Гипс как строительный и отделочный материал

Источник: каталог гипсовых изделий Gessostar https://www.gessostar.ru

Вот уже много столетий в архитектуре государств, имеющих в основе хорошо развитую культуру и искусство, ценящих прекрасное и неординарное, сохраняющих свои исторические памятники и традиции в строительстве и отделке, используется такой материал, как гипс.

В первую очередь это связано с его свойствами — пластичностью, естественной однородностью, однотонностью окраски, итоговой твердостью, что позволяет создавать абсолютно любые формы, будь то барельефный рисунок, орнамент из элементов лепнины или скульптура.

При правильной эксплуатации, хороших условиях хранения, аккуратной реставрации созданные изделия могут служить вечно.

Пример тому — множество дворцов и храмов по всему миру, сохранивших неповторимый интерьер с прошлых веков до наших дней.

Что нужно знать мастеру про свойства гипса и изделий из него

Гипс обладает таким количеством преимуществ, что его можно назвать поистине уникальным материалом.

• Экологичность и натуральность. Гипс — полностью природный материал, его до сих пор добывают дедовским способом. Он максимально экологичен, что ставит такое сырье на много ступеней выше любого современного стройматериала.
• Способность улучшать микроклимат. Давно замечено, что в помещениях, отделанных лепниной, дышится очень легко, даже если на улице стоит жара или льет дождь. Это легко объясняется тем, что застывший гипсовый раствор обладает способностью влагообмена: повышенная влага им впитывается, а при недостаточном количестве воды в воздухе — отдается.
• Отзывчивость к реставрации. В отличие от стекла, кожи, древесины, камня и даже металла, лепнина подлежит полному восстановлению. При грамотно выполненных ремонтных работах она может выглядеть идеально, даже если ей сто лет. Попробуйте воссоздать утраченную часть фарфоровой или каменной чаши так, чтобы она смотрелась как новая. Согласитесь, это невозможно. А вот гипсовые изделия после реставрации не содержат видимых следов работы мастера.
• Безграничные возможности декора. В умелых руках гипс принимает любые формы, на нем видны даже мельчайшие детали. Его можно окрашивать, патинировать, покрывать различными составами, придающими блеск или другие визуальные качества. Более того, он не подлежит усадке, поэтому готовый декор останется в первозданном виде ровно столько, сколько этого захочет владелец помещения.

Эти свойства были определяющими при выборе варианта отделки много веков назад, остаются они актуальными и по сей день. До сих пор самые обеспеченные люди предпочитают украшать свои родовые поместья лепниной, а общественные культурные сооружения — храмы, библиотеки, музеи — без такого декора просто немыслимы. Оформление помещения настоящей лепниной (не стоит путать с дешевкой из полиуретана) — признак великолепного художественного вкуса и аристократизма.

Где можно применять гипс (алебастр)

Гипс используется в быту довольно часто:

• строительные работы — выравнивание внутренних и внешних стен, потолков, вентиляционных коробов, изготовление перегородок;
• изготовление огнезащитных барьеров и звукопоглощающих конструкций;
• производство — гипсокартон, сухая штукатурка, арболит, гипсостружечные и гипсоволокнистые плиты и т.д.;
• отделка — оформление интерьера, ландшафтный дизайн, архитектурные элементы, лепнина, плитка, сувенирные предметы и т.д.;
• ремонт поврежденной лепнины и прочих изделий из алебастра;
• как элемент гипсоцемента высокого качества.

Характеристики гипса для строительных и отделочных растворов

Современный строительный гипс (второе название — алебастр), используемый для приготовления раствора, производится классическим способом термообработки гипсового камня (150—180°С), добытого в карьерах. Полученное сырье проходит стадии размола и просева, в итоге получается однородный порошок с разным размером частиц — грубого, среднего и тонкого помолов.

Определяют степень помола до сих пор тем же способом, что и 500 лет назад. Полученный порошок отсевают на мелкоячеистом сите (0,2 мм). Остаток, который не прошел сквозь сетку, взвешивают, определяя его массу (в процентах от общего веса).

• Если крупных частиц осталось много — до 23%, — полученному сырью присваивают индекс I, что соответствует грубому помолу.
• До 14% — индекс II — средний помол.
• До 2% — индекс III — высококачественный тонкий помол.

Чем тоньше степень размельчения, тем быстрее будет схватываться раствор. Чтобы установить окончательный вердикт по качеству, полученный порошок исследуют на приборе АДП-1 (ПСХ-2), определяя его удельную поверхность. Она должна соответствовать ГОСТ 23789—79.

 

КартушиНишиПанно

 

Важный параметр — вязкость раствора, определяется стандартом ГОСТ 125—79 и зависит как раз от степени помола, потому что размер частиц напрямую влияет на водопотребность. Считается, что для гидратации полуводного алебастра до степени двуводного хватило бы 18,6 % воды, но такой раствор не подходит для строительных работ, поэтому нормальная вязкость достигается путем добавления 50—70 % воды (3-полугидрат). Если нужен густой раствор, то ограничиваются 35—45 % воды, получая а-полугидрат. Стандартная консистенция определяется параметром расплыва массы, который не должен превышать диаметр 180±5 мм.

Насыпная плотность гипсового порошка в естественном виде — 800—1100 кг/куб. м, в уплотненном — 1250—1450 кг/куб. м. Плотность готового алебастра составляет 2,6—2,75 г/куб. см.

Процесс производства строительного гипса может идти и в ином порядке: помол-отсев-обжиг. Если требуется изготовить особые виды этого материала (медицинский или формовочный), то технология может быть изменена. При прогреве гипсового камня в вакууме при снижении температуры до 100°С на выходе получается высокопрочный алебастр.

Деформативность алебастра

Гипс при высыхании может измениться в объеме. Но в отличие от многих материалов, его объем не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. Деформативность может достигать 1%. Это качество является большим плюсом при изготовлении скульптур и лепнины, так как раствор идеально заполняет формы, позволяя получить очень четкий рисунок, без потери мелких деталей.

Способность к расширению зависит от количества в составе материала растворимого ангидрита. Наибольшей деформативности подвержен гипс, прошедший обжиг при повышенных температурах. Снизить данный показатель можно несколькими способами:

• повышением количества воды;
• введением замедлителей твердения;
• добавкой 1% негашеной извести до 0,1% .

При неправильном приготовлении раствора или при создании масштабных изделий возможна значительная усадка, что приводит к растрескиванию гипса. Нивелировать процесс можно, применяя минеральные добавки.

Если неправильно рассчитано соотношение пластичности раствора к изгибающим нагрузкам, возможны и пластические деформации, вероятность которых сводится к нулю, когда лепнина хорошо высушена. При высокой влажности ползучесть гипса может быть довольно велика и визуально заметна. Снизить пластические искажения можно пуццолановыми гидравлическими присадками в комплексе с портландцементом.

Прочность гипса

Гипс принято считать материалом хрупким. На самом деле он действительно легко раскалывается, если по нему нанести целенаправленный удар. В то же время именно гипс способен выдерживать большие нагрузки на сжатие, что очень важно для материалов, применяемых в строительстве. Свойства современного гипса определяются нормами ГОСТ 23789—79 и ГОСТ 125—79. Чтобы понять, как правильно обращаться с этим материалом, необходимо ознакомиться с рядом понятий и характеристик, непосредственно влияющих на прочность.

• Предел прочности на сжатие. Для определения прочности полуводного гипса специалист изготавливает из опытного раствора бруски размерами 4х4х16 см. На застывание отводится 2 часа, после чего образцы испытывают на изгиб и сжатие. Предел прочности готовых изделий делится на 12 марок: от Г-2 до Г-7, от Г-10 с шагом 3 до Г-25, где цифра означает крепость на сжатие, например, гипс марки Г-7 выдержит давление до 7 кг/кв. см.
• Комплексная оценка. Дополнительной маркировкой служит скорость твердения (А, В, С) и индекс помола. Высшая категория качества имеет характеристики от Г-5, индекс III. К гипсу, предназначенному для производства форм для фарфорово-фаянсовых и керамических изделий, предъявляются повышенные требования. Марка от Г-10, схватывание 6-30 минут, тонкость помола — остаток не более 1%, водопоглощение от 30%, объемное расширение после отвердения до 0,15 %.
• Пористость. Готовые гипсовые изделия достаточно твердые и пористые, объем пор может превышать 60%, минимум — 40% (плотный алебастр). Чем больше воды — тем более пористым и менее прочным будет изделие, поэтому нормы нарушать нельзя. Определяя количество воды для раствора, важно учитывать степень помола порошка. Чем мельче частицы, тем больше воды может взять смесь, однако это как раз тот случай, когда с увеличением содержания воды (в пределах ГОСТ) итоговая прочность изделий не снижается, а несколько повышается. Именно поэтому для самых прочных гипсовых отливков мастера предпочитают брать порошок с минимальным размером частиц.
• Водогипсовое отношение. Уменьшением водогипсового отношения до 0,4 можно повысить прочность алебастра до 300%, поэтому многие мастера предпочитают работать с сырьем, имеющим низкую водопотребность. Снижения этого показателя можно добиться с помощью применения специальных добавок — замедлителей схватывания, например, водорастворимых полимеров или синтетических жирных кислот. Данный прием позволяет снизить густоту смеси до 15%, что повышает прочность готовой лепнины.
• Предел прочности на растяжение. Показатели прочности на растяжение и сжатие у гипсовых изделий всегда разные. Следует учитывать, что алебастр выносит растяжение в 10 раз хуже, чем сжатие, поэтому его нельзя применять в условиях, где возможно изменение характеристик основы.
• Влияние влажности на прочность. Еще один важный момент — влияние влажности на прочность. Чем выше содержание воды в воздухе, тем ниже прочность гипса на сжатие. Например, увлажнение лепнины всего на 1 % (при относительной влажности воздуха 90 — 100 %), может снизить прочность до 70 %. Влагонасыщение до 15 % приводит к снижению прочности наполовину. Водонасыщение до 40 % (полное) грозит разрушением образца, если он имел водогипсовое отношение 0,5. Более плотные изделия выносят повышенную влажность лучше. В то же время не стоит думать, что любой катаклизм может уничтожить гипсовые слепки. Достаточно аккуратно просушить изделия, как их прежние качества вернутся.
• Коэффициент размягчения. Зависимость изделий из этого материала от влагосодержания определяется коэффициентом размягчения. Его вычисляют в следующем порядке: сначала образцы насыщают влагой, затем высушивают, высчитывая отношение полученных показателей. Итоговый результат, как уже говорилось, напрямую зависит от плотности образца и может колебаться от 0,3 до 0,5 (чем жестче раствор — тем выше). Стоит учитывать, что с применением органических добавок можно ожидать ухудшения прочности, минеральные присадки влияют незначительно.

Сроки и метод хранения гипса

Хранение сухих порошков требует низкого уровня влажности, поэтому мешки (или россыпь в ящиках) обычно держат на высоких стеллажах (от 50 см). Сроки хранения должны соблюдаться безукоризненно по ГОСТ 2226—75. Порошок, используемый в керамической и фарфоровой промышленности, нельзя хранить россыпью.

Покупая гипс, нужно обязательно обращать внимание на его срок годности, так как во время хранения полуводного гипса его свойства, даже при соблюдении всех норм, изменяются. Особенно это заметно в первый месяц, когда из-за влияния влажности воздуха снижается его водопотребность, и при превышении сроков хранения.

Процесс можно представить так.

• Сухой свежий гипс начинает взаимодействовать с влагой, в результате чего на поверхности зерна полуводного гипса образуется пленка из молекул двугидрата.
• При замешивании раствора из такого сырья можно отметить его длительное застывание, так как пленка не дает полугидрату быстро связываться с водой.
• Водопотребность снижается, а прочность готовых слепков вследствие этого повышается.

При длительной выдержке процесс усугубляется.

• Толщина пленки двугидрата увеличивается, приводя к перегидратации порошка.
• Увеличивается водопотребность, снижаются пластичность, срок схватывания и прочность.

Иными словами, идеален для работы свежий алебастр со сроком хранения 1-2 месяца.

Как сделать раствор гипса

Прежде чем сделать раствор (тесто), вы должны подготовить все для работы. Если об этом не позаботиться, то можно не получить нужного результата, так как смесь застынет очень быстро.

Рецепты раствора для заливки форм.

• Вам понадобится приготовить 2 весовых части алебастра и 1 часть воды. Сначала налейте в емкость воду, после чего медленно засыпайте сухой порошок, интенсивно размешивая деревянной лопаткой или строительным миксером. Такой раствор может застывать 4-30 минут (в зависимости от тонкости размола).
• В готовый раствор добавьте до 2% клея животного происхождения (предварительно растворив его в воде) или известковый раствор — это продлит время застывания.

Имейте в виду, что алебастр практически не расширяется при застывании, максимальное увеличение объема — до 1%, но и его нужно учитывать.

Как регулировать сроки схватывания гипса

Как было сказано выше, гипсовый раствор имеет склонность к быстрому затвердению, но этот процесс можно регулировать. В первую очередь мастер должен понимать, что именно ему нужно. Если он выполняет отливки, то высокая скорость затвердевания просто необходима, поэтому стоит выбирать сырье соответствующего качества. Если же производятся отделочные или реставрационные работы, то скорость застывания стоит снижать для получения времени, необходимого для производства того или иного действия.

По времени застывания растворы получаются следующими.

• Быстро твердеющий — 2-15 минут с момента изготовления раствора.
• Нормально твердеющий — 6-30 минут.
• Медленно твердеющий — от 20 минут.

Срок схватывания зависит сразу от нескольких факторов:

• тонкость помола (чем мельче частицы, тем быстрее);
• свойства порошка (полуводный гипс, включающий элементы двугидрата, схватывается значительно быстрее);
• технология изготовления (влияет температура и длительность прокаливания сырья);
• срок хранения;
• температура сырья и воды для затвора: холодное тесто твердеет дольше, чем нагретое до 40-45°, перегретое до 90° не схватывается вообще из-за потери растворимости полуводного гипса, он более не переходит в состояние двугидрата;
• процентное соотношение воды и порошка (чем меньше воды, тем быстрее идет затвердевание);
• качество и интенсивность замешивания;
• наличие добавок (песок, шлак, опилки, полимеры и специальные химические добавки снижают срок затвердевания раствора).

Как выбрать добавки для гипса

На сегодня существует очень много различных добавок для растворов, все они имеют разный принцип действия и состав. Если вы решили делать смесь самостоятельно, не забывайте о том, что пропорции должны соблюдаться в идеале. Нарушение этого требования ведет к ухудшению качества готовых изделий: снижению твердости, увеличению способности к поглощению влаги и удержанию сырости, уменьшению пластичности раствора и прочим негативным моментам.

Ознакомьтесь с каталогом гипсовых изделий Gessostar

КаминыПлинтусаДекоративные элементы

Всего можно выделить 5 видов добавок.

Электролиты. В данную группу объединяют присадки, влияющие на растворимость сырья без прохождения химических реакций. Процентное содержание не должно превышать 0,2-3%.

• Ускоряют: Na2S04 KC1.
• Снижают: этиловый спирт, аммиак и др.
• Может служить ускорителем и замедлителем: NaCl.

Ингибиторы. Присадки-замедлители, вступающие в реакцию и образующие малодиссоциирующие соединения. Процентное содержание не должно превышать 0,2-3%.

• Борная кислота, фосфат натрия и бура;
• 5-10-процентный столярный клей;
• C6H5OH;
• 5-процентный – сахара и др.

Катализаторы. Присадки-ускорители, усиливающими кристаллизацию. Процентное содержание не должно превышать 0,2-3%.

• • • СаНР04-2Н20 , CaS04-2FI20, KCl и другие соли.

ПАВ. Поверхностно-активные вещества, снижающие кристаллизацию и повышающие пластичность теста. Эти добавки значительно влияют и на твердость готовых изделий, повышая ее. Процентное содержание зависит от качества сырья и может регулироваться мастером опытным путем (0,1-0,3%).

• • • Известково-клеевой раствор, кератин.

Комплексные добавки. Опытные мастера редко используют какое-то одно вещество и имеют свои рецепты приготовления раствора, поэтому качество изделий очень заметно различается. Чаще всего специалисты соединяют два, а то и три, элемента из разных групп, что позволяет изначально повысить пластичность теста, а затем, когда элемент готов, ускорить застывание и увеличить прочность готовой лепнины.

Самыми распространенными ускорителями являются сульфат натрия, двуводный гипс и обычная поваренная соль, замедлителями — известково-клеевой раствор. Добавка ПАВ в данном случае компенсирует снижение прочности, вызванное присадками.

Смазки для матриц

Если вы решили работать с гипсом, то вам стоит приобрести особую смазку для форм, способствующую легкому разделению слепка и матрицы.

• • • Для отделения гипса от гипса подходит стеарин и парафин, растворенные в керосине.
    • При изготовлении рельефов со сложным рисунком можно применять мыльную пену, медный купорос, кальцинированную соду, поташ.
    • В промышленных масштабах используется эпоксидная смола, растворенная в ацетоне.
    • Для всех видов изделий существуют специальные промышленные смазки.

В домашних условиях смазка (кальциевое мыло) для форм готовится так: 7 частей воды смешивается с 1 частью масла и 2 частями мыла.

 

СветильникиБарельефыСкульптуры

Как увеличить твердость алебастра

Твердость — очень полезное качество, позволяющее уберечь изделия от случайных царапин и разрушения. У каждого мастера есть свой рецепт усиления твердости. Вот некоторые из них.

• • • Добавление в гипс извести, с последующей сушкой при комнатной температуре.
    • Пропитка свежего изделия раствором борнокислого аммония (5%, температура 30 градусов).
    • Добавка в воду для раствора кремневой кислоты (до 50%) с последующим нагревом отливки до 60 градусов.
    • Использование для раствора буры с последующей обработкой отливки хлористым барием и горячим раствором мыла.
    • Обработка отливки раствором глауберовой соли.
    • Пропитка готового гипса медным или железным купоросом.
    • Выдержка в растворе алюмокалиевых квасцов (сутки) с последующим прогревом до 550 градусов.

Как увеличить долговечность гипса

Гипс будет служить вечно при условии соблюдения норм по температуре и влажности. Разрушить изделие из алебастра может длительная высокая влажность с резким колебанием температур или воздействием ветра, а также полное нахождение в воде.

Водостойкость изделий можно регулировать несколькими способами:

• • • уплотнением смеси;
    • применением добавок (смолы, кремний, портландцемент, пуццолановые добавки, гранулированный шлак);
    • обработкой поверхности влагозащищающими растворами (синтетические смолы, баритовое молоко, гидрофобные составы).

Еще один опасный элемент, способный повлиять на долговечность — некачественный металл, применяемый для основы. При попадании влаги такое железо начинает ржаветь, в результате коррозии увеличиваясь в объеме и разрушая всю конструкцию изнутри. Допускается применение только нержавеющих материалов либо железных элементов, обработанных специальными антикоррозийными средствами.

Огонь алебастру не страшен, пламя уничтожит гипс только после 5 часов воздействия, значит, этот фактор можно не учитывать.

Как видите, работа с гипсом требует огромного количества знаний в области химии, именно поэтому, несмотря на доступность и дешевизну сырья, настоящих мастеров этого дела — единицы. Сделать примитивный отливок может даже ребенок, а вот произвести действительно качественную лепнину, способную прослужить очень долго, под силу только специалисту с большим опытом и богатыми навыками.