PRACE
Instytutu Szk³a, Ceramiki Materia³ów Ogniotrwa³ych i Budowlanych
Scientific Works of Institute of Glass, Ceramics Refractory and Construction Materials
Nr 4
ISSN 1899-3230
Rok II Warszawa–Opole 2009
JACEK URBAN*
Sztuczne marmury z gipsu
Rosn¹ce zainteresowanie rynku budowlanego wyrobami marmuropodob- nymi by³o impulsem do podjêcia w Zak³adzie Gipsu i Chemii Budowlanej In- stytutu Szk³a, Ceramiki, Materia³ów Ogniotrwa³ych i Budowlanych prac ba- dawczych nad opracowaniem technologii wytwarzania elementów dekoracyjnych z gipsu, imituj¹cych marmury naturalne. W artykule przed- stawiono wyniki badañ otrzymanego tworzywa gipsowego, w którym szczególny nacisk po³o¿ono na wytrzyma³oœæ i odpornoœæ na dzia³ania wp³ywów atmosferycznych.
1. Wprowadzenie
Sztuczne marmury nale¿¹ do najatrakcyjniejszych elementów dekoracyjnych wnêtrz w budownictwie [1]. S¹ one imitacj¹ marmurów naturalnych rzadko wy- stêpuj¹cych w przyrodzie. Marmury naturalne to jeden z najszlachetniejszych budowlanych kamieni zdobniczych. Znajduj¹ szerokie zastosowanie jako eks- kluzywny materia³ wykoñczeniowy g³ównie na posadzki wewnêtrzne, ok³adziny œcienne, blaty, lady, stopnie schodowe. Pomimo swojego piêkna daj¹cego po obróbce znakomity efekt dekoracyjny, wad¹ marmuru naturalnego jest jego nasi¹kliwoœæ, mog¹ca prowadziæ do powstawania trwa³ych plam i przebarwieñ.
Z tego te¿ wzglêdu marmur jest g³ównie stosowany wewn¹trz pomieszczeñ, w miejscach zadaszonych, o œrednim natê¿eniu ruchu oraz mniej nara¿onych na wilgoæ i dzia³ania atmosferyczne. Ponadto, powszechne stosowanie marmurów naturalnych jest ograniczone z powodu wysokiej ceny wynikaj¹cej z kosztu ma- teria³u oraz jego monta¿u i obróbki.
W wyniku prac badawczych, w których wykorzystuje siê g³ównie odpady z pro- dukcji pe³nowartoœciowego marmuru oraz inne kolorowe surowce odpadowe, opracowano technologiê wytwarzania nowej grupy wyrobów o nazwie sztuczne marmury. S¹ to w wiêkszoœci konglomeraty, nazwane równie¿ aglomeratami lub aglomarmurami o wygl¹dzie zbli¿onym do marmurów naturalnych [2].
Wytwarzanie konglomeratów polega na wymieszaniu odpowiedniej wielkoœci okruchów skalnych ze spoiwem, wype³niaczami i barwnikami. Masie nadaje siê kszta³t w specjalnych formach i po zwi¹zaniu tworzywa otrzymuje siê blok skal-
* In¿., Instytut Szk³a, Ceramiki, Materia³ów Ogniotrwa³ych i Budowlanych w Warszawie, Oddzia³ Mineralnych Materia³ów Budowlanych w Krakowie.
ny przypominaj¹cy ska³ê naturaln¹. Ich dalsza obróbka przebiega identycznie jak w odniesieniu do ska³ naturalnych; to jest przez ciêcie na specjalnych urz¹dzeniach (trakach) oraz szlifowanie i polerowanie. Ze wzglêdu na krótki okres stosowania tej technologii w praktyce, brak jest jeszcze pe³nej wiedzy na temat ¿ywotnoœci eksploatacyjnej tych sztucznych tworzyw w d³u¿szym prze- dziale czasowym [4, 5]. Wiadomo jednak, ¿e ulegaæ mog¹ one szybszemu zni- szczeniu, ni¿ autentyczne marmury naturalne. Jako spoiwo do tych wyrobów mog¹ byæ stosowane zarówno ¿ywice polimerowe, jak równie¿ spoiwa hydrau- liczne i powietrzne, takie jak cement, wapno i gips. Nale¿y podkreœliæ, ¿e po- wierzchnie œcian wykoñczonych marmurem nadaj¹ wnêtrzom elegancjê, niepo- wtarzalny urok i charakter [6, 7]. Jednak kamieñ dekoracyjny, jak i jego substy- tut w postaci konglomeratu, jest materia³em drogim i bardzo trudnym w obrób- ce podstawowej oraz w samym monta¿u na budowie.
W budownictwie zastêpczo stosowane s¹ wyroby w postaci tynków szlachetnych mokrych, które imituj¹ marmur naturalny, nak³adane s¹ one na dekorowane po- wierzchnie w postaci plastycznej, urabialnej masy. Po stwardnieniu masy i jej ob- róbce uzyskiwane s¹ powierzchnie podobne do kamienia marmurowego [3]. Wy- roby te, które po na³o¿eniu masy na dekorowane powierzchnie przypominaj¹ na- turalny marmur, nazywane s¹ stiukami, a ornamenty figuralne i elementy archite- ktoniczne, które z nich s¹ uzyskiwane, sztukateri¹. Materia³y te, nazywane rów- nie¿ sztucznymi marmurami, w ró¿nych formach i odmianach znane s¹ od cza- sów rzymskich, a ich pozosta³oœci mo¿na podziwiaæ w licznych budowlach za- chowanych do dzisiaj. Stiuki otrzymywano z mieszaniny zaprawy wapiennej, gip- sowej lub gipsowo-wapiennej z dodatkami uplastyczniaj¹cymi, barwnikami i py³em marmurowym. Po wyschniêciu poddawano je procesowi szlifowania i polerowania. Obecnie wykonywane stiuki, poza walorami estetycznymi, maj¹ niewiele wspólnego ze swoimi staro¿ytnymi poprzednikami, g³ównie za spraw¹ ró¿nego rodzaju dodatków modyfikuj¹cych, wype³niaczy i spoiw.
Bior¹c pod uwagê rosn¹ce zainteresowanie rynku budowlanego wyrobami mar- muropodobnymi, podjêto liczne próby opracowania technologii wytwarzania elementów dekoracyjnych imituj¹cych marmury naturalne ró¿nymi metodami, miêdzy innymi w oparciu o spoiwo gipsowe, wype³niacze mineralne oraz dodat- ki modyfikuj¹ce.
2. Gipsowe sztuczne marmury
2.1. W³aœciwoœci gipsowych sztucznych marmurów
Elementy œcienne wykonane ze sztucznego marmuru gipsowego poza sam¹ atrak- cyjnoœci¹ dekoracyjn¹ p³yt posiadaj¹ wiele zalet, g³ównie przy prowadzeniu monta¿u, takich jak ³atwoœæ rêcznej obróbki elementów, prostotota ich przera- biania i dopasowywania do ka¿dej œciany, a istotne jest równie¿ to, ¿e sam mon-
ta¿ nie koliduje z instalacjami prowadzonymi w budynku czy na œcianie. Gipso- we elementy sztucznego marmuru praktycznie bez u¿ycia specjalistycznych na- rzêdzi (jak to ma miejsce przy marmurach naturalnych) mo¿na ³atwo dopasowy- waæ i montowaæ na gipsie, co powoduje, ¿e stosowanie kleju gipsowego nie- zbêdnego do uk³adania na plackach lub ich fugowania i klejenia p³yt kwalifikuje tak¹ technologiê monta¿u do tzw. suchego budownictwa, podczas monta¿u i przy przeróbkach nie jest wymagane wprowadzanie przerw w technologii bu- dowy obiektu. Wp³ywa to korzystnie na szybkie tempo aran¿owania wnêtrz, a w konsekwencji doprowadza do skracania cyklu budowy i obni¿ania kosztów.
W³aœciwoœci te sprawiaj¹, ¿e system gipsowych sztucznych marmurów daje du¿e mo¿liwoœci ich zastosowañ w budownictwie mieszkaniowym i budynkach u¿ytecznoœci publicznej, takich jak: szpitale, szko³y, teatry, kina, urzêdy i biu- ra, gdzie bogate wzornictwo i kolorystyka uatrakcyjniaj¹ charakter ich wnêtrz.
Niew¹tpliw¹ zalet¹ tego systemu s¹ równie¿ w³aœciwoœci samego gipsu, który posiadaj¹c ten sam odczyn pH co skóra cz³owieka, wp³ywa na dobre samopo- czucie podczas przebywania w pomieszczeniach, gdzie zastosowane bêd¹ gipso- we elementy œcienne [8]. Nie bez znaczenia dla klimatyzacji pomieszczeñ s¹ te¿
w³aœciwoœci tworzywa gipsowego w zakresie wymiennoœci wilgoci, co powodu- je, ¿e w warunkach mokrych nastêpuje absorbowanie wilgoci, a oddawanie na- stêpuje w warunkach suchych. Ponadto, dotychczasowe doœwiadczenia z gip- sem dotycz¹ce odpornoœci ogniowej dowodz¹ równie¿, ¿e p³yty ze sztucznego marmuru, ze wzglêdu na swoj¹ niepalnoœæ, stanowiæ mog¹ ograniczon¹ barierê ogniow¹ w razie zaistnia³ego po¿aru. Ognioochronne dzia³anie gipsu polega na tym, ¿e gips dwuwodny (w tym przypadku tworzywo gipsowe p³yty) zawiera ok. 20% wody krystalizacyjnej, tzn. w 1 m2 p³yty o gruboœci 10 mm znajduje siê ok. 2 l wody. Podczas po¿aru wzrost temperatury wywo³uje termiczne prze- miany gipsu na skutek odwodnienia gipsu w tworzywie, a wówczas uwalniana z tworzywa woda pod wp³ywem temperatury odparowywuje. Proces ten dzia³a w sposób tonizuj¹cy na otoczenie zagro¿one ogniem przez absorbowanie ciep³a, gdy¿ na przemianê fazow¹ gipsu dwuwodnego potrzeba ok. 5 razy wiêcej ciep³a ni¿ na ogrzewanie wody do temperatury w zakresie od 20 do 100°C.
Maj¹c na uwadze niezaprzeczalne zalety tworzywa gipsowego oraz kieruj¹c siê potrzebami rynku budowlanego na wyroby marmuropodobne, podjête zosta³y w Oddziale Mineralnych Materia³ów Budowlanych w Krakowie prace nad opra- cowaniem nowego wyrobu imituj¹cego marmury naturalne. Gipsowe sztuczne marmury to nowa propozycja gotowych suchych tynków dekoracyjnych, mon- towanych na pod³o¿ach œciennych na sucho, a wytwarzanych w oparciu o spoi- wo gipsowe, barwne wype³niacze i dodatki modyfikuj¹ce.
2.2. Wytypowanie spoiwa
Dla zrealizowania tej idei podjêto próby modyfikacji spoiwa gipsowego celem umo¿liwienia stosowania gotowego wyrobu w ró¿nych warunkach klimatycz- nych i wilgotnoœciowych. Badania prowadzono g³ównie pod k¹tem zwiêkszenia odpornoœci tworzywa gipsowego na dzia³anie wilgoci oraz podniesienia wytrzy- ma³oœci przy pracy w trudnych warunkach eksploatacyjnych. W tym celu zasto- sowano wytypowane poni¿ej spoiwa, wype³niacze mineralne i dodatki modyfi- kacyjne.
2.2.1. Materia³y i dodatki modyfikuj¹ce
Jako spoiwo w badaniach stosowano gips budowlany syntetyczny, odmiana â, produkowany na bazie produktów odsiarczania spalin z Elektrowni „Be³cha- tów”. Do oznaczania wp³ywu dodatków mineralnych, poprawiaj¹cych w³aœci- woœci wytrzyma³oœciowe, stosowano:
– gips pó³wodny odmiana á – produkcji niemieckiej,
– cement portlandzki CM I / 52,5 R z Cementowni „Rejowiec”, – popió³ lotny z Elektrociep³owni „£aziska”,
– anhydryt naturalny z kopalni gipsu i anhydrytu „Nowy L¹d” oddzia³ w Niw- nicach.
Jako dodatki modyfikuj¹ce i utwardzaj¹ce stosowano do gipsu:
– ¿ywice sylikonow¹ BS 46 – z przeznaczeniem do hydrofobizacji tworzywa gip- sowego – stosowany w iloœci 0,5–1% do wody;
– roztwór RH – œrodek do hydrofobizacji i zwiêkszania wytrzyma³oœci tworzy- wa gipsowego – dodatek ten poprawia urabialnoœæ, obni¿a wspó³czynnik wod- no-gipsowy, polepsza plastycznoœæ masy, wp³ywa korzystanie na utwardzenie tworzywa gipsowego. Iloœæ wprowadzanego dodatku 1 : 4 w stosunku do iloœci wody zarobowej stosowanej w zaczynie gipsowym;
– Agitan P 800 – œrodek odpieniaj¹cy do suchych mieszanek gipsowych – doda- wany w iloœciach 0,1–1% w przeliczeniu na masê spoiwa gipsowego.
2.2.2. Metody badañ i sposób przygotowania zaczynów
W badaniach objêtych niniejszym programem zastosowano znormalizowane metody obejmuj¹ce:
a) zaczyny gipsowe wed³ug PN-86/B-04360 „Spoiwa gipsowe. Metody badañ.
Oznaczanie cech fizycznych”;
b) stwardnia³e tworzywa gipsowe wed³ug PN-85/B-04500 „Zaprawy budowla- ne. Badanie cech fizycznych i wytrzyma³oœciowych”.
Warunki przygotowania zaczynów
W pierwszej serii badañ rozpoznawczych jako wyjœciowy zastosowano zaczyn gipsowy z gipsu pó³wodnego â i wody zarobowej, przygotowany przy wspó³czyn- niku wodno-gipsowym 0,63 i konsystencji odpowiadaj¹cej rozp³ywowi 180 mm na tarczy Southarda. W kolejnych próbach dodawano do wody roztwór RH w ilo- œci 1 : 4 lub 0,5% ¿ywicy sylikonowej, zaœ do gipsu dodatki cementu, popio³u, anhydrytu oraz gipsu pó³wodnego á. Dodatki te wprowadzane do wody zmieniaj¹ ka¿dorazowo wspó³czynnik wodno-gipsowy i dlatego w badaniach stosowano za- czyny o konsystencji ciek³ej zbli¿onej do normowej (R = 180 mm), dostosowuj¹c wspó³czynnik wody do gipsu (w/g) dla danej kompozycji.
W trakcie realizacji prac badawczo-doœwiadczalnych [9] wytypowane dodatki mineralne zadawano kolejno do spoiwa gipsowego, a nastêpnie poddano pe³nej homogenizacji. W nastêpnym etapie uzyskane mieszaniny dodawane by³y do wody zarobowej czystej lub z udzia³em dodatków hydrofobizuj¹cych.
Przy ocenie wp³ywu poszczególnych dodatków na zmiany w³aœciwoœci zaczy- nów i stwardnia³ych tworzyw odnoszono siê do próby porównawczej (próba I.1.) niezawieraj¹cej ¿adnych dodatków. Jako porównywalne kryteria oceny efektów zmodyfikowanych tworzyw przyjêto:
– wytrzyma³oœæ na zginanie i œciskanie po 2 h twardnienia, w stanie suchym, przy pe³nym zwilgoceniu i po 25 cyklach zamra¿ania,
– obni¿enie nasi¹kliwoœci,
– podwy¿szenie wspó³czynnika rozmiêkania.
2.2.3. Sk³ad i w³aœciwoœci badanych tworzyw gipsowych
W tabeli 1 podano symbolikê oznaczeñ poszczególnych zestawów, sk³ad recep- turowy z udzia³em dodatków modyfikuj¹cych dodawanych do wody.
W tabelach 2 i 3 przedstawiono wyniki badañ zaczynu i tworzyw dla poszczegól- nych zestawów recepturowych przy sta³ym normowym rozp³ywie zaczynu R = 180 mm.
T a b e l a 1 Nomenklatura i sk³ady recepturowe próbek
Zestaw Symbol zestawu Sk³ad zestawu Udzia³y dodatków do
wody zarobowej Uwagi
I
I.1 I.2 I.3
gips pó³wodny mielony*
woda RH 1 : 4 BS-46 0,5%
II
II.1 II.2 II.3
gips mielony + 10% gips á
woda RH 1 : 4 BS-46 0,5%
III III.1
III.2
gips mielony + 5% cement
woda próby III.3 nie wy- konano ze wzglêdu na du¿¹ iloœæ piany RH 1 : 4
BS-46 0,5%
IV
IV.1 IV.2 IV.3
gips mielony + 11% cement
i popió³ (1:1)
woda próby IV.3 nie wy- konano ze wzglêdu na du¿¹ iloœæ piany RH 1 : 4
BS-46 0,5%
V
V.1 V.2 V.3
gips mielony i anhydryt (1:1)
+ 5% cement
woda RH 1 : 4 BS-46 0,5%
VI
VI.1 VI.2 VI.3
gips mielony + 15% gips á
woda RH 1 : 4 BS-46 0,5%
VII
VII.1 VII.2 VII.3
gips mielony + 20% gips á
woda RH 1 : 4 BS-46 0,5%
IX
IX.1 IX.2 IX.3
gips mielony + 30% gips á
woda RH 1 : 4 BS-46 0,5%
*Gips mielony oznacza gips pó³wodny syntetyczny mielony.
Tabela2 Wynikibadañzaczynówitworzywgipsowychdlaposzczególnychzestawówrecepturowych Zestaww/g
Czaswi¹zania [min]Gêstoœæ objêto- œciowa [g/cm3]Skurcz liniowy [mm]
Nasi¹kliwoœæ[%] pocz¹tekkoniecczasbadania[dni]nor- mowa0,5h1h1d2d3d4d5d6d11d30–36d I.10,638’50’’11’40’’1,190,0123,424,125,226,026,426,7––28,533,226,7 I.20,559’30’’14’00’’1,260,010,40,63,05,46,87,9––10,217,510,2 I.30,638’30’’12’05’’1,170,011,33,017,819,419,820,0––22,724,220,0 II.10,608’10’’10’50’’1,220,0320,721,122,423,023,423,8––25,129,425,1 II.20,539’15’’13’20’’1,270,032,03,418,120,721,321,7––23,226,123,2 II.30,607’45’’9’50’’1,220,010,81,210,813,313,614––16,317,413,6 III.10,644’10’’7’00’’1,180,0221,220,722,422,923,1–––24,427,823,1 III.20,545’20’’8’15’’1,270,023,97,524,024,725,0–––25,627,225,0 IV.10,633’50’’6’05’’1,180,0121,421,522,622,923,2–––23,928,123,2 IV.20,524’30’’7’20’’1,270,011,52,824,725,3–26,8–––28,626,8 V.10,456’30’’10’30’’1,380,01––19,9–21,121,5–22,1–26,422,1 V.20,377’10’’10’50’’1,470,01––17,3–19,319,3–19,7–20,319,7 VI.10,537’30’’10’40’’1,310,0217,817,918,7–19,319,5–––23,219,5 VI.20,508’45’’15’30’’1,310,037,112,220,2–20,4––––24,620,4 VI.30,547’00’’10’10’’1,260,010,71,211,5–12,913,5–––17,713,5 VII.10,515’30’’7’10’’1,320,0217,317,418,2–18,919,1–––23,719,1 VII.20,486’20’’8’15’’1,350,034,58,819,1–19,3––––23,519,3 VII.30,515’10’’6’50’’1,310,010,50,414,0–15,615,9–––17,815,9 IX.10,484’50’’7’40’’1,350,0315,616,117,317,818,218,618,8––22,618,8 IX.20,465’40’’8’20’’1,390,048,412,717,317,617,918,2–––21,618,2 IX.30,484’30’’7’10’’1,360,020,61,112,013,414,314,714,8--16,714,8
Tabela3 Wynikibadañw³asnoœcifizycznychiwytrzyma³oœciowychtworzywgipsowychdlaposzczególnychzestawówrecepturowych Zestaw
BadanianormowePe³nezawilgoce- niepróbekWspó³czynnik rozmiêkania Badaniakontrolne 30dniwwodzie ipowysuszeniu dosta³ejmasy
Zamra¿anie25 cykliMrozoodpornoœæ wytrzyma³oœæna zginanie[MPa]wytrzyma³oœæna œciskanie[MPa]wytrzy- ma³oœæ na zginanie [MPa]
wytrzy- ma³oœæ naœcis- kanie [MPa]
zginanieœciskanie
wytrzyma³oœæwytrzyma³oœæ ubytek masy [%]
spadekwy- trzyma³oœci[%] po2hpowy- suszeniu dosta³ej masy
po2hpowy- suszeniu dosta³ej masy
na zginanie [MPa]
naœcis- kanie [MPa]
na zginanie [MPa]
naœcis- kanie [MPa]zginanieœciskanie I.13,86,48,319,22,57,10,390,376,613,26,212,40,926,46,4 I.23,27,55,420,72,16,90,290,336,413,25,812,51,039,35,7 I.33,66,26,615,42,56,00,400,395,713,45,013,11,0311,32,6 II.14,17,89,713,52,77,60,340,566,014,45,313,90,9311,53,5 II.23,78,68,020,02,97,70,340,397,519,87,018,60,615,56,1 II.34,06,66,120,02,58,10,380,416,416,45,915,01,087,08,5 III.13,94,78,317,72,58,30,540,474,915,34,414,00,6410,58,5 III.23,44,99,614,13,910,80,790,777,826,16,221,1-0,81*20,619,3 IV.12,75,38,415,82,59,70,480,616,917,65,113,90,6026,821,0 IV.22,83,610,313,03,58,40,980,656,821,45,417,00,6119,720,6 V.12,04,25,715,42,18,70,500,576,518,05,015,9-0,4323,511,9 V.21,64,74,512,72,89,30,580,737,224,76,018,9-1,0416,623,7 VI.14,37,68,028,12,96,40,390,238,522,28,221,40,593,23,6 VI.23,97,77,939,33,17,20,400,188,619,17,118,70,4817,82,4 VI.34,14,77,316,53,47,00,720,427,418,07,317,60,472,02,2 VII.14,57,57,917,52,97,40,400,427,419,97,319,40,531,12,8 VII.24,37,58,039,53,37,70,440,198,319,48,119,20,401,51,0 VII.34,17,510,918,03,27,50,430,427,617,97,517,00,330,65,3 IX.14,67,89,542,23,67,80,460,187,623,47,319,10,403,618,6 IX.24,38,69,342,33,68,50,420,208,523,97,822,00,598,18,2 IX.34,79,111,536,43,58,00,390,228,019,17,918,50,661,13,1 *Znak„minus”oznaczaprzyrostmasy.
2.2.4. Omówienie wyników badañ
Wp³yw poszczególnych dodatków na w³asnoœci zaczynów i stwardnia³ego two- rzywa w stosunku do próby porównawczej (przy wodzie zarobowej bez dodat- ków) by³ nastêpuj¹cy:
– Gips pó³wodny á w iloœci 10, 15, 20 i 30% do masy spoiwa
Skrócenie czasu wi¹zania, obni¿enie wspó³czynnika wodno-gipsowego, wzrost wytrzyma³oœci w stanie suchym, nieznaczne obni¿enie nasi¹kliwoœci, zwiêksze- nie wspó³czynnika rozmiêkania.
– Cement portlandzki w iloœci 5% do masy ca³ego spoiwa
Znaczne skrócenie czasu wi¹zania, obni¿enie wytrzyma³oœci w stanie suchym oraz nieznaczny przyrost w stanie pe³nego zawilgocenia i po zamro¿eniu, nie- wielkie obni¿enie nasi¹kliwoœci o ok. 10% w porównaniu do próby porównaw- czej.
– Spoiwo pucolanowe (cement + popió³ 1:1 w iloœci 11% do ca³ej suchej masy) Skrócenie czasu wi¹zania (o ok. 40%), obni¿enie wytrzyma³oœci w stanie su- chym, korzystny wspó³czynnik rozmiêkania. Brak obni¿enia nasi¹kliwoœci.
– Spoiwo gipsowo-anhydrytowo-cementowe (gips + anhydryt 1:1 przy 5%
dodatku cementu)
Skrócenie czasu wi¹zania, obni¿enie nasi¹kliwoœci o ok. 20%, zmniejszenie wytrzyma³oœci oraz wspó³czynnika rozmiêkania.
Przez dodatek œrodków hydrofobizuj¹cych uzyskano:
– Roztwór RH powodowa³ obni¿enie wspó³czynnika wodno-gipsowego, co ko- rzystnie wp³ywa³o na utrzymanie wytrzyma³oœci i up³ynnianie zaczynu gipsowe- go, obni¿enie nasi¹kliwoœci oraz poprawê wspó³czynnika rozmiêkania nawet do 0,8 w przypadku spoiwa z dodatkiem cementu. Czas wi¹zania wyd³u¿y³ siê œrednio o ok. 10–15%. W przypadku wariantu III (gips z dodatkiem 5% cemen- tu) tworzywo z dodatkiem roztworu RH wykaza³o znaczny przyrost wytrzy- ma³oœci na zginanie o ok. 59% oraz o ok. 85% przyrost wytrzyma³oœci na œci- skanie w stosunku do próbek badanych normowo. Badania wykonywano na pró- bkach zanurzonych w wodzie przez 30 dni i nastêpnie wysuszonych do sta³ej masy. Przy oznaczeniach wytrzyma³oœci tego samego tworzywa po badaniach mrozoodpornoœci (25 cykli zamra¿ania i odmra¿ania) nast¹pi³ wzrost wytrzy- ma³oœci w stosunku do próbek badanych normowo i wynosi³: dla wytrzyma³oœci na zginanie Rzg – 26,5%, dla wytrzyma³oœci na œciskanie Rœæ– 49,6%. Uzyska- no równie¿ korzystny wspó³czynnik rozmiêkania dla: Rzg – 0,79, Rœæ – 0,77.
Stwierdzono tak¿e spadek wytrzyma³oœci w stanie pe³nego zawilgocenia, który wynosi³ odpowiednio dla: Rzg – o ok. 26%, Rœæ– o ok. 30%, gdzie dla innych badanych wariantów spadek ten wynosi³ dla: Rzg – 50–60%, Rœæ– 60–80%.
– ¯ywica silikonowa BS spowodowa³a znaczne obni¿enie nasi¹kliwoœci w gra- nicach 30–40% w odniesieniu do zaczynów z wod¹ zarobow¹ bez dodatku.
W przypadku innych kompozycji, np. z dodatkiem cementu, popio³u, dodatek
¿ywicy silikonowej powoduje bardzo du¿e napowietrzenie zaczynu utrudniaj¹ce zalewanie form i znaczne zmniejszenie wytrzyma³oœci, dyskwalifikuj¹ce two- rzywo koñcowe do celów sztukatorskich.
Prowadzone obserwacje makroskopowe powierzchni tworzywa poddanego d³ugoterminowemu przechowywaniu w wodzie, jak równie¿ przy zamra¿aniu próbek przez 25 cykli wykaza³y, ¿e:
– w przypadku kompozycji gips á + gips â nie stwierdzono praktycznie ¿ad- nych zmian powierzchniowych;
– w przypadku tworzywa gipsowego z dodatkiem cementu i roztworu RH na powierzchni próbek nie stwierdzono zmian;
– tworzywa uzyskane z kompozycji gipsu â z dodatkiem puculanowym, jak równie¿ z dodatkiem anhydryt + cement wykazuj¹ tendencjê do ³uszczenia po- wierzchniowego.
2.2.5. Ocena przeprowadzonych badañ
Celem pracy by³o opracowanie tworzywa zarówno dla p³yt zwyk³ych, jak i uzy- skania tworzywa dla p³yt hydro o wysokich parametrach wytrzyma³oœciowych w stanie suchym i po zawilgoceniu, tak¿e o niskim spadku wytrzyma³oœci przy zamra¿aniu z jednoczesnym obni¿eniem nasi¹kliwoœci.
Bior¹c pod uwagê efekty przeprowadzonych badañ nale¿y stwierdziæ, ¿e najko- rzystniejsze wyniki uzyskano stosuj¹c w zaczynie gipsowym, przy udziale 5%
dodatku cementu portlandzkiego w stosunku do masy, gipsu pó³wodnego â przy jednoczesnym wprowadzeniu dodatku roztworu RH w iloœci 25% do wody za- robowej. W szczególnoœci na uwagê zas³uguje fakt uzyskania wysokiego wspó³czynnika rozmiêkania oraz znacznego przyrostu wytrzyma³oœci w trud- nych warunkach u¿ytkowania (woda, mróz). Jednoczeœnie ograniczeniu uleg³a nasi¹kliwoœæ i ponadto wyd³u¿ony zosta³ czas wi¹zania tworzywa.
Równie korzystny wp³yw na w³aœciwoœci fizykochemiczne uzyskano stosuj¹c 15% dodatek gipsu pó³wodnego á do masy gipsu pó³wodnego â oraz ¿ywicê sy- likonow¹ BS-46 jako œrodek hydrofobizuj¹cy do wody zarobowej. W³asnoœci obu wymienionych kompozycji s¹ jakoœciowo zbli¿one do zak³adanych. Nato- miast dodatkami niespe³niaj¹cymi w pe³ni za³o¿onego celu okaza³y siê anhydryt i kompozycja pucolanowa.
W podsumowaniu wykonanych badañ wskazuje siê na receptury III.2 lub VI.3 przedstawione w tablicy 1 jako najbardziej korzystne przy wytwarzaniu p³yt hy- dro. Jednoczeœnie stwierdza siê, ¿e powy¿sze kompozycje spe³niaj¹ cechy two-
rzywa gipsowego dla gipsowych marmurów sztucznych przewidzianego do eks- ponowania zarówno wewn¹trz budynków, w tym tak¿e na œcianach pomiesz- czeñ nara¿onych na wilgoæ, jak równie¿ na zewn¹trz do stosowania na œcianach pod zadaszeniem.
3. Podsumowanie
W wyniku przeprowadzonych prac opracowano dwa rodzaje spoiwa do wytwa- rzania sztucznych marmurów o zadowalaj¹cych w³aœciwoœciach technicznych i ekonomicznych, przy uwzglêdnieniu mo¿liwoœci ich zastosowania wewn¹trz i na zewn¹trz budynku. Dobre tworzywo do wytworzenia sztucznych marmu- rów uzyskano w wyniku doboru materia³ów i surowców oraz dodatków modyfi- kuj¹cych o odpowiednich w³aœciwoœciach, zarówno do stosowania w warunkach suchych, jak i przy wiêkszonej wilgotnoœci powietrza.
Podstawowe sk³adniki tworzywa s¹ nastêpuj¹ce:
– gips pó³wodny w odmianach á i â, – cement portlandzki,
– dodatki modyfikuj¹ce, – dodatki hydrofobowe, – barwniki.
Wykonane kompleksowe badania laboratoryjne wykaza³y dobr¹ jakoœæ uzyska- nego tworzywa gipsowego, a w przypadku odmiany hydro pozwalaj¹ na jego stosowanie na zewn¹trz budynku, przy jednoczesnym zapewnieniu os³ony za- bezpieczaj¹cej elementy sztucznych marmurów przed bezpoœrednim d³ugo- trwa³ym oddzia³ywaniem wody. Dobre wyniki technologiczne oraz niewielki koszt produkcji, ³atwoœæ obróbki i monta¿u na budowie, a wiêc prostota wytwa- rzania i atrakcyjna cena produktu powinny stanowiæ o konkurencyjnoœci opraco- wanego tworzywa.
Literatura
[1] S i n g e l J., Tworzywa sztuczne w budownictwie, Arkady, Warszawa 1958.
[2] N e c h a j J., Wyprawy szlachetne i kamieñ sztuczny, Arkady, Warszawa 1959.
[3] Z o ³ o t n i c k i j L.S., Sztukateryjne raboty, Strojizadat, [Moskva] 1947.
[4] Budownictwo miejskie, PAN, Arkady, Warszawa 1964.
[5] M a s ³ o w s k i M., Sztuczny kamieñ, Warszawa 1932.
[6] C z a r n e c k i M., Sztuczny piaskowiec, „Materia³y Budowlane” 1952, nr 10.
[7] Surowce skalne regionu dolnoœl¹skiego, POLTEGOR, Wroc³aw 1980.
[8] A k e r m a n K., Gips i anhydryt, PWN, Warszawa 1964.
[9] Opracowanie technologii produkcji sztucznych marmurów. Etap I i II. Prace w³asne ISCMOiB, Kraków 2007.
JACEK URBAN
ARTIFICIAL MARBLES FROM GYPSUM
Increasing interest of building market in marble-like products was a cause for starting a research work in Gypsum and Building Chemie Division of ISCMOiB on technology of manufacturing from gypsum decorative elements imitating natural marbles. In the paper results of investigation of obtained gypsum material are presented with a special emphasis on their strength and weather-proofness.
