3.1.  ΕΙΣΑΓΩΓΗ

1.  Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα συνδέσεων δια μέσου συγκολλητικών ουσιών στις κατασκευές

Κατασκευές είτε από οπλισμένο σκυρόδεμα είτε μεταλλικές όπως κτήρια γέφυρες αποτελούν στις μέρες μας μια από τις μεγαλύτερες εμπορικές αγορές για συνδετικές/ συγκολλητικές και στεγανοποιητικές ουσίες.

Στο παρελθόν, η σύνδεση/ συγκόλληση και η σφράγιση των παραδοσιακών συνήθων δομικών υλικών /στοιχείων (όπως κεραμίδια, οπτόπλινθων, υλικών διακόσμησης) γινόταν το τσιμέντο, ασβεστοκονίαμα και φυσικές κόλλες. Μετά τον 2^ο παγκόσμιο πόλεμο, αναπτύχθηκαν νέα σύνθετα υλικά προηγμένων ιδιοτήτων όπως πλαστικά, αφροί μόνωσης, ξύλινα πανέλα (μοριοσανίδες, ινοσανίδες, κόντρα πλακέ) καθώς επίσης πλήθος από νέες συνθετικές πρώτες ύλες για διακοσμητικά στοιχεία (εσωτερικού χώρου: κορνίζες / γύψινα, προφίλ, σοβατεπί, μπάσκια, φουρούσια, ροζέτες, φωλιές, κ.α.). Η ανάπτυξη και η διάθεση στην αγορά των παραπάνω δομικών και μη στοιχείων οδήγησε στην δημιουργία νέων υλικών και τεχνικών συγκόλλησης / σύνδεσης και σφράγισης. Στις μέρες μας η ανάγκη για γρήγορη, εύκολη και χαμηλού κόστους ανέγερση των οικοδομών οδηγεί σε νέες τεχνικές κατασκευής όπως προκατασκευασμένα δομικά στοιχεία, στέγες, χωρίσματα. Έχει διαπιστωθεί ότι το κόστος της κατασκευής μειώνεται με την χρήση προκατασκευασμένων δομικών στοιχείων, των οποίων η σύνδεση θα πρέπει να γίνεται εύκολα και σχετικά γρήγορα. Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας είναι ότι οι σύγχρονες τεχνικές σύνδεσης επιτρέπουν τη δομική συγκόλληση στοιχείων σκυροδέματος στο σκυρόδεμα, μετάλλων στο σκυρόδεμα, με χρήση εποξειδικών συστημάτων ή με κατάλληλα τροποποιημένων με βελτιωτικά συνδετικές κονίες τσιμέντου (τσιμεντοκονιάματα).

1.  Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα συνδέσεων δια μέσου συγκολλητικών ουσιών στις κατασκευές

Η σύνδεση δομικών και μη στοιχείων προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα έναντι των άλλων τεχνικών συναρμολόγησης, ενώ έχει και μειονεκτήματα, όπως θα δούμε παρακάτω:

1.1.  Πλεονεκτήματα σύνδεσης δια μέσου συγκολλητικών ουσιών

Τα πλεονεκτήματα των συγκολλητικών ουσιών έναντι των συμβατικών μεθόδων σύνδεσης είναι:

ð      Μόνον με τις συγκολλητικές ουσίες επιτυγχάνεται η σύνδεση ανόμοιων υλικών, π.χ. γυαλί ή μέταλλο στο σκυρόδεμα, πλαστικών στο ξύλο ή σε μεταλλικές επιφάνειες, αφρών μόνωσης σε όλα τα άλλα υποστρώματα. Έτσι με την κατάλληλη επιλογή συστήματος συγκόλλησης επιτυγχάνεται η σύνδεση διαφορετικών υλικών μεταξύ τους σε οποιονδήποτε συνδυασμό: σκυρόδεμα, μέταλλα, ξύλο, πέτρες, ασβεστολιθικές πλάκες, υλικά αφρού, γυαλί, κεραμικά, ελαστικά, πλαστικά και γενικά σύνθετα υλικά. Μεταλλικοί σύνδεσμοι όπως βίδες, καρφιά, μπουλόνια χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις σύνδεσης άκαμπτων δομικών στοιχείων και σε περιπτώσεις όπου επιτρέπεται η διάτρηση των υπό σύνδεση επιφανειών.

ð      Για την επικόλληση/ σύνδεση μεγάλων επιφανειών συνιστάται η χρήση συγκολλητικών ουσιών, με εφαρμογή της συγκολλητικής ουσίας σε όλη την επιφάνεια των υπό σύνδεση στοιχείων. Με αυτόν τον τρόπο διασφαλίζεται η ομοιογενής κατανομή των τάσεων σε όλη την επιφάνεια των δομικών στοιχείων. Αντίθετα η σύνδεση μεγάλων επιφανειών με άλλες τεχνικές όπως χρήση καρφιών, βιδών, ηλεκτροσυγκόλλησης πραγματοποιείται με γραμμική και περιοδική σύνδεση. Βασικό μειονέκτημα της γραμμικής και περιοδικής σύνδεσης είναι η συγκέντρωση τάσεων στα σημεία ραφής και σύνδεσης αντίστοιχα (βλέπε σχήμα 1).

ð      Αποτελούν τον μοναδικό τρόπο δημιουργίας και διαμόρφωσης πολυστρωματικών πανέλων, διπλών παραθύρων, υδατοστεγανών οροφών και συγκόλλησης μεμβρανών αδιαβροχοποίησης οροφής κ.λ.π.

ð      Οι κολλήσεις με την χρήση συγκολλητικών ουσιών δημιουργούν επιφάνειες λείες και επίπεδες, αντίθετα με τις συμβατικές μεθόδους όπου η ύπαρξη είτε καρφιών, περικοχλίων, κ.λ.π. δημιουργεί μη επίπεδες επιφάνειες. Κατά συνέπεια ο σχεδιασμός των κατασκευών βελτιστοποιείται. Παραδείγματος χάριν, στην αρχιτεκτονική, η χρήση του γυαλιού ως δομικό υλικό σε προσόψεις κτιρίων (υαλοψηφίδες) επιτρέπει τον σχεδιασμό λείων και συνεχών επιφανειών άνευ ραφών.

ð      Δεν απαιτείται διάτρηση της προς κόλληση επιφάνειας όπως θα γινόταν με τις συμβατικές συνήθης μεθόδους συγκόλλησης (κάρφωμα κ.λ.π.), οπότε αποφεύγονται τυχόν αστοχίες των υλικών λόγω συγκέντρωσης και ανομοιόμορφης κατανομής των τάσεων στην περιοχή των διατρήσεων.

ð      Η χρήση συγκολλητικών ουσιών για την σύνδεση δομικών στοιχείων έχει ως τελικό αποτέλεσμα τα δομικά στοιχεία να συμπεριφέρονται ως ενιαίο σώμα, με συνέπεια μεγαλύτερες μηχανικές αντοχές από ότι το άθροισμα των μηχανικών αντοχών καθενός δομικού στοιχείου ξεχωριστά.

ð      Το κόστος συναρμολόγησης δομικών ή μη στοιχείων με χρήση συγκολλητικών ουσιών είναι πολύ χαμηλότερο σε σχέση με αυτό των μηχανικών μεθόδων συναρμολόγησης. Τα εργαλεία εφαρμογής των συγκολλητικών ουσιών είναι επίσης πολύ χαμηλότερου κόστους, ενώ η εφαρμογή τους γίνεται συνήθως χειρονακτικά (με το χέρι).

ð      Μερικές συνδετικές κονίες καθώς επίσης και μεγάλου πάχους στρώματα συγκολλητικών ουσιών μη συρρικνώσιμα κατά την διάρκεια της ξήρανσης τους οπότε έχουν την δυνατότατα να λειτουργήσουν ως πληρωτικά υλικά κενών παρέχοντας παράλληλα και μικρή ανύψωση της επιφάνειας (βλ. Σχήμα 2). Η παραπάνω ιδιότητα είναι πολύ σημαντική στην επικόλληση κεραμικών πλακιδίων ή μεγάλων μη επίπεδων επιφανειών σκυροδέματος, ή στην πάκτωση μεταλλικών στοιχείων στο σκυρόδεμα.

ð      Τα συγκολλητικά επιστρώματα (π.χ. εποξειδικά) παρέχουν προστασία έναντι της διάβρωσης, είναι μονωτικά, σε αντίθεση βέβαια με μερικά συγκολλητικά επιστρώματα τα οποία είναι ηλεκτρικά αγώγιμα και χρησιμοποιούνται κυρίως ως αγώγιμα δάπεδα σε κτίρια ηλεκτρονικών υπολογιστών και νοσοκομεία.

ð      Ανάλογα την χημική σύσταση τους, μπορεί να παρέχουν αδιαβροχοποίηση της επιφάνειας εφαρμογής τους. Για παράδειγμα, επιστρώματα τύπου PU ή συγκολλητικά από καουτσούκ παρέχουν στεγανοποίηση κάτω από το υλικό επικάλυψης του δαπέδου. Η αδιαβροχοποίηση του δαπέδου κρίνεται αναγκαία πριν την κάλυψη του με κεραμικά πλακίδια, σε μπάνια και βοηθητικούς χώρους.

1.2. Μειονεκτήματα σύνδεσης δια μέσου συγκολλητικών ουσιών

ð      Προκειμένου να επιτευχθεί η επαρκής συνάφεια μεταξύ των προς σύνδεση δομικών υλικών, οι επιφάνειες θα πρέπει να είναι καθαρές και στεγνές, σχετικά επίπεδες. Οι παραπάνω απαιτήσεις είναι συχνά δύσκολο να ικανοποιηθούν στην κατασκευή, όταν οι εργασίες θα πρέπει να πραγματοποιηθούν σε εξωτερικούς χώρους.

ð      Η αντίσταση στην θερμοκρασία των συγκολλητικών δομικών στοιχείων έχει όριο τους 100^oC για τα εποξειδικά συγκολλητικά, και 70^oC για θερμοπλαστικά συγκολλητικά όπως αυτά του βυνυλίου και του νεοπρενίου. Τα όρια αυτά είναι συνήθως επαρκή για εξωτερική χρήση των παραπάνω συγκολλητικών ουσιών. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες συνήθως επικρατούν σε εξωτερικές σκούρες επιφάνειες πανέλων πρόσοψης με νότιο προσανατολισμό, όπου η θερμοκρασία κυμαίνεται στους 70-80^oC σε πολύ ζεστές κλιματολογικά χώρες. Υπάρχουν περιπτώσεις όπου οι συγκολλητικές ουσίες αρχίζουν να μαλακώνουν στους 60-70^oC. Μόνο τα τσιμεντοκονιάματα ή τα ασβεστοκονιάματα μπορούν να αντέξουν σε υψηλές θερμοκρασίες 300-400^oC λόγω της ορυκτολογικής τους σύνθεσης.

ð      Σε μερικές συγκολλητικές ουσίες, όπου απαιτείται χημική αντίδραση για την σκλήρυνση τους, ο χρόνος πήξης και πλήρους σκλήρυνσης τους είναι περίπου 10-15 ώρες σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Για παράδειγμα όταν χρησιμοποιούνται εποξειδικές συγκολλητικές ουσίες δύο συστατικών, κατά την διάρκεια της σκλήρυνσης τους απαιτείται εξωτερική στερέωση και σταθεροποίηση των προς επικόλληση επιφανειών μέχρι την πλήρη σκλήρυνση της συγκολλητικής ουσίας.

ð      όταν υπόκεινται σε δοκιμές γήρανσης, αντοχής στο νερό, στην θερμότητα, και γενικότερα σε κύκλους ψύξης – θέρμανσης, η ανθεκτικότητα των δεσμών συγκόλλησης περιορίζεται σε 10-15 χρόνια για ορισμένα προτυποποιημένα συγκολλητικά, παρ ’όλα αυτά τα εποξειδικά συγκολλητικά έχουν δείξει ανθεκτικότητα ως και 50 χρόνια σε κατασκευές οπλισμένου σκυροδέματος όπως προκατασκευασμένες γέφυρες σκυροδέματος.

ð      Τα στοιχεία τα οποία πρόκειται να συνδεθούν δια μέσου συγκολλητικών ουσιών θα πρέπει να έχουν κατάλληλο σχεδιασμό. (βλ. Σχήμα 3). Επιπρόσθετα, πλευρικά των συνδέσεων και στις ραφές των υλικών σύνδεσης θα πρέπει να λαμβάνονται πρόσθετα μέτρα για την αποφυγή της διείσδυσης του νερού από το περιβάλλον χώρο. Είναι γνωστό το νερό προκαλεί πρόωρη φθορά και καταστροφή της συγκόλλησης όταν αυτό διεισδύει στην διεπιφάνεια σύνδεσης των δομικών στοιχείων.