Гипсовые материалы
|
Из гипсовых материалов в строительстве широко применяют гипсокартонные и гипсоволокнистые листы и панели, декоративные и акустические гипсовые изделия, гипсобетонные изделия, сухие смеси для отделочных работ. Гипсокартонные листы (ГКЛ) включают гипсовый сердечник, поверхности которого, кроме торцевых ребер, во время изготовления облицовывают картоном (рис. 11.56). Картонные поверхности листов пригодны для наклеивания обоев, декоративных пленок или покраски без дополнительной подготовки. ГКЛ применяют для облицовки (сухой штукатурки) стен, устройства перегородок, подвесных потолков, огнезащиты конструкций, ограждения коммуникационных шахт, изготовления декоративных и звукопоглощающих изделий. Они подразделяются в зависимости от свойств и области применения на виды: обычные (ГКЛ); с повышенной сопротивляемостью воздействию открытого пламени (ГКЛО); влагостойкие (ГКЛВ); влагостойкие с повышенной сопротивляемостью воздействию открытого пламени (ГКЛВО). Влагостойкий материал производят с добавкой гранул силикона, а огнестойкий - стекловолокна. Изделия первых двух групп применяют в зданиях с сухим и нормальным влажностными режимами, вторых (ГКЛВ и ГКЛВО) - кроме того, в зданиях с влажным и мокрым режимами. В этих случаях их необходимо защищать с лицевой поверхности водостойкими покрытиями (красками, шпаклевками, плиткой, пленками) и предусматривать в помещениях вытяжную вентиляцию. Водопоглощение листов ГКЛВ и ГКЛВО не должно быть более 10%.  Облицовка конструкций листами ГКЛО и ГКЛВО позволяет повысить их предел огнестойкости. Их целесообразно применять в помещениях с повышенной пожарной опасностью. Сопротивляемость листов ГКЛО и ГКЛВО воздействию открытого пламени должна быть не менее 20 мин. По внешнему виду и точности изготовления листы подразделяют на группы А и Б. Листы должны иметь прямоугольную форму в плане. Отклонение от прямоугольности не должно быть более 3 мм для листов группы А и 8 мм - группы Б. Размеры листов, мм: длина - 2000-4000 с шагом 50, ширина - 600; 1200; толщина - 6,5; 8; 9,5; 12,5; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 24,0. Разрушающая нагрузка при испытании гипсокартонных листов на изгиб при пролете 350 мм изменяется в зависимости от толщины листов для продольных образцов в пределах 125-490 Н, поперечных - 54-136 Н. Кроме обычных, производят облегченные, поризованые, высокопрочные гипсокартонные листы. Высокопрочные листы имеют повышенную толщину - 16-18 мм, среднюю плотность 750-800 кг/м3, прочность не менее 8 МПа. Их армируют штапельным волокном. На основе гипсокартонных листов изготавливают облицовочные панели, оклеенные полимерными пленочными материалами (полипленом, пенопленом и др.). Гипсоволокнистые листы, в отличие от гипсокартонных, армируют не картоном, а равномерно размещенными в толще листов волокнами. Волокнистым сырьем служит преимущественно распушенная бумажная макулатура. Главное преимущество гипсоволокнистых листов по сравнению с гипсокартонными - более высокая прочность. Они имеют лучшую гвоздимость, сохраняют форму при высыхании и увлажнении в жаркую и холодную погоду, имеют высокую звукоизолирующую способность, принадлежат к группе негорючих материалов, хорошо обрабатываются различными инструментами, а также легко обклеиваются обоями, цветным пластиком, фанеруются. Их использование обеспечивает хороший микроклимат в жилых помещениях. Применяют гипсоволокнистые листы в тех же случаях, что и гипсокартонные. Их подразделяют на обычные (ГВЛ) и влагостойкие (ГВЛВ). Минимальный предел прочности гипсоволокнистых листов при изгибе в зависимости от их толщины (10-20 мм) изменяется от 6 до 4,5 МПа. Кроме гипсоволокнистых листов изготавливают также гипсоволокнистые плиты, используемые как доски подоконников, элементы встроенной мебели и перегородки. Находят также применение как отделочные материалы гипсовые литые и прессованные мраморовидные и гипсостружечные плиты. Акустические гипсовые литые звукопоглощающие плиты состоят из гипсового перфорированного экрана, креповой бумаги или ткани, звукопоглотителя и фольги (рис. 11.57). Как звукопоглотители используют теплоизоляционные плиты из стеклянного штапельного волокна, минеральной ваты марок 50-125, а также перлитовый песок. Для повышения прочности и огнестойкости гипсовый экран армируют рублеными стеклянными волокнами, оцинкованной алюминиевой проволокой и другими нержавеющими материалами.  На ребрах плит имеются с двух взаимно перпендикулярных поверхностей уступы, а с других сторон - выступы для опирания. Для крепления к конструкциям в плитах предусмотрены специальные закладные элементы. К гипсобетонам относят бетоны, полученные с применением гипсовых вяжущих и неорганических или органических заполнителей. Из гипсобетонов изготавливают различными способами стеновые камни, блоки, панели, предназначенные, в основном, для устройства внутренних стен и перегородок. Область применения таких бетонов ограничена, главным образом, из-за их недостаточной водостойкости. При получении гипсобетонов могут быть использованы практически все разновидности вяжущих на основе сульфата кальция. Наиболее широкое применение находит строительный гипс, представляющий собой преимущественно β-полуводный сульфат кальция. Высокая скорость твердения и набора прочности гипсовыми вяжущими позволяет при производстве изделий эффективно использовать конвейерные технологии. Твердение гипсобетона на строительном гипсе в течение 1-2 ч. позволяет обеспечить 35-40% от конечной прочности, которая достигается в естественных условиях через 5-7 сут. Применение сушки ускоряет набор конечной прочности до 6-10 часов. Благодаря такой скорости твердения готовые изделия могут извлекаться из форм через 20-40 мин. Серьезными недостатками изделий на основе строительного гипса из него являются наряду с низкой водостойкостью (Кр=0,3-0,45), повышенные усадка и повышенная ползучесть (особенно во влажных условиях). Получение гипсобетонов с более высокой прочностью и водостойкостью возможно при применении высокопрочного гипса, эстрих-гипса, ангидритовых вяжущих. Наиболее перспективны для получения гипсобетонов, способных твердеть как в воздушно-сухих, так и воз-душно-влажных условиях, гипсоцементнопуццолановые (ГЦПВ) и гипсошлакоцементнопуццолановые (ГШЦПВ) вяжущие. Для получения конструкционных гипсобетонных изделий предпочтительнее использовать минеральные заполнители, так как органические не способны создавать достаточно жесткий каркас для восприятия усадочных напряжений при высыхании изделий. Гипсобетоны на органических заполнителях широко используются при получении изделий для возведения низкоэтажных зданий. В качестве заполнителей используются макулатура, древесная фибра, льняная костра и др. Наибольшее распространение получили гипсобетоны на древесных опилках и стружке. При условии применения вяжущего одного вида и активности, а также заполнителей определенного качества, прочность гипсовых бетонов определяется водогипсовым (или гипсоводным отношением) отношением (рис. 11.58).  Сравнительно низкие значения прочности гипсобетонов во многом обусловлены высокой водопотребностью вяжущих (для строительного гипса - 50-70%, высокопрочного - 30-40%), учитывая, что для гидратации полуводного гипса теоретически необходимо лишь 18,6% воды. В результате твердения образуется структура, имеющая значительную пористость (40-60% и более). Увеличение водогипсового отношения вместе с возрастанием пористости и снижением прочности бетонных изделий требует повышенных расходов тепла на сушку изделий. Водогипсовое отношение зависит от вида гипсового вяжущего, температуры воды затворения, а также метода формования изделий. Для литых гипсобетонных смесей требуемое В/Г составляет 0,55-0,75, соответственно расход вяжущего находится в пределах 800-1000 кг/м3. Эффективным для гипсобетонов является использование жестких смесей, уплотненных вибрированием или сочетанием вибрирования с прокатом, прессованием, штампованием. Такие гипсобетонные смеси получают при В/Г=0,4-0,5, при этом расход вяжущего составляет 400-450 кг/м3. При использования пластифицирующих добавок гидрофилизирующего действия - ЛCT, УПБ и др. водопотребность гипсобетонной смеси снижается на 10-15%, а суперпластификаторов С-3 и др. - на 15-25%. Интенсивность твердения гипсобетонов зависит, в основном, от скорости твердения вяжущего, она определяется также влажностью окружающей среды и интенсивностью влагоотдачи. При нормальных условиях нарастание прочности наиболее интенсивно происходит в начальный период (1-1,5 ч. от момента затворения), в течение которого изделия набирают до 35-40% конечной прочности; за последующие 20-24 ч прочность повышается незначительно, увеличение прочности до 60% происходит после достижения влажности 2-3%. Максимальная прочность гипсобетонов наблюдается при достижении воздушно-сухого состояния, при этом наиболее эффективно применение искусственного высушивания. На основе строительного гипса получают бетоны с прочностью 5-10 МПа. Использование высокопрочного гипса, ангидритового вяжущего и эстрих-гипса позволяет повысить прочность до 20 МПа. Прочность бетонов при использовании смешанных ГЦП и ГШЦП вяжущих на основе строительного гипса - 7,5-20 МПа, на основе высокопрочного гипса - 15-40 МПа. Значительное влияние на прочность гипсобетонов оказывают качество и природа заполнителей. Так, при увеличении крупности песка возможно повышение прочности на 20-30%. Гипсобетоны на легких заполнителях характеризуются средней плотностью от 1200 до 1700 кг/м3, при использовании перлита плотность значительно ниже - 400-650 кг/м3. В зависимости от применяемого сырья гипсобетоны на органических заполнителях имеют среднюю плотность от 400-500 (бумажное волокно, костра) до 1100-1300 кг/м3 (опилки, камыш). Прочность таких материалов 2,5-7,5 МПа при использовании строительного гипса и ангидритового вяжущего и 3,5-10 МПа - на основе ГЦПВ. Коэффициент размягчения гипсобетонных изделий на строительном и высокопрочном гипсе находится в пределах 0,3-0,45 и практически не зависит от вида заполнителя. Увеличение количества заполнителя приводит, в основном, к снижению водостойкости изделий. Использование ангидритовых вяжущих и эстрих-гипса в гипсобетонных изделиях позволяет увеличить коэффициент размягчения до 0,5. Наибольшее значение коэффициента размягчения (0,65 и выше) достигается при применении ГЦПВ и ГШЦПВ. Макропористая структура гипсобетона, определяющая высокую степень его водонасыщения, способствует пониженной морозостойкости этого материала. Гипсобетоны на строительном гипсе выдерживают без разрушения около 10-15 циклов, морозостойкость несколько повышается с применением вяжущих, способных образовать более прочную структуру - высокопрочного гипса, ангидритового вяжущего, эстрих-гипса. Использование водостойких гипсовых вяжущих (ГЦПВ, ГШЦПВ) позволяет повысить морозостойкость бетонов до 40-45 циклов. Повышения морозостойкости гипсобетонов можно также достичь снижением водопотребности смеси за счет различных технологических приемов. Долговечность гипсобетонов повышается при увеличении плотности и применении гидрофобизующих добавок. Повышенная ползучесть гипсобетонов, в основном, определяется теми же причинами, что и пониженная водостойкость. Пластические деформации образцов при длительном действии нагрузки проявляются и значительно возрастают при увеличении влажности (даже незначительном до 0,5-1%). Замена гипсового вяжущего на ГЦПВ и ГШЦПВ приводит к снижению ползучести и приближению ее к значениям, характерным для цементных бетонов. Снижению ползучести гипсобетонов способствуют также предохранение изделий от увлажнения и использование гидрофобизующих добавок. Применение стальной арматуры для армирования гипсовых изделий затруднено вследствие существенного различия коэффициентов термического расширения стали и гипса, высокой пористости гипсового камня и недостаточной его пассивирующей способности. Гипсовый камень образует при твердении среду, приближающуюся к нейтральной, что не защищает стальную арматуру от коррозии. В качестве арматуры гипсобетонных изделий перспективны минеральные и полимерные волокнистые материалы. В бетонах на ГЦПВ и ГШЦПВ арматура корродирует меньше, однако при использовании и этих вяжущих необходимо применять защитное покрытие арматурной стали. |
