Гипсовые смеси повышенной трещиностойкости

 В.А. Парута*, к.т.н., доц.,  Е.В. Брынзин**, к.т.н. , Шаповалова А.В., Пастушенко Ю.В***., инженеры,

                                *ОГАСА и UDK GAZBETON,** UDK GAZBETON,*** ОГАСА

    Интерьерная отделка, гипсовыми штукатурными смесями выполняется, для обеспечения гигиенических и эстетических требований. Они технологичны, быстро набирают прочность и высыхают, после отвердевания регулирует температурно-влажностный режим помещений, обеспечивая комфортные условия. Особенно эффективна механизированная технология нанесения гипсовых смесей. По сравнению с традиционной,  она  производительнее в 3-3,5 раза, позволяет получить, при однослойном нанесении, гладкую поверхность без дополнительно­го шпаклевания.

    Опыт проведения отделочных работ показывает, что зачастую, даже при хорошем увлажнении или грунтовании, происходит отслаивание гипсовых штукатурок от кладки из ячеистого бетона, наблюдается значительное трещинообразование. Это вызвано многими факторами, одним из которых является разновекторность деформаций в системе «кладка-штукатурка». Деформации усадки при высыхании газобетона , после автоклавирования до эксплуатационной, составляют 0,5мм/м /6/. Так как гипсовые смеси при твердении, не дают усадки и даже несколько увеличиваются в обьеме, то в контактной зоне «подложка-покрытие», возникают сдвиговые напряжения. При превышении сдвиговых напряжений, показателей адгезионного сцепления, происходит отслаиванию штукатурки от кладки. Если адгезионное сцепление превышает сдвиговые напряжения, то происходить когезионное разрушение кладки или штукатурки. Процесс начинается с зарождения микротрещин еще при нанесении и получает развитие при эксплуатации. Зачастую наблюдается комбинированный характер разрушения,  адгезионный, когезионный  и в контактной зоне.

    Характер разрушения в системе «подложка-покрытие» зависит в значительной мере от релаксационных свойств покрытия. Если штукатурка обладает высокой эластичностью, то значительного трещинообразования не наблюдается. Но гипсовые смеси не эластичны и поэтому их необходимо модифицировать полимерами,  наполнителями, микродисперсным армированием.

    Целью исследований являлось возможность поучения экономичных гипсовых штукатурок, для машинного нанесения, повышенной трещиностойкости. Для оптимизации рецептурно-технологических параметров использовали трехфакторный план. Модифицировали гипс марки Г-10, быстротвердеющий, с нормальной густотой – 60%. Для модификации гипсовой смеси использовали добавки с расходом, в % от массы гипса: Х 1 - расход лимонной кислоты 0,1-0,3%; Х 2-расход метилцелюллозы 0,3-0,9%; Х 3-расход перлитового песка 1-5%.

    Для обеспечения процесса затирания и глянцевания гипсовой смеси, необходимо определенное время «живучести смеси». Так, например, у гипсовой смеси КНАУФ МР75 начало сроков схватывания 90-100 мин, а конец сроков схватывания 200-210мин. Для замедления сроков схватывания,  использовали лимонную кислоту. Необходимое время начала схватывания растворной смеси  - 90-100 мин, получены при расходе лимонной кислоты 0,15% от массы гипса (рис.1), конец сроков схватывания - 200-210 мин, при расходе 0,17% (рис.2).

    Одна из проблем при выполнении штукатурных работ механизированным способом на вертикальных поверхностях, является сползание растворных смесей после нанесения. Моделировать это, в лабораторных условиях, можно путем нанесения слоя раствора заданной высоты, при помощи металлического цилиндра. Численным показателем служит, по мнению авторов, величина перемещения нижнего торца цилиндра, изготовленного из растворной смеси на вертикальной поверхности. В штукатурных составах, отвечающих показателю «отсутствие стекания», смещение цилиндра не должно превышать 0,5 мм  за 10 секунд /1/.

    Мы определяли величину сползания раствора по следующей методике: на смоченный водой образец из газобетона, расположенного горизонтально, устанавливали металлическую форму без дна, размером 10*25*70 мм. Укладывали растворную смесь в форму, снимали ее и поворачивали газобетонный образец в вертикальное положение. Замеряли положение растворной смеси сразу же после переворачивания и через 3 минуты. Данные, приведенные на рисунке 3, указывают на незначительное сползание гипсовых смесей. Наиболее существенно на этот показатель влияет расход метиллцеллюлозы и перлита, сползание раствора составило 0,1-0,5 мм, при  расходах метилцеллюлозы – 0,3-0,6%  и перлита 1-3%.

    Высокая водоудерживающая способность растворной смеси, длительное время твердения, создают оптимальные условия для получения качественной штукатурки и формирование бездефектной контактной зоны с кладкой. Количественным показателем прочности контактной зоны является величина адгезии раствора к кладке. Так как при эксплуатации штукатурка испытывает сдвиговые деформации под собственным весом, то, при определении величины адгезии, мы моделировали такие нагрузки. Методика опыта: на смоченную водой поверхность газобетонного образца, при помощи формы без дна, нанесли штукатурную смесь размером 10*25*70 мм. Перевернув в вертикальное положение, образец выдерживали неделю в воздушно-сухих условиях. Испытание производили на гидравлическом прессе. Для этого, образец крепили хомутами к нижней плите пресса,  нагрузку передавали через металлическую пластину, расположенную между верхней плитой пресса и образцом штукатурки. Толщина пластины равна толщине штукатурного слоя. Фиксировали разрушающую нагрузку, и разделив ее на площадь штукатурки, получили количественные показатели адгезии. Данные испытаний приведены на рисунке 4. При принятом диапазоне варьируемых факторов, получена прочность сцепления штукатурки с кладкой 2-5 кг/см2, что является достаточным для такого типа покрытий. Максимальное значение адгезии обеспечивается при расходе метиллццеллюлозы 0,3-0,6%, лимонной кислоты 0,1-0,13%, перлита 1,0-1,2%.

    Средняя плотность затвердевшего раствора 1000-1300 кг/м3 (рис.5). Оптимальна средняя плотность 1100кг/м3, типичная для такого типа штукатурок, обеспечивается при расходе перлита 2-5% и метилцел-люлозы 0,6-0,9% от массы гипса. Закономерно, что наибольшее влияние на снижение средней плотности оказал расход перлитового песка. Наряду с метилцеллюлозой он не только обеспечил, формирование необходимой структуры материала, но и оптимальную вязкость растворной смеси, что позволяет подавать ее по шлангам, при машинном способе нанесения.

     Прочность при сжатии, затвердевшего раствора, составила 20-50 кг/см2 (рис.6), что несколько превышает прочность штукатурок такого типа.  Для оштукатуривания газобетонных блоков со средней плотностью 400-500 кг/м3, достаточна прочность раствора 20-30 кг/см2. Факторное пространство для получения раствора с такой прочностью велико и оптимизацию следует вести с учетом технико-экономических параметров.   

    Штукатурная смесь обладает высокой прочностью при изгибе – 20-40 кг/см2, превышая по этим показателям штукатурки такого типа, в 1,5 -2 раза. Такая прочность при изгибе, предопределяет высокую трещиностойкость штукатурки. Коэффициент трещиностойкости полученной штукатурки составляет 0,7- 1,1 (рис. 8). Известно, что штукатурки имеющие коэффициент стрещиностойкости Ктр= Rизг/Rсж= 0,29 и более, характеризуются высокой трещиностойкостью.

    Экономический анализ свидетельствуют о том, что полученные смеси имеют себестоимость меньшую по сравнению с присутствующими на рынке, на 15-30%.

Выводы

    Оптимизация рецептурно-технологических параметров позволила получить трещиностойкие гипсовые смеси для газобетонного основания, со следующими физико-механическими показателями:

- живучесть раствора: начало сроков схватывания 90-100 мин, конец сроков схватывания 200-210мин;

- сползание растворной смеси после нанесения на вертикальную поверхность, 0,1-0,5 мм, за 3 минуты;

- адгезия затвердевшей штукатурки к кладке 2-5 кг/см2 (данные получены по оригинальной методике)

- средняя плотность затвердевшего раствора 1000-1300 кг/м3

- прочность при сжатии затвердевшего раствора 20-50 кг/см2

- прочность при изгибе – 20-40 кг/см2

-коэффициент трещиностойкости0,7- 1,1

                                                                  Литература

1. Стреленя Л. С., Илларионова М. С., Сергиенко Н. Г., Шкута Н. А., Оценка реологичесыих свойств штукатурных составов Публикация компании «Петромикс»                                                         

2.Гранау Э. Предупреждение дефектов в строительных конструкциях. Москва, Стройиздат. 1980 С.215

3..Рамачандра В.С. Добавки в бетон Москва, Стройиздат, 1988 С. 570

4. Марчюкайтис Г.В., Гнип И.Я. Влияние состава штукатурного раствора на его деформативные свойства // Строительные материалы. -  2003. ²9. ┬ С.36-38

5. Бабков В.В., Мохов А.В., Колесник Г.С., Саватеев Е.Б., Абейдулин Р.Р. Трещиностойкость наружных стен из ячеистобетонных блоков многоэтажного каркасномонолитного здания // Строительные материалы, 2007,  ²9. ┬ С.66-67

6. ДСТУ Б В.2.7-45-96

Источник: Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве. Сб. науч. трудов. вып. 4. – Днепропетровск: ПГАСА, 2009. – С. 325-330