Оштукатуривание гипсовой штукатуркой поверхностей из газобетона зачастую приводит к появлению трещин, которые могут быть как единичны, так и занимать значительную долю обработанной поверхности. Различные способы борьбы с растрескиванием, используемые производителями гипсовых штукатурок, не всегда дают надежный результат.
УДК 691.553.4
С.В. ЛИТВИНЕНКО, руководитель лаборатории сухих строительных смесей компании ЕТС, М.Г. ПОТАШЕВ, руководитель лаборатории лакокрасочных материалов компании ЕТС, Г.Ф. БАЛМАСОВ, канд. хим. наук, зам. ген. директора СП ЕТС
Ключевые слова: гипсовая штукатурка, гипс, газобетон, водопоглощение, растрескивание, трещиностойкость, эфиры целлюлозы, воздухововлекающие добавки, целлюлозное волокно, базальтовое волокно, грунтовка
Keywords: gypsum plaster, gypsum, aerated concrete, water absorption, cracking, crack resistance, cellulose ethers, air-entraining additives, cellulose fiber, basalt fiber, primer
В статье представлен оригинальный метод количественной оценки трещиностойкости гипсовых штукатурок. На основе данного метода рассматривается влияние различных добавок (эфиров целлюлозы, волокон, воздухововлекающих) на растрескивание. Представлены данные о влиянии на величину растрескивания гипса различных производителей. На примере отдельных производств показано, как может изменяться растрескивание штукатурок в зависимости от партии выпущенного гипса. Рассмотрено влияние грунтовок различного состава на возможность предотвращения растрескивания гипсовых штукатурок на газобетонном основании. Даны рекомендации по способам устранения растрескивания.
Последние 10-15 лет гипсовое вяжущее как материал для изготовления отделочных материалов пользуется в России многократно возросшей и заслуженной популярностью. Помимо отличных экологических характеристик, материалы на гипсовом вяжущем обладают превосходными технологическими свойствами, которые позволяют значительно ускорить, облегчить процесс и повысить качество отделки. В связи с возросшей потребностью в таких материалах открылось множество заводов по переработке гипсового камня и производству строительных и отделочных материалов на основе гипса. Большинство производителей вышли на очень хороший уровень качества своей продукции, но несколько лет назад появился и получил распространение материал, который преподнес неприятный сюрприз многим компаниям, производящим гипсовую штукатурку. Речь идет о газобетоне. Нанесение гипсовой штукатурки на поверхность из газобетона очень часто заканчивается появлением трещин на поверхности штукатурки. Это могут быть единичные трещины или сеть из трещин. Нередки случаи, когда происходит отслоение штукатурки от обработанной поверхности.
Причина такого поведения очевидна и хорошо известна – чрезвычайно сильная водопоглощающая способность газобетона. Исходя из понимания основной причины растрескивания, предпринимаются попытки борьбы с данным явлением. Методы борьбы с растрескиванием можно разделить на 3 основные группы:
1. Улучшение водоудерживающей способности штукатурного раствора;
2. Армирование штукатурной массы;
3. Снижение впитывающей способности поверхности газобетона.
Для улучшения водоудерживающей способности штукатурных растворов производители ГШ стараются найти эфиры целлюлозы (ЭЦ), которые будут иметь лучшее водоудержание при приемлемом уровне дозировки. Для армирования используют различные волокна. Для снижения впитывающей способности поверхности газобетона используют или простое смачивание поверхности водой, или грунтовки с дисперсиями различного происхождения и различной дозировки.
Но основная проблема заключается в том, что очень часто ни одним из перечисленных способов не удается устранить растрескивание, или растрескивание вдруг появляется у штукатурки, которая раньше была свободна от такого дефекта. Как правило, в наличии или появлении трещин производители гипсовой штукатурки винят химические добавки, главным образом эфиры целлюлозы. Так ли это? Что оказывает наиболее существенное влияние на снижение растрескивания? Может ли грунтование полимерными грунтовками надежно устранить этот дефект?
В данной работе делается попытка количественно оценить влияние самых распространенных способов борьбы с растрескиванием на его величину и определить наиболее эффективные пути решения данной проблемы.
I. Методика оценки величины растрескивания
Для оценки величины растрескивания существует в основном визуальный метод, который далеко не всегда позволяет получить количественную характеристику явления. Нами в лаборатории компании ЕТС была разработана методика количественной оценки площади, занимаемой образующимися трещинами, относительно определенной площади штукатурного слоя. Методика выглядит следующим образом:
1. Подготавливаются пластины из газобетона толщиной 3-5 см. Пластины получаются при поперечном распиле газобетонных блоков (рис. 1).
2. Подготовленные пластины тщательно очищаются от пыли с помощью щеток и пылесоса (рис. 2).
3. Подготовленный штукатурный раствор наносится с помощью трафарета толщиной 6 мм на поверхность пластины из газобетона (рис. 3). Здесь важно хорошее выравнивание поверхности штукатурного слоя. Дефекты и неровности скажутся при дальнейшей обработке снимков поверхности.
4. Трафарет аккуратно удаляется. На следующий день после полного высыхания с полученной поверхности делается снимок. Наиболее стабильные и пригодные для дальнейшей обработки результаты получаются при использовании сканера (рис. 4). В данном случае использованы две стороны газобетонной пластины.
5. Полученное изображение обрабатывается специальным программным обеспечением для подготовки к дальнейшим вычислениям (рис. 5-6).
6. С помощью специальной программы подсчитывается количество черных и белых точек на изображении. Процентное содержание черных точек будет характеризовать величину растрескивания. Чем больше процент черных точек, тем сильнее растрескивание. На рис. 7 можно видеть образец таблицы для различных штукатурных составов.
Для оценки воспроизводимости результатов данной методики были изготовлены три порции штукатурного раствора одинакового состава, на одних и тех же оборотах лабораторного смесителя. Растворы приготавливались в 3 этапа: каждая следующая порция готовилась через сутки после обработки данных предыдущей порции. Для каждого снимка использовалась отдельная пластина из газобетона.
На рис. 8 показан график, где на оси Y отмечены проценты черных областей на снимках поверхности, а на оси X – номера образцов. Для наглядности размещены фотографии поверхностей, для которых рассчитывались проценты растрескивания. Как можно заметить, некоторые точки несколько выходят за пределы 10%-ной погрешности, но такой точности достаточно для наших целей. Можно сказать, что метод позволяет достаточно объективно проводить количественную оценку трещиностойкости. Допускаем, что при доработке методики ее точность можно повысить.
В начале работы важно было понять, насколько отличается гипс от различных производителей по склонности к растрескиванию, и если такое различие значительно, выбрать гипс со средней склонностью к растрескиванию.
Для исключения вероятности влияния внутренних процессов, не связанных с использующейся подложкой, мы провели тест для 6 образцов гипса от различных производителей на основании из бетона и газобетона. В качестве замедлителя использовалась винная кислота в количестве, обеспечивающем время до начала схватывания 3 часа.
Использованную рецептуру можно видеть на рис. 9.
II. Поведение гипсовой штукатурки на бетонном основании
При нанесении образцов гипсовой штукатурки, изготовленных на основе гипса из 6 различных партий, на поверхность из бетонной плиты, получился следующий результат (рис. 9).
Можно видеть, что незначительные трещины появились на образцах «С» и «Е». Остальные образцы трещин не имеют.
III. Поведение гипсовой штукатурки на газобетонном основании
При нанесении таких же составов на газобетонное основание получаем следующий результат (рис. 10).
Как можно видеть, штукатурка на основе всех образцов гипса, имевшихся на момент проведения работы в лаборатории, растрескалась. При этом образец «f» имеет площадь растрескивания в 15 раз меньше, чем образец «е». Образцы «е» и «с» имеют наибольшую величину растрескивания. Именно эти образцы образовали трещины и на бетонном основании.
Для дальнейшего сравнения действия химических добавок на величину растрескивания был выбран гипс, соответствующий образцу «с1».
IV. Оценка трещиностойкости штукатурки при различном количестве эфира целлюлозы
Существует утверждение, что от трещин позволяет избавиться использование ЭЦ с чуть большим водоудержанием, чем тот, при котором есть растрескивание. В данной серии опытов мы повышали водоудержание системы за счет увеличения количества ЭЦ в рецептуре:
1. Гипс – 60%;
2. Микрокальцит – 38%;
3. Известь – 2%;
4. Винная кислота – 0,15%;
5. Meilose 5213 – 0,12-0,25%.
Время до начала схватывания – около 3 часов. Результат можно видеть на рис. 11 (на оси Х количество ЭЦ в %).
Как видим, только значительное увеличение количества ЭЦ может снизить растрескивание, но далеко не всегда его устраняет. Таким образом, поиски ЭЦ с лучшим водоудержанием не всегда приведут к решению проблемы растрескивания. Это может помочь только при небольшой склонности штукатурки к растрескиванию (возможно, около 0,2% для данной методики), но фактор, который мы рассмотрим немного ниже (п. IX), может сделать поиски «лучшей целлюлозы» бессмысленными.
V. Оценка трещиностойкости штукатурки при использовании различных эфиров целлюлозы
Состав штукатурки:
1. Гипс – 60%;
2. Микрокальцит – 38%;
3. Известь – 2%;
4. Винная кислота – 0,15%;
5. Эфиры целлюлозы – 0,15%.
Время до начала схватывания – около 3 часов.
В данной серии опытов для приготовления штукатурки использовались 3 вида немодифицированных ЭЦ с близкой вязкостью ок. 40000 ед. При этом ЭЦ1 и ЭЦ3 представляли собой гидроксиэтилцеллюлозу, а ЭЦ2 – гидроксипропилцеллюлозу (рис. 13).
Как видим, в зависимости от использованного ЭЦ величина растрескивания может немного меняться. Лучшие результаты с ЭЦ1 и ЭЦ3 могут зависеть от особенностей самой гидроксиэтилцеллюлозы, но мы склоняемся к предположению, что лучший результат здесь обеспечивается способностью гидроксиэтилцеллюлозы к более сильному, чем у гидроксипропилцеллюлозы, воздухововлечению. В большой мере это подтверждается измерением количества содержащегося в данных штукатурных растворах воздушных пор.
VI. Оценка трещиностойкости штукатурки при введении воздухововлекающей добавки
Результат действия воздухововлекающей добавки можно видеть на рис. 14.
Уже небольшое количество воздухововлекающей добавки способно значительно снизить или полностью предотвратить растрескивание, но стоит учесть, что:
1. Разные виды воздухововлекающей добавки могут давать различный результат.
2. При использовании штукатурных станций воздухововлечение может оказаться недостаточным для устранения растрескивания.
3. Избыток воздухововлекающего может отрицательно сказаться на качестве поверхности (рис. 15).
VII. Оценка трещиностойкости штукатурки при различном количестве замедлителя
На рис. 12 показана трещиностойкость штукатурки при количествах замедлителя, обеспечивающих время до начала схватывания 40 мин. и 3,5 часа.
Как видим, проблема растрескивания появляется только после определенного времени, в течение которого штукатурка сохраняет пластичное состояние. Видимо, это связано со временем, в течение которого водоудерживающая добавка может сохранять свои свойства. Очевидно, что не стоит делать время до начала схватывания избыточно большим там, где того не требует регламент штукатурных работ.
VIII. Оценка трещиностойкости штукатурки при использовании волокон различного происхождения
Как правило, для снижения растрескивания рекомендуют использовать различного рода волокна. Мы проверили влияние на растрескивание трех видов волокон: целлюлозного, базальтового и полипропиленового (рис. 16).
Количество добавленных волокон было: 0,5%; 1% и 2%. Результаты можно видеть на рис. 17.
Несколько неожиданным оказалось то, что целлюлозное волокно в количестве 0,5% и выше увеличило растрескивание более чем вдвое (см. рис. 10: состав на гипсе «с1», растрескивание – 0,65%). Базальтовое волокно в количестве 0,5% не повлияло на величину растрескивания, но в количестве 1% заметно – в 3 раза – его снизило. Полипропиленовое волокно трещиностойкость не увеличило, а структура штукатурки стала субъективно неприятной в работе. Трещины стали располагаться вдоль направления движения шпателя при нанесении штукатурки (рис. 18).
IX. Оценка трещиностойкости штукатурки при использовании гипса из различных партий
На рисунке 10 мы видим, что при использовании гипса от разных производителей можно получить значительно отличающиеся уровни растрескивания штукатурки. Очевидно, что штукатурка, в которой использовался гипс, позволяющий получить минимальное растрескивание, потребует минимальной и простой коррекции для того, чтобы устранить растрескивание совсем.
Предлагается обратить внимание не только на гипс от разных производителей, но и на гипс от одного и того же производителя, но из разных партий (рис. 19.1-2).
Как видим, уровень растрескивания (рис. 19.1.) этих двух партий отличается в 4 раза.
Уровень растрескивания штукатурки на гипсе из разных партий от производителя В отличается в два раза.
На практике это означает, что если мы разработаем и начнем производить штукатурку на гипсе «с1» (рис. 19.1), и она не будет иметь растрескивания, то партия гипса «е1» может оказаться чрезвычайно неприятным сюрпризом, так как штукатурка на нем при неизменной рецептуре будет не только сильно растрескиваться, но и, возможно, осыпаться. Попытка устранить растрескивание штукатурки на таком гипсе может привести к значительному перерасходу добавок и увеличению себестоимости конечного продукта.
X. Оценка трещиностойкости штукатурок при использовании грунтовок
Рассмотрим вариант снижения водопоглощения поверхности газобетона при помощи грунтовочных составов. Для проведения работы были закуплены составы нескольких производителей, позиционировавшиеся как грунтовки глубокого проникновения, пригодные для нанесения на газобетонные основания под штукатурные смеси, а также для сравнения были самостоятельно изготовлены несколько грунтовочных составов, исходя из наших представлений о грунтовках, пригодных для выполнения поставленной задачи.
Все испытываемые образцы наносились на подготовленные пластины из газобетона толщиной 3-5 см, полученные при поперечном распиле газобетонных блоков. Подготовленные пластины тщательно очищались от пыли при помощи щеток и пылесоса.
Образцы грунтовок наносились при помощи валика, согласно рекомендациям производителей по расходу материала и времени выдержки слоев.
На подготовленные таким образом подложки при помощи трафарета наносился штукатурный раствор (см. состав на рис. 9) толщиной 6 мм. После полного высыхания поверхности делался снимок при помощи сканера, который потом обрабатывался специальными программами. Полученные таким образом результаты представлены на диаграмме.
Также нами определялся сухой остаток использованных грунтовок, чтобы при сопоставлении его с расходом состава иметь представление о количестве полимера, нанесенного на единицу площади. Все полученные данные сведены в таблицу.
Таблица. Результаты оценки качества грунтовки для штукатурных составов
| Номер на диаграмме | Наименование использованной грунтовки | Рекомендованное количество слоев | Расход полимера (количество нанесенного полимера), г/м2 | Сухой остаток рабочего раствора грунта, % | Растрескивание, % | Примечание |
| 1 | Грунт из магазина №1, глубокого проникновения | 2 слоя | 30,81 | 10,3 | 0,05 | Нанесение 2-го слоя после полного высыхания первого |
| 2 | Грунт из магазина №2, глубокого проникновения | 1 слой | 13,2 | 8,2 | 0,52 | Нанесение штукатурки через 1,5 часа после грунтования |
| 3 | Грунт из магазина №3 | 1 слой | 59,4 | 14,85 | 0 | Штукатурить через 6 часов после грунтования |
| 4 | Грунт из магазина №4 | 2 слоя | 14,88 | 6,2 | 0,4 | 2-й слой наносится по «мокрому». Штукатурить через 2 часа после нанесения 2 слоя |
| 5 | Грунт импортный, концентрат глубокого проникновения | 2 слоя | 27,24 | 7,17 (среднее 2-х слоев) | 0 | 2-й слой наносится по «мокрому» |
| 6 | Грунт на дисперсии глубокого проникновения, ЕТС | 2 слоя | 27,24 | 7,17 (среднее 2-х слоев) | 0 | 2-й слой наносится по «мокрому» |
| 7 | S98, ЕТС | 1 слой | 64 | 15,75 | 0 | Штукатурить через 6 часов после грунтования |
| 8 | S97, ЕТС | 2 слоя | 33 | 10,75 | 0,34 | Нанесение 2-го слоя после полного высыхания первого. Штукатурить через 6 часов после грунтования последнего слоя |
Как видно из таблицы, часть грунтовок оказалась неэффективной. Если говорить о грунтовках, которые надежно блокируют растрескивание, то можно заметить:
– расход «обычных» грунтовок должен быть около 60 г/м2 по полимерной составляющей. Такого результата можно достичь за один проход при использовании грунтовки с сухим остатком ок. 15% (для достижения равномерного покрытия важна реология грунтовки);
– расход грунтовок глубокого проникновения в пересчете на количество сухого полимера на единицу поверхности может быть в 2 раза ниже, чем у грунтовок с нормальным размером частиц, и должен составлять ок. 30 г/м2 при двухслойном нанесении;
– применение грунтовок с меньшими расходами, как правило, оказывается неэффективным.
Выводы:
1. Штукатурные работы по негрунтованному газобетону предъявляют к качеству штукатурок очень высокие требования. Нет практически ни одного способа, который в одиночку справляется с проблемой растрескивания при открытом времени штукатурного раствора около 3 часов. Здесь необходим комплекс мер.
2. Наибольшее влияние на снижение растрескивания оказывают качество гипсового вяжущего, величина воздухововлечения штукатурного раствора и время до начала схватывания.
3. Количество и вид эфира целлюлозы помогают в решении проблемы растрескивания только в случае низкой склонности к растрескиванию самого штукатурного состава или в случае нанесения штукатурки на поверхности с небольшой впитывающей способностью.
4. Использование волокон требует тщательного выбора вида волокна и достаточно большой его дозировки.
5. Для предотвращения образования трещин не стоит без необходимости увеличивать дозировку замедлителя схватывания. При времени до начала схватыванияя 40-90 минут трещины не образуются совсем.
6. Наибольшее снижение величины растрескивания наблюдается при введении воздухововлекающей добавки. Вид и количество воздухововлекающей добавки могут быть важны.
7. Качество гипсового вяжущего оказывает принципиальное влияние на устойчивость к растрескиванию. Без правильно поставленной технологии производства гипсового вяжущего остальные меры не смогут обеспечить надежного и постоянного во времени решения проблемы растрескивания, а также будут приводить к заметному перерасходу химических добавок.
8. Предотвратить растрескивание штукатурки можно не только за счет доработки штукатурных составов.
9. Для надежного предотвращения растрескивания штукатурки необходима обработка впитывающего основания, полностью блокирующая его чрезмерную водопоглощающую способность. Такая блокировка достигается как с помощью грунтовок с нормальным размером частиц, так и с помощью грунтовок глубокого проникновения.
10. Для того чтобы грунтовка смогла блокировать водопоглощение газобетона и предотвратить растрескивание штукатурки, расход «обычных» грунтовок должен быть не менее 60 г/м2, а грунтовок глубокого проникновения – не менее 30 г/м2 в пересчете на сухой остаток.
11. Для эффективной работы грунтовки сухой остаток самой грунтовки должен быть не менее 15% для «обычной» грунтовки и 7% для грунтовки глубокого проникновения.
12. Для «обычных» грунтовок, предназначенных для работы в один проход, важна реология грунтовки.
13. Грунтование грунтовками с меньшими расходами и сухими остатками не может гарантировать защиты от растрескивания.
14. Обычное смачивание поверхности газобетона водой перед оштукатуриванием не защищает от растрескивания.
15. Для проведения высококачественных штукатурных работ по газобетону должна в обязательном порядке использоваться двухкомпонентная система: компонент 1 – грунт, изготовленный в соответствии с выводами 9-14, и штукатурка, изготовленная в соответствии с выводами 2-8. Только соблюдение этих условий позволяет получать приемлемые результаты по оштукатуриванию газобетона.
16. Считаем правильным во всей технической документации, связанной с правилами проведения штукатурных работ по газобетону и со свойствами материалов, предназначенных для данных целей, прописать в обязательном порядке требования, изложенные в п. 15 выводов по данной работе.
