6.3. Изделия на основе гипсовых вяжущих и технология их изготовления
Изделия на основе гипсовых вяжущих получают из гипсового теста, гипсовых растворов и бетонов. Сырьем для получения гипсового теста является текучая смесь гипса и воды. В гипсовый раствор дополнительно вводят песок и другие мелкие заполнители. Гипсобетонные смеси содержат крупные органические или минеральные заполнители.
В качестве заполнителей в гипсобетоне используют естественные материалы: пемзу, туф, топливные и металлургические шлаки, а также легкие пористые заполнители промышленного изготовления: шлаковую пемзу, керамзит, аглопорит и др. Органическими заполнителями являются древесные опилки, стружка или шерсть, льняная костра и др. Введение заполнителей в гипсовое тесто улучшает его пластические свойства, снижает усадку, уменьшает расход вяжущего, снижает водопотребность формуемой смеси.
При сравнительно малой средней плотности изделия на основе гипса имеют достаточно высокую прочность, низкую теплопроводность и высокие звукоизоляционные свойства, они легко поддаются механической обработке (пилятся, режутся, сверлятся) и легко окрашиваются в различные цвета. Наряду с перечисленными выше положительными свойствами у изделий на основе гипса имеется существенный недостаток – низкая водостойкость, поэтому их используют в помещениях с относительной влажностью не более 60%.
Технология производства изделий из гипсовых вяжущих складывается из следующих операций: дозирование компонентов формовочной массы (вяжущего, заполнителей, воды), приготовление растворной или бетонной смеси, формование изделий и их твердение, сушки до воздушно-сухого состояния.
Ввиду быстрого схватывания гипсовых вяжущих приготовление смесей требует очень строгого соблюдения технологического режима. На небольших гипсосмесительных установках применяют смесители периодического действия с введением в гипсовые смеси замедлителей схватывания. При этом объем замеса должен строго соответствовать объему формы. Можно использовать смесители непрерывного действия. Также можно использовать двухступенчатое перемешивание: первое (сухое) перемешивание осуществляется в приемном лотке, второе (с водой) – в гипсобетонном смесителе непрерывного действия.
Формовку плит производят тремя способами: литьем, вибрацией и прессованием. Выбор способа формования зависит от вида изготавливаемых изделий. Наиболее часто используют метод литья, который, однако, связан с повышенным расходом тепла при сушке изделий.
Твердение гипсобетонных изделий ускоряется сушкой. Сушку производят в тоннельных сушилках с использованием в качестве теплоносителя дымовых газов при сжигании топлива или горячего воздуха, подогретого калориферами до температуры на входе в сушилку 105 – 130 °С. Длительность сушки составляет от 10 до 28 ч в зависимости от вида изделия и способа изготовления.
Наибольшее применение в строительстве получили гипсобетонные перегородки и плиты, гипсовые и гипсоволокнистые листы, вентиляционные блоки.
Гипсобетонные панели служат для устройства ненесущих перегородок в зданиях с относительной влажностью воздуха не более 60%. Для жилищного строительства панели изготовляют как сплошными, так и с проемами для дверей с размером «на комнату» высотой до 3 м и длиной 6 м, толщиной 80 и 100 мм. Прочность на сжатие должна быть не менее 3,5 МПа, влажность при отпуске потребителю – не более 8%.
Производят гипсобетонные панели методом непрерывного проката (рис. 31). Поступающие сырьевые материалы: гипсовые вяжущие, песок, опилки из расходных бункеров дозируют с помощью ленточных питателей. Перемешивание их производится в две ступени: первое (сухое) – в приемном лотке, одновременно транспортирующем сухую смесь, второе (с водой) – в гипсобетонном смесителе непрерывного действия.
Основной агрегат установки по изготовлению гипсобетонных панелей – прокатный стан. Гипсобетонная масса, равномерно распределенная между резиновыми лентами двух движущихся в одном направлении транспортеров – нижнего, несущего реечный каркас, и верхнего, уплотняющего и заглаживающего массу, – проходит через щель между прокатными валками, которые прессуют массу и придают панели окончательные размеры по толщине. Все операции по формовке панели – укладка каркасов, заполнение их гипсобетонной массой, прокатка под валками и окончательное схватывание – происходят на ленте транспортера.
Рис. 31. Технологическая схема производства
гипсобетонных панелей методом проката:
1 – прокатный агрегат; 2 – растворосмеситель; 3-5 – бункера гипса, песка и опилок; 6 – дозатор-питатель; 7 – обгонный рольганг; 8 – кантователь.
На прокатном стане выделяют три секции: приемную, калибровочную и приводную. В приемной секции укладывают на ленту деревянные каркасы и специальные барабаны плотно прижимают каркас к ленте. Гипсобетонная масса непрерывно поступает в гипсобетоносмесители и распределяется по всей ширине ленты. В калибровочной секции происходит процесс формования прокатом и калибровкой между верхним и нижним блоками калибровочных валков машины.
При движении отформованной панели гипсобетонная смесь схватывается и приобретает прочность, равную 1,5 – 2 МПа. Скорость движения ленты обеспечивает прохождение панели через прокатный стан за 15 – 20 мин, затем она поступает на обгонный рольганг, который разделяет панели и передает их на кантователь. Далее панели устанавливают на кассетную вагонетку в вертикальном положении, которая затем направляется в туннельные сушила с температурой теплоносителя на входе 105 – 130 °С и длительностью сушки 18 – 24 ч.
Гипсовые плиты для перегородок выпускают сплошными и пустотелыми размерами 800х400 мм и толщиной 80 – 100 мм. Технологический процесс их производства слагается из следующих операций:
дозирование сырьевых материалов (гипса, заполнителей, воды);
формовка плит;
высушивание плит.
Формовку плит производят способом литья, вибрацией и прессованием.
Способом литья формуют пластичную гипсовую массу (55 – 75% воды от веса гипса), которую заливают в формы без последующего уплотнения.
Способ вибрации дает возможность применять жесткие смеси (с водогипсовым отношением 0,35 – 0,45) и вводить до 40% заполнителя. Смесь укладывают в формы и уплотняют вибрацией.
Способ прессования заключается в том, что гипс незначительно увлажняют водой, полученную смесь после укладки формы прессуют. При этом способе формовки плит расход гипса сравнительно большой, но этот недостаток компенсируется тем, что получают изделия высокой механической прочности и отсутствует процесс искусственной сушки.
На рис. 32 показана технологическая схема производства гипсовых плит, изготовление которых ведут на карусельных формовочных машинах.
Приготовленную смесь сливают в свободную форму, расположенную на вращающемся столе карусельной машины 8. Как только форма заполнится смесью, стол поворачивают на одну позицию, и следующая свободная форма снова заполняется раствором. За время, в течение которого отформованная смесь схватывается и частично затвердевает, стол делает пол-оборота, плита выталкивается из формы, поступает на транспортер 9, а затем на вагонетки 10, на которых плиты отправляются в туннельную сушилку 11.
Рис 32. Технологическая схема производства гипсовых
плит на карусельной машине:
1 – элеватор; 2 – промежуточный бункер; 3 – шнек для подачи гипса; 4, 5 – бункера заполнителей; 6 – гипсорастворомешалка; 7 – бак горячей воды; 8 – карусельная формовочная машина; 9 – приемный транспортер; 10 – вагонетки; 11 – туннельная сушилка.
Гипс ковшовым элеватором 1 подается в бункер 2, из которого шнеком 3 – в гипсорастворомешалку 6. Туда же из бункеров 4 и 5 поступает заполнитель (опилки или шлак) и ускоритель схватывания, а из подогреваемого резервуара 7 – горячая вода.
Плиты могут быть армированными и неармированными. Средняя плотность плит – 1100 – 1300 кг/м3, гипсобетон для плит должен иметь прочность не менее 3,5 МПа.
Гипсоволокнистые панели изготовляют из смеси гипса, воды и волокнистых заполнителей. До смешивания с гипсом волокнистые заполнители измельчают в воде, при этом они расщепляются на отдельные волокна. Сплетаясь между собой, волокна создают в формовочной массе армирующий каркас, повышая механическую прочность изделий.
Гипсоволокнистые панели выпускают со средней плотностью 800 – 1200 кг/м3, размерами 300х120, 250х60 см и толщиной 50 мм. Гипсоволокнистые панели хорошо пилятся и легко поддаются другим видам механической обработки.
Гипсовые, гипсобетонные и гипсоволокнистые панели применяют для устройства внутренних перегородок жилых, общественных и промышленных зданий. При эксплуатации они не должны воспринимать дополнительных нагрузок кроме собственного веса, так как являются самонесущими.
Гипсовые и гипсоволокнистые листы представляют собой отделочный листовой материал. Гипсовый лист состоит из тонкого слоя затвердевшего гипса, покрытого с обеих сторон картоном и прочно склеенного с ним. Картон выполняет функцию армирующего материала и снижает хрупкость листов. Выпускают их размерами: длина - 250 и 300 см, ширина - 120 см и толщина - 8 – 10 мм. Листы гипсовой сухой штукатурки должны иметь предел прочности при изгибе не менее 8 МПа.
Гипсоволокнистые листы изготовляют без картона. В качестве армирующего материала применяют органические волокнистые заполнители (измельченная древесина, бумажная макулатура), добавляемые к гипсу в количестве до 10% по весу. Они имеют повышенную прочность при изгибе, хорошую звукоизоляционную способность, легко обрабатываются и ремонтируются, хорошо удерживают гвозди и шурупы.
Гипсовые и гипсоволокнистые листы применяют для отделки стен, потолков и перегородок. Использовать их можно только в помещениях с нормальной относительной влажностью воздуха до 60%. Обшивочные листы лучше прикреплять к поверхности не гвоздями, а мастиками: к каменным – битумно-силикатными, к деревянным – цементно-казеиновыми.