Ekologické a ekonomické aspekty použití sádry ve stavebnictví

V mnoha zemích světa se rozšířila technologie použití sádrokartonových desek a desek, nazývaná „suchá“ výstavba. Instalace vnitřních příček, obklady kapitálních zdí, uspořádání půdních prostor a výstavba falešných zdí jsou úkoly, kterým čelí každý developer nebo majitel městského bytu a které lze vyřešit pomocí sádrokartonu. „Suchá“ výstavba navíc vylučuje procesy spojené s použitím omítek a zdicích malt a umožňuje snadno, rychle a ekonomicky realizovat ty nejoriginálnější nápady. Vysoká účinnost této technologie je také dána tím, že přední společnosti v tomto oboru nabízejí komplexní systémy pro „suchou“ výstavbu, včetně kompletní sady materiálů, nástrojů, zařízení a technologické dokumentace, které umožňují dokončit celý cyklus prací.

Seznámení s materiálem

Sádra jako stavební materiál se začala používat ve 4. tisíciletí př. n. l. ve starověkém Egyptě. Pevnost, ohnivzdornost, lehkost a mnoho dalších vlastností umožnily použití sádry k dokončení stěn pohřebních komor v pyramidách.

Moderní název minerálu – „GI-PROS“ (vroucí kámen) dali starověcí Řekové a sádrovec vděčí za své široké rozšíření po celém evropském kontinentu Římanům, kteří ho začali používat k vnitřní i vnější výzdobě budov.

Ke kvalitativnímu skoku v technologiích aplikace sádry došlo na konci 5. století v USA, kdy jistý August Sackett, který je považován za „otce“ sádrokartonu, získal patent na nový typ stavebního materiálu. Tímto materiálem byla deska o tloušťce XNUMX mm, sestávající z deseti vrstev papíru slepeného sádrou. Patentová přihláška obsahovala následující slova: „Moje vylepšené desky neboli desky nahrazují běžně používané latě a sádru a mají tu výhodu, že jsou nehořlavé, suché, pohodlné a snadno se instalují, takže prostory jsou okamžitě připraveny k nastěhování a nevznikají v nich žádné praskliny, které jsou tak patrné u omítnutých stěn. Poskytují hladký a odolný povrch stěny, který lze natřít a upravit stejným způsobem jako běžnou omítnutou stěnu.“

Jaké jsou hlavní výhody tohoto materiálu? V první řadě jsou desky, které se skládají ze sádrového základu a vnějších vrstev ze speciální vysoce kvalitní lepenky, neškodné pro lidské zdraví a neškodí životnímu prostředí. Jsou bez zápachu, nezpůsobují alergické reakce a jsou elektricky neutrální.

Díky své makroporézní bázi dokáže sádrokarton vytvářet v místnosti příznivé životní podmínky. Při vysoké vlhkosti vzduchu jeho desky absorbují část vlhkosti a při suchém vzduchu ji uvolňují zpět do okolí, čímž fungují jako regulátor mikroklimatu.

Díky nízké tepelné vodivosti sádrokartonu umožňují komplexní systémy na jeho bázi levnou a zároveň účinnou tepelnou izolaci celého domu, čímž zajišťují podmínky pro zdravý životní styl s minimálními náklady. Sádrokarton má navíc i vynikající zvukově izolační vlastnosti.

Další důležitou výhodou sádrokartonu je jeho nehořlavost, která je dána vlastnostmi sádrového základu. Sádra je ve své struktuře sůl síranu vápenatého, jejíž krystalová mřížka obsahuje vodu ve formě krystalického hydrátu. Při zahřívání ztrácí část vody a při 130 °C se mění na spálenou (sádrovou) sádrokarton (technický název – alabastr). Voda uvolňovaná ve formě páry nepřispívá k hoření.

Není divu, že materiál s tolika výhodami získal ve stavebnictví mimořádnou oblibu. Komplexní systémy pro „suchou“ výstavbu na bázi sádrokartonu se používají pro dokončování místností, od sklepa až po podkroví. Díky své nízké hmotnosti vytvářejí sádrokartonové desky minimální zatížení nosných prvků konstrukcí. Další důležitou vlastností sádrokartonových desek je, že opláštění lze upevnit tak, aby mezi ním a stěnou byl dutý prostor pro instalaci elektrických rozvodů, trubek nebo pokládku zvukově a tepelně izolačního materiálu.

Konstrukce se sádrokartonovými panely umožňují připevňovat k nim předměty různé hmotnosti. Pomocí různých háčků, rozpěrných hmoždinek a dalších prostředků určených pro práci s dutými konstrukcemi jako upevňovacích prvků lze k sádrokartonovým stěnám bezpečně připevnit i poměrně těžké předměty.

Všechny tyto výhody dělají sádrokarton stále oblíbenějším materiálem mezi developery.

Upraveno: 2.07.2017. 12. 19 29:XNUMX:XNUMX

Na prahu 21. století si lidstvo stále více uvědomuje, že současný rozsah a tempo rozvoje různých odvětví vyžaduje jejich radikální reorganizaci založenou na harmonické a vyvážené ekologické a ekonomické činnosti ve vztahu k přírodnímu prostředí (PŽP).

Stavebnictví není výjimkou a jedním z jeho hlavních odvětví je stavební průmysl (BMP), jehož vědecký potenciál a technická úroveň určují rozvoj stavebního komplexu jako celku.

Složité environmentální a nové ekonomické podmínky v zemi předurčují nový přístup k tvorbě, výrobě a aplikaci stavebních materiálů pro různé funkční účely. Zvláštní pozornost je třeba věnovat ochraně zdrojů, maximálnímu využití místních surovin a odpadů z různých průmyslových odvětví, zvyšování konkurenceschopnosti stavebních výrobků, používání efektivních vědecky náročných technologií a materiálů, jakož i sociální a environmentálně-ekonomické přeorientaci výrobců na potřeby trhu. Důležité je také zachovat a dovedně využít vytvořený vědeckotechnický potenciál PSM, uznávaných vědeckých škol a směrů. Jedním ze způsobů, jak tyto složité problémy řešit, je široké využití sádrových materiálů ve stavebnictví. Předpokladem pro to je vysoká účinnost zpracování všudypřítomných přírodních sádrových surovin a odpadů obsahujících sádru na sádrová pojiva; snadná výroba výrobků z nich (převážně bez tepelného zpracování), jakož i vysoké ukazatele jejich vlastností [nízká tepelná a zvuková vodivost, požární odolnost, vysoká dekorativnost a komfort, environmentální bezpečnost]. Shrnutí a zhodnocení domácích i zahraničních zkušeností ukazuje, že v posledních letech se v zahraničí zvýšilo používání sádrových materiálů na jednotku stavební práce (například v Japonsku a USA 1,8krát, respektive 2,5krát). Ve stavebnictví se nejčastěji používají sádrokartonové desky (GKL), sádrovláknité desky (GVL) a sádrokartonové desky (GSL); malé a střední desky, tvárnice; dekorativní, dokončovací a akustické materiály, jakož i suché maltové a betonové směsi. Používají se uvnitř budov k různým účelům s relativní vlhkostí vzduchu nejvýše 60 %.

Pokud jde o naši zemi, sádrový průmysl, stejně jako celý PSM, v současné době zažívá těžké časy. Podniky v tomto odvětví jsou až na několik výjimek nerentabilní, výroba je nákladná a vnitřní zdroje úspor neumožňují obnovu zastaralého zařízení, využívání stávajících i nově vznikajících vědeckotechnických poznatků, v důsledku čehož jsou sádrové výrobky nízké kvality. Proto je po nich nízká poptávka. To vede k obecnému poklesu výroby. Drahé a často pochybné kvality produkty zahraničních firem, které v posledních letech zaplnily trh, situaci sádrových podniků dále zhoršily.

Ti druzí, kteří se snaží najít cestu ze současné situace, nakupují technologické linky, které nejsou vhodné pro naše podmínky a na kterých není vždy možné zavést běžnou výrobu. Mezitím existují dobré domácí vývoje, včetně těch, které jsou připraveny k použití. Mezi nejvýznamnější z nich, které získaly uznání v tuzemsku i zahraničí, patří výzkum prováděný v MGSU v oblasti vývoje vodotěsných sádrových pojiv, které nemají v zahraničí obdoby:

— sádrocementovo-pucolánový (GCPP) — TU 21-31-62-89;
— kompozitní sádrová pojiva (CGB) a vodovzdorná sádrová pojiva s nízkou spotřebou vody (VGVNV) – TU 21-53-110-91.

Jsou obzvláště účinné, pokud nejsou vyrobeny z přírodních surovin, ale ze sádry a jiného odpadu.

Vyvinutá pojiva, na rozdíl od sádrových pojiv, které nejsou voděodolné, mají univerzální vlastnosti, které se projevují schopností hydraulického vytvrzování, nižší tendencí k tečení a dostatečnou trvanlivostí. Při výrobě výrobků z těchto pojiv je třeba se řídit „Doporučeními pro návrh, výrobu a použití výrobků a konstrukcí z betonu na sádrocementových pucolánových pojivech“, „Doporučeními pro návrh obvodových konstrukcí z materiálů na bázi sádry a pojiv obsahujících sádru“, „Doporučeními pro výrobu a použití stěnových kamenů na kompozitním sádrovém pojivu“. Normativní a konstrukční charakteristiky různých betonů v nich uvedené ukazují, že se otevřely nové možnosti použití sádry v moderním stavebnictví, a to: ve vnějších konstrukcích (kameny, tvárnice, panely) a v budovách s vysokou vlhkostí vzduchu (příčky, sanitární kabiny, větrací bloky a panely), jakož i v nosných konstrukcích.

Výroba betonových výrobků s těmito pojivy nevyžaduje tepelné zpracování. To umožňuje jejich doporučení pro výrobu železobetonových výrobků v závodech na beton, kde se eliminuje tepelné a vlhkostní zpracování.

Pokud jde o KGV a VGVNV, tato pojiva jsou obzvláště účinná v monolitické výstavbě, protože umožňují betonáž při teplotách pod bodem mrazu bez použití speciálních opatření používaných při pokládce podobných betonů na portlandský cement. Je třeba poznamenat, že při použití těchto pojiv lze bednění odstranit přibližně po dni.

V posledních letech se u nás i v zahraničí věnuje velká pozornost využití odpadů obsahujících sádru při výrobě různých sádrových pojiv a v naší zemi mechanochemická aktivace složek přispívá k významnému uvolnění energie z částic slínku a oxidu křemičitého, což přispívá k rychlé tvorbě hydrosulfoaluminátu vápenatého (HSAA) a hydroxidu vápenatého při míchání kompozitních pojiv obsahujících sádru s vodou v počátečních fázích tvrdnutí, čímž se zvyšuje aktivita minerálních složek oxidu křemičitého. To přispívá k tomu, že stupeň hydratace cementu obsaženého v KGV dosahuje maxima za 90–120 dní, koncentrace Ca(OH)₂₂ a množství hlinitanů se sníží na hranice, při kterých je vyloučeno riziko destrukce hydrosulfoaluminátu nebo snížení pevnosti materiálu. Při výrobě organominerálního modifikátoru je v první řadě nutné vědět, v jakém poměru se má brát oxid křemičitý obsahující složku a portlandský cement. Tento poměr závisí na aktivitě oxidu křemičitého, druhu a chemickém složení použitého cementu. Aktivita přísady oxidu křemičitého zase závisí nejen na její povaze, ale také na jemnosti mletí. Při mletí, zejména v přítomnosti povrchově aktivních látek, se zvyšuje aktivita částic oxidu křemičitého, což potvrzuje rychlost absorpce vápna ze suspenze připravené podle TU 21-31-62-79. Tato data naznačují, že se zvyšujícím se specifickým povrchem granulované strusky se zvyšuje její aktivita při vázání vápna v roztoku. Při specifickém povrchu granulované strusky a portlandského cementu 300 a 550 m2/kg je tedy požadovaný poměr množství silikové přísady k množství portlandského cementu (D/C) 1,5 a se zvýšením specifického povrchu granulované strusky na 712 m2/kg se tento poměr snižuje na 1.

Je známo, že granulovaná struska se poměrně obtížně jemně mleje a dosáhnout specifického povrchu vyššího než 300 m2/kg je možné pouze s velkým vynaložením času a energie, což její použití činí nerentabilním. Pokud jde o granulovanou strusku a další podobné materiály, pro intenzivnější vazbu hydroxidu vápenatého je možné spolu s nimi zavádět malé množství mikrooxidu křemičitého – odpadního produktu z výroby ferosilicia – v množství 5-15% hmotnosti portlandského cementu, v závislosti na počáteční aktivitě přísady a chemickém složení portlandského cementu.

Účinnost mikrooxidu křemičitého (MS) je doložena poklesem koncentrace oxidu vápenatého v roztoku po 28 dnech na 0,31–0,33 g/l, což je typické pro složení obsahující dostatečné množství přírodního ADM, charakterizovaného vysokou aktivitou. Zavedení MS, který má specifický povrch 1800–2200 m²/kg, tak může být použito k provedení nezbytných úprav složení a zajištění stability vytvrzeného systému sádrokarton-cement-oxid křemičitý-voda.

Popílek se mnohem snadněji mele než granulovaná struska. Jeho aktivita při vázání vápna je vyšší. Při použití běžného portlandského cementu a znovu mletého popílku (З_ud=900 m2/kg) je požadovaný poměr D/C = 1,5. Pokud se obě složky mlejí po stejnou dobu (10 min), pak bude měrný povrch 550 m1312/kg pro cement a 2 m1/kg pro popel. S takovým měrným povrchem je požadovaný poměr D/C = XNUMX.

Výsledky stanovení aktivity jemně mletého písku a odpadního skla naznačují slabou vazbu oxidu vápenatého těmito přísadami, bez ohledu na specifický povrch těchto přísad a portlandského cementu. Proto by se tyto přísady měly v KGV používat společně s mikrooxidem křemičitým. Komplexní přísada obsahující oxid křemičitý má tedy synergický účinek a mikrooxid křemičitý v ní lze považovat za složku, která zaručuje trvanlivost systému. Přítomnost superplastifikátoru nebo jiné povrchově aktivní látky v komplexní přísadě obsahující oxid křemičitý ji převádí do kategorie organominerálních modifikátorů, podporuje intenzivnější mechanochemickou aktivaci a zkracuje dobu trvání aktivačního procesu. Výsledný OMM umožňuje nejen dodat sádrovému pojivu hydraulické vlastnosti, ale také regulovat další vlastnosti požadovaným směrem. Například zpomalit dobu tuhnutí, snížit průměrnou hustotu, zvýšit pevnost v tahu a tlaku, rázovou pevnost, nestabilitu trhlin atd. Výrobu OMM lze organizovat centrálně, například v závodech na výrobu suchých stavebních směsí. Díky univerzálním modifikačním schopnostem OMM získávají kompozitní pojiva obsahující sádru, získaná s jeho použitím, řadu nových vlastností typičtějších pro portlandský cement, přičemž si zachovávají hlavní výhodu sádrových pojiv (rychlé tuhnutí a tvrdnutí). Zároveň mají KGV také nízkou spotřebu vody, což otevírá možnost výroby produktů bez jakéhokoli tepelného zpracování.