Гипсобетон и его применение в строительстве

Рассматривается технология и области применения гипсовых материалов.

Обеспечение рядовых граждан России дешёвым комфортабельным жильём и в какможно короткие сроки — основная задача региональных властей и строителей вближайшей перспективе. Для решения этой проблемы нужно разработать проектыэнергоэффективных жилых зданий, простых и дешёвых в эксплуатации, организоватьпроизводство долговечных недорогих материалов. Здания могут бытьмногоквартирными 3–5-этажными и одноквартирными до 2–3 этажей.

В настоящее время для их строительства применяют самые различныетрадиционные строительные материалы: дерево, штучные стеновые материалы(кирпич, блоки из ячеистого бетона, стеновые бетонные камни и др.), реже —индустриальные изделия (панели, крупные блоки) и монолитный бетон.

Материалы для жилищного строительства должны обладать требуемымиконструктивными и эксплуатационными характеристиками. Большое значение имеют итеплофизические свойства (теплопроводность, паропроницаемость и др.). Этимтребованиям в полной мере отвечают гипсовые материалы. Их применение позволяетне только снизить дефицит стеновых материалов, но во многих случаях заменитьэнергоёмкие цементные бетоны без какого-либо ухудшения эксплуатационныхсвойств, значительно (не менее чем в 2 раза) сократить сроки возведения зданий.

Эффективность гипсовых материалов обусловлена, прежде всего, простотой иэкономичностью производства гипсовых вяжущих. К примеру, на производство 1 твяжущего требуется в 4–5 раз меньше топлива и электроэнергии, чем напроизводство тонны портландцемента. Сырьё для производства гипсовых вяжущихдостаточно широко распространено — это и природный гипсовый камень, игипсосодержащие отходы.

Большой интерес представляют для строителей бетоны и растворы на основеводостойких гипсовых вяжущих, содержащие пористый или плотный заполнитель идобавки, регулирующие их свойства. Такие бетоны предназначены для изготовленияразличных строительных изделий (камней, блоков, кирпича, пазогребневых плит идр.), а также для монолитного возведения малоэтажных зданий, в том числе и приотрицательной температуре. Всесторонние исследования свойств и технологии водостойкихгипсовых вяжущих и бетонов из них, включая эксплуатационные характеристики,проведены в МГСУ и НИИМосстрое (Ферронская А. В., Коровяков В. Ф., Чумаков Л.Д.). Эти исследования показали, что такие бетоны по своим свойствам нискольконе уступают аналогичным бетонам на портландцементе, а по скорости тверденияпревосходят их в несколько раз.

бетоны на основе гипсовых вяжущих по своим свойствамнисколько не уступают аналогичным бетонам на портландцементе, а по скороститвердения превосходят их в несколько раз

Практикой строительства доказано, что из монолитного бетона можно возводитьстены, перегородки, перемычки, перекрытия, включая сборно-монолитные, выполнятьразличные архитектурные детали. При наличии качественной опалубки и смесителявозведение 2-этажного жилого дома на одну семью возможно всего за 3–5 дней.После возведения производится внутренняя и наружная отделка смесями на основебыстротвердеющих гипсовых смесей. Поверхности конструкций, предназначенные подокраску, как правило, не требуют шпаклевания и готовы к принятию краски на3–4-е сутки после окончания формования. Применение цветных отделочных(фактурных) растворных смесей на основе водостойких гипсовых вяжущих (ВГВ)позволяет значительно разнообразить цветовую гамму фасадов и упростить отделочныеработы.

Применение ВГВ низкой водопотребности позволяет изготовлять стеновыеизделия литьевым способом непосредственно на стройплощадке и выполнять из нихкладку стен уже через 20–30 мин после формования.

Для повышения тепло- и звукоизоляции ограждающих конструкций могутприменяться изделия из ячеистого бетона на ВГВ с плотностью 400–900 кг/м3.Изделия и смеси на основе ВГВ могут использоваться и в сочетании страдиционными (цементными) материалами.

Из гипсобетона на основе водостойких гипсовых вяжущих эффективноизготовление гипсового прессованного кирпича, который по своим свойствамсоответствует требованиям, предъявляемым к силикатному кирпичу (ГОСТ 379-95.Кирпич и камни силикатные. Технические условия). Кирпич предназначен для кладкинаружных и внутренних стен малоэтажных зданий и сооружений, а также для ихоблицовки. Для формования кирпича приспосабливают прессовое оборудование,применяемое для производства силикатного кирпича, либо разрабатываютспециальное формовочное оборудование. Этоткирпич после формования прессованием не требует никакой тепловой обработки, онупаковывается на поддонах и отправляется потребителю. Экономия энергоресурсов итрудозатрат очень высока.

В зависимости от условий эксплуатации стеновые камни можно изготовлять изразличных бетонов (тяжёлого, лёгкого на пористых заполнителях, арболита,опилкобетона, ячеистого и др.) на основе водостойких или неводостойких гипсовыхвяжущих.

Получают всё большее распространение блоки строительные замковые(ТУ21-53-02066523-98), которые имеют форму параллелепипеда с базовым размером400?800?150 мм (рис. 1). Составыбетонов для этих блоков разработаны в НИИМосстрое и МГСУ.

Рис. 1. Общий вид замковых блоков с различной лицевойфактурой.

Блоки предназначены для возведения несущих и самонесущих стен без раствора,с укладкой в соответствии с выступами и пазами в горизонтальной и вертикальнойплоскостях. В конструкции блоков предусмотрены 2 горизонтальных и 2вертикальных направляющих паза для нанесения любого строительного герметика иликлея. При кладке стен пустоты всех рядов совмещаются, образуя герметичныевоздушные полости, заполняемые эффективными теплоизоляционными материалами(ячеистый бетон, пенополиуретан, минераловатные изделия и др.). Заполняя этипустоты тяжёлым бетоном, можно создавать любые несущие конструкции, а привертикальной кладке и армировании сооружать каркасную систему здания, при этомсами замковые блоки будут иметь декоративно-отделочную функцию.

Блоки изготовляют из бетонов на водостойких гипсовых вяжущих. Изготовлениеосуществляется по литьевой технологии в специальных кассетных пластиковыхформах, соответствующих патенту РФ на изобретение № 2206449.

Разработаны нормативно-технические документы как на блоки, так и наоборудование и технологию изготовления. Имеются указания по проектированию стениз таких блоков и технологические карты на их возведение.

Большой интерес представляют универсальныепазогребневые плиты, изготовляемые ваналогичных кассетных формах. Причём толщина плит может быть практически любой.Это позволяет изготовлять плиты с термовкладышем для устройства наружных стен.Благодаря высокоточной геометрии и прекрасному качеству поверхности, стены изтаких плит не требуют дополнительной отделки (рис. 2). Пазогребневые плиты, изготовляемые на водостойких гипсовыхвяжущих, предназначены для устройства наружных и внутренних стен, а такжеперегородок в санузлах.

Рис. 2. Пазогребневые плиты для наружных стен

Разработаны установки различной мощности для изготовления замковых блоков ипазогребневых плит.

Цикл изготовления плит в 20-местной кассете:

формование — 4 мин;

твердение — 20 мин;

распалубка — 5 мин;

чистка и смазка кассет — 8 мин;

сборка кассеты — 3 мин.

Итого: 1 ч 40 мин.

Площадь поверхности изготовленных за одну формовку плит — 3,6 м2.

Практика производства и применения стеновых замковых блоков и универсальныхпазогребневых плит из таких бетонов (дома из замковых блоков построены вСаратовской обл.) на деле подтвердила их высокую эффективность, быструюокупаемость оборудования, высокую производительность. Строительство домов изэтих блоков обеспечивает высокие темпы возведения стен, значительную экономиюрастворных смесей, возможность получения разнообразной фасадной отделки,снижение стоимости строительства в целом. Нельзя также забывать, что в домах состенами из гипсовых изделий обеспечивается наилучший температурно-влажностныйрежим.

Применение бетонов на основе водостойких гипсовых вяжущих показали своюэффективность в системе «ГИТОР» — конструктивно-технологической системе помонолитному возведению жилых и общественных зданий методом торкретирования сиспользованием оставляемой опалубки в виде «термоармопакетов» с эффективнымутеплителем. Эта система разработана Государственным университетомземлеустройства совместно с ЗАО «Златоустметаллургстрой», при участии МГСУ,ЦНИИОМТП и ряда других научных и проектных организаций, и внедрена в г.Златоусте и других городах России и СНГ.

Благодаря более низкой стоимости сырьевых материалов (местные заполнители,отходы промышленности и др.), используемых в составах вяжущих и бетонов, иснижению расходов на производство, стеновые изделия из бетонов на водостойкихгипсовых вяжущих дешевле аналогичных материалов и изделий на портландцементеили керамических. Так, стоимость замкового блока объёмом 26 условных кирпичейсоставляет около 2 долларов США. Стоимость одного керамического кирпича — 0,16$, блока из ячеистого бетона объёмом 22 условных кирпича — 16,7 $.

Необходимая толщина стены из таких замковых блоков по теплотехническимтребованиям составляет 40–50 см (при Rтр = 2,9–3,1 м2•°C/Вт), а кирпичных — более 2 м: видно, что ценапервых значительно ниже. Кроме того, на производство стеновых изделийрасходуется меньше энергетических ресурсов, т. к. не требуется тепловаяобработка.

стеновые изделия из бетонов на водостойких гипсовыхвяжущих дешевле аналогичных материалов и изделий на портландцементе иликерамических

Производство водостойких гипсовых вяжущих низкой водопотребности,называемых композиционными гипсовыми вяжущими освоено на предприятии ООО«Стройэволюция». Здесь могут выпускать вяжущие различных марок по прочности срегулируемыми сроками схватывания, что позволяет использовать их дляпроизводства разнообразной номенклатуры изделий и бетонов для монолитногобетонирования. Там же производится органо-минеральный модификатор гипсовыхвяжущих, предназначенный для получения ВГВ на месте его использования.

Производство и применение изделий из бетонов на основе ВГВ, при сохраненииположительных свойств гипсовых вяжущих, имеют ряд преимуществ переданалогичными изделиями из бетонов на цементе:

изготовление изделий осуществляется без тепловойобработки;

сокращается оборачиваемость формовочногооборудования (бортоснастки, опалубки, форм) в несколько раз, т. к. уже через15–20 мин может осуществляться распалубка;

не требуется искусственная сушка изделий;

снижается себестоимость строительства за счётиспользования более дешёвых материалов и сокращения сроков строительства.

В современных условиях доля малоэтажек в общем объёме жилищногостроительства составляет 40 %. Причём основное место занимает индивидуальноестроительство жилых домов усадебного типа и коттеджей.

Для их строительства применяют самые различные традиционные строительныематериалы: дерево, штучные стеновые материалы (кирпич, блоки из ячеистогобетона, стеновые бетонные камни), реже — индустриальные изделия (панели,крупные блоки) и монолитный бетон.

Всем известно, что материалы для жилищного строительства должны обладатьвысокими конструктивными и эксплуатационными характеристиками. Большое значениеимеют и теплофизические свойства (теплопроводность, паропроницаемость). Вотздесь и поможет такой необычный материал, как гипс. Применение гипсовыхстроительных материалов позволяет не только снизить дефицит в стеновыхматериалах, но и значительно (не менее чем в 2 раза) сократить сроки возведениязданий.

Эффективность гипсовых строительных материалов обусловлена, прежде всего,простотой и экономичностью производства гипсовых вяжущих. На производство 1 тгипсового вяжущего требуется в 4–5 раз меньше топлива и электроэнергии, чем напроизводство тонны портландцемента. Сырьё для производства гипсовых вяжущихдостаточно широко распространено: природный гипсовый камень и гипсосодержащиеотходы (фосфогипс, борогипс, цитрогипс и др.).

эффективность гипсовых строительных материаловобусловлена, прежде всего, простотой и экономичностью производства гипсовыхвяжущих

На основе вышеизложенного можно сделать вывод, что новые технологиипроизводства и использования водостойких гипсовых вяжущих заслуживают широкогораспространения, в том числе и в среде малого предпринимательства.