Гипс — это природный камень (рис. 1), который образовался в результате испарения древнего океана 110-200 млн лет назад. В земле гипс присутствует в виде камня — породы осадочного происхождения нескольких разновидностей. На вид он может быть плотным, с мелкозернистой структурой, сахаровидным в изломе или крупнозернистым, с беспорядочно расположенными кристаллами, состоять из нитевидных кристаллов с шелковистым отливом или быть пластинчатым, с прозрачными кристаллами слоистой структуры.
Рис. 1. Гипс – природный камень.
Цвет породы белый, желтоватый, светло-серый (это зависит от наличия или отсутствия в породе различных примесей).
В химическом отношении гипс представляет собой сульфат кальция (сернокислую известь) в виде минерала, состоящего из бесцветных кристаллов.
Гипс обладает уникальным свойством — при нагревании химически связанная вода выделяется из кристаллической решетки, образуя полуводный гипс. Такой гипс может быть легко превращен в порошок. И наоборот, при добавлении воды минерал связывает ее в своей кристаллической решетке, возвращая гипсу изначальную прочность. Именно это сделало гипс столь популярным в древности.
Гипс — один из самых древних строительных материалов. Его белый цвет, способность твердеть при соединении с водой, возможность придания твердеющему составу любую форму давно используют строители и ваятели. Для нихон главный рабочий материал. Благодаря способности быстро приобретать прочность и нужную форму, а также из-за высокой степени экологической безопасности самого материала велика роль гипса и в медицине.
Известный в прошлом как алебастр, он широко использовался во всем мире при производстве ремонтно-строительных работ — для внутренней отделки помещений, украшения интерьеров с помощью лепнин на потолках и стенах.
Уникальное свойство гипса твердеть от соприкосновения с водой было замечено в Древнем Египте в 3700 г. до н. э. Если же заглянуть в глубь веков, то мы увидим, что гипс используется человеком очень давно, например, древние египтяне отделывали им стены гробниц, да и греки с римлянами отдавали должное этому строительному материалу. И не без оснований. Достоинства гипса налицо: он очень легкий (именно поэтому огромные листы без труда могут перенести два человека), довольно прочный, не содержит токсичных компонентов (и потому издавна применяется в медицинских целях), а также обладает огнестойкостью и способностью поглощать избыточную влагу.
Греки дали минералу название «гипрос», означающее «кипящий камень». Римляне перенесли знание о гипсе в Европу, и в XV веке гипс начал широко применяться в качестве штукатурки. Чтобы гипсовый камень превратился в вяжущее вещество, его подвергают температурной обработке, во время которой происходит обезвоживание.
При обычных условиях вода выделяется в виде пара, при повышенном давлении она может быть получена в капельном состоянии. Такая вода из кристаллов — самая чистая в природе, а гипсовое вяжущее, как и вся продукция на его основе,— высокоэкологичный негорючий строительный материал.
Гипс добывали в районе Монмартра под Парижем, что и дало ему новое наименование — «парижская штукатурка».
Следующая фаза в истории применения гипса наступила в XIX веке в Америке. Связана она с именем Августина Сакетта. Августин Сакетт родился в 1841 г. В 1880 г. он работал на собственной бумажной фабрике. Будучи активным человеком, он постоянно экспериментировал и создал «строительную доску» толщиной 5 мм, состоящую из десяти слоев бумаги. Для склеивания бумаги он применял гипс. Сакетт сконструировал машину для производства таких «досок» и 22 мая 1884 г. получил патент на нее. Его улучшенные доски и листы заменяют рейки и штукатурку, которые использовались раньше.
Такие доски получили широкое распространение по многим причинам. Прежде всего их значительно легче изготовить, они отличаются огнестойкостью, легкостью и удобством в строительстве. Они обеспечивают ровную поверхность и могут быть покрашены или украшены таким же способом, что и оштукатуренные стены. Августина Сакетта можно считать отцом гипсокартона.
Следующая стадия развития наступила в 1908-1910 гг., когда Стефан Келли запатентовал лист с двумя слоями картона и гипсом внутри и когда Кларенс Утсман — инженер Американской гипсовой компании — изобрел закрытый край листа. Таким образом, гипсокартонные листы получили структуру, сохранившуюся до наших дней.
В 1917 г. в Англии была построена первая в Европе гипсокартонная фабрика, оттуда гипсокартонная технология перешла в Швецию и Скандинавию. Но Швеция — северная страна, не имеющая природных месторождений гипса, поэтому производство гипсокартона там не прижилось. Первые гипсокартонные листы были импортированы в Швецию в 1927 г.
Первоначально гипсокартонные листы (рис. 2) использовались для замены фанеры, досок и ДСП в небольших домах.
Рис. 2. Листы гипсокартона.
Главным аргументом при приобретении гипсокартона была цена, которая оказалась ниже, нежели у прочих материалов. Но в процессе применения определенные технические свойства гипсокартона показались интересными: стабильность размеров исключает трещины в местах соединения; места соединения листов можно легко заделать; гладкий, ровно приклеенный картон делает поверхность удобной для окраски и других видов отделки; разметка и ломка листа вместо распиливания значительно облегчает строительство. Эти свойства позволили гипсокартону как отделочному материалу быстро получить признание в Скандинавии.
Позднее началась разработка более легких конструкций. Расширение знаний в области гипсокартонных технологий в 50-х гг. позволило лучше планировать пространство помещений. Старая технология перестала соответствовать требованиям времени. Появление новых шурупов и металлических профилей для гипсокартона позволило отказаться от деревянных каркасов.
Первое очевидное преимущество гипсокартонных конструкций с металлическим каркасом — они практически несгораемые. Первым проектом, где применялись гипсокартонные конструкции с металлическим каркасом, была шведская больница (середина 1960-х гг.).
Выбору этой технологии предшествовало тщательное изучение. Среди выдвинутых требований были следующие широкий и легко доступный сервис, различные уровни звукоизоляции, стойкость к радиации, огнестойкость. Конструкции должны были обеспечивать относительно большую конструктивную подвижность без риска разрушения.
Дальнейшее расширение сферы применения гипсокартонг привело к созданию новых типов гипсокартонных листов.
Например, были разработаны ветрозащитые листы, листь для пола, листы для реконструкции и фасонирования толщиной 6 мм, листы для влажных помещений, сверхпрочные и огнестойкие листы. Эти и другие типы листов в настоящее время производятся и поставляются многими отечественными предприятиями и зарубежных стран под общим названием «Гипсокартонные листы Гипрок».
Системы Гипрок включали готовые решения и позволяли применять оптимальные методы строительства, трудосберегающие технологии, оптимальную утилизацию используемых материалов, использовать новые инструменты и аксессуары.
Получают гипрок путем термической обработки и измельчения природного гипсового камня и некоторых гипсосодержащих промышленных отходов (глиногипса, фосфогипса, борогипса). Качество гипсовых вяжущих зависит от предела прочности при сжатии и изгибе, сроков схватывания, степени помола, водопотребности при затворении.
По условиям термической обработки гипсовые вяжущие материалы делятся на две группы: низкообжиговые; высокообжиговые.
К низкообжиговым относятся строительный, формовочный, высокопрочный гипсы и гипсоцементнопуццолановое вяжущее; к высокообжиговым — ангидритовый цемент и эстрих-гипс.
В зависимости от сроков схватывания и твердения гипсовые вяжущие подразделяются на: А — быстротвердеющие (2-15 мин); Б — нормальнотвердеющие (6-30 мин); В — медленнотвердеющие. По степени помола различают вяжущие грубого (I), среднего (II) и тонкого (III) помола.
Маркировка гипсового вяжущего содержит информацию о его основных свойствах. Например, Г-7-А-II означает: Г — гипсовое вяжущее, 7 — предел прочности при сжатии (в МПа), А — быстротвердеющее, II — среднего помола.
Порошок гипсового вяжущего, затворенный водой (50— 70 % от массы гипса), образует пластичное тесто, которое быстро схватывается и твердеет. Получается гипсовый камень, прочность которого по мере высушивания повышается.
Важно помнить, что гипс при твердении увеличивается в объеме на 0,3-1%, и учитывать это при изготовлении изделий отливкой в формы.
