Прочность на растяжение гипса

За последние столетия вкусы людей изменились кардинально. Дизайнеры используют новые стили в интерьере, или миксуют их между собой. Несмотря ни на что, классика всегда будет в моде. Неотъемлемый элемент в традиционной строительной отделке — гипс.  

Отличительные свойства гипсового материала — прочность, однотонность окраски, пластичность, что позволяет без труда воплощать ваши любые идеи от лепнины с орнаментом до скульптур. Важно правильно эксплуатировать изделия, создать нужные условия хранения, с осторожностью реконструировать и гипсовые товары будут служить столетия. Взгляните на храмы и дворцы как в России, так и в мире, где потрясающие интерьеры, созданные с помощью гипса и алебастра.  

В состав гипса входят компоненты с множеством преимуществ, связи химических веществ очень прочные. Из-за такого сочетания вещество вполне можно назвать неповторимым материалом.  

• Природное происхождение. Гипс — полностью экологичный материал, что дает ему большое преимущество перед любым другим современным материалом. Изготовление — это и есть его добыча в природных условиях.  
• Улучшенный влагообмен. В зданиях, где отделка из лепнины — воздух кажется чище, от этого и дышится легче несмотря на то, что на улице высокая температура или, наоборот, идет дождь. Дело в том, что в водогипсовом отношении влага впитывается прекрасно, если вода в воздухе в достаточном количестве, тогда она отдается.  
• Реставрация. Лепнину возможно полностью восстановить в отличие от стекла, камня, металла и древесины. В руках профессионалов после реставрационных работ лепнина может выглядеть идеально, несмотря на её годы. А вот с фарфором такое не пройдет, воссоздать отколотый кусочек у вазы не удастся так, чтобы его не было заметно, и она смотрелась как новенькая. А вот гипсовые изделия не выдают того, что к ним прикасалась рука мастера. Они всегда смотрятся отлично. 
• Разнообразие декора.  В руках профессионала гипс может принимать любую форму с самыми мелкими деталями в дизайне. Смело можно фантазировать: окрашивайте, патинируйте, грунтуйте или покрывайте любыми другими составами, которые придают блеск или создают иные визуальные качества. В отличие от других материалов, у гипса нет момента усадки, декор останется в первоначальном виде, до момента, пока вы сами не захотите что-то изменить.  

За прочность гипса и за срок хранения гипса мастера широко использовали его в декоративной отделке стен много столетий назад. Однако классический декор популярен и сегодня. Украшение стен лепниной имеет спрос среди обеспеченных людей, когда они украшают свои поместья. Так же, лепнина широко используется при строительстве храмов или иных культурных объектов (театры, музеи, консерватории, библиотеки). Гипс, в архитектуре культурных объектов, вписывается органично, это говорит об аристократичном вкусе дизайнера. 

Где используют гипс  

Используют гипс в повседневной жизни довольно часто: 

• Внутренние отделочные работы — выравнивание потолков, внутренних и внешних стен помещений, вентиляционных коробов, в возведении перегородок; 
• Производство барьеров против огня и звукоизоляционных конструкций;  
• При изготовлении гипсокартона, арболита, сухой штукатурки,  гипсостружечные и гипсоволокнистые плиты и т.д.; 
• Декор — архитектурные элементы, плитка, лепнина, сувенирные детали, дизайн ландшафта, оформление интерьера и т.д.;
• реставрация лепнины и многих других изделий из алебастра; 
• Составляющая гипсоцемента высшего качества. 

Из чего делают гипс? Гипс и его характеристика 

Нынешний строительный гипс или алебастр, составной элемент в приготовлении раствора, которой производится традиционным путем термообработки гипсового камня. Он добывается в карьерах. Обжигается минерал при температуре 150 — 180°С. После обработки идет стадия размола и просева, чтобы получился однородный порошок с разным размером гранул — крупные (иначе их называют грубыми), среднего и мелкого помолов. 

С помощью мелкоячеистом ситом определяют степень помола. Спустя 500 лет ничего не изменилось, способ остался таким же. Сначала просеиваются крупные, затем средние и после остаются мелкие. Этот остаток, которые не прошел сквозь сито 0,2 мм, определяют массу путем взвешивания.  

• Индекс I получает материал, в котором крупных частиц осталось не более 23%. Этот помол и называют крупным.  
• Индекс II — средний помол, где частиц крупных не более 14%.  
• Индекс III — высококачественный мелкий помол. Здесь крупных частиц не должно быть более 2%.  

Почему степень измельчения так важна? Чем меньше будут частицы гипса, тем лучше раствор будет засыхать. На приборе АДП-1 (ПСХ-2) устанавливают вердикт по качеству путем определения его удельной поверхности.  Что касается раствора, то его вязкость определяется стандартом ГОСТ 125-79 и, конечно, она зависит напрямую от степени помола. Размер частиц раствора влияет на водопотребность.  

Для реакции полуводного алебастра до степени двуводного достаточно 18,6 % воды, однако такой раствор не подойдет для строительных работ. Нормальная вязкость раствора получается при добавлении 50 — 70 % воды (3-полугидрат). В случае, когда нужен густой раствор, достаточно добавить 35 — 45% воды. Так же можно использовать ускоритель схватывания гипса, для быстрого результата.  

Алебастр. Срок годности  

После высыхания гипс меняется в объеме. Как вы могли подумать, объем уменьшается, но в случае с гипсом, он увеличивается. Деформация достигает до 1 %. Плотность алебастра особенно не отличается от гипса, разница в помоле.  В случае производства скульптур из лепнины, это будет только плюсом, потому что, увеличиваясь и заполняя формы, рисунок получается идеальным и четким.   

За расширение в составе отвечает компонент ангидрит. Гипс, который обжигали при повышенных температурах, в больше степени подвержен деформации. Показатели снижаются несколькими способами: 

• Увеличить объем воды в растворе; 
• Добавить в состав замедлитель твердения; 
• Ввести однопроцентную негашеную известь до 0,1%. 

Гипс может потрескаться из-за неправильного замешивания раствора или во время создания масштабных изделий, когда используется большой объем материала. Избежать данной ситуации можно с помощью минеральных добавок. 

Рассчитав раствор неправильно в соотношении пластичности, при гнущих нагрузках, есть вероятность, что пластических деформаций.  Из-за высокого уровня влажности, увеличивается и ползучесть гипса. Снижают пластические изменения пуццолановые гидравлические присадки совместно с портландцементом.  

Прочность гипса 

В народе плотность гипса считают не высокой и воспринимают как достаточно хрупкий материал. При воздействии под определенным углом, он, и правда, легко раскалывается.  В то же время, прочность гипса на сжатие велика, именно он может выдержать такие нагрузки. Это отличительное свойство строительных материалов. Нормальные свойства современного гипса прописаны в ГОСТ 23789—79 и ГОСТ 125—79. Гипс материал не простой, чтобы его понять, важно знать некоторые свойства, характеристики и разновидности, которые напрямую влияют на прочность.  

• Предел прочности гипса на сжатие. Специалист определяет прочность полуводного гипса путем изготовления раствора из бруски размером 4х4х16 см. Гипс застаивается 2 часа, после все детали собирают и проверяют на сжатие и изгиб. Приемлемый предел прочности готовых материалов делится на 12 марок: от Г-2 до Г-7, от Г-10 (шаг 3 до Г-25). 
• Совокупная оценка. На упаковке есть обозначения А, В и С, что говорит о дополнительной скорости твердения гипса, так же написана и степень помола. Индекс III имеет высшую категорию качества с характеристикой от Г-5. Для производства керамических и фарфорово-фаянсовых изделий гипс отбирают тщательно, требования к нему особые. Выбирайте марку компаний гипса со схватыванием 6-10 минут, не более 1% тонкость помола, от Г-10, 30% водопоглощение, расширение после засыхания не более 0,15%.  
• Гипс и пористость. Объем пор от 40% до 60% в готовых твердых гипсовых изделиях. Чем больше добавить воды в раствор, тем больше будет количество пор, и прочность изделия ниже. Важно соблюдать нормы изготовления строительного раствора. Перед подготовкой рассчитайте объем воды в материале, все будет зависеть от размера частиц гипса.  Чем мельче степень помола, тем больше воды заберет смесь. В данном случае, от увеличения воды, в пределах ГОСТ, прочность материала не изменится, а даже увеличится. Мастера предпочитают гипс с мельчайшим помолом для изделий с высокой степенью сжатия.  
• Вода и гипс. Прочность алебастра можно повысить до 300% с помощью уменьшения водогипсового отношения до 0,4. По этой причине, мастера выбирают материал с невысокой водопотребностью. Путем добавления специальных компонентов, например, синтетических жирных кислот или водорастворимых полимеров, схватывание замедляется.  Густота смеси снижается до 15%, поэтому повышается прочность готового раствора.  
• Прочность на растяжение. Нет единого показателя предела прочности гипса на сжатие или растяжение готовых товаров. Важно понимать, что алебастр лучше подается сжатию, а растяжение материал выносит в 10 раз хуже. Его не следует использовать в местах, где может измениться характеристика основы.   

Как влажность влияет на прочность гипса?  

Нельзя оставить без внимания, как влажность влияет на прочность. Чем выше уровень влаги в помещении, тем ниже прочность гипса на сжатие. Если влага гипса повысилась всего на 1% (при уровне влажности 90-100%), прочность снижается сразу до 70%. А на 50% прочность снижается, при водонасыщении до 15%.  Влагонасыщение в 40% разрушает изделие. Лепнина с повышенной плотностью переносит влагу много лучше.  Однако, не стоит сомневаться в том, что гипсовый материал легко разрушать. Если изделие напиталось излишней влагой, нужно аккуратно положить его в сухое помещение и просушить, и все вернется в прежнее состояние.  

Показатель размягчения  

Степень зависимости от влагонасыщения материалов из гипса определяется показателем размягчения.  Формула: сначала изделия напитывают влагой, после высушивают и вычитают соотношение полученных показателей. Итог зависит от плотности изделия с показателями от 0,3 до 0,5, как упоминалось ранее, чем жестче был раствор, тем выше результат. Нужно учесть, что после применения органических добавок прочность ухудшается, а минеральные присадки не сильно влияют.  

Срок годности гипса 

Хранение гипса происходит в мешках или ящиках россыпью, их держат на стеллажах выше 50 см, потому что правила хранения сухих порошков требуют максимально низкого уровня влажности. Срок годности гипса строительного должны соответствовать ГОСТ 2226-75. Для сохранения материала в первозданном виде обязательно действуйте по правилам. Порошки, которые используют в фарфоровой и керамической промышленности хранить россыпью нельзя.   

У полуводного гипса есть свои сроки хранения, поэтому при покупке материала обращайте внимание на дату производства. Если гипс будет храниться слишком долго, его свойства изменятся.  

Что представляет процесс?  

• Сухой и свежий минерал взаимодействует с влажным воздухом, после оболочка частицы полуводного гипса происходит молекула двугидрата.  
• После замешивания такого гипса, вы заметите, что он дольше застаивается, потому что пленка полугидрата не дает связаться с водой.   
• Готовые слепки намного прочнее, если водопотребность снизить.  

Длительная выдержка усложняет процесс. 

• К перегидратации порошка приводит увеличение толщины пленки двугидрата.  
• После увеличения водопотребности, снижается срок, прочность и пластичность.  

Исходя из информации выше: для работы лучше всего подойдёт свежий алебастр, срок хранения которого 1-2 месяца.  

Из чего делают гипс и раствор  

Перед тем как замесить раствор, подготовьте все для работы. Смесь застывает очень быстро, поэтому для получения ожидаемого результата, нужно делать все своевременно.   

Техника правильной заливки форм. 

• Нужно приготовить 2 части гипса и 1 равную часть воды.  Для начала налейте воду в ёмкость. Равномерно вмешивайте сухой порошок, и тщательно размешивайте состав деревянным предметом или миксером строительным. В среднем смесь застывает от 4 до 30 минут, время зависит от размера частиц алебастра.  
• Растворите клей животного происхождения в воде. В приготовленную смесь добавьте не более 2% клея. Если время застывания нужно продлить, тогда смело добавляйте известковый раствор.   

Берите во внимание, что алебастр при застывании расширяется не более чем на 1%, об этом мы писали выше.  

Сроки схватывания гипса и как их регулировать  

Мы уже упоминали, что раствор гипса имеет свойство быстро затвердевать, но и этот процесс тоже можно урегулировать. Для начала мастер должен определить, что ему нужно: ускоритель схватывания гипса или замедлить процесс. Если он изготавливает изделия в форме (отливки), то процесс затвердевания обязательно должен быть быстрым. Выбирайте материалы, которые соответствуют вашим запросам и качеству. Во время отделочных и реставрационных работ требуется низкая скорость застывания, которая необходима для выполнения нужных действий.  

Растворы различаются по времени застывания.  

• Твердеющий быстро — время процесса 2-15 минут с начала изготовления раствора. 
• Твердеющий нормально — время процесса 6-30 минут. 
• Твердеющий медленно — более 20 минут. 

Срок схватывания зависит сразу от нескольких факторов: 

• Измельчение частиц (чем они мельче, тем быстрее скорость); 
• Полуводный гипс с элементами двугидрата, схватывается заметно быстрее.  
• Температура и длительность прокалывания сырья влияет на технологию изготовления; 
• Раствор и температура сырья: холодный замес затвердевает дольше, чем разогретый на 40-45°. Если раствор перегреть до 90°, он потеряет свойства растворимости полуводного гипса, т.е. больше не перейдет в состояние двугидрата, это значит, что застывание невозможно.  
• Количественное соотношение воды и гипса. Это значит, что чем меньше добавить воды, тем быстрее пройдет затвердевание; 
• Свойства и насыщенность замешивания; 
• Дополнительные добавки в составе: опилки, песок, шлак, специальные химические добавки и полимеры уменьшают срок затвердевания раствора. 

Добавки для гипса. Как выбрать? 

В строительных магазинах представлен широкий ассортимент добавок для смесей. Они различаются по составу и принципу действия. На случай, если вы делаете смесь самостоятельно, учитывайте правильное соотношение веществ (пропорции), нужно верно все соблюсти. Если пренебречь требованиями, качество раствора заметно станет хуже: уменьшится твердость, способность впитывания влаги и удержанию сырости увеличится, пластичность раствора также уменьшится, и другие сопутствующие негативные моменты.  

Улучшение раствора гипса. 5 видов добавок. 

• Электролиты. В этой группе присадки, которые воздействуют на растворимость материала без течения химических реакций. В составе электролитов не должно быть больше 0,2-3%. Катализируют: Na2S04 KC1. Замедляют: аммиак, этиловый спирт и другие. Катализатор и задерживают: NaCl. 
• Ингибиторы. Присадки-замедлители вступают в реакцию и создают малодиссоциирующие связи. Элементов не должно быть больше 0,2-3%. Фосфат натрия, борная кислота, и бура. Столярный клей 5-10% и C6H5OH.  
• Катализаторы. Присадки-ускорители, которые усиливают кристаллизацию. В составе не должно быть больше 0,2-3%. CaS04-2FI20, СаНР04-2Н20, KCl и другие соли. 
• ПАВ. Снижают кристаллизацию и повышают пластичность теста поверхностно-активные вещества. Такая добавка в составе повышает твердость готовых изделий. Процентное содержание и качество раствора напрямую зависит от профессионализма мастера. Известково-клеевой раствор, кератин. 
• Добавки в комплексе. Мастера с многолетним опытом практически никогда не используют одно вещество. У каждого собственный состав идеального раствора, поэтому есть различия в качестве изделий. Зачастую профессионалы замешивают два, или три элемента из разных химических групп. Это повышает пластичность материала значительно. После подготовки элемента, увеличивается износостойкость готовых изделий и застывание происходит быстрее. Сульфат натрия, поваренная соль, двуводный гипс — самые известные ускорители, а замедлитель известково-клеевой раствор. Если добавить ПАВ, в таком составе он нейтрализует снижение прочности, которые вызвано присадками.  

Смазки матриц 

Перед работой с гипсом нужно купить специальную смазку для форм. Она будет помогать беспроблемному разделению слепка и матрицы.  

• Для разделения гипса от гипса растворите в керосине стеарин и парафин.  
• В производстве рельефов с непростыми узорами применяйте мыльную пену, кальцинированную соду, медный купорос и поташ. 
• Для изготовления гипсовых изделий в больших объёмах лучше растворить в ацетоне эпоксидную смолу и использовать её.  
• Промышленные смазки изобрели для всех видов изделий.  

Если вы замешиваете гипс в домашних условиях в качестве смазки используйте кальциевое мыло. Приготовить его можно так: 7 стаканов воды смешайте с 1 бруском масла и 2 кусками мыла (7:1:2).   

Увеличить твердость алебастра  

Твёрдость — это способность вещества сопротивляться проникновению более твердого материала. В быту это помогает уберечь изделия от неосторожного воздействия, разрушения и царапин. Мастера добавляют в раствор разные компоненты, чтобы материал был как можно тверже. У каждого есть свой профессиональный рецепт замеса алебастра. Ниже самые популярные из них.   

• Добавьте в гипс окись кальция (известь). Высушите изделие в комнатной температуре. 
• Пропитайте только что изготовленный декор жидкостью борнокислого аммония 5%, и просушите при температуре 30 градусов.  
• Добавьте кремниевой кислоты — не более 50% — в воду для замеса. В последствии нагрейте отливку не более 60 градусов.    
• Используйте в растворе бур, после обработайте формы хлористым барием и разогретым мыльным раствором.  
• Обработайте отливки эссенцией глауберовой соли. 
• Пропитайте готовый алебастр железным или медным купоросом. 
• Выдержите в эссенции алюмокалиевых квасцов изделие в течении суток, а после прогрейте материал до 550 градусов. 

Как увеличить срок хранения гипса 
 
Гипс (gips) прослужит долгие и долгие столетия при правильном обращении (соблюдении норм влажности и температуры) и профессиональной реставрации. Лепнины из алебастра повредит постоянная сильная влажность с весомыми перепадами температуры или влияние резких порывов ветра, и, конечно, полное нахождение в воде.  

Увеличить водостойкость материалов возможно несколькими способами: 

• уплотните готовую смесь; 
• примените различные добавки, о которых говорили выше (кремний, смолы, пуццолановые добавки, портландцемент, гранулированный шлак); 
• обработайте поверхность влагоотталкивающими растворами (баритовое молоко, синтетическую смолу, гидрофобные составы). 

Выбирайте только качественный металл для основы, эта важная составляющая несет опасную разрушительность. При взаимодействии железа и влаги, появляется ржавчина, в итоге коррозия увеличивается в объеме и начинает рушить конструкцию изнутри. Используйте только нержавеющие материалы в любых железных элементах. Детали обязательно должны быть обработаны специальными антикоррозийными средствами.  

Такая стихия, как огонь не страшна алебастру. Разрушение начинает только после 5 часов постоянного воздействия, а в современном мире этот факт не стоит учитывать.  

Взаимодействие с гипсом требует отличных знаний в химии. Несмотря на доступность и относительно низку цену гипса, истинных мастеров в этой профессии очень мало. Залить гипсом готовую форму может любой человек — от мала до велика. Но создать качественную лепнину, которая будет служить многие столетия и не разрушаться, может только профессионал с большим опытом работы и арсеналом своих личных рецептов раствора.