Mатериалы на основе гипсового вяжущего традиционно используют при отделочных работах внутри помещений. Для этой цели применяются гипсокартонные или гипсоволокнистые листы, разнообразные сухие штукатурные, шпаклевочные и клеевые гипсовые смеси. Гипсовые материалы позволяют не только получать прекрасный внешний вид стен и потолков (ровные и гладкие или рельефные поверхности), но и придают хорошие акустические и теплофизические качества всему помещению в целом, т.е. создают комфортные условия для проживания.
Применение материалов на основе гипса не ограничивается внутренней отделкой помещений. Гипс применяется и для фасадных работ. Однако в этом случае необходима специальная подготовка материала для повышения водостойкости и морозостойкости гипсовых изделий.
В нормативно-технической документации в настоящее время отсутствуют требования по морозостойкости для изделий из гипса, применяемых в качестве наружной облицовки. Хотя положительный опыт использования гипсовых отделочных элементов в довольно жестких климатических условиях нашей страны имеется. Например, многие фасады зданий, построенных в конце прошлого - начале нынешнего века в историческом центре Москвы, имеют гипсовую лепнину, сохранившуюся в удовлетворительном состоянии. Декоративные лепные архитектурные украшения, которые мы видим на фасадах зданий XIV-XVII веков, изготавливали преимущественно из гипсоизвесткового раствора с обработкой щелоком или купоросом и неоднократной пропиткой горячей олифой.
Существуют требования по морозостойкости по ГОСТ 27180-86 для керамических плиток - 35 циклов попеременного замораживания-оттаивания без видимых повреждений образцов; по ГОСТ 6927-74 для бетонных фасадных плит - 50 циклов без повреждений поверхности плит при потере прочности не более 25% и потере массы - 5%; по ГОСТ 9479-84 для мрамора, известняка, брекчии и других горных пород, применяемых в качестве облицовочных изделий, - 25 циклов при потере прочности не более чем на 20%.
По результатам обработки многолетних метеорологических данных обсерватории МГУ, полученных докт. техн. наук К.Ф. Фокиным в НИИМосстрое в 70-х годах, а позднее в НИИСФ, количество обобщенных циклов заморозок-оттепель для климатических условий Москвы в среднем равно 14. При этом оттепель оценивалась как повышение температуры до +1оС продолжительностью не менее 12 ч, а заморозок - понижение температуры ниже -3оС продолжительностью не менее 12 ч, что обусловливает промерзание или оттаивание наружной поверхности отделочного слоя ограждения около 20-25 мм.
В связи с имеющейся тенденцией расширения области применения изделий на основе гипсовых вяжущих не только при отделке внутри помещений, но и для фасадов строящихся и реконструируемых зданий целесообразно ввести требования по морозостойкости не менее 50 циклов без изменения внешнего вида и при снижении прочности не более 25%.
Пониженная водостойкость гипсовых изделий заставляет проводить мероприятия, направленные на снижение проницаемости и растворимости гипса.
Появившиеся сравнительно недавно гипсоволокнистые листы завоевывают популярность у строителей. Листы ГВЛ применяют для внутренней отделки, устройства потолков и сухого основания пола. Гипсоволокнистые листы с поверхностной обработкой гидрофобными составами ГВЛВ - влагостойкие. ГВЛВ могут быть использованы для наружной отделки при условии отсутствия попадания жидкой влаги на поверхность листов, например "сэндвич-панели" с наружной обшивкой ГВЛВ и закрытые металлическим сайдингом. Проведенные в НИИСФ исследования показали возможность их эксплуатации в наружных условиях без доступа жидкой влаги в течение 5 лет. Полученные результаты позволили расширить область применения ГВЛВ и использовать их при устройстве опытных подвесных потолков над проездами одного из зданий в Москве. На данном опытном объекте намечено проведение многолетних натурных инструментально-визуальных наблюдений с целью определения возможности широкого использования листов ГВЛВ в качестве наружных подвесных потолков.
Нужно сказать, что поверхностная обработка имеет свойство снижать свою эффективность со временем, и для более продолжительного использования листов ее необходимо периодически повторять. Периодичность зависит от условий эксплуатации изделий.
Способ модификации состава гипсовой смеси водорастворимыми полимерами имеет ряд преимуществ. Введение в состав смеси органических добавок ведет к тому, что гипс при гидратации создает каркас из кристаллических сростков двугидрата, а смола, отверждаясь, образует непрерывную полимерную матрицу. Поры в гипсовом теле заполняются стекловидной субстанцией. Проницаемость материала для жидкой влаги существенно понижается. Образующийся защитный экран из полимерной пленки вокруг кристаллов гипса препятствует доступу воды к обладающему высокой растворимостью сульфату кальция.
В результате научно-исследовательской и экспериментальной работы, проведенной автором совместно с канд. техн. наук И. Барановым и др., получен состав гипсового камня повышенной водостойкости.
В ходе работы было изучено влияние различных полимеров в виде водных растворов или эмульсий на свойства композита. Наилучшие результаты получены при использовании аминоальдегидных смол с мономерами нелинейного вида (меламин, резорцин, бензогуанамин). Смолы этого вида относятся к поликонденсационным, т.е. при отверждении происходит выделение низкомолекулярных продуктов, в частности воды. Для химического связывания выделяющейся воды в состав композиции вводится структурирующая добавка на основе полиизоцианатов. Количество добавки подобрано так, чтобы время выделения воды при поликонденсации совпадало с действием добавки. Введение структурирующей добавки в количестве около 1% позволяет добиться повышения прочностных показателей на 10-15% и снижения водопоглощения почти в два раза.
В ходе исследований определено, что прочность образцов с 20% модифицированной меламиноформальдегидной смолы при сжатии и при изгибе за 80 суток хранения на воздухе возрастает соответственно на 30 и 25%. Прочность при сжатии составляет 60 МПа, при изгибе - 12 МПа. Гипсополимер обладает достаточно высокой морозостойкостью. Образцы с 20% меламиноформальдегидной смолы выдерживают 150 циклов попеременного замораживания и оттаивания.
При исследовании водостойкости и атмосферостойкости гипсополимерных образцов моделировались условия воздействия на образцы среды в открытом водоеме при практически неограниченной реакционной емкости среды. Установлено, что глубина разрушения гипсополимерных образцов в дистиллированной воде в значительной степени снижается при повышении плотности затвердевшего камня за счет увеличения содержания полимерной составляющей и снижения водогипсового отношения. Лучшие результаты получены при использовании модифицированной меламиноформальдегидной смолы. При постоянном погружении образцов в дистиллированную воду прочность гипсополимера с 20% модифицированной меламиноформальдегидной смолы за 8 месяцев испытаний уменьшилась всего на 20%, а у контрольных гипсовых образцов за это же время - на 70%. В условиях попеременного увлажнения и высушивания в течение того же времени испытаний прочность гипсополимерных образцов практически не изменилась, а у гипсовых образцов понизилась на 70%.
На фотографиях, сделанных при увеличении на растровом электронном микроскопе в 2400 раз, видно, что структура материала представляет собой сетку полимера, которая является непрерывной фазой, расположенной в трехмерном скелете закристаллизованного гипса. Сростки гидратных новообразований, пластинчатых по структуре, пронизывают блоки полимера. В порах идет кристаллизация мелких кристаллов гипса призматической и игольчатой форм.
При увеличении возраста образцов существенных изменений в характеристиках композита не происходит. Прирост прочности во времени можно объяснить продолжающейся полимеризацией смолы. Степень полимеризации смолы в присутствии отвердителя в естественных условиях практически та же, что и при термообработке.
Паропроницаемость гипсополимера равна 0,092 мг/мчПа, что обусловливает благоприятный влажностный режим стен из кирпичной кладки с облицовкой из этого материала. Долговечность наружной отделки изделиями из модифицированного гипса подтверждается практикой. На рис. 2 изображен фасад одного из зданий, в отделке которого применены архитектурно-декоративные изделия из гипса, модифицированного полимерами.
И. Бессонов, канд. техн. наук, ст.н.с. НИИСФ
Источник: справочник "Строитель", 4/2001, НТС "Стройинформ"