать результатов по вышеизложенным физическим процессам в материалах. Правильным решением является использование не просто ГС типов 1 или 2, а применение именно пропиток для увеличения прочности и долговечности основания.

В компании МАПЕИ есть большое количество пропиток на основе различных химических соединений. Самым бюджетным и достаточно высоким результатом консолидации слабых оснований обладает продукт на основе силикатов – Prosfas. Эта пропитка представляет собой водный раствор силикатов с низкой вязкостью, что обеспечивает ему высокие проникающие свойства. Prosfas повышает твердость, износостойкость, прочность и морозостойкость бетона, улучшает водонепроницаемость. Prosfas готов к использованию и не требует разбавления водой. Согласно сертификату Федерального агенства воздушного транспорта (ФАВТ) применение пропитки Prosfas увеличивает морозостойкость поверхностного слоя бетона не менее чем в 1,6 раза. Коэффициент сцепления от необработанной поверхности – не менее 80%.

Техника пропитки заключается в необходимом насыщении основания продукта. Крайне важным является высушивание поверхности материала, чтобы удалить из пор способную испаряться воду. Затем вылейте Prosfas на поверхность с помощью лейки или насоса, и равномерно распределите щеткой, кистью или валиком до полного впитывания. Для очень рыхлых или пористых оснований может потребоваться более одного слоя, в этом случае подождите, пока высохнет предыдущий слой. Не допускайте скопления Prosfas на поверхности в виде луж, так как они образуют блестящую плёнку, препятствующую адгезии. Расход материала, естественно, будет зависеть от пористости основания. Достижимая степень пропитки, т.е. ее глубина ее проникновения в основание на практике определяется в основном вязкостью мономера, а также поверхностное натяжение и краевой угол смачивания мономером матрицы. У пропитки Prosfas вязкость приближается к вязкости воды, и достаточно высокая смачивающая способность, поэтому она может проникать на глубину нескольких сантиметров, улучшая когезионные характеристики цементных оснований после высыхания.

Грунтовочные составы четвертого типа (ГС 4)

Грунтовочные составы четвертого типа используются для обеспечения адгезии различных, как правило, выравнивающих или финишных материалов на гладких, плотных основаниях, например, монолитного или сборного железобетона, листовых материалов, типа керамогранит и т.п. ГС 4, представленные на современном отечеством рынке, представляют собой в подавляющем большинстве водную дисперсию синтетических полимеров (в основном акрилатов) и минеральных наполнителей, реже органические составы на эпоксидных вяжущих с возможностью добавления кварцевого наполнителя.

Eco Prim Grip Plus производства МAPEI – это грунтовочный состав без растворителя, состоящая из синтетической смолы в водной дисперсии и заполнителей, высокой адгезией, влагостойкостью и стойкостью к старению. Образует шероховатую поверхность, идеально подходящую для штукатурки, выравнивающих составов и цементных клеев. Таким образом обеспечивается хорошая адгезия с гладкими основаниями и поверхностями с низкой впитывающей способностью. После высыхания материал гарантирует прочное сцепление любой штукатурки, выравнивающих составов и цементных клеев с различными типами оснований, включая бетон, кирпич, камень, гипсокартон, дерево, керамическую плитку, металл, штукатурку и т.д. Eco Prim Grip Plus – это готовый к использованию состав серого цвета, который легко наносится валиком или кистью, является невоспламеняющимся веществом и содержит минимальное количество летучих органических веществ (VOC). Продукт абсолютно безвредный для здоровья человека.

Грунтовочные составы шестого типа (ГС 6)

Материалы данной группы несут на себе функциональную задачу предотвращения коррозии строительных элементов и как правило применяются для обработки бетона,  арматуры и других металлических элементов конструкции, в том числе закладных деталей. ГС данной группы включают в себя множество материалов, состоящих из большого количества пленкообразующих веществ и не меньшего числа используемых в рецептуре пигментов, наполнителей и ингибиторов. Однако по механизму действия все типы антикоррозионных грунтовок различаются на:

  • изолирующие (барьерные);
  • химически активные (пассивирущие, фосфатирующие, протекторные, грунтовки – преобразователи ржавчины).

Механизм действия данных грунтовок относится к одному из нижеизложенных:

  • ингибиторы поверхности раздела, действующие постепенно непосредственно на границе электродной поверхности, где они создают препятствия для поляризации. Эти ИК тормозят анодный или катодные процессы и, соответственно, называются «анодными» или «катодными» ингибиторами;
  • электролитные пленочные ингибиторы, тормозящие стадии электродных реакций, протекающие в диффузионной области или в движущийся жидкости вблизи электродной поверхности. Они тормозят диффузионную полимеризацию и/или химические гомофазные реакции.
  • мембранные ингибиторы, покрывающие поверхность электрода трехмерной пористой пленкой – мембраной, которая состоит из большого числа молекул вещества или полимерного слоя. В этом случае также происходит задержка транспорта веществ и химических реакций в мембранных порах. В результате возникает определенное электрическое сопротивление.

Покрытия, образующиеся в результате действия ингибиторов, должны обладать следующими свойствами [2]:

  • покрытия, должны быть труднорастворимыми и иметь большую толщину, чтобы кислород и коррозионно – активные анионы не проникали а к границе металла;
  • обладать устойчивостью к гидролизу, т.е. проникновение воды и анионов;
  • покрытия, не должны окисляться кислородом или пероксидом водорода;
  • должны создавать необходимую pH среду для пассивации металлических элементов.

По природе действия и свойствам подавляющее количество подобных материалов относится к тонкослойным ЛКМ, которые, как правило являются финишными покрытиями, химически стойкими и наносятся, как правило при новом строительстве. Однако, при ремонте ж/б изделий предполагается не только ингибирование коррозии с последующей защитой арматуры на оставшийся срок эксплуатации изделия, но и восстановление несущей способности ж/б каркаса и защитного слоя бетона. Т.е. наносимый на арматуру продукт ГС не должен снижать адгезию используемого ремонтного материала на основе цементных вяжущих. В таком случае крайне перспективным выглядит использование материалов на основе цемента с введённым в рецептуру ингибиторами коррозии. Данные продукты хорошо защищают арматурный каркас от дальнейшей коррозии, не снижая адгезии ремонтных составов, а иногда и увеличивая данный показатель, что позволяет считать систему ГС/ремонтный материал надежным решением по восстановлению ж/б изделий.

Компания МАПЕИ рекомендует для антикоррозийной защиты арматурных стержней в бетоне и элементов конструкции, а также увеличения адгезии для строительных растворов состав Mapefer 1K. Этот продукт представляет собой однокомпонентный раствор, основанный на порошковых полимерах, цементных вяжущих и ингибиторов коррозии, произведённый в соответствии с формулам, разработанными в исследовательских лабораториях производителя. При смешивании с водой Mapefer 1K становится удобоукладываемым и лёгким в нанесении раствором. После твердения Mapefer 1K приобретает устойчивость к воздействию соляных туманов в соответствии с EN 15183, агрессивных атмосферных газов и водонепроницаемость.

Антикоррозийное действие продукта обеспечивается следующими основными факторами:

  • высокой щёлочностью;
  • отличной адгезией к металлу;
  • наличие ингибиторов коррозии в составе.

Ингибиторы в составе покрытия действуют аналогично антикоррозионным пигментам и останавливают коррозию, препятствуя или замедляя выход электронов или ионов металла, препятствуя доступу протонов и, соответственно, кислороду к поверхности металла.

Грунтовочные составы седьмого типа (ГС 7)

Данные ГС — это составы, в которые входят пигменты, наполнители и связующие, отличающиеся от окрасочных составов меньшим содержанием пигментов. Назначение данных ГС — выровнять «тянущую» способность поверхности, сделать одинаковой ее пористость, усилить сцепление окрасочного слоя с окрашиваемой поверхностью. Обычно данные ГС изготавливаются из материала покрытия путем его разведения. Однако существуют и специальные составы, относящиеся к данным ГС.

Malech это ГС, производства МАPEI, представляет собой тонкодисперсионный состав на основе акриловых смол в водной дисперсии, который, после нанесения на поверхность, обладает лучшей проникающей способностью по сравнению с традиционными грунтовками на водной основе. Malech применяется в качестве грунтовки для поверхностей стен в целом (например, бетона или при ремонте растворами на цементной основе) перед нанесением финишного слоя красками, в качестве регулятора впитывающей способности основания и катализатора адгезии.

Грунтовочные составы пятого и восьмого типов (ГС 5; ГС 8)

Грунтовочные составы данной группы используются для создания разделительного слоя между основанием и наносимым материалом, как правило, в двух случаях:

  • создание финишного полимерного покрытия с помощью системы материалов обладающим высокими адгезионными характеристиками к бетонным основаниям;
  • необходимость применения ГС (праймеров), как связующих составов для обеспечения необходимо сцепления, материалов например, герметиков с основанием конструкции за счет физической и/или химической адсорбции.

В описываемых случаях применение ГС диктуется необходимостью совмещения материалов с различными физико – механическими свойствами контактирующих поверхностей. Например, при использовании некоторых герметиков на битумной основе в деформационных швах бетонных конструкций обязательно применение праймеров. Это вызвано тем, что бетон обладает свойствами гидрофильности, а герметик противоположными свойствами – гидрофобностью.

Другим примером для применения ГС 5 или ГС 8 служит использование праймеров на основе полиуретановых смол, для улучшения адгезии полиуретановых герметиков на впитывающих или невпитывающих основаниях.  Например, Primer M (производство компании MAPEI), представляющая собой  однокомпонентную, готовую к применению грунтовку, применяемую с продуктами на полиуретановой основе Mapeflex PU45, Mapeflex PU40, Mapeflex PU50 SL к невпитывающим поверхностям, таким как металл (железо, сталь, алюминий, медь, оцинкованные листы), керамике, стеклу и окрашенным поверхностям или впитывающим поверхностям, таким как бетон и т.д. Primer M также следует использовать для швов, которые имеют частые и продолжительные контакты с жидкостями или подверженные высоким механическим нагрузкам после герметизации. Необходимость применения ГС (наименование конкретных праймеров) указывается в технических описаниях герметиков и зависит от вида поверхностей, на которые они наносятся.

Также грунтовочные составы этих групп, как отмечено выше, применяются для создания многоцелевых финишных покрытий. У компании МАПЕИ огромное количество системных решений, например для создания финишных полимерных полов. Как одну из иллюстраций можно привести   устройство промышленных износостойких тонкослойных полов с помощью эпоксидного двухкомпонентного состава Mapefloor I 300 SL. Данный состав наносится на бетонное основание с помощью специального эпоксидного двухкомпонентного грунта Primer SN. Этот продукт был специально разработан для улучшения адгезии эпоксидных,  полиуретановых составов и растворов на синтетическом вяжущем, используемых при устройстве полов на бетонном основании, а также для улучшения адгезии самовыравнивающихся составов и/или многослойных систем при устройстве полов на бетонном основании. Конечно, приведенными примерами не ограничивается применение ГС специального назначения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СП 71.13330.2017 — свод правил «Изоляционные и отделочные покрытия», актуализированная редакция СНиП 3.04.01-87, М: 2017
2. А.С. Дринберг, Э.Ф. Ицко, Т.В. Калинская. Антикоррозионные грунтовки СПб.: «НИПРОИНС ЛКМ и П с ОП», 2006г., 168с.