|
Источник:
Журнал «Композиционные материалы», г.Ташкент, Узбекистан, №3, 2001, с. 51-53 |
Адгезия гипсовой штукатурки к поверхности
сборных бетонных элементов на легком заполнителе
Х.-Б. Фишер, Б. Второв
Bauhaus-Universität Weimar
Введение
Внутренняя штукатурка стен и потолков помещений выполняется в рамках производства отделочных работ зданий и сооружений с целью обеспечения теплоизоляционных, гигиенических и эстетических требований. При этом гипсовые штукатурки по сравнению с другими обладают многочисленными преимуществами. Существенным их достоинством является способность в виду их физических свойств регулировать температурно-влажностный режим помещений и таким образом обеспечивать в них комфортную атмосферу. Штукатурки на основе гипсовых вяжущих имеют хорошую удобоукладываемость, быстро твердеют и сохнут.
Кроме того, они способствуют повышению огнестойкости конструкций.Гипсовые штукатурки могут наноситься почти на все поверхности (подложки):
бетон,
каменную кладку из керамического и силикатного кирпича, пористый бетон,
легкие строительные плиты из древесной шерсти,
плиты из жесткого пенопласта.
С 60-х годов штукатурные работы производятся преимущественно машинным способом с использованием сухих штукатурных смесей.
Гладкие бетонные поверхности, без сомнения, считаются наиболее сложными для проведения штукатурных работ. Чтобы предотвратить образование дефектов и достичь наилучшего сцепления адгезива с подложкой уже около 20 лет в строительстве применяют специальные полимерные грунтовки для подготовки поверхности.
Несмотря на богатый многолетний опыт проведения отделочных работ по сей день зачастую происходит отслаивание гипсовых штукатурок от бетонных поверхностей. При этом особо сложными и проблематичными являются поверхности сборных бетонных элементов на легком заполнителе, которые применяются в строительной
индустрии уже более 10 лет. Вспученные пористые заполнители способствуют замедлению процесса сушки бетона и тем самым являются причиной высокой остаточной влажности (около 15 %) готовых легких бетонных элементов. В последнее время (около 5 лет) отмечается некоторое повышение аварийности объектов, построенных с применением таких строительных элементов.На основании вышесказанного в рамках представленной здесь работы была поставлена цель - выяснить, чем могут быть вызваны повреждения штукатурного слоя такого рода.
Картина повреждений и особенности легких бетонных элементов
Отслаивание штукатурки происходит обычно через 2 ... 6 месяцев после ее нанесения. При этом образуются полые пространства между поверхностью бетона и штукатурным слоем толщиной до 80 мм. Ширина стены составляет 3 ... 6 м.Готовые бетонные элементы на легком заполнителе не высыхают полностью на протяжении многих лет. Их остаточная влажность через 3 года после изготовления составляет около 10 % (первоначальная влажность 15 ... 20 %). При этом обнаруживается значительный градиент влажности между внутренней и наружной частями бетонных элементов, что почти не зависит от характера поверхности стены (шероховатая/гладкая).
Принципиально возможные факторы, влияющие на адгезионные свойства гипсовой штукатурки на поверхности легких бетонных элементов:
® Влажностьусадка легкого бетона
перенос щелочей
перекристаллизация гипса (снижение адгезии)
образование эттрингита
образование сингенита
поздняя гидратация ангидрита
II® Шероховатость поверхности
технология производства
карбонизация
® Щелочность цемента
перекристаллизация игл гипса
поздняя гидратация ангидрита II
образование сингенита
Так как различные производители штукатурных смесей и полимерных грунтовок столкнулись с вышеописанной проблемой, следует исходить из того, что причина кроется не только в качестве материалов. Более того, эта проблема коснулась также и различных поставщиков цемента для производства бетонных элементов.
Веской причиной не может являться и шероховатость поверхности, так как повреждения встречаются как на гладких так и на шероховатых бетонных элементах.
Очевидно, что толщина гипсовой штукатурки тоже играет несущественную роль. Повреждения встречаются как на толстом (3 мм) так и на тонком слое (12 мм) штукатурки.
Также и последующая облицовка поверхности штукатурки не может оказывать значительного влияния на образование указанных дефектов. Повреждения были отмечены как после облицовки (обои, дисперсные краски), так и на необлицованной гипсовой штукатурке.
Результаты исследований
В процессе исследований в общей сложности было изучено множество образцов штукатурок, отслоившихся от поверхности легких бетонных элементов.
Исследования методом электронной микроскопии
Результаты исследований образца гипсовой штукатурки толщиной 3 мм методом электронной микроскопии (ESEM) свидетельствуют об изменениях в структуре кристаллов двуводного сульфата кальция. В близкой к бетону области матрица гипсовой штукатурки изменилась (рис. 1).
Рис. 1. Результаты исследований методом электронной микроскопии (
ESEM):а) гипсовая штукатурка (без изменений),
б) гипсовая штукатурка в области близкой к бетону
Результаты электронного микролучевого анализа (ESMA) свидетельствуют о значительном скоплении щелочи в контактной с бетоном зоне (К-пик), концентрация которой экспоненциально снижается при удалении от гарницы с бетоном в сторону наружной поверхности штукатурки (рис. 2).
Рис. 2. Результаты электронного микролучевого анализа (ESMA)
:серая область - гипсовая штукатурка (без изменений),
ограниченная черным область - гипсовая штукатурка в контактной с бетоном зоне
Рентгеноструктурный анализ
Результаты анализа 3 различных образцов гипсовой штукатурки показали отсутствие эттрингита и сингенита. Ангидрит II был обнаружен в 2 случаях. При этом содержание ангидрита II выше в штукатурке в зоне близкой к бетону (рис. 3).
Рис. 3. Результаты рентгеноструктурного анализа:
верхняя кривая – внешняя сторона штукатурки ,
нижняя кривая – внутренняя сторона штукатурки (вблизи бетона)
Химический анализ
Химический анализ составных частей бетона дает следующие сведения о содержании щелочи (в %):
|
|
К 2О [%] |
|
Liapor (1995) |
0,01 ... 0,03 |
|
Liapor (2000) |
0,04 ... 0,06 |
|
цемент 1 ( Saarland) |
0,26 |
|
цемент 2 ( B.-W.) |
0,98 |
|
песок ( B.-W.) |
0,00 |
|
поверхность цементного камня в бетонных элементах (без облицовки) |
0,80 |
|
поверхность цементного камня в бетонных элементах (контактная зона с отслаившейся гипсовой штукатуркой) |
2,06 |
Химический анализ отслаившейся гипсовой штукатурки дает следующие сведения о содержании щелочи (в %):
|
|
К 2О [%] |
|
гипсовая штукатурка 1, отслоилась (Saarland), 3 мм толщиной (контактная зона с цементным камнем) |
2,27 |
|
гипсовая штукатурка 2, отслоилась (Saarland), 3 мм толщиной (контактная зона с цементным камнем) |
2,38 |
|
гипсовая штукатурка, отслоилась (B.-W.), 10 мм толщиной (контактная зона с цементным камнем) |
2,86 |
|
(верхняя зона штукатурки) |
0,63 |
|
гипсовая штукатурка, отслоилась, (контактная зона с цементным камнем) |
1,06 |
|
(верхняя зона штукатурки) |
0,20 |
|
гипсовая штукатурка, отслоилась (B), 10 мм толщиной (контактная зона с цементным камнем) |
0,21 |
|
(верхняя зона штукатурки) |
0,43 |
Процесс сушки
При измерении линейных деформаций бетонной балки была установлена существенная усадка в фазе сушки. Различия линейных деформаций по сечению бетонного элемента (от его наружной поверхности к внутренней) могут привести к изгибу поверхности и возникновению внутренних напряжений в слое сопряжения с штукатуркой (рис. 4).
Рис. 4. Развитие линейных деформаций (измерения проводились на различных
расстояних от поверхности) и потеря веса балки в процессе сушки
(при 20
°C и 65 % отн. вл. воздуха)
Заключение
Бетонные элементы на легком заполнителе после изготовления отличаются высокой влажностью. Процесс сушки длится долгие годы, что ведет к значительному снижению объема (усадке) бетонных элементов и изгибу поверхности. По этой причине на границе бетон-штукатурка возникают сравнительно высокие внутренние напряжения.
С другой стороны, переход воды из бетона в гипсовую штукатурку способствует перекристаллизации гипса, что может негативно сказаться на адгезионной прочности соединения. Кроме того, в результате переноса влаги происходит скопление щелочи на границе раздела бетон-гипс. Это также вызывает перекристаллизацию. Местное повышение скорости гидратации ангидритовой составляющей штукатурного раствора (процесс расширения) не обнаружено.
Следовательно, снижение адгезии гипсовой штукатурки к поверхности бетона вызвано многими факторами. При неблагоприятном их сочетании возникающие силы будут превышать величину адгезионного сцепления, что ведет к разрушению штукатурного слоя.
Опасность такого рода можно уменьшить прежде всего путем снижения влажности бетона. Дальнейшие исследования должны дать ответ на вопрос, можно ли повысить адгезию гипсовой штукатурки к бетону за счет увеличения шероховатости бетонной поверхности, снижения содержания щелочи и изменения состава гипсового штукатурного раствора.
