CC BY
36УДК 666.914.5
П.Г. ВАСИЛИК1, инженер, (vasilik@eurohim.ru); Р.В. КАЛАШНИКОВ2, инженер; А.Ф. БУРЬЯНОВ3, д-р техн. наук; Х.-Б. ФИШЕР4, д-р-инженер
1ЗАО «ЕВРОХИМ-1»(115432, г. Москва, ул. Трофимова, 2а) 2«ГК «ЮНИС» (115088, г. Москва, ул. 1-я Машиностроения, 5а)
3Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26) 4Веймарский строительный университет (Geschwister-Scholl-Strasse, 8, Weimar, 99423 DE)
Исследование причин возникновения трещин в материалах на основе гипсового вяжущего
Рассмотрены причины появления трещин в различных видах сухих строительных смесей на основе гипсовых вяжущих. Проанализировано влияние растворимого ангидрита на основные свойства и усадку материалов из многофазного гипсового вяжущего. Исследованы различные химические добавки для замедления сроков схватывания, влияющие на процессы зародышеобразования кристаллов гипса. Изучена эффективность различных типов полиолов в рецептуре шпатлевки на базе многофазового гипса, а также влияние различного количества растворимого ангидрита на трещиностойкость шпатлевок
Ключевые слова: сухие строительные смеси, растворимый ангидрит, трещиностойкость, усадка
P.G. VASILIK1, Engineer (vasilik@eurohim.ru), R.V. KALASHNIKOV2, Engineer, A.F. BUR'YANOV3, Doctor of Sciences (Engineering), H.-B. FISHER4, Doctor-Engineer
1 ZAO «EUROHIM-1» (2a, Trofimova Street, 115432, Moscow, Russian Federation)
2 «GK «UNIS» (5a, 1-ya Mashinostroyeniya Street, 115088, Moscow, Russian Federation)
3 Moscow State University of Civil Engineering (26, Yaroslavskoye Highway, 129337, Moscow, Russian Federation)
4 Weimar University of Civil Engineering (Geschwister-Scholl-Strasse, 8, Weimar, 99423 DE)
Research in Reasons for Crack Initiation in Materials on the Basis of a Gypsum Binder
Reasons for the crack initiation in various types of dry building mixes on the basis of gypsum binders are considered. The impact of soluble anhydride on the main properties and shrinkage of materials with a multiphase gypsum binder is analyzed. Various chemical additives for deceleration of setting time influencing on the processes of nucleation of gypsum crystals are studied. The efficiency of different types of polyols in the formulation of putties on the basis of multiphase gypsum as well as the influence of different amounts of the soluble anhydrite on the putty crack resistance are studied. Keywords: dry building mixes, soluble anhydrite, crack resistance, shrinkage
Причины появления трещин в материалах на основе гипсовых вяжущих различны. Это и конструкционные дефекты, и усталостные явления в материалах при работе изделий под нагрузкой, и разрушение в результате пластических и контракционных напряжений [1]. Производителям сухих строительных смесей приходится сталкиваться с трещинами в отделочных материалах, которые труднообъяснимы. Так, при переходе с одного вида гипсового вяжущего на другое, в зависимости от сезонности или в зависимости от партии могут проявляться трещины в тонких слоях. При этом
вяжущее, на первый взгляд, может иметь идентичный фазовый состав (чаще входной контроль предполагает только проверку начала и конца схватывания гипса и очень редко количество двуводного гипса). Но после выдерживания сухой смеси во влажном воздухе трещины уже не образуются. В то же время в связи с увеличением количества установок по варке гипса, работающих по непрерывному циклу и отсутствием на заводах установок по искусственному старению на рынке возрастает доля материала, содержащего повышенное количество растворимого ангидрита (ангидрид III а- и
Рис. 1. Микрофотография исследуемой гипсовой шпатлевки Рис. 2. Усадочные явления при высыхании материала
научно-технический и производственный журнал Q'{pZJ'AfZJJblJbJ" 88 июнь 2015 Ы ®
Gypsum building materials
Рис. 5. Клиновой тест на трещиностойкость гипсовой шпатлевки с поливиниловым спиртом
в- модификаций). Действующий ГОСТ 125-79 «Вяжущие гипсовые. Технические условия» не регламентирует ни фазового состава, ни методик его определения.
При использовании замедлителей схватывания и зародышеобразователей (дигидрата гипса), а также эфиров целлюлозы при производстве гипсовых шпатлевок, штукатурок и наливных полов наблюдается образование мелких кристаллов с дефектной структурой (рис. 1). Это приводит к преобладанию деформаций влажностной усадки над деформациями расширения, связанными с ростом кристаллов гипса. Особенно сильно это проявляется при повышенном В/Т и тонком наполнителе в шпатлевках. Присутствие раство-
Рис. 4. Клиновой тест на трещиностойкость гипсовой шпатлевки с полиолом Sitren PSR 100
Рис. 6. Клиновой тест на трещиностойкость гипсовой шпатлевки без полиолов. Содержание ангидрита III - 2,4%
римого ангидрита приводит к быстрому снижению свободной воды и схлопыванию капилляров.
В работе [2] уже изучалось влияние различных типов замедлителей на многофазовые гипсы в рецептурах самовыравнивающихся полов. При этом рассматривались экзотермические эффекты и приводились доводы о самонапряжении системы в следствии неодновременности перехода различных фаз гипса в двуводные кристаллогидраты.
Трещины, которые рассматриваются в данном случае, возникают вследствие высоких внутренних напряжений, превышающих прочность материала в данном конкретном временном отрезке, т. е. если изменить кинетику гидратации (ускорить/замедлить набор проч-
Компоненты №1, содержание растворимого ангидрита 4,6% №2, содержание растворимого ангидрита 4,6% №3, содержание растворимого ангидрита 4,6% №4, содержание растворимого ангидрита 2,4%
Гипс 800 800 800 800
Silverbond 30 (наполнитель) 177 177 177 177
Са(ОН)2 10 10 10 10
Mecellose FMC 7150 (эфиры целлюлозы) 2,8 2,8 2,8 2,8
Amitrolit 8882 (эфир крахмала) 0,5 0,5 0,5 0,5
Laolin 1 (зародышеобразователь) 4,4 4,4 4,4 4,4
Винная кислота (замедлитель) 2,7 2,7 2,7 2,7
Esapon 1850 (диспергатор) 0,1 0,1 0,1 0,1
Melment F15 (суперпластификатор) 2 2 2 2
Sitren PSR 100 (комплекс полиолов с длиной цепи 6-12) - 0,5 - -
BP-05S (частично гидролизованный поливиниловый спирт со степенью полимеризации 500) - - 0,5 -
Трещиностойкость на поверхности стены есть нет есть нет
Трещиностойкость, клин на гипсокартоне есть нет есть нет
Ы ®
научно-технический и производственный журнал
июнь 2015
89
ности), то при одном и том же вяжущем и рецептуре можно получить или не получить трещины. Но что делать, если жестко регламентированы рамки сроков технологических переделов нанесения отделочного материала?
Одним из путей решения проблемы является снижение внутренних напряжений в твердеющем материале. Как известно, напряжения, связанные с испарением воды, как правило, намного превышают контракци-онные (рис. 2). Эфиры целлюлозы, являясь сильным водоудерживающим агентом, замедляют процесс испарения воды. При этом если рассматривать штукатурные составы, то, исходя из практических знаний многих производителей сухих строительных смесей, увеличение дозировки эфиров целлюлозы (ЭЦ) на 20—30% полностью убирает проблемы с подобными трещинами. ЭЦ не только удерживают воду, но и приводят к загущению. При повышенных дозировках происходит потеря удобоукладываемости.
Для снижения усадки в цементных системах широко применяются полиолы — многоатомные спирты. Эти органические соединения успешно снижают поверхностное натяжение растворов и, как следствие, капиллярные силы, что приводит к меньшим внутренним напряжениям.
В работе была изучена эффективность различных типов полиолов в рецептуре шпатлевки на базе многофазового гипса, а также влияние различного количества ангидрита III на трещиностойкость шпатлевок.
Растворимый ангидрит проверялся по следующей методике [2]:
Список литературы
1. Василик П.Г., Голубев И.В. Трещины в штукатурках // Строительные материалы. 2003. №4. С. 14—16.
2. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов. М.: Высшая школа. 1973. 504 с.
3. Fischer H.-B., Stark J. Haftung von Gipsputz an glatten Betonflächen // ZKG. 2005. № 12. S. 79-92.
4. Fischer H.-B. Gipsputzhaftung auf Beton. Ibausil, Tagungsband. Weimar. 2003. S. 1007-1028.
5. Gathemann B., Henning O., Eggert O., Fischer H.B. Untersuchungen zum Haftverbund von Fliesen auf Untergründen aus verschiedenen Gipsarten in Feuchträumen // ZKG. 2000. № 11. S. 648-656.
6. Fischer H.-B., Vtorov B., Stark J. Haftbrücken im System Gipsputz auf Beton // ZKG. 2002. №12. S. 79-86.
7. Гонтарь Ю.В., Чалова А.И., Бурьянов А.Ф. Сухие строительные смеси на основе гипса и ангидрита. М.: Де-Нова. 2010, 214 с.
Остава^
• сухую навеску гипса 1—2 г выдерживают 24—30 ч над концентрированным раствором NaCl;
• навеску высушивают и взвешивают;
• количество растворимого ангидрита вычисляют по формуле:
mCaSO4 раст=1,51 * m1 ' 100/m,
где m1-- разность массы навески до и после выдерживания над концентрированным раствором NaCl, г; m - исходная навеска, г.
Было исследовано два гипсовых вяжущих с содержанием ангидрита III в количестве 4,6 и 2,4%. Рецептура шпатлевки представлена в таблице. Трещиностойкость проверялась на клиньях, нанесенных, как на бетонное основание, так и на гипсокартон-ные листы (рис. 3-6). Трещины наблюдаются в тонком слое. Из чего можно сделать вывод, что в связи с интенсивным испарением в тонком слое напряжения возрастают значительно быстрее, чем материал набирает прочность.
Из результатов видно, что Sitren PSR 100, даже в незначительных количествах введенный в состав, обеспечивает значительное повышение трещиностойко-сти в материале, содержащем ангидрит III. При этом снижение содержания ангидрита с 4,6 до 2,4% также приводит к исчезновению трещин.
Таким образом, полиол Sitren PSR 100 можно рекомендовать в качестве добавки, повышающей трещиностойкость и снижающей усадку, не только в цементные составы, но и в гипсовые.
References
1. Vasilik P.G., Golubev I.V. Cracks in the plaster. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2003. No. 4, pp. 14-16. (In Russian).
2. Butt Yu.M., Timashev V.V. Praktikum po khimicheskoi tekhnologii vyazhushchikh materialov [Workshop on chemical technology of binders]. Moskow: Vysshaya shkola. 1973. 504 p.
3. Fischer H.-B., Stark J. Haftung von Gipsputz an glatten Betonflächen. ZKG. 2005. No. 12, pp. 79-92.
4. Fischer H.-B. Gipsputzhaftung auf Beton. Ibausil, Tagungsband. Weimar. 2003, pp. 1007-1028.
5. Gathemann B., Henning O., Eggert O., Fischer H.-B. Untersuchungen zum Haftverbund von Fliesen auf Untergründen aus verschiedenen Gipsarten in Feuchträumen. ZKG. 2000. No. 11, pp. 648-656.
6. Fischer H.-B., Vtorov B., Stark J. Haftbrücken im System Gipsputz auf Beton. ZKG. 2002. No. 12, pp. 79-86.
7. Gontar' Yu.V., Chalova A.I., Bur'yanov A.F. Sukhie stroitel'nye smesi na osnove gipsa i angidrita [Dry building mixtures based on gypsum and anhydrite]. Moscow: De-Nova. 2010. 214 p.
Уважаемые коллеги!
Вы держите в руках журнал «Строительные материалы» № 6, который завершает подписной период I полугодия 2015 г. Если вы еще не подписались на II полугодие 2015 г., то сделать это можно в редакции на все полугодие или на почте.
Для подписки через редакцию необходимо прислать заявку в произвольной форме по тел./факсу: (499) 976-22-08, 976-20-36 или по эл. почте: mail@rifsm.ru. В заявке надо указать название организации (для выставления счета), юридический и почтовый адреса, телефон и контактное лицо.
На почте подписку можно оформить По объединенному каталогу «Пресса России» индекс 70886 По каталогу агентства «Роспечать» индекс 79809
научно-технический и производственный журнал Q'fffjyTf S JJbrlbJ" 90 июнь 2015 ®
