Гипсокартон (также называемый гипсокартоном , сухой облицовкой , [1] стеновой панелью , листовым камнем , прижимной доской , гипсовой доской , доской Buster , черепашьей доской , шлепковой доской , заварной доской , гипсовой панелью и gyprock) — это панель, изготовленная из дигидрата сульфата кальция ( гипса ) с добавками или без них, обычно экструдированная между толстыми листами облицовочной и подкладочной бумаги , используемая при строительстве внутренних стен и потолков. [2] Штукатурка смешивается с волокном (обычно бумагой, стекловатой или комбинацией этих материалов); пластификатором , пенообразователем ; и добавками, которые могут уменьшить плесень , воспламеняемость и водопоглощение.
В середине 20-го века строительство из гипсокартона стало распространенным в Северной Америке как экономящая время и труд альтернатива обрешетке и штукатурке . [3]
Доска Сакетта была изобретена в 1890 году сотрудниками New York Coal Tar Chemical Company Августином Сакеттом и Фредом Л. Кейном, [4] выпускниками Политехнического института Ренсселера . [ требуется ссылка ] [5] Она была изготовлена путем наслоения гипса на четыре слоя шерстяной войлочной бумаги. Листы были толщиной 36 на 36 на 1 ⁄ 4 дюйма (914 мм × 914 мм × 6 мм) с открытыми (непроклеенными) краями. [6]
Гипсокартон развивался между 1910 и 1930 годами, начиная с обернутых краев доски и устранения двух внутренних слоев войлочной бумаги в пользу облицовки на бумажной основе. В 1910 году корпорация United States Gypsum Corporation купила компанию Sackett Plaster Board Company и к 1917 году представила Sheetrock . [7] Обеспечивая эффективность монтажа, он был дополнительно разработан как мера огнестойкости. Позднее технология вовлечения воздуха сделала доски более легкими и менее хрупкими, а также развивались материалы и системы обработки стыков. [6] Гипсовая рейка была ранней подложкой для штукатурки. Альтернативой традиционной деревянной или металлической рейке была панель, изготовленная из сжатой гипсокартонной плиты, которая иногда была прорезана канавками или пробита отверстиями, чтобы позволить влажной штукатурке закрепиться на ее поверхности. По мере ее развития она была облицована бумагой, пропитанной кристаллами гипса, которые скреплялись с нанесенным облицовочным слоем штукатурки. [8] В 1936 году компания US Gypsum зарегистрировала торговую марку ROCKLATH [9] для своего продукта из гипсовой рейки.
В 2002 году Европейская комиссия наложила штрафы на общую сумму 420 миллионов евро на компании Lafarge , BPB , Knauf и Gyproc Benelux, которые действовали на рынке в рамках картеля , затронувшего 80% потребителей во Франции , Великобритании, Германии и странах Бенилюкса . [10]
Стеновая панель состоит из слоя гипсовой штукатурки , зажатой между двумя слоями бумаги . Сырой гипс , CaSO 4 ·2H 2 O , нагревается для удаления воды, а затем слегка регидратируется для получения полугидрата сульфата кальция ( CaSO
4· 1/2 Н
2O ). Штукатурка смешивается с волокном (обычно бумагой и/или стекловолокном ), пластификатором , пенообразователем , тонкоизмельченным кристаллом гипса в качестве ускорителя, ЭДТА , крахмалом или другим хелатом в качестве замедлителя и различными добавками, которые могут повысить устойчивость к плесени и огнестойкость, снизить водопоглощение ( восковая эмульсия или силаны ), уменьшить ползучесть (винная или борная кислота). [11] Затем плита формируется путем размещения сердцевины влажной смеси между двумя листами плотной бумаги или стекловолоконных матов. Когда сердцевина застывает, ее сушат в большой сушильной камере, и сэндвич становится жестким и достаточно прочным для использования в качестве строительного материала .
Сегодня сушильные камеры обычно используют природный газ . Для сушки 1000 квадратных футов (93 м 2 ) стеновой плиты требуется от 1 750 000 до 2 490 000 БТЕ (1,85–2,63 ГДж). Органические диспергаторы и пластификаторы используются для того, чтобы суспензия текла во время производства и для уменьшения количества воды и, следовательно, времени сушки. [12] На угольных электростанциях установлены устройства, называемые 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. Одно из них называется «гипс ДДГ». Он обычно используется в строительстве из гипсокартона в Соединенных Штатах и других странах. [13] [14]
В 2020 году по всему миру было продано 8,4 миллиарда квадратных метров гипсокартона. [15]
Термин гипсокартон используется в Австралии и Новой Зеландии . В Австралии продукт часто называют Gyprock , по названию крупнейшего производителя гипсокартона. [16] В Новой Зеландии его также называют Gibraltar и Gib board , [17] образованное от зарегистрированной торговой марки («GIB») продукта местного производства, который доминирует на местном рынке. [18] [19] Особый тип Gibraltar board для использования во влажных условиях (например, в ванных комнатах и кухнях) известен как AquaGib .
Он производится толщиной 10 мм, 13 мм и 16 мм, а иногда и толщиной до 25 мм. Панели обычно продаются листами шириной 1200 мм, которые могут быть 1800, 2400, 3000, 4800 или 6000 мм в длину. Листы обычно крепятся либо к деревянным, либо к холодногнутым стальным рамам в любом месте от 150 до 300 мм по центрам вдоль балки и от 400 до 600 мм поперек элементов. [20]
В обеих странах гипсокартон стал широко использоваться в качестве замены обшивки стен и каркаса при реконструкции зданий XIX и начала XX века. [ необходима ссылка ]
Панели гипсокартона в Канаде и США производятся шириной 48, 54 и 96 дюймов (1,2, 1,4 и 2,4 м) и различной длины в зависимости от области применения. Наиболее распространенная ширина — 48 дюймов; однако панели шириной 54 дюйма становятся все более популярными, поскольку высота потолков составляет 9 футов (2,7 м). Распространена длина до 16 футов (4,9 м); наиболее распространена — 8 футов (2,4 м). Распространенная толщина — 1 ⁄ 2 и 5 ⁄ 8 дюйма (13 и 16 мм); в определенных областях используются толщины 1 ⁄ 4 , 3 ⁄ 8 , 3 ⁄ 4 и 1 дюйм (6, 10, 19 и 25 мм). Во многих частях Канады гипсокартон обычно называют Gyproc.
В Европе большинство гипсокартона изготавливается в листах шириной 120 сантиметров (47 дюймов); также изготавливаются листы шириной 60 и 90 сантиметров (24 и 35 дюймов). Гипсокартон шириной 120 сантиметров (47 дюймов) чаще всего изготавливается длиной 240 сантиметров (94 дюйма); также распространены листы длиной 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). [21]
Гипсокартон обычно изготавливается с одной из трех обработок кромок: коническая кромка, где длинные края плиты сужаются с широким скосом спереди, чтобы позволить отделывать соединительные материалы заподлицо с основной поверхностью плиты; ровная кромка, используемая, когда вся поверхность получает тонкий слой (накрывочный слой) финишной штукатурки; и скошенная со всех четырех сторон, используемая в продуктах, специализированных для кровли. Основные производители в Великобритании не предлагают четырехсторонний скошенный гипсокартон для общего использования.
В качестве альтернативы недельному нанесению штукатурки, весь дом может быть обшит гипсокартоном за один или два дня двумя опытными гипсокартонистами , а гипсокартон достаточно прост в установке многими домашними плотниками-любителями. В крупномасштабном коммерческом строительстве работа по установке и отделке гипсокартона часто делится между механиками по гипсокартону, или вешалками , которые устанавливают стеновые панели, и конвеерами (также известными как отделочники, глинящики или бригада по затирке) , которые заканчивают стыки и покрывают головки крепежей гипсокартонным составом . [22] Гипсокартон может быть отделан где угодно от уровня 0 до уровня 5, где 0 не отделан никаким образом, а пять — самый безупречный. [23] В зависимости от того, насколько важна отделка для заказчика, дополнительные этапы отделки могут быть или не быть необходимыми, хотя грунтовка и покраска гипсокартона рекомендуются в любом месте, где он может подвергаться любому износу.
.png/1280px-Drywall-screws-v1_(1).png)
Гипсокартон разрезается по размеру путем надрезания бумаги на готовой стороне (обычно белой) с помощью канцелярского ножа , разрыва листа вдоль разреза и разрезания бумажной подложки. Небольшие детали, такие как отверстия для розеток и выключателей, обычно вырезаются с помощью ножовки-замочной скважины , осциллирующего многофункционального инструмента или крошечного высокоскоростного сверла во вращающемся инструменте. Затем гипсокартон крепится к конструкции гвоздями или шурупами для гипсокартона и часто клеем. Крепежные элементы для гипсокартона , также называемые зажимами или упорами для гипсокартона , набирают популярность в жилищном и коммерческом строительстве. Крепежные элементы для гипсокартона используются для поддержки внутренних углов гипсокартона и замены ненесущих деревянных или металлических блокировок , которые традиционно использовались для установки гипсокартона. Их функция экономит материалы и затраты на рабочую силу, сводит к минимуму повторные вызовы из-за подъема фермы , повышает энергоэффективность и упрощает монтаж сантехники и электропроводки.
При полной установке шурупы для гипсокартона слегка утапливают головки в гипсокартон. Они используют «горновую головку», вогнутый конус, а не обычную коническую потайную головку; это сжимает поверхность гипсокартона, а не врезается в нее, и таким образом предотвращает разрыв бумаги. Шурупы для легких стальных каркасов имеют острый кончик и мелкоразметенную резьбу. Если стальной каркас тяжелее 20-го калибра , необходимо использовать саморезы с мелкоразметочной резьбой. В некоторых случаях гипсокартон может быть прикреплен к стене с помощью клея .
После того, как листы закреплены на стойках стены или балках потолка , установщик скрывает швы между листами гипсокартона с помощью клейкой ленты или фибровой сетки. Слои герметика для швов, иногда называемого грязью, обычно наносятся шпателем или ножом для гипсокартона. Этот состав также наносится на любые отверстия для шурупов или дефекты. Составу дают высохнуть на воздухе, а затем обычно шлифуют до гладкости перед покраской. В качестве альтернативы, для лучшей отделки, на всю стену можно нанести финишный слой, тонкий слой (около 1 мм или 1 ⁄ 32 дюйма) финишного состава, чтобы минимизировать визуальные различия между бумагой и замазанными участками после покраски.
Другой похожий процесс нанесения покрытия называется штукатуркой шпоном, хотя он делается немного толще (около 2 мм или 3 ⁄ 32 дюйма). Для облицовки используется немного другой специализированный состав для схватывания («финишная штукатурка»), который содержит гипс и известковую замазку . В этом случае используется синяя доска, которая имеет специально обработанную бумагу для ускорения схватывания компонента гипсовой штукатурки. Такая схватывание имеет гораздо меньшую усадку, чем воздушно-сухие составы, обычно используемые в гипсокартоне, поэтому для нее требуется только один слой. Синяя доска также имеет квадратные края, а не гипсокартонные плиты с коническими краями. Конические гипсокартонные плиты используются для зенкования ленты при стыковке лентой, тогда как лента при штукатурке шпоном заглубляется под ровную поверхность. Один слой штукатурки шпоном по сухой доске является промежуточным шагом между полной многослойной «мокрой» штукатуркой и ограниченной обработкой швов только для «сухой» стены.
Метод установки и тип гипсокартона могут снизить передачу звука через стены и потолки. В нескольких книгах по строительству утверждается, что более толстый гипсокартон снижает передачу звука, но в технических руководствах рекомендуется использовать несколько слоев гипсокартона, иногда разной толщины и склеенных вместе, или специальные типы гипсокартона, предназначенные для снижения шума. [24] Также важны детали конструкции каркаса со стальными стойками, более широким интервалом между стойками, двойными стойками, изоляцией и другими деталями, снижающими передачу звука. Рейтинги класса звукопередачи (STC) могут быть увеличены с 33 для обычной стены со стойками до 59 с двойным 1 / 2- дюймовым (13 мм) гипсокартоном по обе стороны от стены с деревянными стойками с упругими каналами с одной стороны и изоляцией из стекловаты между стойками. [25]
Звукопередачу можно немного снизить, используя обычные панели толщиной 5 ⁄ 8 дюйма (16 мм) (с тонкими упругими металлическими каналами и/или изоляцией или без них), но более эффективно использовать два слоя гипсокартона, иногда в сочетании с другими факторами, или специально разработанный звуконепроницаемый гипсокартон. [26]
Гипсокартон очень уязвим к влаге из-за свойств, присущих материалам, из которых он состоит: гипсу, бумаге, органическим добавкам и связующим веществам. Гипс размягчается под воздействием влаги и в конечном итоге превращается в липкую пасту при длительном погружении, например, во время наводнения. Во время таких инцидентов часть или всю гипсокартонную стену во всем здании необходимо будет удалить и заменить. Кроме того, бумажные покрытия и органические добавки, смешанные с гипсовым сердечником, являются пищей для плесени.
Пористость плиты, введенная в процессе производства для уменьшения веса плиты, снижения времени строительства и транспортных расходов, позволяет воде быстро достигать сердцевины через капиллярное действие , где внутри может образоваться плесень. Вода, которая попадает в комнату сверху, может привести к отделению ленты для гипсокартона от потолка в результате того, что канавки сразу за лентой, где соединяются части гипсокартона, становятся влажными. Гипсокартон также может размягчиться вокруг винтов, удерживающих гипсокартон на месте, и с помощью силы тяжести вес воды может привести к провисанию гипсокартона и, в конечном итоге, к его разрушению, что потребует замены.
Бумажные покрытия гипсокартона съедобны для термитов, которые могут съесть бумагу, если попадут в полость стены, покрытую гипсокартоном. Это приводит к тому, что окрашенная поверхность крошится на ощупь, а ее бумажная основа съедается. Помимо необходимости заделывать поврежденную поверхность и перекрашивать, если съедено достаточно бумаги, гипсовая сердцевина может легко треснуть или раскрошиться без нее, и гипсокартон придется демонтировать и заменить.
Во многих случаях, особенно когда гипсокартон подвергался воздействию воды или влаги менее 48 часов, профессиональные специалисты по реставрации могут избежать расходов, неудобств и трудностей, связанных с удалением и заменой поврежденного гипсокартона. Они используют методы быстрой сушки, которые устраняют элементы, необходимые для поддержки микробной активности, при этом восстанавливая большую часть или весь гипсокартон.
Именно по этим причинам гринборд , тип гипсокартона с внешней поверхностью, покрытой воском и/или химическим составом для предотвращения роста плесени [27] , а в идеале и цементная плита используются для помещений, в которых ожидается высокая влажность, в первую очередь, для кухонь, ванных комнат и прачечных.
Пенопластовую изоляцию и гипсовую часть гипсокартона легко разгрызают медоносные пчелы , когда они обустраивают бродячее гнездо в здании и хотят расширить площадь своего гнезда. [28]
Значительное количество дефектного гипсокартона было импортировано в Соединенные Штаты из Китая и установлено в десятках тысяч домов во время перестройки в 2006 и 2007 годах после урагана Катрина и в других местах. Жалобы включали неприятный запах конструкции, воздействие на здоровье и коррозию металла. Это вызвано выбросами сернистых газов. Тот же гипсокартон продавался в Азии без каких-либо проблем, [ необходима ссылка ], но дома в США построены гораздо более герметично, чем дома в Китае, с меньшей вентиляцией. Летучие соединения серы, включая сероводород , были обнаружены в качестве выбросов из импортного гипсокартона и могут быть связаны с проблемами со здоровьем. Эти соединения выделяются из многих различных типов гипсокартона.
Несколько судебных исков ведутся во многих юрисдикциях, но многие из листов гипсокартона просто маркированы «Сделано в Китае», что затрудняет идентификацию производителя. Расследование Комиссии по безопасности потребительских товаров (CPSC) проводилось в 2009 году . [29] 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 быть проверен на летучую серу, и любой, содержащий более десяти частей на миллион, не может быть продан в США.
Некоторые противопожарные стены строятся из гипсокартона типа X в качестве пассивного элемента противопожарной защиты . Гипс содержит кристаллизационную воду, связанную в форме гидратов . При воздействии тепла или огня эта вода испаряется, что замедляет теплопередачу до тех пор, пока вода в гипсе не исчезнет. Степень огнестойкости противопожарной перегородки увеличивается за счет дополнительных слоев гипсокартона, до четырех часов для стен и трех часов для сборок пола/потолка. [30] Противопожарные сборки, построенные из гипсокартона, документируются в каталогах проектов или сертификационных листов , включая DIN 4102 Часть 4 и Канадский строительный кодекс, Underwriters Laboratories и Underwriters Laboratories of Canada (ULC).
Результаты испытаний приводят к признанным кодом конструкциям с присвоенными рейтингами огнестойкости. Полученные конструкции становятся частью кода и не ограничиваются использованием каким-либо производителем. Однако отдельные производители могут также иметь собственные конструкции, которые они проверили и одобрили третьей стороной, при условии, что материал, используемый в полевой конфигурации, может продемонстрировать соответствие минимальным требованиям гипсокартона типа X и что используются достаточные слои и толщины.
В гипсокартоне типа X специальные стеклянные волокна смешиваются с гипсом для усиления сердцевины панелей. Эти волокна уменьшают размер трещин, которые образуются при отводе воды, тем самым увеличивая время, в течение которого гипсовые панели противостоят огню без разрушения. [31]
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 размерно стабильной при пожаре. [31]
Северная Америка является одним из крупнейших потребителей гипсокартона в мире, с общей мощностью заводов по производству гипсокартона в 42 миллиарда квадратных футов (3,9 миллиарда квадратных метров) в год, что примерно половина от мировой годовой производственной мощности в 85 миллиардов квадратных футов (7,9 миллиарда квадратных метров). [32] Более того, рынок жилищного строительства и реконструкции в Северной Америке в конце 1990-х и начале 2000-х годов увеличил спрос. Рынок гипсокартона был одним из крупнейших бенефициаров жилищного бума, поскольку «средний новый американский дом содержит более 7,31 метрических тонн гипса». [33]
Введение в марте 2005 года Межгосударственного правила чистого воздуха Агентством по охране окружающей среды США требует, чтобы электростанции, работающие на ископаемом топливе, «сократили выбросы диоксида серы на 73%» к 2018 году. [34] Межгосударственное правило чистого воздуха также требовало, чтобы электростанции установили новые скрубберы (устройства контроля промышленного загрязнения) для удаления диоксида серы, присутствующего в отходящем газе. Скрубберы используют технологию десульфуризации дымовых газов (FGD), которая производит синтетический гипс в качестве полезного побочного продукта. В ответ на новые поставки этого сырья прогнозировалось, что рынок гипсокартона значительно изменится. Однако необходимо решить такие проблемы, как выброс ртути во время прокалки. [35]
Поскольку до 12% гипсокартона теряется в процессе производства и монтажа, а материал гипсокартона часто не используется повторно, утилизация может стать проблемой. Некоторые свалки запретили сброс гипсокартона. Некоторые производители забирают отходы стеновых панелей со строительных площадок и перерабатывают их в новые стеновые панели. Переработанная бумага обычно используется во время производства. Совсем недавно была исследована переработка на самой строительной площадке. Существует потенциал для использования измельченной гипсокартонной плиты для улучшения определенных почв на строительных площадках, таких как смеси натриевой глины и ила ( заливной ил ), а также для использования ее в компосте. [41] По состоянию на 2016 год разрабатываются отраслевые стандарты, чтобы гарантировать, что когда и если стеновые панели возвращаются на переработку, качество и состав сохраняются.