Сухие модифицированные гипсобетонные смеси

Применение гипсовых вяжущих в строительстве имеет тысячелетнюю историю, начавшуюся еще до нашей эры. Гипсовые вяжущие традиционно использовали в Древнем Египте, Персии, Риме, Греции при возведении зданий и сооружений, многие из которых сохранились до наших дней.

Мировое потребление природного гипса в 2005 г. превысило 110 млн. т, а синтетического достигло 200 млн.

 

 

т. Крупнейшими потребителями и производителями природного гипса являются страны Северной Америки, Юго-Восточной Азии и Западной Европы.

Использование составов на основе гипсовых вяжущих обусловлено во многом совокупностью положительных свойств, присущих только данной группе вяжущих. В первую очередь это отсутствие усадочных деформаций, быстрый набор прочности, хорошие тепло- и звукоизолирующие свойства, хорошая огнестойкость. Так как применение составов ориентировано в основном на производство внутренних работ, то к привлекательным свойствам добавляются также хорошие экологические характеристики и высокая паропроницаемость.

Для России широкое использование гипсовых вяжущих при возведении и отделке зданий и сооружений особенно актуально, так как: половина запасов мировых разведанных месторождений гипса находится на территории России; стоимость производства гипсового вяжущего более чем в 5 раз ниже стоимости производства цемента; на тонну продукции при производстве гипса расход энергии до 6 раз меньше, чем при производстве одной тонны цемента; использование материалов на основе гипсовых вяжущих создает более комфортные условия для пребывания человека в помещении в различных климатических зонах при большом диапазоне изменения температурно-влажностных параметров; сроки производства работ с использованием бетонов и растворов на основе гипсовых вяжущих в несколько раз ниже, чем при работе с аналогичными материалами на основе портландцемента.

Однако несмотря на многовековой опыт использования и высокие потребительские свойства современное применение в составах сухих строительных смесей наиболее доступного в России гипсового вяжущего в-полугидрата ограничивается штукатурками и шпаклевками для помещений с нормальным режимом эксплуатации. В основном это связано с тем, что составы имеют низкую водостойкость и невысокие прочностные характеристики. Как правило, коэффициент размягчения для таких составов не превышает 0,4, а прочность при сжатии 4–6 МПа.

Повышение водостойкости материалов на основе гипсовых вяжущих до уровня материалов на основе гидравлических вяжущих означало бы существенное расширение области применения данных составов, а в сочетании с преимуществами гипсовых вяжущих составы на их основе представили бы серьезную конкуренцию составам на основе портландцемента.

Низкая водостойкость материалов на основе гипсовых вяжущих определяется, прежде всего, достаточно хорошей растворимостью двуводного гипса в воде, а также значительной пористостью затвердевших растворов и бетонов на основе гипсовых вяжущих. Исходя из этого, основными направлениями повышения водостойкости данных составов является снижение растворимости двуводного гипса и пористости материала с одновременным закрытием пор для пред-отвращения доступа воды внутрь материала. Поэтому при проектировании состава используют компоненты, обеспечивающие максимально возможную водостойкость без снижения других строительно-технологических характеристик. Это достигается, в первую очередь, применением в качестве вяжущего ангидрита, б-полугидрата или совместного использования смеси ангидрита и -полугидрата. Такой выбор связан с более плотной структурой и более низкой водопотребностью данных гипсовых вяжущих по сравнению с гипсом - полугидратом. Правильно подобранный гранулометрический состав заполнителей и наполнителей также способствует снижению пористости затвердевшего раствора. Более плотная структура материала достигается и при использовании суперпластификаторов и пеногасителей, а использование гидрофобизирующих добавок и редиспергируемых порошков сополимеров винилацетата и акрилата препятствует распространению воды через поры.

Для снижения растворимости гипса используют добавки, при взаимодействии с которыми гипс образует соединения с более низкой растворимостью, чем у двуводного гипса. В качестве таких добавок производители чаще всего используют вещества, имеющие общий ион с сульфатом кальция, либо гидравлические вяжущие совместно с активными минеральным добавками.

При правильном проектировании состава удается существенно повысить водостойкость материалов на основе гипсовых вяжущих и довести коэффициент размягчения до 0,4–0,6. Однако практическое использование данных положений сопряжено с такими сложностями, как ограниченные объемы производства гипса -полугидрата и ангидрита, высокая стоимость используемых полимерных добавок, а также уменьшение прочности при использовании добавок, снижающих растворение гипса.

Одним из путей практического решения проблем прочности и водостойкости бетонов и растворов на основе гипсовых вяжущих является использование модификаторов гипсовых вяжущих серии МГ, разработанных в лаборатории «Новых строительных материалов и технологий» нашего университета.

Модификаторы гипсовых вяжущих представляют собой сочетание минеральных и органических компонентов, оптимизированных по составу и подвергнутых специальной обработке. Принцип действия данных модификаторов основан на создании условий для образования водоустойчивых соединений и формирования более плотной структуры и высокой дисперсности новообразований твердеющей системы при низком содержании воды.

Использование гипсовых вяжущих на основе в-полугидрата в сочетании с модификаторами МГ позволило создать составы сухих гипсобетонных смесей для устройства полов, а также мелкозернистые бетоны и поробетоны для несущих и ограждающих конструкций в диапазоне плотностей от 400 до 1 800 кг/куб. м и прочностью при сжатии до 20 МПа.

Составы на основе модифицированных гипсовых вяжущих сохраняют традиционно хорошие санитарно-гигиенические свойства гипсовых материалов и высокую скорость набора прочности, но при этом они обладают достаточной водостойкостью и хорошими прочностными характеристиками. Сочетание этих свойств позволяет:
- повысить энергоэффективность строящихся зданий;
- использовать материалы на основе модифицированного гипса в качестве несущих или ограждающих конструкций в зданиях различного назначения и этажности или применять как отделочные материалы в помещениях с различными режимами эксплуатации;
- широко применять механизированные технологии производства строительных работ без использования тяжелой строительной техники;
- в несколько раз сократить сроки возведения зданий, повысить оборачиваемость опалубки и снизить себестоимость строительства.

Испытания показали, что материалы ограждающих конструкций на основе гипсового вяжущего, производимые с использованием модификатора гипса, обладают механическими и эксплуатационными характеристиками, ранее присущими только материалам на основе портландцемента. За счет снижения сроков набора распалубочной прочности увеличивается эффективность механизации работ при использовании гипсопоробетона в монолитных и сборно-монолитных ограждающих конструкциях. При этом сроки производства работ сокращаются до 8 раз при возведении монолитных и до 4 раз при возведении сборно-монолитных многослойных ограждающих конструкций.

Применение сухих модифицированных гипсобетонных смесей при устройстве стяжек и прослоек полов позволяет снизить постоянные нагрузки на конструкции и фундаменты зданий до 20%. При этом стяжка выполняется из модифицированного гипсопоробетона, а прослойка — из самоуплотняющегося состава на основе модифицированного гипсового вяжущего. Технологические карты на производство работ по устройству конструкций полов предполагают использование механизированных технологий с применением существующей технической базы. Механизация наиболее трудоемких операций приготовления и укладки растворной смеси конструктивных слоев пола позволяет до 6 раз сократить сроки производства работ. Использование силосов для транспортировки и хранения сухих смесей снижает стоимость на 15–25%.

Широкий диапазон прочностных характеристик, водостойкость и морозостойкость составов на основе модифицированного гипса позволяют использовать их не только в тепло- и звукоизоляционных конструкциях полов, стен и внутренних перегородок, но и открывают перспективы их применения в несущих конструкциях.

Учитывая ситуацию, складывающуюся в цементной промышленности, рост цен на портландцемент и возможный дефицит его поставок применение модификатора гипса может стать своевременным решением в выборе материала для широкого круга строительных конструкций.

Широкое использование модифицированных гипсовых вяжущих при возведении ограждающих малоэтажных зданий уже сейчас может создать реальный вклад в реализацию национальной программы «Доступное и комфортное жилье». Прежде всего, это значительное снижение стоимости квадратного метра жилья за счет эффективной механизации работ и применения местных строительных материалов, к которым относятся гипсовые вяжущие.

Использование технологии сухих строительных смесей в производстве поробетона на основе модифицированного гипсового вяжущего позволило реализовать принципиально новые подходы к повышению строительно-технологических характеристик гипсопоробетона. В результате этого удалось применить стандартные технологические карты механизированного производства работ и организовать подачу поробетоннной смеси на высоту до 30 м. Данный подход позволил полностью отказаться от использования на строительной площадке монтажных кранов и грузоподъемных механизмов.

Авторы: А. П. Пустовгар, Г. В. Шергина

Источник: СтройПРОФИль