Гипсокартон (также называемый гипсокартоном , сухой облицовкой , [1] стеновой плитой , листовым камнем , гипсокартоном , гипсокартоном , обшивкой , черепашьей плитой, шлепаной плитой , заварным кремом и гипсовой панелью ) представляет собой панель, изготовленную из дигидрата сульфата кальция ( гипса ). , с добавками или без них, обычно экструдируется между толстыми листами облицовочной и подкладочной бумаги , используется при строительстве внутренних стен и потолков. [2] Штукатурка смешивается с волокном (обычно бумага, стекловата или комбинация этих материалов); пластификатор , пенообразователь ; и добавки, которые могут уменьшить плесень , воспламеняемость и водопоглощение.
В середине 20-го века строительство из гипсокартона стало широко распространено в Северной Америке как экономящая время и труд альтернатива обрешетке и штукатурке . [3]
Доска Сакетта была изобретена в 1894 году Огюстином Сакеттом и Фредом Кейном, выпускниками Политехнического института Ренсселера . Он был изготовлен путем наложения гипса на четыре слоя шерстяной фетровой бумаги. Листы имели толщину 36 на 36 на 1 ⁄ дюйма (914 × 914 × 6 мм) с открытыми (незаклеенными) краями. [4]
Гипсокартон развивался между 1910 и 1930 годами, начиная с обернутых краев картона и отказа от двух внутренних слоев фетровой бумаги в пользу облицовки на бумажной основе. В 1910 году компания United States Gypsum Corporation купила компанию Sackett Plaster Board Company и к 1917 году представила гипсокартон . [5] Для обеспечения эффективности установки он был разработан дополнительно как мера огнестойкости. Более поздняя технология воздухововлечения сделала плиты более легкими и менее хрупкими, а также появились материалы и системы для обработки швов. [4] Гипсовая рейка была ранней основой для штукатурки. Альтернативой традиционной деревянной или металлической рейке была панель, сделанная из сжатого гипсокартона, на котором иногда были рифленые или перфорированные отверстия, чтобы влажная штукатурка могла впитаться в ее поверхность. По мере развития его облицовывали бумагой, пропитанной кристаллами гипса, которые сцеплялись с нанесенным облицовочным слоем штукатурки. [6] В 1936 году компания US Gypsum зарегистрировала товарный знак ROCKLATH [7] для своей продукции из гипсовых планок.
В 2002 году Европейская комиссия наложила штрафы на общую сумму 420 миллионов евро на компании Lafarge , BPB , Knauf и Gyproc Benelux, которые управляли картелем на рынке, от которого пострадали 80% потребителей во Франции , Великобритании, Германии и странах Бенилюкса . [8]
Стеновая панель состоит из слоя гипсовой штукатурки , зажатого между двумя слоями бумаги . Сырой гипс CaSO 4 ·2H 2 O нагревается для удаления воды, а затем слегка регидратируется с получением полугидрата сульфата кальция ( CaSO
4·1/2ЧАС
2О ). Штукатурка смешивается с волокном (обычно бумагой и/или стекловолокном ), пластификатором , пенообразователем , мелкоизмельченными кристаллами гипса в качестве ускорителя, ЭДТА , крахмалом или другим хелатом в качестве замедлителя, а также различными добавками, которые могут повысить устойчивость к плесени и огнестойкости. снизить водопоглощение ( восковая эмульсия или силаны ), уменьшить ползучесть (винная или борная кислота). [9] Затем плита формируется путем помещения сердцевины влажной смеси между двумя листами плотной бумаги или матами из стекловолокна. Когда сердцевина схватывается, ее сушат в большой сушильной камере, и сэндвич становится жестким и достаточно прочным для использования в качестве строительного материала .
Сегодня в сушильных камерах обычно используется природный газ . Для сушки стеновой плиты площадью 1 000 квадратных футов (93 м 2 ) требуется от 1 750 000 до 2 490 000 БТЕ (1,85–2,63 ГДж). Органические диспергаторы и пластификаторы используются для того, чтобы суспензия растекалась во время производства, а также для уменьшения количества воды и, следовательно, времени высыхания. [10] Угольные электростанции оснащены устройствами, называемыми скрубберами, для удаления серы из выхлопных газов. Сера поглощается порошкообразным известняком в процессе, называемом десульфуризацией дымовых газов (ДДГ), в результате которого образуется несколько новых веществ. Один называется «Гипс ФДГ». Это обычно используется при строительстве гипсокартона в США и других странах. [11] [12]
В 2020 году по всему миру было продано 8,4 миллиарда квадратных метров гипсокартона. [13]
Термин гипсокартон используется в Австралии и Новой Зеландии . В Австралии продукт часто называют Gyprock , по имени крупнейшего производителя гипсокартона. [14] В Новой Зеландии его также называют «Гибралтар» и «Gib Board» , [15] это обобщенное название зарегистрированного товарного знака («GIB») местного продукта, который доминирует на местном рынке. [16] [17] Особый тип гибралтарской плиты для использования во влажных условиях (например, в ванных комнатах и кухнях) известен как AquaGib .
Изготавливается толщиной 10 мм, 13 мм и 16 мм, а иногда и другой толщиной до 25 мм. Панели обычно продаются листами шириной 1200 мм, длина которых может составлять 1800, 2400, 3000, 4800 или 6000 мм. Листы обычно крепятся к деревянным или стальным каркасам холодной штамповки на расстоянии от 150 до 300 мм по центру балки и от 400 до 600 мм поперек элементов. [18]
В обеих странах гипсокартон стал широко используемой заменой сетчатых и карнизных стен при ремонте зданий 19-го и начала 20-го веков. [ нужна цитата ]
Панели гипсокартона в Канаде и США производятся шириной 48, 54 и 96 дюймов (1,2, 1,4 и 2,4 м) и различной длиной в зависимости от применения. Самая распространенная ширина — 48 дюймов; однако панели шириной 54 дюйма становятся все более популярными, поскольку высота потолков составляет 9 футов (2,7 м). Обычно длина до 16 футов (4,9 м); наиболее распространенный - 8 футов (2,4 м). Обычная толщина составляет 1 ⁄ 2 и 5 ⁄ дюйма (13 и 16 мм); Толщина 1 ⁄ 4 , 3 ⁄ 8 , 3 ⁄ 4 и 1 дюйм (6,4, 9,5, 19,1 и 25,4 мм) используется в конкретных приложениях. Во многих частях Канады гипсокартон обычно называют Gyproc.
В Европе большая часть гипсокартона изготавливается в виде листов шириной 120 сантиметров (47 дюймов); Также производятся листы шириной 60 и 90 сантиметров (24 и 35 дюймов). Гипсокартон шириной 120 см (47 дюймов) чаще всего изготавливается длиной 240 см (94 дюйма); Также распространены листы размером 250, 260, 270, 280 и 300 сантиметров (98, 102, 106, 110 и 118 дюймов) и длиннее. Доступная толщина гипсокартона составляет от 9,5 до 25 миллиметров ( от 3 ⁄ 8 до 1 дюйма). [19]
Гипсокартон обычно изготавливается с одной из трех обработок кромок: скошенная кромка, при которой длинные края плиты сужаются с широкой фаской спереди, что позволяет обрабатывать соединяемые материалы заподлицо с лицевой стороной основной плиты; гладкий край, используется там, где вся поверхность будет покрыта тонким слоем финишной штукатурки; и скошенный со всех четырех сторон, используется в изделиях, предназначенных для кровельных работ. Крупные производители Великобритании не предлагают гипсокартон с четырехсторонними фасками для общего использования.
В качестве альтернативы недельному нанесению штукатурки, два опытных мастера по гипсокартону могут обшить весь дом за один или два дня , а монтаж гипсокартона достаточно прост, и его могут установить многие домашние плотники-любители. В крупномасштабном коммерческом строительстве работа по установке и отделке гипсокартона часто делится между механиками по гипсокартону или вешалками , которые устанавливают стеновые панели, и конусниками (также известными как отделочники, глиняные мастера или бригады по плавке) , которые завершают стыки и покрытие. головки крепежа пропитать гипсокартоном . [20] Гипсокартон можно отделывать на любом уровне от 0 до 5, где 0 не является каким-либо образом обработанным, а пять — самый нетронутый. [21] В зависимости от того, насколько важна отделка для клиента, дополнительные этапы отделки могут потребоваться, а могут и не потребоваться, хотя грунтование и покраска гипсокартона рекомендуются в любом месте, где он может подвергаться износу.
.png/1280px-Drywall-screws-v1_(1).png)
Гипсокартон обрезают по размеру, надрезав бумагу на готовой стороне (обычно белой) канцелярским ножом , ломая лист вдоль разреза и разрезая бумажную основу. Небольшие детали, такие как отверстия для розеток и выключателей света, обычно вырезаются с помощью кольцевой пилы , осциллирующего многофункционального инструмента или крошечного высокоскоростного сверла в вращающемся инструменте. Затем гипсокартон прикрепляют к конструкции гвоздями или шурупами для гипсокартона и часто клеем. Крепежи для гипсокартона , также называемые зажимами или упорами для гипсокартона , набирают популярность в жилом и коммерческом строительстве. Крепежи для гипсокартона используются для поддержки внутренних углов гипсокартона и замены ненесущих деревянных или металлических блоков , которые традиционно использовались для установки гипсокартона. Их функция экономит затраты на материалы и рабочую силу, сводит к минимуму повторные вызовы из-за подъема фермы , повышает энергоэффективность и упрощает монтаж сантехники и электропроводки.
При полном ввинчивании шурупы для гипсокартона слегка зенкуют головки в гипсокартон. Они используют «стеклянную головку», вогнутый конус, а не обычную коническую потайную головку; это сжимает поверхность гипсокартона, а не разрезает ее, что позволяет избежать разрыва бумаги. Шурупы для каркаса из легкой стали имеют острую точку и мелкую резьбу. Если стальной каркас тяжелее 20-го калибра , необходимо использовать самосверлящие винты с мелкой резьбой. В некоторых случаях гипсокартон можно прикрепить к стене с помощью клея .
После того, как листы прикреплены к стойкам стены или потолочным балкам , установщик скрывает швы между листами гипсокартона с помощью соединительной ленты или волокнистой сетки. Слои шовного состава, иногда называемые грязью, обычно наносятся шпателем или ножом для гипсокартона. Этот состав также наносится на любые отверстия для винтов или дефекты. Составу дают высохнуть на воздухе, а затем перед покраской обычно шлифуют до гладкости. В качестве альтернативы, для лучшей отделки, всю стену можно покрыть тонким слоем (около 1 мм или 1 ⁄ 32 дюйма) отделочного состава, чтобы свести к минимуму визуальные различия между бумагой и грязными участками после покраски.
Другой похожий процесс обезжиривания называется штукатуркой шпоном, хотя он делается немного толще (около 2 мм или 3 ⁄ дюйма ). При облицовке используется немного другой специализированный состав для отверждения («финишная штукатурка»), содержащий гипс и известковую замазку . В этом приложении используется картон, бумага которого специально обработана для ускорения схватывания компонента гипсовой штукатурки. Этот вариант дает гораздо меньшую усадку, чем воздушно-сохнущие составы, обычно используемые в гипсокартоне, поэтому для него требуется только один слой. Blueboard также имеет квадратные края, а не гипсокартонные плиты с коническими краями. Конические плиты гипсокартона используются для зенковки ленты в стыках, тогда как лента в штукатурке шпона заглубляется под ровную поверхность. Однослойная штукатурка шпоном поверх сухой доски — это промежуточный этап между полной многослойной «мокрой» штукатуркой и «сухой» стеной с ограниченной обработкой швов.
Способ установки и тип гипсокартона позволяют снизить передачу звука через стены и потолки. В некоторых книгах строителей говорится, что более толстый гипсокартон снижает передачу звука, но инженерные руководства рекомендуют использовать несколько слоев гипсокартона, иногда разной толщины и склеенных вместе, или специальные типы гипсокартона, предназначенные для снижения шума. [22] Также важны детали конструкции каркаса со стальными стойками, более широкое расстояние между стойками, двойные стойки, изоляция и другие детали, снижающие передачу звука. Класс звукопередачи (STC) может быть увеличен с 33 для обычной каркасной стены до 59 при использовании двойного гипсокартона толщиной 1 ⁄ 2 дюйма (13 мм) с обеих сторон деревянной каркасной стены с упругими каналами с одной стороны и Изоляция из стекловаты между стойками. [23]
Звукопередачу можно немного уменьшить, используя обычные панели толщиной 5 ⁄ 8 дюймов (16 мм) (с легкими упругими металлическими каналами и/или изоляцией или без них), но более эффективно использовать два слоя гипсокартона, иногда в сочетании с другие факторы или специально разработанный звукостойкий гипсокартон. [24]
Гипсокартон очень уязвим к влаге из-за свойств материалов, из которых он состоит: гипса, бумаги, органических добавок и связующих. Гипс размягчается под воздействием влаги и в конечном итоге превращается в клейкую пасту при длительном погружении, например, во время наводнения. Во время таких инцидентов часть или весь гипсокартон во всем здании необходимо будет снять и заменить. Кроме того, бумажная облицовка и органические добавки, смешанные с гипсовой сердцевиной, являются пищей для плесени.
Пористость плиты, введенная во время производства для уменьшения веса плиты, сокращения времени строительства и транспортных расходов, позволяет воде быстро достигать сердцевины за счет капиллярного действия , где внутри может расти плесень. Вода, попадающая в комнату сверху, может привести к отделению потолочной ленты гипсокартона от потолка в результате насыщения канавок сразу за лентой, где встречаются части гипсокартона. Гипсокартон также может размягчиться вокруг винтов, удерживающих гипсокартон на месте, а под действием силы тяжести вес воды может привести к провисанию гипсокартона и, в конечном итоге, его разрушению, что потребует замены.
Бумажная облицовка гипсокартона съедобна термитами, которые могут съесть бумагу, если заразятся полости стены, покрытой гипсокартоном. Это приводит к тому, что окрашенная поверхность крошится на ощупь, а ее бумажная подложка съедается. Помимо необходимости заделки поврежденной поверхности и перекраски, если бумага съедена в достаточном количестве, без нее гипсовая сердцевина может легко треснуть или рассыпаться, и гипсокартон придется снимать и заменять.
Во многих случаях, особенно когда гипсокартон подвергался воздействию воды или влаги в течение менее 48 часов, профессиональные специалисты по реставрации могут избежать затрат, неудобств и трудностей, связанных с удалением и заменой поврежденного гипсокартона. Они используют методы быстрой сушки, которые устраняют элементы, необходимые для поддержания микробной активности, одновременно восстанавливая большую часть или весь гипсокартон.
Именно по этим причинам зеленая плита , тип гипсокартона с внешней поверхностью, покрытой воском и/или химическим покрытием для предотвращения роста плесени, [25] и, в идеале, цементная плита, используются в помещениях с высокой влажностью, в первую очередь на кухнях. ванные комнаты и прачечные.
Пеноизоляция и гипсовая часть гипсокартона легко пережевываются медоносными пчелами , когда они устраивают в здании беспризорное гнездо и хотят увеличить площадь своего гнезда. [26]
Значительное количество дефектного гипсокартона было импортировано в Соединенные Штаты из Китая и использовано в десятках тысяч домов во время восстановления в 2006 и 2007 годах после урагана Катрина и в других местах. Жалобы включали неприятный запах конструкции, вред для здоровья и коррозию металла. Причиной этому являются выбросы сернистых газов. Тот же гипсокартон без проблем продавался в Азии, но дома в США построены гораздо плотнее, чем дома в Китае, с меньшей вентиляцией . Летучие соединения серы, включая сероводород , были обнаружены в выбросах импортного гипсокартона и могут быть связаны с проблемами со здоровьем. Эти соединения выделяются из самых разных типов гипсокартона.
Во многих юрисдикциях ведется несколько судебных процессов, но на многих листах гипсокартона просто имеется пометка «Сделано в Китае», что затрудняет идентификацию производителя. В 2009 году Комиссия по безопасности потребительских товаров (CPSC) проводила расследование. [27] В ноябре 2009 года CPSC сообщила о «сильной связи» между китайским гипсокартоном и коррозией труб и проводов, о которой сообщили тысячи домовладельцев в Соединенных Штатах. Проблема была решена в 2011 году, и теперь весь гипсокартон должен проверяться на наличие летучей серы, а любой гипсокартон, содержащий более десяти частей на миллион, не может быть продан в США.
Некоторые противопожарные стены построены из гипсокартона типа X в качестве средства пассивной противопожарной защиты . В гипсе содержится кристаллизационная вода , связанная в виде гидратов . Под воздействием тепла или огня эта вода испаряется, что замедляет передачу тепла до тех пор, пока вода в гипсе не исчезнет. Огнестойкость конструкции противопожарной преграды увеличивается за счет дополнительных слоев гипсокартона: до четырех часов для стен и до трех часов для конструкций пола и потолка. [28] Огнестойкие конструкции, изготовленные из гипсокартона, документированы в каталогах проектирования или сертификации , включая DIN 4102, часть 4, а также Строительные нормы и правила Канады, Лаборатории страховщиков и Лаборатории страховщиков Канады (ULC).
Результатом испытаний являются признанные конструкции с присвоенными классами огнестойкости. Полученные в результате проекты становятся частью кода и не ограничиваются использованием каким-либо производителем. Тем не менее, отдельные производители могут также иметь собственные разработки, которые были протестированы и одобрены третьей стороной, при условии, что материал, используемый в полевой конфигурации, может быть продемонстрирован как отвечающий минимальным требованиям гипсокартона типа X и что используются достаточные слои и толщины.
В гипсокартоне типа X специальные стекловолокна смешаны с гипсом для усиления сердцевины панелей. Эти волокна уменьшают размер трещин, которые образуются при отводе воды, тем самым продлевая время, в течение которого гипсовые панели без повреждений противостоят огню. [29]
Гипсовые панели типа C обеспечивают более высокую огнестойкость, чем тип X. Сердцевина панелей типа C содержит более высокую плотность стекловолокна. Сердцевина панелей типа C также содержит вермикулит, который действует как добавка, компенсирующая усадку, которая расширяется при воздействии повышенных температур пожара. Это расширение происходит примерно при той же температуре, что и прокаливание гипса в сердцевине, что позволяет сердцевине панелей типа C оставаться стабильными по размерам при пожаре. [29]
Северная Америка является одним из крупнейших потребителей гипсокартона в мире: общая мощность завода по производству стеновых плит составляет 42 миллиарда квадратных футов (3,9 миллиарда квадратных метров) в год, что составляет примерно половину мировой годовой производственной мощности, составляющей 85 миллиардов квадратных футов (7,9 миллиарда квадратных метров). квадратные метры). [30] Более того, рынки жилищного строительства и ремонта в Северной Америке в конце 1990-х и начале 2000-х годов увеличили спрос. Рынок гипсокартона стал одним из крупнейших бенефициаров жилищного бума, поскольку «средний новый американский дом содержит более 7,31 метрической тонны гипса». [31]
Введение Агентством по охране окружающей среды США в марте 2005 года Межштатного правила о чистом воздухе требует, чтобы электростанции, работающие на ископаемом топливе, «сократили выбросы диоксида серы на 73%» к 2018 году. [32] Межгосударственное правило о чистом воздухе также требовало, чтобы власти заводы устанавливают новые скрубберы (устройства контроля промышленных загрязнений) для удаления диоксида серы, присутствующего в отходящих газах. В скрубберах используется метод десульфурации дымовых газов (ДДГ), в результате которого в качестве полезного побочного продукта образуется синтетический гипс. Прогнозировалось, что в ответ на новые поставки этого сырья рынок гипсокартона значительно изменится. Однако необходимо решить такие проблемы, как выбросы ртути во время обжига. [33]
Поскольку до 12% гипсокартона выбрасывается впустую в процессе производства и монтажа, а материал гипсокартона часто не используется повторно, утилизация может стать проблемой. На некоторых свалках запрещен вывоз гипсокартона. Некоторые производители забирают отходы стеновых панелей со строительных площадок и перерабатывают их в новые стеновые панели. При производстве обычно используется переработанная бумага. Совсем недавно были исследованы вопросы переработки отходов на самой строительной площадке. Существует возможность использования измельченного гипсокартона для улучшения некоторых почв на строительных площадках, таких как смеси натриевой глины и ила ( заливная грязь ), а также использования его в компосте. [39] По состоянию на 2016 год разрабатываются отраслевые стандарты, гарантирующие, что когда и если стеновые панели будут возвращены на переработку, качество и состав будут сохранены.