Прочность гипса и бетона
Обновлено: 04.05.2024
Прочность гипса и бетона
В качестве вяжущих для гипсовых бетонов и растворов применяют полуводный строительный гипс, технический (высокопрочный) гипс, водостойкое гипсоцементно-пуццолановое вяжущее, а также ангидритовые цементы.
Материалы для гипсовых бетонов
Вяжущие вещества
Строительный гипс, как наиболее распространенное вяжущее для производства гипсобетонных изделий и деталей, имеет ряд положительных свойств и в первую очередь отличается быстротой схватывания и твердения. Это обеспечивает быстрое извлечение гипсобетонных изделий из форм и высокую оборачиваемость формовочного оборудования.
Изделия из гипсобетона имеют сравнительно небольшой объемный вес, они несгораемы, обладают хорошей звукоизоляцией и другими положительными свойствами.
Наряду с этим изготовление изделий из гипсобетона ограничивается из-за повышенной водопотребности гипсобетонной смеси, недостаточной плотности и прочности гипсобетона, низкой водостойкости и его повышенных пластических деформаций (ползучесть), проявляющихся особенно при увлажнении изделий.
В последние годы довольно широко применяется водостойкое гипсоцементно-пуццолановое вяжущее (ГЦПВ), предложенное А. В. Волженским. Это вяжущее получают в результате тщательного смешивания от 50 до 75% полуводного (строительного или высокопрочного) гипса с соответственно от 50 до 25% пуццоланового портландцемента.
Повышенной водостойкостью обладает гипсоцементношлаковое вяжущее (ГЦШВ), содержащее 65—70% полуводного гипса, 30—50% молотого доменного шлака и 5—10% портландцемента. Качество данного вяжущего повышается при введении в него до 15% пуццолановой добавки.
С целью замедления схватывания гипса применяют различные поверхностно-активные вещества органического происхождения, как, например, кератиновый замедлитель, замедлитель БС и ССБ. Последняя является не только эффективным замедлителем, но также одновременно и пластификатором. Ее вводят в состав гипсобетонной смеси в количестве 0,2—0,5% от веса гипса; при этом водопотребность смеси снижается на 10—18%.
В качестве ускорителей схватывания гипса рекомендуется применять тонкоизмельченный двуводный гипс в количестве 1—2% от веса гипса.
Заполнители
В качестве заполнителей для гипсобетона применяют материалы минерального и органического происхождения. К первым относятся топливные и пористые доменные шлаки, шлаковая пемза, кирпичный щебень, керамзит, пемза, туфы и др. Мелким заполнителем могут служить перечисленные материалы, но с размером зерен менее 5 мм или природные пески. При выборе вида заполнителя предпочтение следует отдавать пористым заполнителям с шероховатой поверхностью, способствующей увеличению сцепления затвердевшего гипса с зернами заполнителя.
Приготовление гипсобетонной смеси на минеральных пористых заполнителях позволяет значительно снизить расход гипса, улучшить структуру материала, а также уменьшить деформации гипсо-бетонных изделий при изменении их влажности. Правильный выбор вида и гранулометрического состава пористых заполнителей позволяет получать гипсобетонные изделия заданной прочности и объемного веса, удовлетворяющие также требованиям звукоизоляции.
Заполнители органического происхождения (древесные опилки, дробленые древесные отходы, очесы) обеспечивают получение гипсобетонных изделий с малым объемным весом. Эти заполнители имеют хорошее сцепление с затвердевшим гипсом, однако применение их значительно увеличивает водопотребность смеси и в гипсобетоне не получается достаточно жесткого скелета, способного воспринимать усадочные напряжения при высыхании изделий
Подбор состава гипсобетона
Состав гипсобетона подбирают по способу, разработанному для легких бетонов на пористых заполнителях, с учетом факторов, от которых зависят свойства и обычных бетонов.
Для предварительного определения расхода материалов на пробных замесах можно использовать табличные данные для вибрированного гипсошлакобетона, получаемого с применением строительного гипса прочностью 75—100 кг/см2 (табл. 1).
Таблица 1. Примерные составы гипсошлакобетона (по данным Г. Д. Копелянского)
С учетом рекомендаций этой таблицы выбирают составы с тремя расходами гипса. Для каждого состава в лабораторных условиях приготовляют три пробных замеса, один из которых имеет расход воды, указанный в таблице, а два других готовят с водо-содержанием, отличающимся на ±5% от первого замеса.
Из таких гипсобетонных смесей изготовляют контрольные образцы-кубы, которые испытывают после сушки. По результатам испытаний определяют оптимальное содержание воды, а также расход гипса и других компонентов на 1 м3 гипсобетона.
Свойства и применение гипсовых бетонов
Прочность гипсобетона в значительной степени зависит от вида гипсового вяжущего, состава смешанного вяжущего, вида заполнителя и водовяжущего отношения. Для изготовления изделий, как правило, применяют гипсобетон с прочностью при сжатии от 35 до 100 кГ/см2.
Объемный вес гипсобетона, в зависимости от вида и пористости заполнителя, может колебаться в довольно широких пределах; чаще всего применяют гипсобетон с объемным весом от 1000 до 1400 кг/м2. Водопоглощение гипсовых бетонов с минеральными заполнителями составляет 15—26%, а с органическими — 50—60%.
Гипсовые бетоны отличаются пониженной водостойкостью. Даже при небольшом увлажнении прочность изделий из них значительно снижается; кроме того, повышается ползучесть бетона в изделиях, находящихся под нагрузками. Коэффициент размягчения гипсобетона составляет 0,3—0,5, в то время как у большинства водостойких материалов он должен быть не менее 0,8. Хотя гипсовые изделия после высушивания вновь восстанавливают прочность, однако систематическое насыщение водой и высушивание приводит к постепенному их разрушению.
Гипсобетон при твердении расширяется (на 0,2—0,8%), что снижает сцепление его с арматурой. Стальная арматура в гипсобетоне подвергается коррозии, поэтому ее покрывают защитными обмазками.
Используя гипсоцементнопуццолановое вяжущее (ГЦПВ), изготовленное на основе строительного гипса и пуццоланового портландцемента марки 300, можно получить бетон марок 150—200. Коэффициент их размягчения составляет 0,6—0,8. Кроме того, бетоны на рассматриваемом вяжущем характеризуются быстрым набором прочности, которая через 2—3 ч после их приготовления достигает 30—40% марочной. Для ускорения твердения изделий из бетонов на ГЦПВ их можно пропаривать при температуре 70—80°, при этом через 5—8 ч прочность бетона достигает 70—90% конечной.
Изделия из бетона на ГЦПВ имеют морозостойкость 25—30 циклов, которая зависит от состава вяжущего, его расхода, вида, состава и плотности бетонов и других факторов.
Следует отметить перспективность использования ГЦПВ при производстве панелей, изготовляемых методом вибропроката или в кассетах. Эти панели, имеющие повышенную водостойкость, с успехом применяют для устройства стен в ванных комнатах, изготовления санитарно-технических кабин, а также в качестве основания пола жилых зданий.
Применение гипсобетонных изделий
Применять гипсобетонные изделия для наружных элементов конструкций можно лишь при надежной их защите от систематического увлажнения (конструктивными и другими мерами) .
Гипсобетонные изделия, изготовленные на гипсе, смешанном с молотыми доменными шлаками (так называемый водостойкий гипс) можно применять в помещениях с повышенной влажностью и в ряде других случаев, когда конструкции не могут быть надежно защищены от возможного увлажнения.
Из гипса изготовляют так называемые «лепные» и другие архитектурно-декоративные изделия сложной формы, предназначенные для отделки потолков, карнизов и стен, а также обшивочные листы (называемые иногда «сухой гипсовой штукатуркой»), представляющие собой тонкие (толщиной около 1 см) плиты сравнительно больших размеров (до 1,2X4,2 м).
Кроме того, гипс широко применяется для изготовления несгораемых плит (главным образом для перегородок и внутренней облицовки: наружных стен, реже для вентиляционных каналов и огнезащитных облицовок стальных колонн).
Листы и пустотелые изделия с тонкими стенками, а также архитектурно-декоративные изделия изготовляют большей частью из гипсового теста, состоящего из гидса, воды и небольшого количества различных добавок. Сплошные же плиты толщиной более 7—8 см а также пустотелые изделия с толстыми стеннами выгоднее делать из гипсобетона, в который, входят гипс, вода, добавки и заполнители.
Заполнителями для гипсобетона служат главным образом котельные шлаки, кирпичный щебень и другие пористые заполнители, имеющие шероховатую поверхность. С ними гипс сцепляется гораздо лучше, чем с обычным песком или гравием. Для уменьшения хрупкости и повышения прочности на изгиб в гипсовое тесто иногда вводят волокнистые добавки (древесные или иные волокна, длинноволокнистые опилки, измельченную бумажную массу и т. п.). Чтобы уменьшить расход гипса и объемный вес изделий, в гипсовое тесто вводят иногда небольшое количество пенообразующих добавок.
Прочость, ползучесть и пластическая деформация гипсобетонов
Прочность гипсобетонов, в общем, зависит от тех же основных факторов, что и прочность других бетонов, т. е
- от качества (активности) вяжущего;
- от весового соотношения воды и гипса, называемого водогипсовым отношением (по аналогии с водоцементным);
- от прочности примененного пористого заполнителя.
Введение в гипсовое тесто заполнителей (шлака, кирпичного щебня и т. п.) уменьшает прочность изделия,: но сокращает расход гипса в 1,5—2,5 раза и уменьшает деформации изделия при высыхании.
Вибрированные же гипсобетоны можно изготовлять со значительно меньшим (примерно в 1,5 раза) количеством воды, что облегчает и ускоряет сушку, а в ряде случаев позволяет обходиться и без искусственной сушки.
К числу особенностей гипсовых растворов и бетонов, вытекающих из специфических свойств гипса, относятся:
Технология производства из гипса и дозировки компонентов
Есть ли универсальные рецепты состава для изготовления искусственного камня, 3D-панелей из гипса? И что же это за зверь, технология? Если сказать коротко - раствор, например, гипсовый, заливается в форму, где в итоге он схватывается.
Таким образом, вся "изюминка технологии", скрывается именно в пропорциях используемых добавок и материалов. К сожалению, нельзя дать универсальные соотношения, но есть как минимум общие правила. Соблюдайте дозировку вяжущего материала, рекомендованное производителем. Для гипса это в процентном отношении (количество воды к гипсу) от 30-40% для высокомарочных сортов типа Г-16 до 70-75% низкомарочных типа Г5. Эти соотношения обозначают, например, что на 1 кг гипса необходимо добавить 0,3 литра воды при соотношении 30%. Если на упаковке гипса указана марка Г-5 и рекомендуемое соотношение 700 мл воды на 1 кг гипса, то при соблюдении данных пропорций вы получите изделие прочностью 5 мПа. Увеличив количество воды, мы уменьшим прочность, уменьшив количество воды, соответственно можем увеличить прочность готового изделия.
Краткая ремарка. Гипс – практически безусадочный материал. Если мы смешаем 1 кг гипса и 1 литр воды, получим например изделие толщиной 2 см. После высыхания вода испарится, а объем изделия практически не изменится. Внутренняя структура материала будет напоминать губку, т.к .после испарения воды внутри образуются микропоры. Соответственно прочность будет невысокой. Если на 1 кг гипса добавим воды 500 мл, толщина изделия получится меньше, после высыхания плотность гипсового камня будет гораздо выше, соответственно выше прочность.
Просто так уменьшить воду не получится, вы просто не сможете нормально размешать раствор, и он не будет текучим. Как следствие на изделии после заливки могут образоваться воздушные пузыри, раковины. Время застывания крайне короткое, обычно пару минут.
Для увеличения жизни раствора можно использовать замедлители твердения. Самый распространенный – лимонная кислота. Для рабочего раствора возьмите 10 грамм лимонной кислоты и разведите в 1, 5 литрах воды. На замес добавлять 20-30 грамм готового замедлителя на 1 кг гипса. В зависимости от свойств гипса дозировку можно увеличить или уменьшить, до получения нужного времени жизни раствора.
Для уменьшения количества воды при сохранении той же текучести применяются различные виды пластификаторов и модификаторов. Пластификаторы для бетона не подходят для гипса и наоборот, за исключением редких случаев. Универсальные пластификаторы как обычно последнего поколения на основе карбоксилатов.
Основные правила технологии изготовления изделий из гипса
Строго соблюдайте последовательность и пропорции, начиная от замешивания и заканчивая отливкой. Несоблюдении правил производства приведет к образованию пустот, раковин, а то и вовсе низкой прочности. Желательно, пока нет опыта, для стабильности результата, использовать весы. Все ингредиенты четко дозируйте!
Гипс добавляется в воду, а не наоборот. Гипс при отсутствия опыта можно добавлять двумя порциями, для лучшего промешивания. В первой порции 60-70% гипса, после тщательного размешивания – остальная часть.
Раствор должен быть текучим. Для повышения текучести добавьте модификатор гипса СВВ-500 или пластификатор Гиперпласт-60. Дозировку выберите из рецепта ниже.
Составы гипсовых растворов
Прежде чем выбрать рецепт, что для вас важнее – прочность или удобство в работе.
Из практического опыта. Если вы будете изготавливать из гипса стеновые материалы для себя, особая прочность вам не нужна. Основная задача в этом случае донести изделие целым до стены и наклеить его. Изделия из гипса никогда не получатся сравнимые по прочности с бетоном. Если вы будете бить молотком по стене или царапать гвоздем, гипс в любом случае повредится.
Повышенная прочность важна для профессионалов, так как готовые изделия необходимо доставить на объект, и при этом избежать транспортного боя. Для особых случаев, когда прочность необходима сравнимая с бетоном надо использовать гипсо-цементные смеси.
При производстве 3-D панелей повышенная прочность может сыграть злую шутку и потерю времени при подгонке панелей между собой и последующей затиркой швов.
Из практического опыта. Если в вашем регионе высокомарочные сорта гипса стоят недорого, предпочтительней использовать их. Если в продаже только низкомарочные Г-3 – Г-7, ничего страшного. Они тоже прекрасно подойдут, но желательно использовать добавки.
Для комфортной работы с гипсовым раствором достаточно повысить текучесть и немного увеличить время схватывания (при необходимости). Испытанные нами добавки СВВ-500 и гиперпласт-60 одновременно с пластифицирующими свойствами одновременно работают и как замедлитель, поэтому добавлять замедлитель типа лимонной кислоты нет смысла. Что выбрать, СВВ или гиперспластификатор? Для первого раза мы всем предлагаем попробовать оба, их можно приобрести в мелких фасовках и сравнить самостоятельно. Кому то больше нравится работать с СВВ-500, кому то с гипером. СВВ – в виде порошка. Гипер – прозрачная жидкость.
Принцип их действия примерно одинаков, основное различие в том, что прочность с помощью гипера можно увеличить только за счет уменьшения количества воды, СВВ модифицирует гипс и в течении примерно 20 дней повышает марку гипса в несколько раз.
Если вам важна экономия средств и удобство в работе состав следующий:
Примеры будем приводить для гипса марки Г-5, как наиболее доступный и недорогой.
Гипсовая штукатурка против цементной: что лучше?
В штукатурных работах используется огромное количество строительных смесей. Но глобально их все можно разделить на две основные разновидности: гипсовые и цементные. Известковые растворы брать не будем, потому что их используют не так часто, как две вышеупомянутые. Рассмотрим сильные и слабые стороны двух этих разновидностей?
Что сложнее оторвать?
Часто в первую очередь смотрят на прочность и тут цементная штукатурка является безусловным лидером. Её марочная прочность начинается от М10 и может достигать М300, т.е. деформации материала начинаются только на 10 кг на см.кв. При этом у гипсовой штукатурки марка М10 будет ближе к максимальным показателям, минимальная прочность начинается от М3.
Если рассмотреть внутреннюю структуру материала, то у цементных растворов кристаллы врастают друг в друга образую прочные связи. Частички гипса же просто слипаются.
Что лучше во влажных помещениях?
Гипс обладает высокой гигроскопичностью, т.е. он легко впитывает влагу, при этом материал теряет до половины марочной прочности. Если изначально мы имели М10, то при насыщении штукатурки влагой получим М5.
Цемент более устойчив к влаге, по этой причине он предпочтителен для влажных помещений, подвалов и фасадов. Гипсовые смеси не рекомендованы для ванных комнат, а на фасадах их использование в принципе невозможно.
Часто можно встретить утверждение, что использование гипсовой штукатурки под плитку в ванной комнате возможно. В первый год кафель действительно может оставаться на стене. Но в будущем влага все равно проникнет через швы. Гипс потеряет свою прочность и плиточный клей начнет отрываться. Под плиткой появятся пустоты.
Что пластичнее?
Низкая пластичность затрудняет работы с материалом, тут цементные составы показывают себе не самым лучшим образом. Эта проблема немного решается добавлением пластификаторов или извести в раствор, но с гипсовыми составами все равно работать проще.
Что тяжелее?
Нужно сразу ответить, зачем вообще знать этот параметр? По нему можно сделать вывод о расходе материала и о требованиях к основанию. Вес цементной штукатурки на 1 м.кв. при толщине слоя 1 см составит примерно 15 - 20 кг, у гипсовой штукатурки - 8 - 10 кг.
Прочность гипса и бетона
Toggle navigation
КАЧЕСТВЕННО
БЫСТРО
SEO оптимизация
адаптивная верстка
Ремонт в регионах
Характеристика видов гипсаГипсовые вяжущие представляют собой воздушные вяжущие вещества, состоящие в основном из полуводного гипса (CaSO4•0,5 Н2О), получаемые при помощи термической обработки и помола гипсового камня (CaSO4 • 2Н2О).
Гипс строительный
Гипс строительный по сравнению с цементами быстро схватывается. При затвердевании объем его увеличивается на 1%. Гипс строительный обладает малым объемным весом и хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Мало водостоек: при увлажнении прочность затвердевшего гипса снижается в 3,5—2 раза. Используется в основном для штукатурных растворов и в производстве строительных деталей.
Гипс формовочный
Гипс формовочный отличается от строительного гипса большей чистотой и тонкостью помола и более высокими показателями твердения. Применяется для отливки форм, декоративных и скульптурных изделий.
Гипс высокопрочный
Гипс высокопрочный получается обработкой гипсового камня паром под давлением (1,3 am) с последующей продувкой перегретым паром и сушкой горячим воздухом. Обладает высокой прочностью, повышенной водостойкостью, хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами. Используется для приготовлении растворов высоких марок, гипсобетона, строительных деталей повышенного качества, в том числе армированных, а также для искусственного мрамора.
Ангидритовый цемент
Ангидритовый цемент получается обжигом гипсового камня при температуре 600—700° и последующим измельчением ангидрита совместно с катализаторами. Сроки схватывания и твердения — как и для обычных цементов. Применяется для бетона и бетонных изделий, находящихся внутри помещений в сухих условиях, в штукатурных растворов повышенного качества, для мскусственного мрамора, облицовочных деталей.
Эстрих-гипс
Эстрих-гипс получается обжигом гипса при температуре 800-1000" с последующим измельчением. Отличается высокой прочностью ни истирание. Применяется для строительных растворов и бетона в надземных сооружениях; для изготовления подоконных досок, ступеней, облицовочных плиток и плиток для полов, камней и элементов для стен, перегородок и перекрытий; для бесшовных полов, искусственного мрамора, архитектурных деталей.
Отделочный гипсовый цемент
Отделочный гипсовый цемент получается обжигом маложелезистого гипса при температуре свыше 550° со специальными добавками с последующим измельчением. Отличается ярко-белым цветом (степень белизны не менее 90% по шкале белого цвета). В промышленности используется для производства монолитного или плитного искусственного мрамора, а также декоративных, архитектурных и художественных изделий.
Гипсоизвестковое вяжущее
Гипсоизвестковое вяжущее изготовляется обезвоживанием двуводного гипса за счет тепла, выделяющегося при гашении извести. (Реакция протекает при температуре 140—170°.) В состав вяжущего входит смесь 45—60% полуводного гипса и 55—40% известь-пушонка. Получают его путем дробления двуводного гипса к извести-кипелки, смешивании их в соотношении 1 : 0,5—1 : 0,8 (по весу) и совместном помоле.
Изготовление гипса строительного и формовочного
Сырьем для производства гипсовых вяжущих веществ служат две горные породы — гипс и ангидрит
Гипс представляет собой двуводный сернокислый кальций CaSO4 • 2Н2О. Иногда он содержит примеси песка, глины и др., но для производства гипсового вяжущего вещества требуется, чтобы содержание CaSO4 • 2Н2О в сырье — природном гипсовом камне (предварительно высушенном) — было не менее 65%.
При температуре 20° в 1 л воды растворяется 2,05 г гипса (в пересчете на безводный CaSO4); наибольшей растворимостью гипс обладает при 32—40°. Удельный вес гипса 2,2—2,4.
Двуводный гипс CaSO4 • 2Н2О в процессе нагревания постепенно теряет химически связанную воду; свойства его изменяются. В пределах от 97 до 170° он теряет большую часть воды и переходит в так называемый полуводный гипс CaSO4 • 0,5Н2О. Это вещество, если его смешивать с водой после помола, снова превращается в двуводный гипс, быстро схватывается и твердеет, выделяя тепло и увеличиваясь в объеме (линейное расширение до 1 %).
Дальнейшее нагревание гипса от 170 до 200° приводит к потере еще части воды, и гипс переходит в растворимый ангидрит, по составу близкий к CaSO4 и обладающий свойством еще быстрее схватываться при смешивании с водой. При дальнейшем нагревании от 200 до 250° в гипсе остаются только следы воды, а схватывание значительно замедляется. При нагревании выше 400° гипс полностью теряет воду, переходит в нерастворимый ангидрит CaSO4, так называемый «намертво обожженный», и теряет способность схватываться. Однако гипс, обожженный при температуре выше 800°, частично разлагается
снова может схватываться с небольшим количеством воды и медленно тверд еть, давая новое вяжущее вещество — ангидритовое.
Варочный котел с жаровыми трубами для дегидратации гипса:
1— электромотор; 2— привод; 3— вращающаяся ось; 4— перемешивающие лопасти; б— жаровые трубы; 6— днище; 7— выгрузочный желоб
Строительный гипс (устаревшее название — алебастр) — вяжущее вещество, твердеющее на воздухе. Получают его из природного двуводного гипса, нагревая при температуре около 150— 170° до превращения в полуводный гипс.
При этом происходит следующая реакция (частичная дегидратация) :
CaSO4 • 2H2O =CaSO4 • 0,5Н2О+1,5Н2О.
Гипс до обжига или после размалывают в тонкий порошок.
При смешивании с водой порошок полуводного гипса быстро схватывается, а затем твердеет на воздухе.
Формовочный гипс отличается от строительного тем, что размалывается тоньше и быстрее схватывается.
Наиболее прост и часто применяется способ нагревания предварительно размолотого гипса в так называемых варочных котлах. Лучший тип котла — вертикальный стальной цилиндр диаметром 1,5—3 м, высотой 1,5—2,8 м и более, обмурованный кирпичной кладкой и снабженный внутри мешалкой.
Под котлом расположена топка; топочные газы обогревают днище котла и стенки, проходят через внутренние жаровые трубы и уходят в дымовую трубу. Котел закрыт крышкой с отверстиями для загрузки двуводного гипса и с трубой для отвода пара и пыли; внизу находится отверстие с задвижкой для выпуска готового продукта.
При другом способе производства гипс в кусках обжигают в коротких вращающихся печах; длина печей 12—14 м, диаметр 1,5—2 м; печи эти устанавливаются слегка наклонно и вращаются со скоростью 3—5 об/мин. После обжига в этих печах гипс размалывают в тонкий порошок в шаровых или трубных мельницах.
По новому способу гипс обжигают во взвешенном состоянии. Гипсовый камень размалывают и одновременно обжигают в шаровой или аэробильной мельнице, через которую просасываются горячие газы; далее гипс осаждается в циклонах и направляется в бункеры для хранения.
Прочность гипса и бетона
Основным же недостатком затвердевшего гипса является низкая водостойкость. Увлажнение ведет к потере его прочности и к появлению значительных пластических деформаций.
В соответствии с этими свойствами гипс наиболее широко применяют для штукатурок и отделочных деталей не подвергающихся в эксплуатационных условиях увлажнению (например, находящихся в помещениях с относительной влажностью воздуха до 50—60%) или надежно защищенных от увлажнения.
Ценные свойства гипса
Ценные свойства гипса — быстрое схватывание, возможность получения гладких поверхностей
Удельный вес полуводного гипса 2,60—2,75; объемный вес в молотом рыхлом состоянии 800—1000 кг/м3. Тонкость помола гипса может быть значительно грубее, чем цемента, так как она сравнительно мало отражается на качестве гипса.
Сроки схватывания его измеряются всего несколькими минутами. Таким образом, гипс гораздо быстрее схватьвается чем цемент, что удобно для изготовления строительных деталей.
Схватывание гипса
Схватывание гипса можно при необходимости регулировать: ускорить, добавляя небольшое количество молотого необожженного гипса, сульфата натрия и др., или замедлить, добавляя малярный клей в количестве 0,1—0,2% от веса воды, кератиновый клей из отходов (рога и копыта, вываренные в растворе NaOH), казеиновый клей и т. п.
Схватывание гипса может быть замедлено добавкой таких замедлителей, как:
- клей костяной, мездропый — 0,5 — 2% от веса гипса;
- квасцы или бура — 5 — 10%; известь 5-20% или свежий подзол 2 — 4%;
- кератин — 0,2 — 0,5%; отходы кожевенного (например барабанная грязь — 3—4%),
- мыловаренного (щелочные — 1—2%),
- клееваренного производств, отвары сена, полыни и др.
Дозировки замедлителей схватывания гипса устанавливаются опытом, причем необходимо проверять влияние замедлителей не только на сроки схватывания гипса, но и на прочность изделий.
Повышение водостойкости гипса
Прочность гипса
Прочность гипса при растяжении определяют на образцах-восьмерках, изготовленных из гипсового теста, которое разливают в формы. Нормальное содержание воды при изготовлении образцов определяют особым прибором (цилиндром) по величине расплыва теста. Образцы изготовляют из чистого гипсового теста и песка и хранят в сухом и теплом помещении.
Предел прочности при растяжении
Предел прочности при растяжении определяют через сутки и после высушивания образцов до постоянного веса; он должен быть не ниже величин.
По стандарту прочность при сжатии для обычного гипса не определяют; она в 4—5 раз выше прочности при растяжении, т. е после высушивания образца до постоянного веса составляет от 40 кг/см2 (для гипса 3-го сорта) до 80 кг) см2 (для гипса 1-го сорта) Прочность гипса значительно ниже прочности цемента, но достаточна для штукатурки и гипсовых изделий. Ее можно повысить, если уменьшить количество воды, взятой для затворения, но тогда для уплотнения необходимо применение вибрации, так же как и при уплотнении бетонной смеси.
Процесс твердения гипса
С химической точки зрения процесс твердения полуводного гипса заключается в гидратации, т. е. в присоединении к нему воды и превращении его снова в двубодный гипс по реакции:
CaSO4 • 0,5H2O+l,5H2O=CaSO4.• 2HaO.
В действительности воды берется значительно больше, чем требуется по реакции, так как для производства необходимо, чтобы гипсовое тесто имело пластичную или литую консистенцию.
Физико-химический процесс твердения гипса
С физико-химической точки зрения процесс твердения гипса согласно теории акад. А. А. Байкова, протекает следующим образом. Частицы полуводного гипса растворяются с поверхности в окружающей их воде и присоединяют воду, превращаясь в двуводный гипс. Так как образовавшийся двзлводный гипс обладает меньшей растворимостью в воде, чем полуводный, то он выпадает из раствора в коллоидальном состоянии. Это явление и представляет собой схватывание гипса.
Затем из пересыщенного раствора двуводного гипса начинают выделяться его кристаллы. По мере гидратации полуводного гипса в воде растворяются новые его порции, снова гидратируются, опять выделяется коллоидальный двуводный гипс, кристаллизуется и т. д. Эти процессы продолжаются до тех пор, пока весь гипс не пройдет стадии гидратации.
Образующиеся кристаллы двуводного гипса срастаются между собой, благодаря чему происходит твердение. Вследствие избытка воды, взятой при затворении гипса, материал получается насыщенным водой и его надо сушить. При сушке двуводный гипс, частично оставшийся еще в растворе, выкристаллизовывается и прочность его еще больше повышается.
Таким образом, сушка гипсовых изделий необходима, однако она должна производиться при температуре не выше 70°(за исключением начального периода, когда можно повысить температуру), чтобы не вызвать разложения образовавшегося двуводного гипса.
Строительный гипс используют в строительстве для штукатурных работ, а гипс лучших сортов и формовочный для производства легких изделий, от которых не требуется особенно высокой прочности. Штукатурка и изделия из гипса могут служить только там, где сухо.
При штукатурных работах гипс применяют в смеси с известью и песком (для удешевления штукатурки); в изделиях в смеси со шлаком и другими легкими-заполнителями (для удешевления изделий и уменьшения их веса).
Особые свойства гипса
Быстрое схватывание, возможность получения гладких поверхностей штукатурки и изделий, белый цвет (можно сделать и цветной гипс). Из гипса получаются изделия правильной формы, так как он при затвердевании немного расширяется и плотно заполняет формы. Недостаток гипса малая водостойкость. Этот недостаток может быть устранен добавкой молотого доменного шлака.
При перевозке и хранении гипс следует предохранять от сырости закрывать брезентом, держать в сухих складах с деревянным полом, приподнятым над землей, оберегать от продувания влажным воздухом, хранить в закрытых ларях. Но даже при таких условиях хранения в складах активность гипса после трех месяцев понижается примерно на 30%. Формовочный гипс хранят в мешках.
Гипс и цемент: совместимость материалов
Цемент служит основой для создания широкого спектра строительных растворов, предназначенных для монтажных и отделочных работ. Гипс также применяется для изготовления строительных смесей, в первую очередь штукатурных.
Содержание Свернуть
Цементные растворы долго набирают прочность, а гипс быстро твердеет, поэтому велик соблазн смешать эти вяжущие, чтобы получить удобный для укладки состав. Разберемся, можно ли мешать гипс с цементом.
Использование гипса для производства цемента
Цемент – многокомпонентный материал, в состав которого входят:
- глинистые породы (суглинок, глина, глинистый сланец, лесс или лессовидные суглинки);
- минеральные породы карбонатной группы (кальциты, доломиты, известняк, мел, мергель).
Если рассматривать химический состав цемента, то в нем содержатся оксиды алюминия, кремния, магния, железа, кальция.
В ходе изготовления цемента природные материалы высушиваются, размалываются и смешиваются, после чего смесь подвергается нагреву до высоких температур. Получившийся клинкер снова размалывают – порошок должен быть мелким. Затем вводятся различные добавки-модификаторы для придания материалу определенных свойств.
Ко всем видам цементной смеси добавляют гипс, чтобы предотвратить быстрое схватывание раствора – это позволяет транспортировать готовый к работе материал на необходимые расстояния. Кроме того, гипс добавляет раствору прочности. Процент гипса в цементе строго определен – объем добавки составляет 3-6%, не более.
Эттрингит или «цементная бацилла»
Можно ли смешивать гипс с цементом, чтобы получить универсальный раствор, который хорошо наносится толстым слоем и позволяет за один прием выровнять поверхность с заметными дефектами? Несмотря на то, что такой подход практикуется недобросовестными частными мастерами, добавлять в цементно-песчаную смесь гипс или алебастр категорически не рекомендуется.
Гидратация (присоединение молекул воды) происходит не только в процессе приготовления раствора, но и под воздействием влаги на материал – к примеру, если цементно-гипсовой смесью оштукатурены стены в помещении с высоким уровнем влажности или на открытом воздухе.
Печальные последствия
Недобросовестные исполнители применяют раствор цемента и гипса для чернового оштукатуривания поверхностей – смесь хорошо укладывается толстым слоем и быстро затвердевает. Это позволяет многократно увеличить скорость отделочных работ, так как без гипса цементно-песчаную смесь на бетонные стены приходится наносить слоями с промежуточной сушкой в течение нескольких часов.
Однако такая штукатурка очень быстро, в течение одного-пяти дней, покрывается густой сетью микротрещин. Если материал нанесен на стену из красного кирпича внутри помещения, то положение может спасти финишный слой из цементного раствора без гипса или фасадной шпатлевки. В случае с бетонными стенами эта технология результата не принесет.
Гипс, добавленный в цементно-песчаный раствор, быстро схватывается – штукатурка становится твердой спустя считанные минуты после нанесения, но высыхает она значительно дольше и при этом подвергается воздействию «цементной бациллы» из-за протекающей химической реакции.
В результате штукатурный слой из смеси гипса и цемента внутри сухого помещения способен прослужить, не разрушаясь, до 5 лет, а на фасаде постройки придет в негодность после первой же зимы. Если для армирования использована металлическая сетка, то она быстро начнет ржаветь, поскольку за счет введения гипса штукатурка впитывает влагу. Следы ржавчины будут проступать на поверхности оштукатуренной стены.
Применение гипсо-цементной смеси
До того, как начали широко использовать модификаторы, способные повысить схватываемость раствора, гипс добавляли в цементно-песчаную смесь для оштукатуривания потолков и верхних откосов, чтобы упростить работу. В результате приходилось регулярно выполнять ремонт потолков, так как спустя несколько лет штукатурка могла начать отваливаться кусками.
Цемент с гипсом можно смешивать для получения эффективного вяжущего при одном условии – в смесь вводятся пуццолановые добавки, которые содержат кремнезем в активной форме. Это могут быть материалы природного происхождения (опока, диатомит, трепел) или искусственные (кислые доменные шлаки). Кремнезем снижает концентрацию гидрооксида кальция в смеси, тем самым препятствуя образованию эттрингита.
Гипсо-цементно-пуццолановое вяжущее (ГПВЦ) применяется для изготовления бетонов. При его изготовлении важно тщательно соблюдать пропорции компонентов, чтобы избежать риска повреждения материала «цементной бациллой».
Заключение
На совместимость гипса и цемента влияют их процентное соотношение и наличие кремнеземных добавок. Рекомендуется использовать эти вяжущие вещества по отдельности, в чистом виде, в качестве основы для приготовления различных строительных растворов, для изготовления поделок из цемента и гипса.
Штукатурка: гипсовая или цементная?
В статье кратко приведен сравнительный анализ стандартов на штукатурки и поверхностное описание принципа действия вяжущих.
Ниже приведена краткая таблица, освещающая основные свойства затвердевшей штукатурки. Так, из нее мы видим, что цементных штукатурок существует 4 класса прочности, среди гипсовых штукатурок разделения по классам прочности нет.
На штукатурные работы существует свод правил, который не ограничивает и не устанавливает, какие штукатурные смеси для каких оснований и помещений должны использоваться.
Прочность строительного основания должна быть не менее прочности отделочного покрытия и соответствовать требованиям проектной документации согласно СП 71.13330.2017 Изоляционные и отделочные покрытия. Например, у газоблока может быть прочность на сжатие 2,5 МПа (класс газобетона B1,5). Значит для такого основания подойдут цементные штукатурки класса КПI и гипсовые штукатурки, если работы внутренние.
Основные свойства штукатурного затвердевшего раствора
Смеси сухие строительные на цементном вяжущем для штукатурных работ.
ГОСТ Р 58279-2018
Смеси сухие строительные штукатурные на гипсовом вяжущем.
Прочность на сжатие
(изготавливают баллочку 40*40*160, выдерживают проектный возраст, ломают напополам (это прочность на изгиб), и каждую половинку сжимают прессом до появления трещин)
Классы прочности (28 сут)
КПIV (более 7,5 МПа)
Прочность сжатие 7 сут
Не менее 2,0 МПа
Прочность сцепления с основанием (наносят смесь при помощи шаблона на бетон, выдерживают проектный возраст, приклеивают к образцу штамп эпоксидным клеем, прикручивают штамп к адгезиометру и отрывают образец от бетона.)
(для теплоизоляционных – не менее 0,2) МПа
Не менее 0,3 МПа
(изготавливают баллочку, выдерживают проектный возраст и подвергают циклам замораживания-оттаивания, после проверяют прочность на изгиб/сжатие. Прочность не должна опуститься ниже установленных пределов)
Для декоративных – не ниже F50,
Для теплоизоляционных устанавливает производитель.
Не регламентируется, так как гипсовые смеси разрушаются от воздействия воды, не предназначены для наружных работ.
Удельная эффективная активность естественных радионуклидов
В целом, на кирпичные, бетонные и другие прочные основания, можно наносить любую штукатурку. На очень пористых основаниях не мешает узнать класс их прочности и подобрать штукатурку либо аналогичного класса, либо ниже.
Если штукатурные работы проводятся снаружи, используем цементную штукатурку. Я сама проводила опыт, чтобы увидеть наглядно, что происходит с гипсовыми смесями под воздействием осадков и перепадов температур. Так, всю осень мои образцы, которые хранились на улице, стойко выдержали. Но после сильных дождей и морозов, они размякли и легко разламывались без использования вспомогательных средств. Поверхность образцов стала рыхлой.
Капелька нудной теории. Если неинтересно, переходите сразу к сути.
Как гипс набирает прочность? Для гипсовых штукатурок используется строительный гипс. То есть была молекула двуводного гипса CaSO4·2H2O, которая представляет собой сульфат кальция, к которому в кристаллической решетке химически прикреплено 2 молекулы воды. Вода в составе гипса как бы твердая, это не влажность гипса. Просто она определенным образом внедрена в решетку. И вот эту молекулу нагрели, кристаллическая решетка разрушилась, и осталось всего половина молекулы воды. Это и есть строительный гипс CaSO4·0.5H2O. Такая молекула не суперустойчивая, для равновесия ей надо опять набрать недостающие 1,5 молекулы воды.
И вот, мы затворяем водой штукатурку, наносим ее на поверхность. Полуводный гипс забирает недостающую воду, и снова становится двуводным, превращаясь в камень. Оставшаяся вода просто постепенно испаряется, штукатурка высыхает. Если штукатурку отбить и снова нагреть (обжечь), она вновь потеряет воду, и после помола, снова будет превращаться в камень и набирать прочность с водой.
При всем при этом, гипс – это воздушное вяжущее, то есть если залить гипсовую штукатурку (уже схватившуюся) водой, он прочность набирать не будет. Для образования кристаллической решетки нужна воздушная среда.
Гипсовые смеси образуют пористую поверхность, которая замечательно впитывает воду. Вода частично растворяет двуводный гипс, разрыхляет его. Поэтому если вдруг так случилось, что гипсовая штукатурка использовалась во влажных помещениях или вовсе на улице, она должна быть изолирована от воздействия воды. Но лучше так не делать.
С цементной штукатуркой объяснить механизм твердения на двух пальцах не получится. Что бы получить цемент, одного компонента недостаточно. Там уже надо обжечь карбонатную породу (например, мел или известняк), глинистую (например, глина, мергель, аргиллит), железистую добавку (в том числе отходы металлургического производства), получить клинкер и размолоть клинкер с двуводным гипсом. На выходе в цементе имеются несколько минералов, которые при взаимодействии с водой схватываются и превращаются в камень.
Цемент- гидравлическое вяжущее, то есть может набирать прочность в воде. Поэтому бетон поливают для набора прочности.
К сути.
Для сухих помещений удобнее использовать гипсовую штукатурку: у нее меньше расход, ведь меньше насыпная плотность, она быстрее набирает прочность, лучше тянется, лучше качество поверхности, меньше усадка, цвет поверхности, в конце концов.
Я слышала от некоторых заказчиков легенду, что у гипсовой штукатурки выше радиология. Не переживайте по этому поводу, ведь нормы на радиологию у цемента и гипса одинаковые (менее 370 БК/кг). Сухие смеси подлежат обязательному декларированию, а без подтверждения гигиенических норм безопасности, в том числе радиологии, никто декларировать смеси не будет.
Для влажных помещений и наружных работ, используем цементную штукатурку. Есть еще альтернатива, но в продаже такое не везде можно найти. Это ГЦПВ штукатурка. Там смешаны три вида вяжущих: гипс, цемент и пуццолановая добавка. Такой смешанный вид вяжущего так же стойкий к воде. Но без пуццолановой добавки, гипс с цементом так же нельзя применять во влажных условиях, не буду рассказывать про механизм, просто поверьте на слово.
Откуда трещины?
Согласно ГОСТ, и цементная, и гипсовая штукатурки должны быть стойкими к появлению трещин. Поэтому, если у Вас появились трещины, не спишите винить производителя. Сначала следует проверить, правильно ли выполнены работы. Нормы работ читайте в СП 71.13330.2017.
Одной из причин появления трещин, является неподготовленная поверхность. Если поверхность предварительно не прогрунтовать, она будет впитывать в себя воду из штукатурки. Когда штукатурка быстро теряет воду, схватывание и набор прочности идут неравномерно, появляются внутренние напряжения, и, как следствие, трещины. Чем более пористое основание, тем сильнее его надо грунтовать.
Еще одна причина – сквозняки, высокая температура. Механизм все тот же, еще не схватившаяся штукатурка начинает быстро неравномерно сохнуть. Воды становится недостаточно для плавного течения реакции гидратации и образования кристаллической структуры камня.
Резкие перепады толщины слоя так же приведут к трещинам. Ведь более тонкий слой быстрее высыхает, на стыке схватывание и набор прочности будут неравномерные, и так же появится трещина. Сильно неровные поверхности перед оштукатуриванием лучше предварительно выровнять.
Так же при элементарно недостаточном промесе штукатурки, смесь будет схватываться неравномерно. Такое часто бывает при машинном нанесении, когда, например, изношена шнековая пара штукатурной станции.
Так же если в смесь перелить воду, могут появится трещины. Кстати, при переливе воды, конечная прочность будет ниже, чем написано на упаковке.
Ну и конечно, поверхность, на которую наносится штукатурка, не должна быть пыльной или с жирными пятнами, ведь тогда не будет сцепления раствора с поверхностью.
Читайте также: