Высокопрочный гипс и модифицирующие добавки

Основными компонентами гипсовых сухих смесей являются: гипсовые вяжущие, наполнители, функциональные добавки.

В качестве вяжущего в гипсовых смесях применяют строительный гипс на основе бетта- или aльфа-полугидрата сульфата кальция. Реже используют их в смеси с ангидритом (особенно для штукатурных работ) для обеспечения необходимых сроков схватывания. 

В составах самонивелирующихся смесей используются высокопрочный гипс (альфа-полугидрат) и ангидрит. Применение высокопрочных гипсовых вяжущих в сухих строительных смесях объясняется особыми требованиями, предъявляемыми к затвердевшим растворам - необходимая живучесть и высокая ранняя прочность.

• Заполнитель вводят для удешевления продукта, но главное — для предотвращения растрескивания в процессе эксплуатации. 
• Кроме того, улучшается технологичность при нанесении. 

В качестве заполнителей в гипсовых смесях используют: 

• Кварцевый песок 
• Известняковую муку 
• Доломитовую муку 
• Мел 
• Золу

В составах легких штукатурок используется перлит.  В определенных видах шпатлевочных смесей рекомендуется использование слюды. 

Дисперсность заполнителей определяется видом гипсовой смеси: кварцевый песок и известняковый песок применяются дисперсностью до 0,8 - 1,0мм. 

При подборе заполнителей особое внимание уделяется гранулометрическому составу - должно быть примерно одинаковое соотношение фракций заполнителя.

Гидратная известь Са(ОН)2 вводится в состав гипсовых смесей для улучшения пластических свойств, снижения усадочных деформаций и замедления схватывания.

Функциональные добавки осуществляют: 

• замедление схватывания гипсовой смеси
• увеличивают водоудержание
• подвижность 
• пластичность 
• прочность сцепления 
• создают особую поровую структуру 
• снижают риск трещинообразования.

Замедлители схватывания - важные функциональные добавки, обеспечивающие увеличение живучести растворной гипсовой смеси. Известно, что гипсовые вяжущие быстро схватываются, и решение задачи увеличения живучести заключается в правильном выборе специальных добавок - замедлителей схватывания.

Водоудерживающие добавки вводятся в гипсовые смеси с целью увеличения водоудержания, прилипаемости к основе, улучшения перемешивания, придания растворной смеси необходимой вязкости и пластичности. Для этих целей используются различные эфиры целлюлозы.

Кроме водоудерживающей добавки, в некоторые составы гипсовых смесей вводятся реологические добавки, так называемые загустители, которые улучшают консистенцию растворной смеси, ее удобообрабатываемость и снижает липкость к инструменту. В этом качестве используют простые эфиры крахмала.

Редиспергируемые полимерные порошки (РПП) вводятся в состав гипсовых смесей для увеличения прочности сцепления с подложкой, прочности на изгиб, водостойкости и улучшения технологичности приготовления и нанесения растворной смеси.

Порообразователи или воздухововлекающие агенты - добавки, используемые в штукатурных смесях для создания особой поровой структуры затвердевшего материала. Они представляют собой поверхностно-активные вещества, которые уменьшают поверхностное натяжение воды, и тем самым улучшают обволакиваемость самых мелких частиц растворной смеси. При этом образуются микропоры, равномерно распределенные по всему объему. Они минимизируют образование трещин, улучшают морозостойкость, технологичность.

Диспергаторы (пластификаторы) - добавки, которые абсорбируются на поверхности частиц растворной смеси, уменьшая образование комков при ее приготовлении.

Целлюлозные волокна вводят в состав гипсовых смесей для снижения трещинообразования и усадочных деформаций.

Сухие смеси для самонивелирующихся полов имеют более сложный состав. Помимо названных компонентов, эти гипсовые смеси включают такие функциональные добавки, как суперпластификаторы, ускорители твердения, пеногасители.

• Суперпластификаторы - добавки, снижающие водоцементное отношение при увеличении текучести.
• Ускорители твердения - добавки, которые сокращают сроки достижения времени хождения в ангидритовых полах.
• Пеногасители - добавки, представляющие собой углеводороды и полигликоли на инертном носителе (аморфном кремнеземе), они снижают образование макропор в процессе приготовления растворной смеси, и в дальнейшем, после затвердевания, - риск образования кратеров на поверхности.

Портландцемент - вводят в a- полы для снижения трещинообразования и увеличения водостойкости.

В составе гипсовых штукатурных смесей в качестве вяжущего используется, в основном, строительный гипс марок от Г3 до Г5, Г6, в легких штукатурных смесях может применяться смесь с ангидритом.

Известь гидратная добавляется в гипсовую штукатурную смесь для улучшения пластических свойств, снижения объемных деформаций при твердении и для замедления схватывания.

• Известняковый песок играет роль заполнителя, дисперсность меньше 1 мм, основные требования - чистый, сухой, рационального гранулометрического состава (то есть примерно одинаковое соотношение фракций), как говорят, должна быть непрерывная гранулометрическая кривая.
• Перлит используется как легкий заполнитель для снижения плотности раствора, размер частиц 0 - 1мм (иногда используется вспученный вермикулит).
• Известняковая мука используется в некоторых штукатурных составах для создания необходимой плотности упаковки частиц, для создания рационального гранулометрического состава заполнителя. После затвердевания снижается риск усадочных деформаций.

Водоудерживающая добавка - важный компонент штукатурных смесей, содержание колеблется от 0,16 до 0,3.

Реологическая добавка - придает штукатурным смесям необходимые пластические и вязкие свойства, вводится в малых количествах 0,01 - 0,03%.

Воздухововлекающая добавка - способствует образованию микропористой структуры. Вводится во все штукатурные составы в количестве 0,01 - 0,03%.

Замедлители схватывания - вводятся во все штукатурные составы в количестве, зависящем от вида замедлителя. В основном, это лимонная кислота и ее соли (цитраты натрия) и винная кислота и ее соли (тартраты натрия). 

Аквалон предлагает специально разработанный для гипсовых смесей замедлитель схватывания серии Silipon RV: RV 1730 и RV 1731. 1730 - смесь кальциевых комплексных соединений, 1731 - натриевая соль алкилфосфиновой кислоты. Рекомендуемая концентрация в сухой смеси - 0,1 - 0,4%.

Диспергатор - улучшает приготовление растворной смеси, устраняет образование комков. Можно рекомендовать Genapol PF80.

Шпатлевки, затирки и гипсовый клей отличаются от штукатурных составов как компонентным составом, так и его дисперсностью. Особенностью этих составов является то, что в качестве вяжущего используется строительный гипс дисперсностью менее 0,1мм, наполнителем является известняковая, доломитовая мука, мел с дисперсностью также менее 0,1мм. В связи с этим увеличивается количество водоудерживающей добавки до 0,5 - 0,8%.

В состав гипсовых шпатлевок, затирок и клеев входит РПП, который улучшает прочность на изгиб, ударную вязкость, устойчивость к деформациям, адгезию, технологичность переработки. В зависимости от вида смеси вводится в количестве 1 - 4%.

С целью снижения водопоглощения гипсовых растворов фирма Ваккер предлагает использовать Виннапас RI551Z с гидрофобным эффектом. Для полного проявления эффекта гидрофобности RI551Z необходима щелочная активация. Кроме того, рекомендуется в этих же целях в гипсовых системах соблюдать соотношение гипса и наполнителя 30/70. Ощутимое снижение водопоглощения может быть достигнуто при введении 2 - 6% RI551Z. Однако необходимо учитывать, что гидрофобные свойства материалов с использованием RI551Z сильно зависят от наличия добавок: пеногасителей, порообразователей, загустителей, пластификаторов, замедлителей схватывания и др.

Перечень испытаний (по DIN 1168) свойств сухих гипсовых смесей в зависимости от вида следующий:

• Ситовой анализ (рассев на ситах) - соответствует ГОСТ 125 на испытания гипса.
• Определение водогипсового отношения - по подвижности (затворяют 2,5 дм3 гипсовой смеси, укладывают в конус, затем выкладывают на стеклянную пластинку, 15 раз встряхивают, расплыв конуса должен быть 165 мм).
• Начало схватывания - на приборе Вика.
• Особенности испытания в отличие от испытаний сроков схватывания по ГОСТ 125: вместо иглы диаметром 1,1 мм используется конус размерами: нижний диаметр - 1мм, верхний - 8 мм, высота 50 мм. За начало схватывания гипсовой растворной смеси принимается время, когда конус не доходит до стеклянной пластинки 18 мм.
• Определение прочности при сжатии и при изгибе - на балочках 40х40х160 мм. Особенность - испытания проводят через 7 дней твердения в нормальных условиях, затем образцы помещают в тепловой шкаф, где выдерживают при температуре 40оС до постоянного веса.
• Прочность сцепления (адгезия). Осуществляется по измерению усилия отрыва затвердевшего раствора от подложки (асбестоцементные плиты или гипсокартонные листы).

Сухие гипсовые смеси для самонивелирующихся полов и стяжек имеют следующий компонентный состав:

• Вяжущее - в самовыравнивающихся полах и стяжках используют либо строительный гипс в форме a-полугидрата, либо ангидрит, либо их смесь.
• Заполнитель - в стяжках используется кварцевый песок с размером частиц до 0,8 мм, в наливных полах используется кварцевый песок с дисперсностью до 0,4 мм, а также тонкий наполнитель - известняковая мука, зола, мел, доломит (менее 0,1 мм) с целью уплотнения структуры затвердевшего раствора, снижения риска усадочных деформаций.
• Гидратная известь - вводится в небольших количествах и в стяжки, и самоналивные полы с целью снижения усадочных деформаций.
• Суперпластификатор - вводится в состав гипсовых полов с целью увеличения подвижности и снижения водогипсового отношения, в количестве 0,3 - 0,7%.
• Водоудерживающая добавка - в этом случае используется для стабилизации многоводных гипсовых растворных смесей. В стяжках водоудерживающую добавку можно не вводить. В наливных полах на a-гипсе используются низковязкие и сверхнизковязкие эфиры целлюлозы в количестве 0,02 - 0,2%.
• РПП - для самоналивных полов используются специально разработанные редиспергируемые полимерные порошки для сухих смесей для наливных полов.
• Пеногаситель - способствует снижению воздухововлечения в процессе приготовления растворной смеси и предотвращает появление кратеров на поверхности затвердевшего раствора. Для гипсовых систем рекомендуется использование Агитана Р803.

Замедлители схватывания - используются в гипсовых полах не всегда, поскольку сроки схватывания a-гипса могут обеспечивать необходимую живучесть, а ангидрит требует введения катализаторов твердения. Рекомендуется вводить в случае необходимости цитрат или тартрат натрия.

Ускорители твердения - вводят в состав ангидритовых полов с целью сокращения времени хождения, можно использовать сульфат калия.

Реологическая добавка - иногда вводится в наливные полы как загуститель.

Контроль качества гипсовых смесей для устройства наливных полов рекомендовано производить по следующим показателям:

• Текучесть - по расплыву конуса (должен быть 210 - 230 мм).
• Живучесть - должна быть не менее 30 мин по ДИН 18560.
• Время хождения (достижение прочности при сжатии не менее 1,5 Мпа).
• Прочность при сжатии и изгибе в зависимости от класса прочности по ДИН 18560.
• Усадочные деформации.
• Прочность сцепления с подложкой.