Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Гипсосодержащие штукатурки

Гипс широко распространен в земной коре в виде гипсового камня (CaSO4-2H2O) и в безводной форме - ангидритового камня (CaSO4). Доступность обусловила применение гипса в качестве строительного материала на протяжении многих столетий.

В зависимости от технологии переработки получают следующие виды гипса с различным содержанием воды:

  • полугидрат сульфата кальция CaSO4-0,5H2O (а-полугидрат — автоклавный гипс, p-полугидрат - штукатурный) производится обжигом при температуре от 100 до 180 °С. Большими плотностью и прочностью отличается а-полугидрат. После затворения с водой он очень быстро схватывается и твердеет, вновь образуя дигидрат сульфата кальция;
  • ангидрит III (CaSO4) образуется при температурах обжига между 160 и 300 °С. Он содержит следы воды, медленно реагирует с водой, но тем не менее отверждается;
  • ангидрит II получают при температурах от 300 до 800 °С. Для его гидратации требуется добавка инициатора схватывания, например извести или портландцемента;
  • ангидрит I образуется при температурах от 900 до 1200 °С, при этом происходит частичное разложение на СаО и SO3 (высокотемпературный ангидрит).

Классификация гипсов на полугидратные или ангидритные практически невозможна, так как технические гипсы почти всегда являются смесью различных фаз. В зависимости от происхождения гипсового сырья, температуры и продолжительности обжига, а также технологии процесса образуются смеси. Они отличаются, главным образом, скоростью регидратации. Путем смешения различных фаз гипса получают марки, которые и определяют их область применения.

В зависимости от состава, свойств и возможного применения различают следующие основные марки гипсов:

  • отделочный — p-полугидрат, состоит примерно из 80 % p-полугидрата и 20 % ангидрита III, тонкоизмельченный, отличается относительно коротким средним временем начала отверждения. Применяется для изготовления гипсовых изделий (специальные строительные гипсы), гипсокартонных плит, гипсовых элементов, а также для выполнения отделочных и формовочных работ;
  • штукатурный — смешанный многофазный, содержит небольшое количество дигидрата, примерно 30 % полугидрата, примерно 20 % ангидрита III и 50 % ангидрита II; отличается относительно ранним началом отверждения, но длительным по времени, удобен в работе. Применяется в основном для штукатурных составов машинного нанесения;
  • формовочный (жесткий) - а-гипс, производится по автоклавной технологии, обладает высокой прочностью;
  • строительные - состоят из смесей отделочных и штукатурных гипсов, в которые вводятся вспомогательные вещества. Например, в гипсовые штукатурки добавляют замедлители и наполнители, в гипсовые машинного нанесения - пластификаторы, замедлители, наполнители, в гипсовые смеси для приклеивания гипсокартонных плит — полимеры, в расшивочные, шпаклевочные гипсовые смеси - замедлители, полимеры, ПАВ и др.

Гипсовые растворы в зависимости от типа и количества веденных извести или песка подразделяются на гипсопесчаные, гипсоизвестковые или и шестково-гипсовые смеси.

Основные преимущества гипсосодержащих составов: высокие прочность и твердость; время схватывания можно регулировать в широком диапазоне смешиванием сортов гипса со вспомогательными добавками; относительно низкая теплопроводность (изолирующее действие важно для штукатурок и гипсокартонных плит); низкая звукопроводность; высокая паропроницаемость; хорошая химическая стойкость и огнестойкость; широкая область применения и невысокая стоимость.

Недостатки гипсосодержащих составов. Основным недостатком следует считать низкую водостойкость, обусловленную относительно высокой растворимостью гипса (примерно 2,5 г на 1 л воды). Уже небольшое повышение влажности гипсовых продуктов ведет к существенной потере прочности. При длительном воздействии повышенной влажности из-за относительно большой растворимости и последующей рекристаллизации происходит его разрушение. Поэтому гипсовые продукты в чистом виде не применяются для наружных работ.

Наряду с этим необходимо обратить внимание на их несовместимость с гидравлическими отверждающимися вяжущими. Так, не допускается применение цементных растворов без соответствующих добавок по гипсовым основам из-за возможного их разрушения, что приводит к нарушению целостности конструкции.

Влияние полимеров Виннапас на основные свойства гипсосодержащих составов. Наиболее характерными показателями гипсосодержащих составов является прочность на растяжение при изгибе и прогиб затвердевших покрытий. Приведенные в табл. 17 результаты испытаний показывают, что в чисто гипсовых растворах (рецептура А) при содержании полимера Виннапас 4 % не достигается заметного повышения прочности на растяжение при изгибе и увеличения прогиба. Снимки на растровом электронном микроскопе свидетельствуют о том, что в таких растворах с очень пористой кристаллической решеткой не образуется достаточного количества доменов смолы из дисперсионного порошка. Достичь существенного улучшения качества можно только увеличением содержания полимера в составе.

Для определения указанных показателей использовались призмы размером 160x40x40 мм, выдержанные 28 сут в обычных климатических условиях.

С добавкой уже 2 % дисперсионного порошка в гипсопесчаный раствор существенно улучшаются свойства, из них прежде всего следует назвать технологичность переработки. Снимки на электронном микроскопе позволяют увидеть имеющиеся в этом случае домены смолы, которые работают как органическое связующее и обусловливают улучшение свойств гипсопесчаного раствора. Результаты, приведенные в табл. 17 по рецептуре В, показывают, что с ростом дозировки дисперсионных порошков можно достичь значительно более высокую прочность на изгиб и деформативность. Уже при 2 % дисперсионного порошка Виннапас R1 551 Z прочность на растяжение при изгибе возрастает более чем на 50 %, а прогиб - многократно.

Модифицированные порошками гипсопесчаные растворы отличаются от модифицированных значительно большими показателями адгезии как к органическим, так и к неорганическим основам (рис. 12). Кроме того, как показали опыты, после кратковременного и сквозного смачивания покрытия из состава, модифицированного порошком Виннапас, сохраняется прочность и адгезия к основе.

Следует заметить, что введение порошков Виннапас в гипсопесчаные растворы приводит лишь к незначительному замедлению схватывания. Скорость капиллярного водопоглощения несколько понижается, однако значительного уменьшения водопоглощения в целом не происходит, хотя и отмечается существенное улучшение водостойкости.

Влияние порошков Виннапас на гипсоизвестковые составы. Добавки порошков Виннапас улучшают свойства как гипсопесчаных составов, так и гипсоизвестковых систем, которые преимущественно применяются как штукатурки для стен. Наряду с улучшением технологичности и повышением прочности на растяжение при изгибе и деформативности (табл. 18) значительно повышается адгезия к самым различным основам (табл. 19). Во многих случаях нанесение гипсоизвесткового раствора на вертикальные поверхности становится возможным только после введения полимеров.

Как показали исследования, количество вводимого порошка полимера в гипсоизвестковую штукатурку должно быть более 2 %. Только тогда увеличивается прочность при изгибе и деформативность.

Определение капиллярного водопоглощения гипсоизвестковых составов показывает, что добавка дисперсионного порошка Виннапас RI 551 Z резко снижает водопоглощение. Этот эффект отчетливо выражен при вводе 2 % RI 551 Z. С увеличением дозировки водопоглощение снижается еще в большей степени. Благодаря сильному долговременному гидрофобному действию использование в гипсоизвестковых системах порошка Виннапас RI 551 Z позволяет получать штукатурки даже для наружного применения.

Преимущества гипсосодержащих составов с дисперсионными порошками Виннапас: повышение водостойкости; увеличение адгезии к самым разнообразным основам; повышение прочности на сжатие и изгиб; повышение деформативности; улучшение технологических свойств при переработке; повышение сопротивления истиранию; сохранение хорошей паропроницаемости; замедление сроков схватывания.

На основании полученных результатов в качестве гипсосодержащих штукатурок можно рекомендовать составы, приведенные в табл. 20.

Е. К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси. К, 2000

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики