«Зеленый» гипс

Появилась возможность для перехода на новый технологический уклад малоэтажного жилищного строительства

Одним из объектов, которые посетили участники X Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий», прошедшей 8-9 сентября в Воронеже, стал дворец Ольденбургских (на фото) в поселке городского типа Рамонь, строительство которого началось в 1883 году, а к 1887 году была завершена внутренняя отделка стен метровой толщины. Знакомя гостей с устройством дворца, экскурсовод между прочим заметила, что дворцовым кошкам здесь не приходится ловить мышей: внутренняя обивка стен дворца состоит из тонкого слоя необработанной шерсти верблюдов, которых разводили прежние именитые владельцы дворца, и благодаря ей в нем до сих пор не водятся ни насекомые, ни грызуны.

Узнав этот занимательный факт, участники конференции не сомневались: материалы на основе гипса могут обеспечивать не менее хороший микроклимат. Еще в 2005 году на одной из первых международных научно-практических конференций по гипсу было показано, что пазогребневые плиты из гипса создают комфортные условия для проживания, поскольку низкая влажность позволяет за короткое время после завершения строительства установить в помещении сбалансированный микроклимат. По сравнению с цементно-песчаными штукатурками материалы на основе гипса обладают более высокой паропроницаемостью и препятствуют образованию грибков и плесени, вызывающих различные опасные заболевания. Кроме того, гипс является плохим проводником тепла и кажется теплым на ощупь, что также способствует гигиенической комфортности помещений.

Будем все здоровы

Именно на древней воронежской земле были сделаны открытия, гарантировавшие здоровую жизнь среди гипса не только обитателям дворцов, но и владельцам массового жилья, стены которого могут быть отделаны этим экологичным материалом или даже построены из него. Руководитель научно-образовательного академического центра Воронежского государственного технического университета «Высшая школа строительного материаловедения» Евгений Чернышов напомнил участникам конференции о трудах ведущего доцента кафедры технологии вяжущих веществ и бетонов Воронежского инженерно-строительного института Риммы Иванниковой, разработавшей теорию и практику гипсоцементно-пуццолановых вяжущих (ГЦПВ). Он процитировал доктора технических наук, профессора кафедры «Технология вяжущих веществ и бетонов» Московского государственного строительного университета (НИУ МГСУ) Анну Ферронскую, которая была инициатором проведения и бессменным председателем всероссийского семинара с международным участием «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий», проводимого каждые два года в разных городах страны: «В 1952-1954 годах Александром Волженским была доказана возможность получения стабильных вяжущих, состоящих из гипсового вяжущего, портландцемента и пуццолановых добавок, соотношение которых подбирается по методике, специально разработанной для этих целей. Так, впервые в мировой практике были созданы водостойкие гипсовые вяжущие, впоследствии названные гипсоцементно-пуццолановыми. Систематические исследования этих вяжущих показали, что они обладают способностью к твердению даже в воде. Изделия из них имеют повышенную долговечность, а по показателям усадки и ползучести под нагрузкой близки к изделиям на портландцементе. Это открыло возможность применения в строительстве изделий и материалов на этих вяжущих в помещениях с относительной влажностью воздуха более 60% и в наружных конструкциях. Внедрение изделий на этих вяжущих началось в 1956 году».

Евгений Чернышов считает, что создание ГЦПВ явилось одним из самых значимых, прорывных научно-инженерных достижений в расширении существовавшей номенклатуры вяжущих веществ. Поначалу это открытие стало активно внедряться в практику: в 1961 году были изготовлены первые цельноформируемые объемные блоки санузлов из быстротвердеющего материала на ГЦПВ, в 1972 году был успешно выполнен научно-промышленный эксперимент по изготовлению и испытаниям (в том числе огневым) объемных блок-комнат из керамзитобетона на ГЦПВ. «Казалось бы: кому нужен результат эксперимента полувековой давности? Но... жилой фонд — это далеко не только многоэтажные небоскребы. Есть еще и одноэтажная Россия, и ветхое жилье, и много того, что и домом назвать нельзя, хотя горит оно более чем эффектно», — констатируют в статье «Концепция совершенствования гипсовых материалов, изделий и технологий», опубликованной в сборнике материалов конференции, профессор Евсей Шамис (Молдавское отделение МАНЭБ) и доктор технических наук Александр Бурьянов (НИУ МГСУ). При этом авторы статьи видят следующие направления совершенствования гипсового производства, которые помогут решить социально-экономические задачи по обеспечению жильем на современном этапе:

— создание гипсовых и металлогипсовых объемных блоков;

— реализация в практике научно-инженерных физических методов — управляемой кавитации и концентрируемого неионезирующего излучения;

— применение активированной морской воды для замены пресной воды.

Другим перспективным направлением является повышение прочностных показателей гипсового вяжущего путем введения углеродных нанотрубок (УНТ). Например, экспериментально доказано, что при концентрации нанодобавок всего в 0,18% прирост прочности композиционного материала составляет до 29%.

Новые перспективы для строительства жилья из гипса открываются также с применением гипсовых композиций в технологии 3D-печати малоэтажных зданий. Профессор Уфимского государственного нефтяного технического университета Игорь Недосеко рассказал о конструктивном решении двухэтажного жилого дома для строительства по технологии 3D-печати, почти полностью состоящего из материалов на гипсовой основе. А профессор Старооскольского технологического института имени А. А. Угарова Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» Юрий Лосев сообщил, что уже имеются технологии информационного моделирования и отечественные строительные принтеры для контурного строительства на основе технологии гибкого автоматизированного производства малоэтажных жилых домов. По его словам, жилой гипсобетонный дом по такой технологии может быть построен за месяц-полтора. На строительство одного дома из пеногипса понадобится около 50 тонн гипсового вяжущего, а если использовать гранулы из легких заполнителей, то расход гипса существенно уменьшится. Но главное, что в малоэтажных домах из экологичных материалов, к которым после дерева относится гипс, по сравнению с многоэтажными домами из тяжелого железобетона, продолжительность жизни возрастет в среднем с 65 до 80 лет и более.

Помочь природе

Но не только забота о здоровье людей, особенно в период пандемии, делает применение материалов на основе гипса неотложной задачей современного строительства. Не менее важны обострившиеся экологические проблемы, решить которые поможет расширение использования этих материалов. Загрязнение окружающей среды ведет к самоуничтожению человечества, и не удивительно, что почти половина докладов на конференции была посвящена внедрению «зеленых» технологий.

Как известно, «зеленое» строительство — это вид строительства зданий и сооружений с минимальным воздействием на окружающую среду, то есть экологически безопасное. В докладах, сделанных на конференции, предлагались новые пути использования промышленных отходов при производстве гипсового вяжущего, в том числе растительных заполнителей. Например, ученые Тверского государственного технического университета получили фиброгипс на основе натурального волокна — отхода льнопроизводства. В результате внедрения результатов их экспериментов можно будет использовать в строительстве до 500 тыс. тонн отходов в виде льняной костры, которые ежегодно вывозятся в отвал.

Наметились и новые пути переработки гипсосодержащих отходов. Так, сотрудники Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова сообщили о возможности переработки гипсосодержащих отходов, накопившихся за полвека работы предприятия по производству лимонной кислоты «Цитробел»: на площади 58,5 тыс. кв. м образовалось более 351 тыс. кубометров цитрогипса. В отличие от природного гипса он имеет нестабильный состав и высокую влажность, что осложняет его переработку. Рентабельной она может быть только при получении из сырья нескольких товарных продуктов, в том числе гипсовых вяжущих и органоминеральных удобрений. Именно эта концепция и была положена в основу проекта по созданию комплексной технологии переработки гипсосодержащих отходов промышленных предприятий, реализуемого на платформе белгородского научно-образовательного центра «Инновационные решения в АПК». Проанализировав состав цитрогипса, ученые установили принципиальную возможность получения гипсового вяжущего в результате его обжига при атмосферном давлении. Была также разработана технология производства из этого вяжущего изделий с применением пониженного водозатворения и повышенных давлений прессования. В качестве заполнителей используются перлитовая пыль и древесные опилки, прочность полученных многопустотных изделий через сутки составляет 15-20 Мпа.

Справочно:

В работе Х Международной конференции «Повышение эффективности производства и применения гипсовых материалов и изделий» приняли участие более 200 человек — ведущие производители гипса и гипсовых изделий, поставщики химических добавок, научные сотрудники вузов, НИИ и проектных организаций из разных регионов России, а также из Германии, Франции, Турции, Армении, Белоруссии и Узбекистана.