Сухие модифицированные гипсобетонные смеси
Андрей Петрович Пустовгар, к. т. н., доцент, Московский государственный строительный университет
Шергина Г. В., заслуженный строитель России
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.
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.
Однако, несмотря на многовековой опыт использования и высокие потребительские свойства, современное применение составов на основе наиболее доступного в России гипсового вяжущего бета 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 составили 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 предотвращения 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, ?-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 отсутствие в России в настоящий момент промышленного производства ангидрита и ограниченные объемы производства гипса ?-полугидрата, оптимизация количества используемых добавок, а также уменьшение прочности при использовании добавок, снижающих растворение гипса, вплоть до полного разрушения материала в процессе эксплуатации.
Новым этапом развития в расширении области применения гипсовых вяжущих стало использование модификаторов гипсовых вяжущих серии МГ, представляющих 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, формирования более плотной структуры и высокой дисперсности новообразований твердеющей системы при низком содержании воды.
Использование гипсовых вяжущих на основе бета полугидрата в сочетании с модификаторами МГ позволило создать составы для устройства полов, а также мелкозернистые бетоны и поробетоны для несущих и ограждающих конструкций в диапазоне плотностей от 400 кг/м3 до 1800 кг/м3 и прочностью при сжатии до 20 МПа.
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.
Составы на основе модифицированных гипсовых вяжущих сохраняют традиционно хорошие санитарно-гигиенические свойства гипсовых материалов и высокую скорость набора прочности, но при этом они обладают более высокой водостойкостью и хорошими прочностными характеристиками. Сочетание этих свойств позволяет:
- повысить энергосбережение 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.
В докладе приводятся результаты лабораторных и опытно-промышленных испытаний составов мелкозернистых бетонов и поробетонов на основе бета полугидрата гипса и модификатора гипса серии МГ в сравнении с традиционными составами на основе портландцемента. Рассмотрены перспективы применения данных составов при возведении зданий и сооружений.