Исследование гипсокартона

          Гипсокарто́н — («лист гипсокартонный», «сухая гипсовая штукатурка» (англ. «drywall»)) отделочный строительный материал, представляющий собой лист, состоящий из двух слоёв строительной бумаги (картона) и сердечника из слоя затвердевшего гипсового теста с наполнителями. Предназначается для отделки и устройства ненесущих стен и перегородок, подвесных потолков, в зданиях с сухим и нормальным влажностным режимом, огнезащиты конструкций, а также для изготовления декоративных и звукопоглощающих изделий. Стандартная ширина листа — 120 см.

          Гипсокартон изготавливается из  гипса, способного регулировать  влажность воздуха в помещении  за счёт своей пористой структуры.

          Гипсокартон изобрели в XIX веке  в США. Это сделал Августин  Сакетт, который владел бумажной фабрикой. Поиски новых рынков применения бумаги привели к изобретению «строительной доски», толщиной 15 мм. Это был «пирог» из 10 слоёв бумаги, которые скрепляли тонкую полосу гипса. Августин Сакетт получил патент на этот стройматериал. Но это был только прообраз современного гипсокартона. В том виде, который сейчас является принятым стандартом гипсокартон представил и запатентовал американский инженер Кларенс Утсман.

          Из общей массы листа примерно 93 % приходится на двуводный гипс, 6 % — на картон, 1 % массы образован за счёт влаги, крахмала и органического поверхностно-активного вещества.

           Гипсокартонные листы приклеивают  к облицовочным поверхностям  гипсовыми мастиками, либо крепятся  на обрешётку (деревянный или  металлический оцинкованный каркас) шурупами через каждые 15—20 см.

            Различают обычный гипсокартон  (ГКЛ) и влагостойкий гипсокартон  (ГКЛВ), а также пожаростойкие  соответственно ГКЛО и ГКЛВО.  Влагостойкий гипсокартон предназначен  для работ во влажных помещениях (например, в ванных комнатах). По внешнему виду и точности изготовления листы подразделяют на две группы: А и Б. Существует также гипсоволокнистый лист, отличающийся повышенной прочностью и огнестойкостью.

         Материалы и изделия из гипса  получают на основе гипсовых вяжущих и классифицируют на:

· гипсовые;

· гипсобетонные.

         Гипсовые изделия  получают из гипсового теста, в состав которого для экономии расхода гипсовых вяжущих и улучшения свойств изделий вводят тонкомолотые минеральные или органические наполнители в не большом количестве.

         Гипсобетонные изделия  получают из смеси гипса, воды и пористых

заполнителей  (минеральные – пемза, туф, топливные и доменные шлаки и

органические  – древесные опилки, стружка или шерсть, сечка из соломы,

льняная костра). Последние вводят для снижения или увеличения массы

изделий, улучшения гвоздимости, уменьшения хрупкости, повышения тепло- и звукоизоляционных свойств.

         Вяжущими для изготовления гипсовых  и гипсобетонных изделий в

зависимости от их назначения служат:

· гипс;

· водостойкие гипсоцементно-пуццолановые смеси;

· ангидритовые цементы.

      Изделия могут быть армированными. В качестве арматуры используют деревянные рейки, стебли подсолнечника и камыша и др. Роль арматуры могут также выполнять алюминиевая или медная проволока или сетка, — стальная арматура в гипсовых изделиях подвергается коррозии, поэтому ее нельзя применять без защитного слоя.

         Гипсовые и гипсобетонные изделия  обладают рядом преимуществ:

· небольшая  плотность;

· несгораемость;

· высокая  прочность;

· низкая теплопроводность;

· хорошая  звукоизоляция;

· способность  к окрашиванию;

· способность  к механической обработке.

         Недостатки:

· низкая водостойкость;

· высокая  гигроскопичность;

· высокая  ползучесть под нагрузкой, особенно при увлажнении, поэтому изделия на основе гипса применяют в помещениях с относительной влажностью воздуха не более 60%, так как при увлажнении происходит значительное понижение прочности.

         Для повышения влаго- и водостойкости  изделий их покрывают водонепроницаемыми защитными красками, а также применяют добавки к гипсу молотого доменного шлака и пуццоланового портландцемента.

         Ассортимент изделий на основе  минеральных вяжущих веществ

К изделиям на основе гипса относят:

· гипсовые обшивочные листы;

· плиты  и панели для перегородок;

· плиты  акустические;

· лепные детали.

         В современном строительстве  среди гипсовых изделий наибольшее

распространение получили панели и плиты для перегородок, гипсокартонные листы, вентиляционные блоки, санитарно-технические кабины.

         Гипсовые и гипсобетонные  плиты выпускают с гладкими и рифлёными лицевыми поверхностями, сплошными и пустотелыми шириной 400-800 мм, толщиной 80-100 мм.

· плотность 1000... 1400 кг/м3;

· прочность  при сжатии 3...4МПа;

· гипсовые плиты огнестойки;

· обладают звукоизоляционными свойствами;

· поддаются  механической обработке;

· имеют  высокую гигроскопичность, водопоглощение составляет около 20%

· влажность  изделий не должна превышать 8% по массе (при повышенной влажности свойства плит ухудшаются, поэтому их разрешается применять в помещениях при относительной влажности воздуха 70%).

        Применение – для устройства  несущих перегородок в жилых,  общественных и промышленных  зданиях.

        Гипсобетон готовят на гипсоцементно-пуццолановых вяжущих, состоящих из строительного гипса – 60...75%, портландцемента – 15...25%

(вместо  портландцемента рекомендуется  применять пуццолановый портландцемент) и активной минеральной кремнеземистой  добавки – 10...25%; армируют его деревянным каркасом.

        Гипсобетонные панели  подразделяют на: 
 
 
 

· перегородочные;

· для  оснований пола.

         для стен и потолков санитарно-технических  кабин (панели изготавливают на  прокатном стане или в горизонтальных  и вертикальных кассетах-формах).

         Перегородочные панели изготовляют  сплошной или с проемами для

дверей  длиной на комнату, шириной, равной высоте этажа, толщиной

80...100 мм. Прочность при сжатии гипсобетона  должна быть не менее 3,5

МПа, плотность 1250...1400 кг/м3, влажность не более 8%. Панели для основания пола выпускают размером по длине и ширине на комнату или часть комнаты, толщиной 50...60 мм.

         Гипсобетонные вентиляционные  блоки.

         Вентиляционные блоки, применяемые  в жилых домах, изготовляют

размером на этаж на гипсоцементно-пуццолановом вяжущем (ГЦ-ПВ) со

сквозными круглыми пустотами диаметром 140 мм и толщиной стенок до

20 мм.

         Гипсокартонные листы  (ГОСТ 6266-89) – листовой отделочный материал шириной 600 и 1200 мм, длиной 2500...4800 мм и толщиной 8...12

мм, изготовленный  из строительного гипса с минеральными или органическими добавками (или  без них) и армированным картоном, наклеиваемым с обеих сторон. Картон придает гипсовому листу прочность, а гладкая поверхность позволяет  легко оклеить ее обоями или окрасить красочными составами.

         Свойства:

· средняя  плотность 850...1050 кг/м³;

· малая  тепло- и звукопроводность; 
 
 
 

· негорючие;

· легко  режутся и пробиваются гвоздями;

· плохо  сопротивляются изгибу (предел прочности  при изгибе должен быть не менее 3,2 и 2,5 МПа соответственно при толщине листа 12 и 10 мм);

· разрушаются  под действием влаги, поэтому  влажность их не должна превышать 2%.

        Применение - гипсокартонные листы  (сухая штукатурка) применяют

для внутренней отделки каменных и деревянных стен, устройства перегородок и подвесных потолков в помещениях с сухим или нормальным температурно-влажностным режимом. Крепятся при помощи гипсоклеевых

мастик. Через торговую сеть реализуются  только гипсовые обшивочные лис-

ты.

        Гипсовые обшивочные листы – листовой отделочный материал, имеющий две разновидности:

· гипсовая сухая штукатурка;

· гипсоволокнистая сухая штукатурка.

        Гипсовую сухую  штукатурку изготовляют из гипсового теста (в его состав для снижения расхода вяжущего вводят древесные опилки), оклеенного с обеих сторон картоном, и получают армированием гипсового теста (90-95%) растительными волокнами: бумажной макулатурой и льняной

кострой (5-10%). Гипсовые обшивочные листы выпускаются  длиной 2500-3300 мм, шириной 1200-1300 мм и толщиной 10-12 мм.

         Гипсоволокнистая сухая штукатурка  по сравнению с гипсовой обладает:

· небольшой  объемной массой;

· легкой механической обрабатываемостью (распиливание, сверление);

· высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами; 
 
 
 

· лёгкостью.

         Применение – при отделке стен, потолков, перегородок внутренних

помещений с сухим или нормальным температурным  режимом эксплуатации, что позволяет  устранить трудоемкие и мокрые процессы во время обычных штукатурных работ. Поверхности стен, обшитые листами сухой штукатурки, легко поддаются отделке лаками, красками, обоями и другими отделочными материалами.

       Гипсокартон это относительно новое явление в Украине, но он широко известен за рубежом и имеет длинную историю. Он был одним из важнейших строительных материалов в США еще в 1945 году. По сей день Соединенные Штаты остаются одним из крупнейших мировых потребителей гипсокартона. В Советском Союзе гипсокартон производился и экспериментально использовался в 50-х годах ХХ века.

          Гипсокартон надёжно прижился на стройках — это простой в работе, недорогой, удобный и практичный материал для изготовления стен (перегородок) и их выравнивания (например, для подготовки стены к укладке кафеля).

          В простейшем варианте такая перегородка состоит из решетчатого каркаса, состоящего из вертикальных брусьев на расстоянии 40..60 см друг от друга, на которые с двух сторон крепится гипсокартон. В жилых домах за рубежом каркас, как правило, деревянный (в США типично использование деревянных брусьев сечением в 1,5 на 3,5 дюйма, т. н. «2x4»), в России чаще используются металлические профили. Популярен простой метод звукоизоляции, при котором вертикальные брусья ставятся зигзагом (так, чтобы ни один брусок не соприкасался одновременно с листами с обеих

сторон  стены), а пространство между листами  заполняется стекловатой. Выемки от шурупов и состыкования гипсокартонных листов покрываются шпатлёвкой и  после высыхания шлифуются абразивной шкуркой, после чего законченная стена может краситься стандартными методами.

    Гипсокартон также широко используется для изготовления многоуровневых потолков. Профиль для гипсокартона (направляющий потолочный ПН 100х40) служит в качестве направляющей при монтаже каркаса подвесного потолка, а также облицовки стен. При монтаже каркаса подвесного потолка ПН-профиль крепится по периметру помещения. В случае установки каркаса облицовки профиль крепится к полу и потолку. Профиль направляющий потолочный сделан методом холодного проката из оцинкованной металлической ленты толщиной 0,5 мм.

    Методика проведения 

    Определение массы 1 м²

  Образцы высушивают при температуре (41±1)°С 24 ч и взвешивают. Затем образцы  продолжают сушить до постоянной массы. Масса считается постоянной, если расхождения между результатами двух последовательных взвешиваний не будут превышать 0,1 %. Время сушки между двумя последовательными взвешиваниями должно быть не менее 2 ч.

  При проведении испытаний изготовителем  допускается сократить время  первоначальной сушки до 2 ч, если соблюдается условие постоянства массы образцов.

  Далее образцы охлаждают в условиях, исключающих воздействие на них  влаги, и взвешивают, результат округляют  до 0,01 кг. После взвешивания измеряют длину и ширину образца, результат  округляют до 1 мм. 
 
 
 

    Обработка результатов

  Массу 1 м² листа т, кг/м², вычисляют по формуле

  где m₁  — масса образца, высушенного до постоянной массы, кг;

  l — длина образца, м;

  b — ширина образца, м.

  Результат вычисления округляют до 0,1 кг/м².  

    Определение водопоглощения листов 

  Шкаф  сушильный с перфорированными полками, позволяющий автоматически поддерживать температуру в пределах (40—45) °С. Весы лабораторные технические по ГОСТ 24104. Емкость для воды. 

  От  каждого листа, отобранного для контроля, вырезают по одному образцу-квадрату с длиной стороны (300±5) мм на расстоянии не менее 100 мм от кромок листа.

  Для проведения испытания следует использовать водопроводную воду, температура  которой должна быть (20±2) °С.

  Образец высушивают до постоянной массы при температуре (41±1) °С в соответствии с. Высушенные образцы после охлаждения в условиях, исключающих воздействие на них влаги, взвешивают и помещают на 2 ч в воду в горизонтальном положении на подкладки, при этом уровень воды должен быть выше образцов не менее чем на 50 мм. Перед взвешиванием  
 
 

  насыщенных  водой образцов с каждого образца  удаляют имеющиеся на его поверхности  капли воды.

Взвешивание каждого образца должно быть закончено  не позднее 5 мин после извлечения его из воды.

        Обработка результатов

  Результаты  взвешиваний округляют до 10 г.

  Водопоглощение  W, %, вычисляют по формуле

  где т₁ — масса образца, высушенного до постоянной массы, г;

  т₂ — масса образца, насыщенного водой, г.

  Результат вычисления округляют до 1 %.

    Сопротивляемости листов воздействию открытого пламени

  Принципиальная  схема установки для испытания  образцов на сопротивляемость воздействию  открытого пламени с двух сторон приведена на рисунке 7 и включает в себя две газовые горелки диаметром 30 мм, раму со штифтом для подвески образца, две термопары и устройство для подвешивания груза к образцу. Горелки должны располагаться соосно по центру образца перпендикулярно к его поверхности на расстоянии 45 мм от нее. Термопары располагают на расстоянии 5 мм от поверхности образца и на уровне верхнего среза выходного отверстия горелки. 

  От  каждого листа, отобранного для  контроля, вырезают мелкозубой пилой  с учетом требований два продольных образца длиной (300±0,5) мм и шириной (50±0,5) мм. По осевой линии образцов на расстоянии 25 мм от  
 
 
 
 
 
 

  поперечных  кромок просверливают два сквозных отверстия диаметром 4 мм для подвешивания образца на раме испытательной установки  и груза.

       Образец подвешивают на штифте рамы. К нижней части образца подвижно подвешивают груз, масса которого в граммах соответствует величине, равной 80 s, где s — значение номинальной толщины

испытываемого образца. После установки горелок  и термопар в нужном

положении одновременно зажигают обе горелки, при этом температура, при которой проводят испытание, должна достигнуть значения (800 ± 30) °С не позднее 3 мин от начала испытания. Огневое воздействие продолжается до разрушения образца. Сопротивляемость образца воздействию открытого пламени с двух сторон измеряется в минутах.

  Результат каждого испытания должен соответствовать  требованиям  

 Эксперементальная  часть. 

          Эксперименты проводились в соответствии с ГОСТ 6266-97 «Листы гипсокартонные. Технические условия»

  Определение поверхностной плотности

Определение водопоглащения для ГКЛВ

Водопоглощение  листов не должно быть более 10 %. 

Сопротивляемость  листов воздействию открытого пламени.

При проведении ни ГКЛа, ни ГКЛб, ни ГКЛВ не поддался разрушению в течении 20 мин, как и предусмотрено ГОСТом. 

 Выводы

Оценив  материал по трём показателям в соответствии с ГОСТ 6266-97, можно сделать следующие выводы :  
 
 
 

  Согласно  первому опыту было доказано соответствие образцов KNAUF, выпущенных в 2004 году ( именуемый в работе «старый» или ГКЛа) , выпущенных в 2010 году ( именуемый в работе «новый» или ГКЛб), и влагостойкий (ГКЛВ) стандартам поверхностной плотности.

  Согласно  второму опыту удалось доказать не соответствие образцов стандарту с грубыми нарушениями в области влагопоглщения.

  Согласно  третьему опыту было подтверждено соответствие образцов KNAUF, выпущенных в 2004 году ( именуемый в работе «старый» или ГКЛа) , выпущенных в 2010 году  ( именуемый в работе «новый» или ГКЛб), и влагостойкий (ГКЛВ) стандартам касающихся огнестойкости.

  В целом можно сделать вывод, что  образцы не могут выходить в продажу из-за несоответствия стандартам в области водопоглащения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература

Товароведение и экспертиза строительных материалов :

Учебное пособие Часть 1. / Авт. сост. А.Б. Конобеева под ред.

А.В. Кострикина.– Мичуринск : Изд-во МичГАУ, 2007. – 338 с.