Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov

Účinnost a vliv hydrofobizačních přísad v sádrovém kompozitu

21.10.2013

Ing. Lenka Smetanová, Ph.D., Ing. Michal Frank, Ing. Romana Zavřelová, Výzkumný ústav stavebních hmot Brno

Recenzovaný

Úvod

Sádrové stavební materiály nelze pro jejich vysokou porozitu a s tím související vysokou nasákavost použít v exteriéru. Přitom použití sádrových stavebních prvků v interiéru přináší řadu pozitiv. Sádrové tvarovky jsou tvarově přesné, lze je snadno rozměrově přizpůsobit dle potřeby, mají dobrou rozměrovou stálost a z hlediska uživatele je oceňováno především zajištění příjemného klimatu v interiéru. V prostorách se zvýšeným výskytem vlhkosti, případně v přímém kontaktu s vodou, je dobré mít povědomí o rozpustnosti sádrovce (při teplotě 20 °C cca 0,26 % [1]) a pro stavební konstrukci použít sádrové prvky s hydrofobní úpravou nebo konstrukci vyřešit jinak.

Možnosti hydrofobní úpravy stavebních prvků na bázi sádry vycházejí z principů povrchové nebo vnitřní hydrofobizace.

Vybrané požadavky normy ČSN EN 12859

Při snaze o vylehčení sádrových tvárnic roste jejich porozita, snižuje se objemová hmotnost a zvyšuje se nasákavost. Norma ČSN EN 12859 rozděluje sádrové tvárnice do tří tříd dle objemové hmotnosti a stejně i dle nasákavosti. Každá třída používá své barevné značení (viz tab. 1).

Tab. 1: Vybrané požadavky dle normy ČSN EN 12859 [2]
Barva	Třída podle objemové hmotnosti [kg.m⁻³]	Třída
Růžová ^Pozn.)	Vysoká objemová hmotnost 1100 ≤ `ρ` ≤ 1500	D
Přírodní	Střední objemová hmotnost 800 ≤ `ρ` < 1100	M
Žlutá ^Pozn.)	Nízká objemová hmotnost 600 ≤ `ρ` < 800	L
Barva	Třída podle nasákavosti [%]	Třída
Přírodní	Bez požadavků	H 3 ^Pozn.)
Modrá	≤ 5	H 2
Zelená	≤ 2,5	H 1
^Pozn.) Barevné rozlišení třídy podle objemové hmotnosti je uplatněno pouze u třídy H 3 (třída nasákavosti)

Experiment

Pro porovnání rozdílů účinnosti hydrofobních přísad byly ověřovány dvě přísady, které výrobce doporučoval pro sádru (Imesta IBS 47 – dále značená jako I, Baerophob SW0901 – značená jako B) a jedna pro omítkové směsi (Baerophob SW0903 – značená jako H).

Tab. 2: Receptury – vylehčené vláknito-sádrové tvarovky
Složka			Jednotka	S2xy	S7xy	S4xy	S8xy
Sádra (z energosádrovce)			[g]	100	100	100	100
Vodní součinitel			[-]	0,60	0,66	0,72	0,93
Expandovaný perlit EP150			[%]	5	7	10	15
Přísada	Hydrofobizační ═► x	H		y = 0; 0,5; 1 nebo 2 %
		I
		B
	Plastifikační			0,2
	Retardační			0,1
Vlákna				1

Vodní součinitel byl korigován přídavkem plastifikační a retardační přísady pro kaši normální konzistence, v závislosti na množství přidaného perlitu. Míchání sádrových směsí a odlití do forem probíhalo podle jednotného postupu (suchá homogenizace, 60 s míchání vlhké směsi, v závěru přidána vlákna a míchání 30 s).

Vyrobené vzorky (40×40×160 mm, receptury viz tab. 2) byly, po 28 dnech uložení v laboratorním prostředí rozděleny. Na části zkušebních těles bylo provedeno hodnocení nasákavosti dle ČSN EN 12859 [1]. Nasákavost se dle této normy stanovuje jen pro sádrové tvárnice s hydrofobní úpravou. Pro porovnání účinnosti použitých hydrofobních přísad byla nasákavost stanovena i pro prvky bez hydrofobní úpravy. Zkušební prvky s extrémně vylehčenou recepturou bylo nutné pro úplné potopení zatížit, proto byl pod i nad vzorky umístěn rošt, aby byl umožněn přístup vody ze všech stran prvku.

Tab. 3: Vlastnosti – nasákavost
Nasákavost [%]
bez hydrofobiz. bez vláken		bez hydrofobiz. 1 % hm. vláken		0,5 % hydrofob. 1 % hm. vláken		1 % hydrofob. bez vláken		2 % hydrofob. 1 % hm. vláken
S2	17,02	S2V1	18,29	S2H05	12,81	S2H1	4,34	S2H2	3,00
S7	22,55	S7V1	28,61	S7H05	18,84	S7H1	5,32	S7H2	2,63
S4	23,97	S4V1	22,67	S4H05	23,68	S4H1	8,05	S4H2	3,53
S8	32,59	S8V1	35,85	S8H05	36,49	S8H1	15,70	S8H2	5,10
Vodní součinitel / perlit S2 0,605 % S7 0,667 % S4 0,7210 % S8 0,9315 %				S2I05	23,86	S2I1	14,23	S2I2	3,83
				S7I05	25,89	S7I1	16,98	S7I2	3,82
				S4I05	28,60	S4I1	26,22	S4I2	8,29
				S8I05	39,52	S8I1	37,23	S8I2	18,94
				S2B05	9,07	S2B1	3,70	S2B2	3,65
				S7B05	12,18	S7B1	4,28	S7B2	4,09
				S4B05	16,30	S4B1	5,11	S4B2	4,76
				S8B05	28,10	S8B1	8,71	S8B2	6,68

Z tabulky je patrné, že vliv na nasákavost je nejen v závislosti rostoucího přídavku hydrofobizační přísady, ale i typu samotné přísady.

Druhá část zkušebních prvků byla použita pro stanovení mechanicko-fyzikálních vlastností (pevnost v tlaku dle ČSN 72 2301 [2], pevnost v ohybu a objemová hmotnost). Tělesa byla před zkouškou dosušena při teplotě 40 °C do ustálené hmotnosti. Porovnáván byl účinek jednotlivých hydrofobizačních přísad v závislosti na dávkování a dále vliv množství perlitu. Výsledky byly zpracovány do následujících tabulek.

Tab. 4: Vlastnosti – pevnost v tlaku
Pevnost v tlaku [MPa]
bez hydrofobiz. bez vláken		bez hydrofobiz. 1 % hm. vláken		0,5 % hydrofob. 1 % hm. vláken		1 % hydrofob. bez vláken		2 % hydrofob. 1 % hm. vláken
S2	12,28	S2V1	11,88	S2H05	11,63	S2H1	8,53	S2H2	9,63
S7	8,75	S7V1	7,05	S7H05	8,80	S7H1	7,95	S7H2	7,58
S4	7,65	S4V1	7,73	S4H05	7,42	S4H1	6,23	S4H2	7,08
S8	4,93	S8V1	4,78	S8H05	4,63	S8H1	4,35	S8H2	4,18
Vodní součinitel / perlit S2 0,605 % S7 0,667 % S4 0,7210 % S8 0,9315 %				S2I05	11,93	S2I1	10,95	S2I2	11,33
				S7I05	9,18	S7I1	9,05	S7I2	8,65
				S4I05	8,18	S4I1	7,32	S4I2	7,57
				S8I05	3,20	S8I1	4,98	S8I2	4,37
				S2B05	9,90	S2B1	9,35	S2B2	9,88
				S7B05	8,05	S7B1	7,57	S7B2	7,70
				S4B05	7,20	S4B1	6,28	S4B2	5,85
				S8B05	4,70	S8B1	4,05	S8B2	3,90

Tab. 5: Vlastnosti – pevnost v tahu za ohybu
Pevnost v tahu za ohybu [MPa]
bez hydrofobiz. bez vláken		bez hydrofobiz. 1 % hm. vláken		0,5 % hydrofob. 1 % hm. vláken		1 % hydrofob. bez vláken		2 % hydrofob. 1 % hm. vláken
S2	3,95	S2V1	6,95	S2H05	5,05	S2H1	3,95	S2H2	3,45
S7	3,05	S7V1	4,75	S7H05	4,00	S7H1	2,70	S7H2	3,17
S4	2,70	S4V1	4,50	S4H05	2,50	S4H1	2,55	S4H2	2,40
S8	2,05	S8V1	2,35	S8H05	1,80	S8H1	2,23	S8H2	1,70
Vodní součinitel / perlit S2 0,605 % S7 0,667 % S4 0,7210 % S8 0,9315 %				S2I05	5,30	S2I1	3,90	S2I2	4,65
				S7I05	4,20	S7I1	3,25	S7I2	4,40
				S4I05	5,00	S4I1	2,53	S4I2	2,53
				S8I05	1,63	S8I1	1,70	S8I2	1,90
				S2B05	4,75	S2B1	3,70	S2B2	3,80
				S7B05	3,30	S7B1	3,13	S7B2	3,20
				S4B05	2,65	S4B1	2,20	S4B2	2,37
				S8B05	1,87	S8B1	1,90	S8B2	1,87

Tab. 6: Vlastnosti – objemová hmotnost
Objemová hmotnost [kg.m⁻³]
bez hydrofobiz. bez vláken		bez hydrofobiz. 1 % hm. vláken		0,5 % hydrofob. 1 % hm. vláken		1 % hydrofob. bez vláken		2 % hydrofob. 1 % hm. vláken
S2	1084	S2V1	1068	S2H05	995	S2H1	960	S2H2	980
S7	916	S7V1	838	S7H05	908	S7H1	906	S7H2	904
S4	866	S4V1	859	S4H05	805	S4H1	773	S4H2	812
S8	715	S8V1	670	S8H05	675	S8H1	654	S8H2	646
Vodní součinitel / perlit S2 0,605 % S7 0,667 % S4 0,7210 % S8 0,9315 %				S2I05	994	S2I1	1020	S2I2	1032
				S7I05	909	S7I1	919	S7I2	919
				S4I05	830	S4I1	825	S4I2	852
				S8I05	671	S8I1	670	S8I2	675
				S2B05	985	S2B1	980	S2B2	987
				S7B05	888	S7B1	901	S7B2	902
				S4B05	802	S4B1	801	S4B2	792
				S8B05	651	S8B1	642	S8B2	642

Závěr

Na základě dosažených pevnostních charakteristik lze konstatovat, že i bez přídavku vláken (1 % basaltex) s 1 % hydrofobizační přísady lze docílit zajímavých výsledků.

Jako optimální se jeví dávkování perlitu EP 150 v rozmezí od 7 do max. 10 % (receptury s označením S7xy a S4xy), kdy je u vzorků dosažena objemová hmotnost v rozmezí 800–900 kg.m⁻³ (dle ČSN EN 12859 třída M).

Dávkováním 15 % perlitu lze dostáhnout objemové hmotnosti dokonce v rozmezí 620 až 670 kg.m⁻³ (dle ČSN EN 12859 třída L). Při tomto již vysokém dávkování perlitu je však obtížná příprava a výroba zkušebních těles. Jednotlivé složky se při suché homogenizaci separují a k vlastnímu promíchání složek dochází až při mokrém míchání. Při přípravě prvků s nízkou objemovou hmotností je normového rozlití směsi dosaženo jen díky vysokému vodnímu součiniteli (w = 0,93), který spolu se značným množstvím křehkého perlitu negativně ovlivňuje mechanické vlastnosti prvků.

K účinnosti hydrofobizační přísady Imesta IBS 47 lze říct, že prokázala nejnižší hydrofobizační účinek. K podstatnému snížení nasákavosti zkušebních vzorků došlo až s přídavkem 2 %. Použitím tohoto přípravku, však byla ve srovnání s ostatními u zkušebních těles dosažena vyšší objemová hmotnost, a s tím související vyšší pevnost v tlaku i pevnost v ohybu.

Lepších výsledků ve snížení nasákavosti dosáhl přípravek Baerophob SW903, přestože je primárně doporučován výrobcem pro maltové směsi. Pozitivní účinky na snížení nasákavosti se projevily již při dávkování 1 %.

Nejlépe pak dopadly výsledky hydrofobizačního přípravku Baerophob SW901 (určen přímo pro sádru). Již při dávkování 0,5 % došlo ke snížení původní nasákavosti o 50 %. Při dávkování 1 % pak byla nasákavost prvků (S7xy a S4xy) kolem 5 %. Po stránce výsledků pevnosti v tlaku, pevnosti v ohybu a objemové hmotnosti jsou výsledky srovnatelné se vzorky s přípravkem Baerophob SW903.

Tento příspěvek byl vypracován v rámci řešení projektu FR-TI1/216, který byl realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu ČR.

Literatura

[1] Rozpustnosti při různých teplotách [online]. [cit. 2013-04-02]. Dostupné z: http://www.eurochem.cz/polavolt/dodatky/tabulky/rozp.htm.
[2] ČSN 72 2301. Sádrová pojiva – Klasifikace – Všeobecné technické požadavky – Zkušební metody. Praha: Český normalizační institut, listopad 1978. 12 s.
[3] ČSN EN 12859. Sádrové tvárnice – Definice, požadavky a zkušební metody. Praha: Český normalizační institut, srpen 2011. 32 s.

English Synopsis

Effectiveness and influence of hydrophobic additives in gypsum composite

Paper will inform you about the results of a comparison of several hydrophobic additives. Building components based on plaster without special treatment generally have high water absorption (~ 30 %) and they are therefore not suitable for areas with high incidence of moisture, where they can be exposed to direct contact with water. The trend leads towards lighter building materials, which often leads to an increased proportion of open porosity and thus to increased absorption. A suitable solution is utilization of hydrophobic additive during the production of gypsum building elements. Appropriately chosen additive can significantly reduce water absorption, even at relatively low addition and high mass lightening of element.