Характеристика, свойства и технология получения гипсобетона

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

История бетона уходит корнями в древний Рим. Ни одно массивное сооружение не обходилось без этого строительного материала, расцвет которого приходится на 18 век. Этот период характеризуется массовым использованием бетона. Своей популярность он обязан отличным характеристикам, доступности и простоте в эксплуатации. Главное преимущество перед другими материалами проявляется в долговечности и легкости изготовления. Бетон имеет множество разновидностей, что позволяет выбрать его в соответствии с типом строительства.

Бетон, в составе которого в качестве вяжущего применяются гипсовые вяжущие, называется гипсобетоном. Для уменьшения расхода вяжущего и уменьшения деформации изделий при сушке в формовочную массу вводятся органические или неорганические заполнители. Но, как правило, заполнители в той или иной степени снижают механическую прочность гипсобетонных изделий.

В 1959 г. по предложению А.К. Смирнова в Латвийской ССР начато производство и применение гипсоорганических строительных деталей.

Строительные детали из гипса на органических заполнителях различают по конструктивному назначению:

а) для наружных и внутренних стен - стеновые блоки;

б) для перегородок - перегородочные плиты;

в) для чердачных и межэтажных перекрытий - плиты наката.

По показателям предела прочности при сжатии образцов кубов с размерами ребра 7 см гипсоорганические растворы и бетоны делятся на марки: 70, 50, 35, 20, 15, 8.

Чаще всего в Латвийской ССР применялись строительные детали следующих размеров:

а) стеновые блоки - 50х50х25 см, весом до 70 кг;

б) перегородочные плиты - 50х50х12,5 см, весом до 32 кг;

в) плиты наката шириной 40 см, толщиной 15 см и весом до 50 кг с двумя деревянными армирующими рейками.

1. Гипсобетон и гипсобетонные изделия

Все органические заполнители - древесная стружка, опилки, древесная шерсть, костра, торф, солома, камыш и т.п. - в большей степени, чем минеральные, снижают прочность изделий на сжатие (особенно солома или костра). Положительное значение введения органических заполнителей состоит в том, что они значительно улучшают теплотехнические свойства гипсовых элементов и их гвоздимость, а волокнистые материалы (стружка, шерсть, бумага) увеличивают, кроме того, эластичность плит, их прочность на удар и излом. Однако введение этих заполнителей, даже в малых дозах, увеличивает водопотребность гипсовой смеси на 15-20%, что соответственно удлиняет процесс сушки изделия и резко снижает (на 20-50%) прочность на сжатие. Кроме того, ухудшаются звукоизоляционные свойства, что нежелательно для таких видов изделий, как перегородочные плиты и панели.

Неорганические заполнители - песок, золы, шлаки и др. - обуславливают значительно лучшие показатели физико-механических свойств гипсобетона. При их применении в меньшей степени снижается механическая прочность гипсовых элементов и выше атмосферостойкость стеновых элементов.

Такие минеральные заполнители, как щебень и гравий, сильно увеличивают объемный вес и хрупкость изделий и существенно ухудшают их теплозащитные свойства. При выборе минерального заполнителя предпочтение следует отдавать заполнителям с шероховатой поверхностью, так как гипс с ними сцепляется лучше. Наилучшими являются легкие заполнители - котельные шлаки, пемза, туфы, керамзитовые щебень и гравий. С применением топливных шлаков могут быть получены гипсобетоны с пределом прочности при сжатии 50-100 кг/см2 при плотности 1300-1600 кг/м3.

Для получения качественных гипсобетонных изделий необходимо, чтобы шлак был относительно чистым, т.е. без примесей земли, камней и щепы. Количество несгоревших частиц угля не должно превышать 20%. Нежелательной примесью в шлаках является непогашенная известь. Для улучшения качества шлака рекомендуется выдерживание его на открытом воздухе не менее 2 месяцев.

Величину зерна заполнителя выбирают в зависимости от размеров отдельных элементов, с тем, чтобы щебенка полностью обволакивалась раствором. Следует полностью отсеивать пыль, мешающую нормальному обволакиванию заполнителя раствором, а также шлаковую мелочь (до 2 мм), в которой, как правило, находится много несгоревших частиц угля. Фракций шлака мельче 5 мм рекомендуется применять не свыше 25-30% общего количества заполнителей.

Объемный вес шлаков колеблется в широких пределах - от 650 до 1100 кг/м3. Высокую прочность показывают гипсобетонные изделия на шлаках донецких и печорских углей, наименьшую - изготовленные с применением шлаков подмосковных углей.

Введение пемзы способствует получению высококачественного гипсобетона, так как она обычно не содержит вредных примесей, а имеющиеся в ней поры сообщают изделию высокие теплоизоляционные свойства. Однако применение пемзы как заполнителя целесообразно лишь в районах, расположенных вблизи разработок пемзы. Объемный вес пемзы колеблется от 300 до 800 кг/м3, а коэффициент теплопроводности - от 0,12 до 0,2 ккал/м·град·ч.

При введении вулканических туфов получают гипсобетон с более высоким объемным весом, чем при пемзовом заполнителе.

Состав гипсобетонов подбирают на основе экспериментальных данных с учетом активности вяжущего и качества заполнителей, заданной марки гипсобетона и особенностей применяемого формовочного оборудования.

Табл. 1. Примерные составы гипсобетонов

2. Методы формования. Добавки

Методы формования подразделяют на формование из масс жидкотекучей консистенции и из жестких или полужестких масс. В первом случае водогипсовое отношение составляет 0,6 и выше, во втором она колеблется в пределах от 0,35 до 0,5.

Формование по способу литья из масс жидкой консистенции применяется преимущественно при изготовлении изделий из чистого гипса. Чаще же всего применяют жесткие и полужесткие гипсобетонные массы, обладающие малой подвижностью; при использовании таких масс применяют способы формования - с вибрацией, прессованием, трамбованием, прокатом.

Вибрация допускает применение водогипсового отношения 0,35-0,4 при изготовлении чисто гипсовых элементов и 0,45-0,5 при изготовлении гипсобетонных деталей со шлаковыми заполнителями.

Прессование позволяет формовать из массы с меньшим количеством воды, чем при вибрации. Расход воды затворения может быть принят близким к теоретическому.

Трамбование гипсобетонных изделий способствует значительному повышению их прочности. Прочность трамбованных образцов в 1,5-2 раза превышает прочность литых изделий.

С экономической точки зрения производство вибрированных гипсошлаковых изделий более целесообразно, чем производство литых изделий, так как при этом значительно меньше расходуется гипса на 1 м3 бетона и топлива на сушку. В то же время метод литья высокопроизводительный и малотрудоемкий.

Независимо от того, формуются ли изделия из чистого гипса или из гипсобетонной массы, в состав которой кроме вяжущих входят различные заполнители. Обязательным условием является тщательное смешение всех компонентов массы с водой. Во время этого технологического процесса должно быть обеспечено смачивание частиц гипса водой для последующей более полной их гидратации, а также равномерное распределение и обволакивание вяжущими зерен или волокон заполнителя. Необходимо также, чтобы готовая перемешанная масса сохраняла свои пластические свойства и в момент формования из нее изделий, так как при использовании внешних воздействий (прессование, вибрация и др.) после того, как начался процесс схватывания гипса, произойдет нарушение связей между образующимися кристаллами двуводного гипса и резкое падение прочности формуемого изделия.

После окончания формования необходима быстрая кристаллизация и отвердение изделия для того, чтобы обеспечить быстрейшее извлечение их из форм и тем самым повысить оборачиваемость и производительность формовочного оборудования.

Для регулирования сроков схватывания гипсовой и гипсобетонной массы вводят различные добавки. Гипсобетон имеет макропористую структуру, что позволяет влаге легко проникнуть на большую глубину. Очевидно, что это не лучшим образом отражается на морозостойкости материала: он может выдержать не более 10-15 циклов. В том случае, когда требуется более надежный искусственный камень, специалисты используют смеси на основе эстрих-гипса или ангидритового вяжущего. В таком случае гипсобетон может с легкостью перенести до 45 циклов.

На долговечность материала влияют и гидрофобизующие добавки. Они снижают водоцементное отношение и положительно влияют на морозостойкость.

Заполнителем для гипсоорганической массы служат: древесные опилки хвойных и смешанных пород, стружки от механической обработки древесины, дробленая древесина (обрезки досок, горбыль, крупные порубочные остатки и др.) с крупностью кусков после дробления не более ј толщины детали, сечка костры льняной или конопляной, соломы, камыша или осоки длиной не более 50 мм. Лучшие результаты дает заполнитель с влажностью не более 15%. Применяемая деревянная арматура должна иметь влажность не менее 35%. Для регулирования сроков схватывания гипсобетона применяют замедлители схватывания гипса.

3. Особенности изделий из гипсобетона

гипсобетонный теплотехнический заполнитель гвоздимость

Приготовление гипсобетонных смесей в бетономешалках лучше вести в два приема: вначале смешать воду с гипсом, а затем гипсовое тесто с заполнителем. Если в качестве заполнителя используются шлаки или кирпичный бой, то их следует предварительно насытить водой, а мелкие частицы размером менее 2 мм отсеять.

Металлическая арматура в гипсобетонах корродирует, поэтому, если возникает особая необходимость в ее применении, обязательно предусматривают антикоррозионную защиту (например, покрытие арматуры битумным лаком или другой обмазкой). В качестве арматуры в гипсобетонных изделиях чаще всего используются местные материалы: отходы древесины, штукатурная дрань, солома и др. Влажность этих материалов, поступающих в производство, должна быть не ниже 30-35%.

Технико-экономические исследования и опыт эксплуатации построенных зданий свидетельствуют об их высокой технико-экономической эффективности. Стены из гипсобетонных панелей по сравнению с кирпичными в 1,5-2 раза дешевле, в 2-2,5 раза легче и в 1,5-2 раза эффективнее по термическому сопротивлению. При комплексном применении указанных гипсобетонных изделий снижается стоимость 1 м2 жилой площади на 20% и в 4-5 раз уменьшается потребность в рабочей силе на строительной площадке. Удельные капитальные вложения на организацию производства гипсобетонных изделий снижаются в 1,5-2 раза.

Табл. 2. Физико-механические свойства гипсоорганических бетонов

4. Порядок приготовления гипсоорганического бетона

Гипсоорганический бетон приготовляют в следующем порядке: предварительно перемешивают гипс и заполнитель, затем их смешивают с водой, в которую введено необходимое количество замедлителя схватывания. Гипсоорганическую массу перемешивают в смесительных агрегатах периодического или постоянного действия. Строительные детали формуют в металлических или деревянных разборных формах, в которых можно изготовить несколько однотипных строительных деталей. Перед сборкой формы очищают от налипшей гипсоорганической смеси и смазывают мыльно-керосиновой эмульсией.

Гипсоорганические бетоны уплотняют ручным способом с помощью металлических трамбовок или механизированным способом с применением вибраторов. Во всех случаях бетонную смесь накладывают в форму слоем 15-17 см и уплотняют до появления на поверхности гипсового молока, после чего в форму насыпают следующий слой и так до полного заполнения формы. Особенно тщательно уплотняют бетонную смесь вдоль лицевых поверхностей и по наружным ребрам изделий. Верх изделия выравнивают и заглаживают кельмой. Формы распалубливают через 35-40 минут после затворения водой гипсоорганической смеси. Готовые изделия направляют на склад и укладывают в штабель в три яруса с расстоянием между изделиями не менее 5 см. При хранении изделия должны быть защищены от атмосферных осадков.

В отдельных случаях готовые изделия направляют на искусственную сушку, при этом температура теплоносителя не должна превышать 100 °С.

5. Применение гипсобетона

При монтаже стен из гипсоорганических блоков по их верхней горизонтальной поверхности расстилают слой свежеприготовленного гипсоорганического раствора и немедленно устанавливают возможно плотнее друг к другу несколько блоков под рейку и по отвесу. Из этого же раствора заполняют вертикальные каналы между блоками примерно на треть высоты с уплотнением трамбовками. После получения новой порции свежего раствора монтируют следующую группу блоков. Через 30-40 минут после установки блоков, когда гипсоорганический раствор в горизонтальных швах и вертикальных каналах предыдущего ряда блоков схватится, заполняют свежим раствором с уплотнением трамбовкой остальную часть вертикальных каналов и шпаклюют швы.

Внутреннюю отделку помещений делают в любое время года при положительной температуре. При точных геометрических размерах гипсоорганических строительных деталей и тщательном монтаже из этих блоков и плит конструкций стен и перегородок, последние нуждаются лишь в тонком слое покрытия толщиной 3-5 мм. Внутренние поверхности стен в помещениях с относительной влажностью не свыше 60% штукатурят гипсоизвестковоорганическим раствором состава 1:1:3 (гипсоизвестковое тесто:опилки). Опилки для приготовления штукатурного раствора отсеивают на сите с ячейками 5 мм. Стены ванных комнат, кладовых и других сырых помещений покрывают цементно-песчаным раствором толщиной 10 мм. После высыхания оштукатуренных внутренних поверхностей их окрашивают обычными клеевыми или масляными (в сырых помещениях) красками.

Наружные поверхности стен чаще всего не штукатурят, а окрашивают, но иногда покрывают гипсоизвестковым песчаным раствором состава 1:1:3. Для лучшего сцепления раствора с поверхностью гипсоорганических строительных деталей последние специально обрабатывают (процарапывая борозды в различных направлениях).

Наружные и внутренние стены из гипсобетона можно белить известковым раствором, изготовленным по рецепту А.Г. Панютина: 18 кг извести-кипелки затворяют малым количеством воды, чтобы получить интенсивный разогрев известкового порошка; в порошок добавляют 0,75 кг натуральной олифы. Смесь в металлической посуде выдерживают двое суток, а затем разбавляется водой. Этого количества достаточно для побелки 100 м2 поверхности.

Всем известно, что материалы для жилищного строительства должны обладать высокими конструктивными и эксплуатационными характеристиками. Большое значение имеют и теплофизические свойства (теплопроводность, паропроницаемость). Вот здесь и поможет такой необычный материал, как гипс. Применение гипсовых строительных материалов позволяет не только снизить дефицит в стеновых материалах, но и значительно (не менее чем в 2 раза) сократить сроки возведения зданий.

Эффективность гипсовых строительных материалов обусловлена, прежде всего, простотой и экономичностью производства гипсовых вяжущих. На производство 1 т гипсового вяжущего требуется в 4-5 раз меньше топлива и электроэнергии, чем на производство тонны портландцемента. Сырьё для производства гипсовых вяжущих достаточно широко распространено: природный гипсовый камень и гипсосодержащие отходы (фосфогипс, борогипс, цитрогипс и др.).

Заключение

На основе вышеизложенного можно сделать вывод, что новые технологии производства и использования водостойких гипсовых вяжущих заслуживают широкого распространения, в том числе и в среде малого предпринимательства.

Исключено применение данного материала в местах нагрузки фундамента и несущих стен из-за ползучести, дающей пластические деформации. Основная задача гипсового бетона принадлежит созданию дешевого комфортного жилья. Экономичность производства сводится к минимальным затратам топлива и электроэнергии, скорости твердения, доступности сырья. Учитывая все положительные стороны, которых намного больше, нежели минусов, гипсобетон широко применяется для конструкции малоэтажных домов. Обладая высокой огнестойкостью, он хорош для дачных строений, которые в последнее время набирают все больше оборотов.

Размещено на Allbest.ru