Введение
Гипсокартон (также называемый гипсокартон, сухой облицовкой, стеновыми панелями, гипсоволокнистыми листами, гиббордом, гипсовой панелью и т.п.) – это панель из дигидрата сульфата кальция (гипса), с добавками или без них, обычно экструдированная между толстыми слоями картона, используемая в строительстве внутренних стен и потолков. Гипс смешивают с волокнами (обычно бумагой, стекловолокном или их комбинацией), пластификатором, пенообразователем и добавками, которые могут снизить образование плесени, горючесть и водопоглощение. В середине 20-го века строительство с использованием гипсокартона получило широкое распространение в Северной Америке как более быстрая и экономичная альтернатива штукатурке по деревянной обрешетке.
Drywall (also called plasterboard, dry lining, wallboard, sheet rock, gib board, gypsum board, buster board, turtles board, slap board, custard board, and gypsum panel) is a panel made of calcium sulfate dihydrate (gypsum), with or without additives, typically extruded between thick sheets of facer and backer paper, used in the construction of interior walls and ceilings. The plaster is mixed with fiber (typically paper, glass wool, or a combination of these materials); plasticizer, foaming agent; and additives that can reduce mildew, flammability, and water absorption. In the mid 20th century, drywall construction became prevalent in North America as a time and labor saving alternative to lath and plaster.
История
Планка Сэкетта была изобретена в 1894 году Августином Сэкетом и Фредом Кейном, выпускниками Политехнического института Ренсселера. Она изготавливалась путем нанесения слоев штукатурки между четырьмя слоями шерстяной бумаги. Листы были толстыми с необработанными (открытыми) краями. Гипсокартон развивался в период с 1910 по 1930 год, начиная с закрытых краев и заменой двух внутренних слоев бумаги на бумажные облицовки. В 1910 году корпорация United States Gypsum Corporation приобрела Sackett Plaster Board Company, а к 1917 году представила Sheetrock. Разработанный для повышения эффективности монтажа, он также служил мерой огнестойкости. Впоследствии технология аэрирования сделала плиты легче и менее хрупкими, а также усовершенствовались материалы и системы для обработки швов. В 1936 году US Gypsum зарегистрировала торговую марку ROCKLATH для своей гипсовой рейки. В 2002 году Европейская комиссия наложила штрафы на общую сумму 420 миллионов евро на компании Lafarge, BPB, Knauf и Gyproc Benelux за участие в картеле, который охватывал 80% потребителей во Франции, Великобритании, Германии и странах Бенилюкса.
Производство
Панель из гипсовой штукатурки состоит из слоя гипса, зажатого между двумя слоями бумаги. Сырой гипс, CaSO4*2H2O, нагревают для удаления воды, а затем слегка регидрируют для получения полугидрата сульфата кальция. Гипс смешивают с волокном (обычно бумагой и/или стекловолокном), пластификатором, пенообразователем, мелко измельченным кристаллом гипса в качестве ускорителя, ЭДТА, крахмалом или другим хелатирующим агентом в качестве замедлителя, а также различными добавками, которые могут повысить устойчивость к плесени и огню, снизить водопоглощение (эмульсия воска или силаны), уменьшить усадку (винная или борная кислота). Затем доска формируется путем заключения влажной смеси между двумя листами плотной бумаги или стекловолоконными матами. После затвердевания сердечника его сушат в большой сушильной камере, и полученный «сэндвич» становится достаточно жестким и прочным для использования в качестве строительного материала. В сушильных камерах обычно используется природный газ. Для сушки гипсокартона требуется определенный промежуток времени. Органические диспергаторы и пластификаторы используются для обеспечения текучести смеси в процессе производства и уменьшения содержания воды, а следовательно, и времени сушки. Угольные электростанции оснащены устройствами, называемыми скрубберами, для удаления серы из отходящих газов. Сера поглощается порошкообразным известняком в процессе, называемом десульфуризацией дымовых газов (FGD), в результате чего образуется несколько новых веществ. Одно из них называется «гипс FGD». Оно широко используется в строительстве гипсокартона в Соединенных Штатах и других странах. В 2020 году во всем мире было продано 8,4 миллиарда квадратных метров гипсокартона.
Австралия и Новая Зеландия
Термин «гипсокартон» используется в Австралии и Новой Зеландии. В Австралии этот продукт часто называют Gyprock, по имени крупнейшего производителя гипсокартона. В Новой Зеландии он также известен как Gibraltar и Gib board, ставшие общеупотребительными названиями от зарегистрированной торговой марки ("GIB") местного продукта, доминирующего на рынке. Специальный тип доски Gibraltar для использования во влажных помещениях (например, в ванных комнатах и кухнях) известен как AquaGib. Он выпускается толщиной 10 мм, 13 мм и 16 мм, а иногда и других толщин до 25 мм. Панели обычно продаются в листах шириной 1200 мм, длиной 1800, 2400, 3000, 4800 или 6000 мм. Листы обычно крепятся к деревянным или стальным каркасам холодной формовки с шагом от 150 до 300 мм вдоль балки и от 400 до 600 мм между стойками. В обеих странах гипсокартон стал широко распространенной заменой для обрешетки и обшивки стен при реконструкции зданий XIX и начала XX веков.
Канада и Соединенные Штаты
В Канаде и США гипсокартонные панели изготавливаются шириной и различной длиной в зависимости от области применения. Наиболее распространенная ширина составляет 48 дюймов, однако панели шириной 54 дюйма становятся все более популярными, поскольку высота потолков 9 футов (3 м) становится все более распространенной. Длина может достигать 16 футов (5 м), наиболее распространенная длина – 8 футов (2 м). Обычно используются толщины, а толщины применяются в специфических случаях. Во многих регионах Канады гипсокартон обычно называют Гипроком.
Европа
В Европе большинство гипсокартонных листов изготавливается шириной; также производятся листы большей ширины. Гипсокартон шириной наиболее часто изготавливается в длинах; листы и большей длины также распространены. Доступные толщины гипсокартона составляют .
Гипсокартон обычно изготавливается с одним из трех типов кромки: скошенная кромка, при которой длинные края листа имеют скос с широким фаском на лицевой стороне для последующей отделки стыков выравнивающим составом; прямая кромка, используемая в случаях, когда вся поверхность будет покрыта тонким слоем (выравнивающим слоем) финишной штукатурки; и скошенная со всех четырех сторон, применяемая в продукции, предназначенной для кровли. Ведущие британские производители не предлагают гипсокартон со скошенной кромкой со всех сторон для общего применения.
Plasterboard is commonly made with one of three edge treatments: tapered edge, where the long edges of the board are tapered with a wide bevel at the front to allow jointing materials to be finished flush with the main board face; plain edge, used where the whole surface will receive a thin coating (skim coat) of finishing plaster; and beveled on all four sides, used in products specialized for roofing. Major UK manufacturers do not offer four sided chamfered drywall for general use.
Техника строительства
Вместо недельного нанесения штукатурки, два опытных гипсокартонщика могут обшить весь дом гипсокартоном за один или два дня, а гипсокартон достаточно легко устанавливать многим любителям-плотникам. В крупномасштабном коммерческом строительстве работа по установке и отделке гипсокартона часто разделяется между монтажниками гипсокартона (вешателями), которые устанавливают листы, и шпатлевщиками (также известными как финишеры, маляры или бригада отделочников), которые заделывают стыки и покрывают шляпки крепежа гипсовой смесью. Гипсокартон может быть отделан от уровня 0 до уровня 5, где 0 – без отделки, а 5 – максимально ровный. В зависимости от требований заказчика, дополнительные этапы отделки могут быть или не быть необходимыми, хотя грунтовка и покраска гипсокартона рекомендуются в любом месте, где он может подвергаться износу. Гипсокартон режется по размеру путем прочерчивания бумаги на лицевой стороне (обычно белой) ножом, разламывания листа по линии разреза и обрезания бумажной основы. Небольшие отверстия для розеток и выключателей обычно вырезаются коронкой, мультитулом или маленьким высокоскоростным сверлом в роторном инструменте. Затем гипсокартон крепится к конструкции гвоздями или саморезами для гипсокартона, часто с использованием клея. Крепежные элементы для гипсокартона, также называемые клипсами или упорами, набирают популярность в жилом и коммерческом строительстве. Они используются для поддержки внутренних углов гипсокартона и замены не несущих деревянных или металлических брусков, традиционно используемых для установки гипсокартона. Это позволяет экономить материалы и трудозатраты, снижает вероятность деформаций из-за подъема стропил, повышает энергоэффективность и упрощает монтаж электропроводки и сантехники. При полном вкручивании саморезы для гипсокартона слегка утапливают шляпки в гипсокартон. Они имеют "потайную головку" – вогнутый конус, а не обычную коническую головку; это сжимает поверхность гипсокартона, а не разрезает ее, предотвращая разрыв бумаги. Саморезы для легких стальных каркасов имеют острый наконечник и частую резьбу. Если стальной каркас тяжелее 20 калибра, необходимо использовать самосверлящиеся саморезы с частой резьбой. В некоторых случаях гипсокартон может крепиться к стене с помощью клеев. После закрепления листов на стеновых стойках или потолочных балках монтажник скрывает швы между листами гипсокартона армирующей лентой или стеклосеткой. Слои шпатлевки, иногда называемой "грязью", обычно наносятся гипсовым шпателем или ножом. Эта смесь также используется для заполнения отверстий от саморезов и дефектов. Шпатлевке дают высохнуть на воздухе, а затем обычно шлифуют перед покраской. В качестве альтернативы, для лучшей отделки, всю стену можно покрыть тонким слоем финишной шпатлевки (около ), чтобы минимизировать визуальные различия между бумагой и зашпатлеванными участками после покраски. Другой подобный процесс выравнивания называется венецианской штукатуркой, хотя он выполняется немного толще (около ). Для венецианской штукатурки используется специальная отделочная смесь ("финишный гипс"), содержащая гипс и известковое тесто. Для этого используется "синий гипсокартон", с бумагой, специально обработанной для ускорения схватывания гипсовой штукатурки. Эта смесь дает значительно меньше усадки, чем шпатлевки, высыхающие на воздухе, поэтому требуется только один слой. "Синий гипсокартон" также имеет прямые края, а не скошенные, как у обычного гипсокартона. Скошенные края используются для углубления ленты при армировании стыков, в то время как лента при венецианской штукатурке заделывается под ровную поверхность. Однослойная венецианская штукатурка на гипсокартоне – это промежуточный этап между полноценной многослойной "мокрой" штукатуркой и минимальной обработкой стыков, применяемой к "сухим" стенам.
Звуковой контроль
Метод монтажа и тип гипсокартона могут снизить звукопроницаемость стен и потолков. В ряде строительных изданий утверждается, что более толстый гипсокартон уменьшает передачу звука, однако в инженерных руководствах рекомендуется использовать несколько слоев гипсокартона, иногда разной толщины и склеенных между собой, или специальные типы гипсокартона, разработанные для снижения шума. Также важны конструктивные особенности каркаса, такие как использование стальных стоек, большее расстояние между стойками, двойная обвязка, изоляция и другие детали, уменьшающие звукопроницаемость. Показатель класса звукоизоляции (STC) может быть увеличен с 33 для обычной стены на деревянном каркасе до 59 при использовании двойной обшивке гипсокартоном с обеих сторон, с упругими профилями с одной стороны и заполнением пространства между стойками минеральной ватой. Звукопроницаемость может быть незначительно снижена при использовании обычных панелей (с или без легких упругих металлических профилей и/или изоляции), но более эффективно использовать два слоя гипсокартона, иногда в сочетании с другими факторами, или специально разработанный звукоизоляционный гипсокартон.
Водный ущерб и плесень
Гипсокартон очень уязвим к воздействию влаги из-за свойств составляющих его материалов: гипса, бумаги и органических добавок и связующих веществ. Гипс размягчается при контакте с влагой и при длительном погружении, например, во время наводнения, превращается в липкую пасту. В таких случаях может потребоваться удаление и замена части или всего гипсокартона во всем здании. Кроме того, бумажное покрытие и органические добавки, смешанные с гипсовым сердечником, служат питательной средой для плесени. Пористость листа, создаваемая в процессе производства для снижения веса и уменьшения затрат на строительство и транспортировку, позволяет воде быстро проникать к сердечнику по капиллярам, где может развиваться плесень. Вода, попадающая в помещение сверху, может привести к отслоению потолочной ленты гипсокартона от потолка из-за насыщения пазов непосредственно за лентой, где стыкуются листы гипсокартона. Гипсокартон также может размягчаться вокруг крепежных винтов, и под действием силы тяжести вес воды может вызвать провисание и обрушение гипсокартона, что потребует его замены. Бумажное покрытие гипсокартона является пищей для термитов, которые могут его повредить при заражении полости стены, обшитой гипсокартоном. Это приводит к тому, что окрашенная поверхность крошится при прикосновении, так как термиты поедают бумажный слой. Помимо необходимости заделки поврежденной поверхности и повторной покраски, при значительном повреждении бумажного слоя гипсовый сердечник может легко треснуть или рассыпаться, что также потребует удаления и замены гипсокартона. Во многих случаях, особенно если гипсокартон подвергался воздействию воды или влаги менее 48 часов, профессиональные специалисты по восстановлению могут избежать затрат, неудобств и сложностей, связанных с удалением и заменой поврежденного материала. Они используют методы быстрой сушки, которые устраняют условия, необходимые для развития микроорганизмов, восстанавливая большую часть или весь гипсокартон. Именно поэтому для помещений с повышенной влажностью, таких как кухни, ванные комнаты и прачечные, рекомендуется использовать «зеленый гипсокартон» – гипсокартон с внешним слоем, покрытым воском и/или химическими веществами для защиты от роста плесени, а в идеале – цементно-стружечные плиты.
Другие повреждения
Пеноизоляция и гипсовый слой гипсокартона легко разгрызаются медоносными пчелами при обустройстве случайного гнезда в здании, когда они стремятся увеличить площадь гнезда.
Болезни гипсокартона с высоким содержанием серы и проблемы коррозии
Значительное количество дефектного гипсокартона было импортировано в Соединенные Штаты из Китая и использовано при строительстве и реконструкции десятков тысяч домов в 2006 и 2007 годах после урагана Катрина, а также в других регионах. Жалобы включали неприятный запах, негативное воздействие на здоровье и коррозию металла. Это вызвано выделением сернистых газов. Тот же гипсокартон продавался в Азии без каких-либо проблем, однако дома в США строятся гораздо герметичнее, чем в Китае, и имеют меньшую вентиляцию. В выбросах из импортированного гипсокартона обнаружены летучие соединения серы, включая сероводород, которые могут быть связаны с проблемами со здоровьем. Эти соединения выделяются из различных типов гипсокартона. В ряде юрисдикций ведется судебное разбирательство, но многие листы гипсокартона просто маркированы как "Сделано в Китае", что затрудняет установление производителя. В 2009 году Комиссия по безопасности потребительских товаров (CPSC) начала расследование. В ноябре 2009 года CPSC сообщила о "тесной связи" между китайским гипсокартоном и коррозией труб и электропроводки, о которой заявили тысячи домовладельцев в США. Проблема была решена в 2011 году, и теперь весь гипсокартон должен тестироваться на содержание летучей серы, а продукция, содержащая более десяти ppm, запрещена к продаже в США.
Огнестойкость
Некоторые противопожарные стены возводятся из гипсокартона типа X как элемент пассивной пожарной защиты. Гипс содержит воду кристаллизации, связанную в форме гидратов. При воздействии тепла или огня эта вода испаряется, что замедляет теплопередачу до тех пор, пока вода в гипсе полностью не испарится. Предел огнестойкости противопожарной конструкции увеличивается с добавлением дополнительных слоев гипсокартона, достигая четырех часов для стен и трех часов для перекрытий (пол/потолок). Огнестойкие конструкции из гипсокартона документированы в каталогах проектных решений или сертификационных списках, включая DIN 4102 Часть 4, Канадский строительный кодекс, Underwriters Laboratories и Underwriters Laboratories of Canada (ULC). Результаты испытаний приводят к созданию проектных решений, признанных нормативными документами, с присвоенными значениями предела огнестойкости. Эти решения становятся частью нормативной базы и не ограничиваются использованием продукцией какого-либо конкретного производителя. Однако отдельные производители могут также разрабатывать собственные решения, прошедшие независимую проверку и утверждение, при условии, что материалы, используемые при монтаже, соответствуют минимальным требованиям к гипсокартону типа X и обеспечивается достаточное количество слоев и толщина.
Гипсокартон типа X
В гипсокартонных листах типа X специальные стекловолокна добавляются в гипс для усиления сердцевины листов. Эти волокна уменьшают размер трещин, возникающих при удалении влаги, тем самым увеличивая время, в течение которого гипсокартонные листы сохраняют огнестойкость без разрушения.
Гипсокартон типа C
Гипсовые панели типа C обеспечивают более высокую огнестойкость, чем панели типа X. Ядро панелей типа C содержит более высокую плотность стекловолокна. Ядро панелей типа C также содержит вермикулит, который действует как добавка, компенсирующая усадку, и расширяется при воздействии высоких температур при пожаре. Это расширение происходит примерно при той же температуре, что и кальцинирование гипса в ядре, что позволяет ядру панелей типа C сохранять стабильность размеров при пожаре. Кроме того, рынки строительства и реконструкции жилья в Северной Америке в конце 1990-х и начале 2000-х годов увеличили спрос. Рынок гипсокартонных плит стал одним из крупнейших бенефициаров бума в жилищном строительстве, поскольку "в среднем новый американский дом содержит более 7,31 метрических тонн гипса". Введение в марте 2005 года Правил по межштатному чистому воздуху Агентством по охране окружающей среды США требует от электростанций, работающих на ископаемом топливе, "сократить выбросы диоксида серы на 73%" к 2018 году. Эти правила также предписывали электростанциям устанавливать новые скрубберы (промышленные установки для контроля загрязнения) для удаления диоксида серы из отходящих газов. Скрубберы используют технологию десульфуризации дымовых газов (FGD), в результате которой образуется синтетический гипс как полезный побочный продукт. В ответ на новые поставки этого сырья прогнозировалось значительное изменение на рынке гипсокартонных плит. Однако необходимо решить такие проблемы, как выброс ртути в процессе кальцинирования.
Отходы
Поскольку до 12% гипсокартона теряется в процессе производства и монтажа, а материал гипсокартона часто не подвергается повторному использованию, его утилизация может стать проблемой. На некоторых полигонах запрещено выбрасывать гипсокартон. Некоторые производители принимают отходы гипсокартона со строительных площадок и перерабатывают их в новые гипсокартонные листы. В процессе производства обычно используется переработанная бумага. В последнее время изучается возможность переработки непосредственно на строительных площадках. Существует потенциал для использования измельченного гипсокартона для улучшения определенных типов почв на строительных площадках, таких как солончаки и глинисто-илистые смеси (например, иловые отложения), а также для его применения в компосте. По состоянию на 2016 год разрабатываются отраслевые стандарты для обеспечения поддержания качества и состава при приеме гипсокартона на переработку.