Строительные материалы и изделия

АСБЕСТОЦЕМЕНТ И АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Бетонные и железобетонные изделия — массивные элементы тол­щиной, как минимум, в несколько сантиметров. Получить легкие тонкостенные изделия из бетона на цементе с обычной прутковой или проволочной арматурой невозможно. Эту проблему можно решить, равномерно распределяя в мелкозернистой смеси на основе портланд­цемента (или другого вяжущего) тонкие армирующие волокна (отрезки стальной проволоки, асбестовое волокно, стекловолокно и др.). Из таких композиционных материалов, называемых фибробетоном, изго­товляют большеразмерные листы, трубы и фасонные изделия толщи-

ной всего несколько миллиметров. Самый распространенный и эф­фективный материал такого рода — асбестоцемент, получаемый на основе распушенного асбеста.

Асбест (от греч. asbestos — неразрушаемый) — собирательное назва­ние группы тонковолокнистых минералов, образующихся в земной коре при воздействии геотермальных вод на ультраосновные магмати­ческие породы. Особенностью асбеста является способность его ми­неральных агрегатов разделяться (распушаться) на тончайшие (диаметром в доли микрона) мягкие волоконца. Благодаря этому свойству асбест получил название «горный лен».

Различают два вида асбеста: амфиболовый (кислотостойкий) и хризотиловый (щелочестойкий). Россия обладает крупнейшими в мире месторождениями хризотилового асбеста, который благодаря уникаль­ным свойствам используется во многих отраслях техники.

Хризотил-асбест — гидросиликат магния 3MgO ■ 2Si02 • 2Н20. Элементарные кристаллы хризотил-асбеста — тончайшие трубочки ди­аметром в сотые доли микрометров. Практически асбест разделяется на пучки волокон диаметром 10... 100 мкм, прочность которых на разрыв составляет 600...800 МПа, что сравнимо с лучшими марками стали.

Хризотиловый асбест обладает высокой адсорбционной способно­стью; особенно активно он адсорбирует ионы Са++, поэтому его волокна хорошо сцепляются с цементным вяжущим. Щелочестойкость хризотил-асбеста обеспечивает его устойчивость в щелочной среде цементного камня.

Асбест, помимо высокой прочности, обладает уникальным сочета­нием ценных свойств:

• низкой теплопроводностью [0,35...0,41 Вт/(м • К) в нераспущен­ном виде];

• устойчивостью к повышенным температурам (нагрев до 400...500° С не вызывает в асбесте необратимых изменений);

• высоким коэффициентом трения (например, по стали — 0,8).

Из асбестового волокна изготовляют ткани, картон, бумагу, шнуры,

которые благодаря огнестойкости асбеста используют для высокотем­пературной тепловой изоляции. Из смеси асбеста с синтетическими смолами получают асбестотехнические изделия для автотракторной (тормозные колодки и т. п.) и электротехнической (электроизоляци­онные материалы) промышленности.

В последние годы в Европе и США развернулась кампания по запрету использования асбеста, мотивируемая его вредностью. В основе этой кампании лежат не медико-биологические, а конъюнктурные соображения, связанные, в основном, с отсутствием месторождений асбеста в большинстве стран Европы и США. Так, при оценке воздей­ствия асбеста на организм человека не делается различия между кислотостойким амфиболовым асбестом, имеющим в составе тяжелые металлы и способным накапливаться в организме человека, и хризо-

тиловым, разрушающимся в кислых средах, в том числе и в человече­ском организме.

В качестве альтернативы природному асбесту предлагаются искус­ственные минеральные волокна, стоимость которых в несколько раз превышает стоимость асбеста, а их безопасность для человека практи­чески не изучена. Асбестовое волокно — природный материал, не требующий для своего производства энергоемких технологий, поэтому асбест значительно экологичнее искусственных, волокон.

Медики считают, что хризотил-асбест при соблюдении правил работы с ним не представляет опасности для здоровья человека. В асбестоцементных материалах асбест заключен в цементной матрице, что исключает контакт человека с ним и делает его безвредными во всех случаях применения.

Асбестоцемент — искусственный каменный материал, получаемый при затвердевании смеси портландцемента, асбеста (15...20 % от массы цемента) и воды. Асбест хорошо сцепляется с твердеющим цементом,, и благодаря высокой прочности при растяжении асбестовое волокно армирует материал по всему объему.

Асбестоцементные изделия в основном производят путем отливки жидко-вязкой массы на частую металлическую сетку с последующим обезвоживанием и формованием. Таким образом получают плоские и волнистые листы и трубы.

Используется и другой способ формования асбестоцементных из­делий — экструзия — выдавливание пластичной массы, как при про­изводстве кирпича (см. § 5.3). Таким образом получают погонажные изделия: подоконные плиты, швеллеры, пустотелые плиты и панели.

Асбестоцемент при сравнительно небольшой плотности (1600...2000 кг/м3) обладает высокими прочностными показателями (предел прочности при изгибе до 30 МПа, а при сжатии до 90 МПа). Он долговечен, морозостоек (через 50 циклов замораживания-оттаи­вания теряет не более 10 % прочности) и практически водонепрони­цаем.

Недостатки асбестоцемента: хрупкость (асбестоцемент не выдер­живает сильных ударных нагрузок), набухание и усадка при изменении влажности асбестоцемента, сопровождающиеся короблением.

Волнистые кровельные листы («шифер») — основной вид листовых асбестоцементных изделий. Шифер широко используют в качестве кровельного материала (его доля в общем объеме производства кро­вельных материалов — около 50 %). Кровельные листы выпускают 6 типоразмеров: длиной 1,2...2,5 м; шириной 0,69...1,15 м; толщиной

5.5.. .7,5 мм.

Кроме обычных выпускают листы, окрашенные атмосферостойки­ми красками как в массе, так и с поверхности. В последнее время начался выпуск плоских с фигурной кромкой листов, имитирующих

мелкоштучную черепицу (рис. 14.4). Долговечность асбестоцементных кро­вель — до 50 лет.

Кроме волнистых листов выпускают плоские облицовочные листы длиной до 2,8 м, шириной до 1,6 м и толщиной

4.. . 10 мм. Плоские листы используют для устройства стен и перегородок по деревянному каркасу, для изготовления санитарно-технических кабин, обли­цовки коридоров, лестниц, балконов. Санитарными нормами разрешено ис­пользование асбестоцементных плит для отделки интерьеров при условии облицовки их поверхности поли­мерными пленками или окраски эмалями.

Асбестоцементные трубы — очень перспективный вид труб самого широкого назначения, обладающих комплексом ценных свойств. Они не подвержены коррозии как металлические, значительно легче их и не склонны к обрастанию. За счет низкой теплопроводности у асбе­стоцементных труб меньше проблем с промерзанием. Асбестоцемент­ные трубы соединяются с помощью муфт.

Асбестоцементные трубы выпускают безнапорные и напорные, отличающиеся толщиной и прочностными показателями (рис. 14.5).

Безнапорные трубы (диаметром 100 и 150 мм, длиной от 3 до 6 м) применяют для ненапорной канализации, дымоходов, прокладки ка­белей и дренажных коллекторов, а также столбов для оград.

Напорные трубы (диаметром от 100 до 500 мм, длиной 4, 5 и 6 м) используют для водо - и газоснабжения, вентиляции, устройства ко-

Рис. 14.5. Асбестоцементные трубы с муфтами: 'П

Ж; Пуг • ''і, йНі л: а — безнапорная; 6 — напорная д, •„»■ JfeГг ; • №' •&j'~

лодцев и мусоропроводов. Особенно эффектив­ны такие трубы для прокладки теплотрасс. Тру­бы выпускают под рабочее давление 0,6; 0,9; 1,2. и 1,5 МПа.

Напорные трубы стыкуются с помощью са­моуплотняющихся муфт (рис. 14.6). Резиновые уплотнители муфт имеют несквозные цилинд­рические пустоты. В них входит жидкость, транспортируемая по трубам под давлением, и расширяет резиновые уплотнители, обеспечи­вая тем самым герметичность стыка.

Экструзионные изделия. В отличие от изде­лий, получаемых по традиционной технологии, в которых волокна ориентированы преимуще­ственно в плоскости изделия, в экструзионных волокна расположены беспорядочно. Из-за это­го для обеспечения равной прочности расход асбеста при экструзионной технологии выше и составляет около 20 % (от общей массы материала) против 15 % при традиционном методе формования.

Поверхность экструзионных изделий гладкая. Надо отметить, что при резком нагреве до 400...600° С они не «взрываются», как обычные (например, шифер), имеющие слоистую структуру. Морозостойкость экструзионных изделий не менее F50.

Экструзией получают подоконные доски, профильные погонажные изделия и многопустотные панели и настилы.

Многопустотные панели (рис. 14.7) — перспективный вид экстру­зионных изделий: длина панелей — 3...6 м; ширина — 0,6 м и общая

а, б — стеновые панели; в ~~ перегородочная панель; г — кровельная плита; 1 — асбестоцемент; 2 — пустоты, заполненные теплоизоляционным материалом

толщина —60 и 120 мм. Такие панели с пустотами, заполненными теплоизоляционными материалами (минеральной ватой, пенопластами и т. п.), можно использовать для стен и покрытий промышленных и сельскохозяйственных зданий, спортивных сооружений и т. п.