Гипсовые материалы для фасадных систем

Москва
ИНФРА-М
2023

ГИПСОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ 
ДЛЯ ФАСАДНЫХ СИСТЕМ

И.В. БЕССОНОВ

МОНОГРАФИЯ

УДК  666.914(075.4)
ББК  38.322
 
Б53

Бессонов И.В.
Б53 
 
Гипсовые материалы для фасадных систем : монография / И.В. Бессонов. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 164 с. — (Научная мысль). — 
DOI 10.12737/1911012.

ISBN 978-5-16-018097-7 (print)
ISBN 978-5-16-111107-9 (online)

В монографии представлены основные особенности получения и применения гипсовых материалов и изделий повышенной атмосферостойкости. Изложены теоретические положения, касающиеся формирования 
структуры гипсосодержащих материалов, в том числе композиционных.
Рассмотрены результаты физико-химических исследований модифицированных гипсовых материалов. Представлены результаты исследования стойкости в агрессивных средах гипсосодержащих отделочных материалов.
Показаны возможности использования модифицированных гипсосодержащих изделий для облицовки фасадов зданий.
Предназначена для научных работников, инженеров-строителей, студентов бакалавриата и магистратуры строительных направлений подготовки, аспирантов.

УДК 666.914(075.4)
ББК 38.322

Р е ц е н з е н т ы:
Умнякова Н.П., доктор технических наук, доцент, заместитель директора по научной работе Научно-исследовательского института 
строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук;
Бурьянов А.Ф., доктор технических наук, доцент, исполнительный 
директор некоммерческой организации «Российская гипсовая ассоциация», советник Российской академии архитектуры и строительных 
наук

ISBN 978-5-16-018097-7 (print)
ISBN 978-5-16-111107-9 (online)
© Бессонов И.В., 2023

Данная книга доступна в цветном  исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium

Предисловие

Монография является результатом многолетней работы 

автора в области строительного материаловедения, в частности использования гипсовых материалов в строительстве. 
Строительные материалы на основе гипсовых вяжущих традиционно используют в помещениях зданий с относительной 
влажностью при эксплуатации до 60%, при температуре 
до 24оС. В последнее время наметилась тенденция расширения области применения гипсовых строительных изделий 
преимущественно за счет повышения их водостойкости.

В монографии обобщены и систематизированы результаты 

исследований, направленных на повышение стойкости гипсовых 
материалов и изделий к атмосферным воздействиям. Исследования по подбору составов и исследованию физико-механических свойств модифицированного гипса выполнены автором при 
совместной работе и под руководством кандидата технических 
наук  И.М. Баранова .

Автор выражает благодарность доценту, кандидату техни
ческих наук А.Д. Жукову за ценные рекомендации при подготовке монографии.

Автор признателен инженеру Э.А. Горбуновой за помощь 

в оформлении работы.

Отдельная благодарность инженерам В.Г. Василенко и Н.Е. Пим
кину, участвовавшим в изготовлении и устройстве декоративных 
изделий из модифицированного гипса на фасадах зданий.

Часть работы выполнена в рамках темы НИР № 3.1.2.1
112021 по плану ФНИ Минстроя России и РААСН «Развитие 
научных основ создания гипсовых строительных материалов 
и изделий повышенной водостойкости».

Проведенные исследования стали основой для разработки 

национального стандарта ГОСТ Р 70034—2022 «Изделия 
гипсовые декоративные для фасадов зданий. Технические 
условия (Gypsum decorative products for building facades. 
Specifi cations)», дата введения 01.11.2022.

Введение

Гипсосодержащие материалы имеют невысокую тепло
проводность и низкий коэффициент теплоусвоения, удобны 
для формования изделий. Эти свойства делают гипсосодержащие материалы привлекательными для строителей, дизайнеров интерьеров и архитекторов. Оценка строительных материалов, с точки зрения их воздействия на среду обитания 
человека, позволяет ожидать более широкого использования 
материалов на основе гипсовых вяжущих, которые максимально соответствуют требованиям строительной экологии.

Гипс, гипсовые вяжущие, сухие строительные смеси, из
делия на основе гипса являются одними из наиболее распространенных строительных материалов, используемых при 
внутренней отделке помещений. Строительные материалы 
на основе гипсовых вяжущих традиционно используют в помещениях зданий с относительной влажностью при эксплуатации до 60%, при температуре до 24оС. Проведенные в последнее время исследования подтверждают возможность 
расширения области применения гипсовых строительных изделий преимущественно за счет повышения их водостойкости.

Расширение областей применения гипсосодержащих мате
риалов обусловлено, с одной стороны, требованиями строительства, а с другой стороны, возможностями самого гипса, 
в настоящее время еще неполно реализованными в современных технологиях.

Существующий опыт свидетельствует о возможности при
менения гипсосодержащих систем как на фасадах зданий, так 
и во влажных условиях эксплуатации. Применение гипсосодержащих изделий в отделке фасадов зданий делает необходимым повышение морозостойкости и влагостойкости гипсового камня до уровня, предъявляемого к материалам, используемым в контакте с окружающей средой. Существенную роль 

Гипсовые материалы для фасадных систем

для реализации таких свойств выполняет комплексная модификация гипсового вяжущего как основы материала. Важным 
является также создание соответствующей нормативной документации.

Модифицирующее воздействие на гипсовое вяжущее может 

быть реализовано за счет применения водорастворимых полимеров, отверждающихся в теле гипсового камня, минеральных 
добавок микро- и наноуровня. Особый интерес представляет 
комплексная модификация гипса водорастворимыми термореактивными смолами и нанодобавками как фулероидного 
типа, так и тонкодисперсных промышленных отходов.

Механизм твердения и формирования свойств модифици
рованного гипса рассматривается в рамках коллоидной теории 
твердения, предложенной А.А. Байковым, гипотезы П.А. Ребиндера и положений теории БЭТ формирования электрических слоев вблизи от энергетически активных центров, формирующихся в коллоидных системах вокруг вводимых наночастиц фулероидного типа.

С применением методов математического моделирования 

и аналитической оптимизации осуществлены эксперименты 
по оценке влияния содержания компонентов гипсовой смеси 
и свойств гипсового вяжущего на прочность и коэффициент 
размягчения материалов на основе модифицированного гипса. 
Полученные по результатам оптимизации данные могут быть 
использованы при разработке методов подбора состава модифицированного гипса.

Современные методы строительства предполагают приме
нение строительных конструкций, состоящих из разнородных 
элементов. Это позволяет повысить в первую очередь качество 
строительных работ, обеспечить повышение тепловой эффективности ограждающей оболочки зданий. В большинстве 
случаев обеспечиваются дополнительная огнезащита строительных конструкций, создание акустического комфорта, повышение декоративности, а если говорить о фасадных изделиях, то и защита строительных конструкций от атмосферных 

Бессонов И.В.

явлений. Развитие теоретических основ создания материалов 
на основе гипсовых вяжущих с новыми качественными свойствами связано с вопросами снижения растворимости гипсовых кристаллов, а также уменьшения общей проницаемости 
структуры материала для парообразной и жидкой влаги.

Развитие нормативной базы получения и применения 

гипсовых строительных материалов и изделий повышенной 
стойкости к атмосферным воздействиям способствует расширению области применения гипсовых строительных. В процессе реализации работ сформирована и прошла апробацию 
методика оценки морозостойкости модифицированных гипсовых материалов, которая явилась основой для формирования нормативного документа.

Глава 1 

ГИПСОСОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ, 
ПРЕИМУЩЕСТВА И ОСОБЕННОСТИ 

ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. ГИПСОСОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ: 

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ

К гипсовым вяжущим относятся: полуводный гипс (α- и β- 

модификации), ангидрит, эстрих-гипс, вяжущие на основе техногенного сырья (в том числе фосфогипс) и др. Основными 
потребителями гипсового вяжущего или гипсового камня являются строительство, медицина, прикладное и декоративное 
искусство, сельское хозяйство, цементная и химическая промышленность. Наиболее востребованными материалами 
и изделиями из гипса являются гипсокартонные, гипсоволокнистые и гипсостружечные листы, блоки или панели; декоративные и звукопоглощающие изделия; огнестойкие и теплоизоляционные элементы; сухие гипсовые смеси.

В мировой практике сегодня потребляется примерно 

105 млн т в год природного гипса. По потреблению природного гипса лидируют США — 18 млн т (17% от мировой добычи); далее следуют Иран, Канада, Испания и КНР, потребляющие соответственно 10,8, 8,5, 7,1 и 6,5% природного гипса 
от мировой добычи [1].

В России в настоящее время добывается больше 6 млн т 

в год природного гипсового камня. Предполагается, что в ближайшие годы возрастет производство гипсовых материалов 
и изделий, а следовательно, потребуется увеличение добычи 
гипсового камня, что повлечет строительство новых и модернизацию старых рудников, реконструкцию подземного хозяйства.

Бессонов И.В.

Основным источником сырья для производства гипсовых 

материалов и изделий являются природные месторождения 
гипса и ангидрита, а также в небольшой степени месторождения гипсосодержащих пород. Кроме того, в качестве перспективного сырья для получения гипсовых вяжущих материалов следует рассматривать гипсосодержащие отходы ряда 
производств (фосфогипс, фторангидрит, титаногипс, витаминный гипс, борогипс и др.) [3, 27, 31].

Для того чтобы гипсовый камень превратился в вяжущее, 

его подвергают температурной обработке, во время которой 
происходит обезвоживание. Если при обычных условиях вода 
выделяется в виде пара, то при повышенном давлении она 
может быть получена в капельном состоянии. Такая вода, получаемая из кристаллов, самая чистая в природе, а гипсовое 
вяжущее, как и вся продукция на его основе, — экологически 
чистый негорючий строительный материал.

Наиболее крупными мировыми производителями гип
совых вяжущих, материалов и изделий на их основе являются: американская «Юнайтед Стейтс Джипсум»; германские 
«Бютнер-Шильде-Хаас», «Фермацель», «Кнауф», «Матис», 
«Астана»; французские «Эр индустри», «Лафарж»; японская 
«Цукисима Кикаи»; австрийская «Про-Монти»; британская 
«Бритиш Пластер Борд».

Основными видами используемых гипсовых материалов 

и изделий являются гипсокартонные (ГКЛ), гипсоволокнистые (ГВЛ) и гипсостружечные (ГСЛ) листы, а также в небольших объемах мелко- и среднеразмерные плиты и блоки. 
Достаточно широкое применение получили декоративно-отделочные и акустические изделия, а также в больших объемах 
разнообразные сухие гипсовые смеси (СГС) [40, 56].

Особенно следует отметить, что гипсовые материалы и из
делия, распространенные за рубежом, имеют пониженную 
среднюю плотность за счет поризации, включения дисперсных 
и пористых наполнителей, а также слоев из суперлегких материалов. Благодаря этому масса конструкций уменьша

Гипсовые материалы для фасадных систем

ется (например, стеновых конструкций по сравнению с кирпичными в 3 раза), что сокращает не только их стоимость, 
но и фундамент ов, а также транспортные расходы.

Экономическая эффективность широкого применения гип
совых материалов в зарубежном строительстве обусловлена, 
во-первых, комплексной поставкой на строительство всех 
необходимых элементов конструкций; во-вторых, высоким 
уровнем применяемого инструмента и оборудования и, в-третьих, высокой квалификацией рабочих-строителей.

Традиционные гипсосодержащие материалы используются, 

как правило, внутри зданий, в помещениях с относительной 
влажностью воздуха — не более 60%. Это обусловлено присущими гипсосодержащим материалам низкой водо- и морозостойкостью, относительно высокой ползучестью. Повышение 
водо- и морозостойкости осуществляется двумя способами: 
поверхностной обработкой гидрофобизаторами (как временная мера); модификацией гипсовой смеси водорастворимыми полимерами (с последующей их поликонденсацией); 
введением специальных минеральных добавок, проявляющих 
пуццолановую активность.

Гипсовые вяжущие с добавкой портландцемента и пуццо
ланового компонента (разработка МГСУ-МИСИ) обладают 
универсальными свойствами, проявляющимися в способности 
быстро схватываться и твердеть подобно гипсовому вяжущему и, подобно портландцементу, в способности к гидравлическому твердению, меньшей ползучести и высокой долговечности. К этой группе относятся гипсоцементно-пуццолановое 
вяжущее (ГЦПВ); водостойкое цементное вяжущее низкой 
водопотребности, названное композиционным гипсовым вяжущим (КГВ); многофазовое гипсовое вяжущее (МГВ) — разработка Казанской ГАСА. Другим способом повышения водостойкости гипсовых вяжущих является введение в них извести 
и пуццолановых добавок. В случае использования кислых 
шлаков и соблюдения технологии Уральского ПИ, такое вяжущее называют гипсо-известоково-шлаковым (ГИШВ).

Бессонов И.В.

В нашей стране область применения гипса в строительстве 

значительно расширена благодаря важнейшим отечественным 
разработкам. К их числу прежде всего относятся созданные 
еще в 1930-х годах в МИСИ (ныне НИУ МГСУ) водостойкие 
гипсовые вяжущие, не имеющие аналогов за рубежом, — гипсоцементно-пуццолановые вяжущие (ГЦПВ) — ТУ 21-31-62–89 
и в 1990-х годах — ГЦПВ нового поколения — водостойкие гипсовые вяжущие низкой водопотребности, названные композиционными гипсовыми вяжущими (КГВ), — ТУ 21-53-110–91 
(патент РФ № 2070172 по заявке № 4857294/33 от 07.08.1992. 
Б.И., 1996, № 34). ГЦПВ изготовляют либо непосредственно 
при производстве изделий из них, либо на предприятиях 
по производству гипсовых вяжущих, т.е. централизованно. 
Так, с 1960-х годов работало несколько предприятий. Что 
касается КГВ, то его можно изготавливать на предприятиях 
по выпуску сухих смесей по специальным технологиям.

Создание водостойких гипсовых вяжущих позволило зна
чительно расширить области применения гипсовых материалов в строительстве за счет использования их в наружных 
конструкциях сборного и монолитного строительства. Для 
монолитного строительства особенно перспективны КГВ, так 
как бетоны на этих вяжущих позволяют осуществлять бетонирование и при отрицательных температурах без применения специальных мероприятий, необходимых при работе 
с цементными бетонами. Многие изделия из этих вяжущих 
(панели и плиты для перегородок и оснований под полы, 
санкабины, вентиляционные панели и блоки, изделия для 
инженерных коммуникаций) выпускаются на предприятиях 
России и стран ближнего зарубежья.

Особенно следует отметить, что широкому применению 

многих из указанных выше изделий, панелей для наружных 
стеновых конструкций и покрытий и других, способствовало 
создание в нашей стране прокатных станов ГПС-6 и ГПС-12, 
предложенных Н.Я. Козловым.