Основы технологии гипсовых и гипсобетонных изделий

• 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. После формования и твердения гипсобетонную смесь называют гипсобетоном.

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 удельный расход вяжущего, снижает водопотребность формуемой смеси.

Наряду с рядом положительных технических свойств гипс обладает значительной хрупкостью. Поэтому его искусственно упрочняют армирующим материалом (волокнистым), вводимым в состав формовочной массы или являющимся частями конструкции самого изделия. Так, в гипсовой сухой штукатурке роль арматуры выполняет внешняя картонная оболочка, в прокатных перегородочных гипсобетонных панелях — деревянные рейки каркаса. Перспективно использование в гипсобетонах алюминиевой арматуры.

Специфические свойства гипсовых изделий — огнестойкость, гигиеничность, хорошая звукоизолирующая способность, низкая теплопроводность, небольшая плотность, декоративность и др. — позволяют использовать этот высокоиндустриальный материал для производства самых разных строительных элементов. Однако при изготовлении и при эксплуатации необходимо учитывать некоторые их особенности. Гипсобетонные изделия характеризуются повышенной водопотребностью при относительно малом количестве воды, химически связываемой при твердении. В затвердевшем гипсе остается до 40...50% свободной воды, что ведет к увеличению пористости камня и снижению его прочности. Водопоглощение гипсовых бетонов с минеральными заполнителями 15...26, а с органическими 50...60%. Они отличаются пониженной водостойкостью, поэтому их используют в помещениях с относительной влажностью не более 60%. Для повышения влаго- и водостойкости изделий их покрывают водонепроницаемыми защитными красками или пастами (масляными, казеиновыми), а также добавляют к гипсу молотый доменный гранулированный шлак и пуццолановый портландцемент.

К недостаткам гипсовых бетонов относят также пониженное сцепление с заполнителем и арматурой и недостаточную сохранность стальной арматуры в гипсобетоне. При твердении гипсобетон расширяется (на 0,2...0,8%), что снижает сцепление его с арматурой и интенсифицирует ее коррозиию.

• Технология производства изделий из гипсовых или гипсобетонных смесей состоит из следующих операций: дозирования компонентов формовочной массы (вяжущего, заполнителей, воды), приготовления растворной и бетонной смеси; формования изделий и их твердения — сушки до воздушно-сухого состояния.

Приготовление гипсобетонных смесей требует особо строгого соблюдения технологического режима. Короткие сроки схватывания гипсовых вяжущих обусловливают налипание на стенках и лопастях смесителя гипса, что влечет за собой быстрое «зарастание» смесителя и снижение ее полезной емкости. Всякое механическое воздействие на гипсовую массу, в том числе перемешивание, допустимо только до начала схватывания. После этого перемешивание массы резко снижает прочность изделий. На небольших гипсосмесительных установках применяют смесители периодического действия с введением в гипсовые смеси замедлителей схватывания. При этом объем замеса должен строго соответствовать объему формы.

При работе с быстротвердеющими гипсовыми массами используют гипсобетоносмесители непрерывного действия. Иногда применяют двухступенчатое смешивание материалов. Первое (сухое) смешивание осуществляют в приемном лотке, второе (с водой) — в гипсобетоносмесителе непрерывного действия.

Формируют гипсовые изделия путем литья, вибрирования и прессования. Выбор способа формования определяется видом изготовляемых изделий. Чаще используют метод литья, который, однако, связан с повышенным расходом топлива при сушке изделий, может снижать их прочность, а также ограничивает возможность применения заполнителей, что увеличивает расход гипса.

• Твердение гипсобетонных изделий интенсифицируется сушкой. При этом растворенный двуводный гипс оседает в порах и упрочняет кристаллический сросток. Прочность гипсовых образцов, высушенных при температурах до 60°С, в 2...2,5 раза выше прочности влажных образцов после 2 ч твердения. Сушку изделий производят обычно в туннельных сушилках с использованием в качестве теплоносителя дымовых газов, получаемых при сжигании топлива в специальных топках, или горячего воздуха. На сушку в гипсовой промышленности расходуется примерно 25% всей потребляемой предприятиями энергии. В настоящее время все шире внедряются скоростные методы сушки гипсовых изделий, отличающиеся повышенными температурами и влаго-содержанием используемого теплоносителя. Если продолжительность сушки листов гипсовой штукатурки на большинстве заводов составляет 70...80 мин, а плит и панелей — 20...24 ч, то при скоростных методах сушки эти сроки сокращаются соответственно для гипсовой штукатурки до 12... 15 мин и перегородочных плит и панелей— до 8...9 ч. Экономическая эффективность высокотемпературной сушки при производстве гипсовых плит и гипсобетонных панелей достигается за счет уменьшения расхода теплоты вследствие изменения параметров теплоносителя и увеличения производительности труда и оборудования.

Из гипсовых изделий наиболее широкое применение получили гипсобетонные панели, гипсовые перегородочные плиты, вентиляционные блоки, гипсокартонные листы.

• 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 размером «на комнату» высотой до 3 м и длиной 6 м, толщиной 80 и 100 мм. Прочность панелей при сжатии должна быть не менее 3,5 МПа, влажность в поверхностных слоях на глубине до 2 см при отпуске потребителю— не более 8%. Гипсобетонные перегородки значительно выгоднее кирпичных (на 25...35%), железобетонных (на 10...15%), фибролитовых и деревянных щитовых (на 40...50%).

Благодаря высоким технико-экономическим показателям особенно широкое распространение получило производство крупноразмерных гипсобетонных перегородочных панелей методом непрерывного проката (рис. 6.2). Поступающие сырьевые материалы — гипсовое вяжущее, 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 гипсобетоне-смесителе непрерывного действия. Основной агрегат установки по изготовлению гипсобетонных панелей — прокатный стан. Гипсобетонная масса, равномерно распределенная между резиновыми лентами двух движущихся в одном направлении с одинаковой скоростью 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 панелей — укладка каркасов, заполнение их гипсобетонной массой, прокатка под валками и окончательное схватывание — происходят на ленте транспортера. 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 панелей между верхним и нижним блоками калибровочных валков машины.

При движении отформованной панели гипсобетонная смесь схватывается и приобретает прочность, равную 1,5...2,0 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, направляемую в прямоточные туннельные сушила с температурой теплоносителя при входе Ю5...130°С и длительностью сушки 18...24 ч.

• Гипсовые плиты для перегородок выпускают сплошными и пустотелыми размером 800X400 мм, шириной 80...100 мм. На современных заводах изготовление плит ведут на высокопроизводительных карусельных формовочных машинах (рис. 6.3), работающих на быстротвердеющей массе. Чтобы конец схватывания гипса наступал не позднее 5...6 мин, в состав гипсовой массы вводят ускорители схватывания в виде двуводного гипса (2...3%) и подогревают воду до 30...35°С.

Составляющие материалы (гипс, древесные опилки, ускоритель схватывания) поступают через дозирующие устройства сначала в винтовой смеситель и далее в быстроходный горизонтальный гипсосмеситель, где перемешиваются на 1-й стадии в сухом состоянии, а на 2-й — с водой; 28 сдвоенных форм карусели последовательно заполняются однородной гипсовой массой. За время полного поворота формовочного стола гипс схватывается, приобретая прочность, позволяющую выталкивать плиту из формы. После освобождения формы стенки ее закрываются, форма очищается, смазывается, и цикл повторяется. Отформованные плиты сушат в туннельных сушилках с рециркуляционной системой дымовыми газами или нагретым в калориферах воздухом. Высушенные плиты поступают на склад готовой продукции.

• Гипсовые вентиляционные блоки для жилищного строительства изготовляют на гипсоцементно-пуццолановом вяжущем размером «на этаж» со сквозными круглыми пустотами диаметром 140 мм и толщиной стенок 20 мм. Сухие компоненты, отмеренные объемными дозаторами, поступают в горизонтальный растворосмеситель непрерывного действия. Смесь тщательно перемешивают, а затем через форсунки подают воду. Приготовленную массу направляют в форму с пустотообразователями — пуансонами. Форма заполняется гипсобетоном в процессе ее перемещения и проходит под ленточным транспортером. Поверхность блока при этом выравнивается. Отформованные блоки устанавливают на кассетную сушильную вагонетку и выдерживают в течение 3...4 ч в нормальных условиях (до полной гидратации вяжущего), а затем отправляют в туннельные сушила на 12... 13 ч с температурой поступающих газов до 120°С. Высушенные изделия подают на склад.

• Гипсокартонные листы — листовой отделочный материал, состоящий из отвердевшего гипсового сердечника, прочно соединенного с картонной оболочкой, покрывающей все плоскости листов и их грани. Технологический процесс производства гипсокартонных листов включает: приготовление формовочной массы, подготовку картона, формование непрерывной ленты штукатурки, разрезание ее на отдельные листы после твердения гипса, сушку листов в многоярусных туннельных сушилах.

Гипсовое вяжущее из бункера подают в шнековый смеситель вместе с замедлителем схватывания. Из смесителя порошкообразная смесь направляется в насыщающий конвейер — ленточный транспортер, проходящий через ванну, наполненную водным раствором сульфитно-дрожжевой бражки. Гипс при этом поглощает воду, необходимую для образования гипсового теста. Гипсовая масса поступает в пропеллерно - скребковый смеситель, где окончательно перемешивается и подается на формующий стол. Туда же поступают две картонные ленты (нижняя и верхняя). По нижней картонной ленте равномерно распределяется гипсовая масса. Кромкозагибочные приспособления загибают края нижней картонной ленты вверх, а затем к ним под формующими валками приклеивается жидким стеклом верхняя картонная лента. Сформованная гипсокартонная лента по конвейеру схватывания передвигается к отрезному станку. За это время гипсовый сердечник схватывается с картоном, на отрезном станке разрезается на отдельные листы, которые поступают на ускоряющий рольганг и затем в туннельное сушило.

Недостатками гипсокартонных листов являются повышенная хрупкость, пониженная прочность на изгиб, невозможность механической обработки. Эти недостатки устраняются при переходе на производство гипсоволокнистых листов, в которых арматурой служит не внешняя картонная оболочка, а армирующие волокна (в основном бумажная макулатура) равномерно распределены в массе изделия. Технологическая схема производства гипсоволокнистых листов представлена на рис. 6.4. Бумажную макулатуру распушивают в гидропушителе. Пульпу перекачивают в смеситель, куда подают также гипс и клеящие добавки. Готовая гипсоволокнистая масса по наклонному желобу попадает в камеру плоскосетчатой машины на бесконечно движущееся сукно. При движении над камерами вакуум-отсоса гипсоволокнистый слой обезвоживается и в конце горизонтального участка наматывается на форматный барабан. Когда слой на барабане достигает заданной толщины, нож разрезает его и отделяет от барабана. Отформованные листы снимаются с ленты и укладываются в штабель, где происходит предварительное их твердение. Затем штабель разбирают, а листы поступают на сушку.

• Гипсоволокнистые листы обладают неоспоримыми преимуществами как в производстве, так и в применении: разрушающая их нагрузка в 1.2...3 раза выше; они имеют повышенные прочность на изгиб и звукоизоляционную способность, хорошо удерживают гвозди, шурупы; легко обрабатываются, ремонтируются и т. д. Сфера их применения благодаря этому значительно шире. Весьма ценно, что производство гипсоволокнистых листов базируется на использовании макулатуры, в то время как для изготовления гипсокартонных листов нужен специальный высококачественный картон.

7 Строительнве материалы и изделия из глинистых грунтов

Поиск по сайту: