Строительные материалы и изделия

Асбестоцементные изделия

Асбестоцемент — материал, получаемый на основе портланд­цемента, распушенного асбеста (15... 20 % от массы цемента), воды и добавок (пластифицирующих, водоудерживающих и др.). При­менение асбеста как армирующего волокнистого наполнителя позволяет настолько повысить прочность при растяжении, что толщину листовых изделий можно уменьшить до несколько мил­лиметров.

Асбестами (от гр. asbestos — неразрушаемый) называют разно­видности минералов тонковолокнистого строения, относящихся к группе амфиболов, условия нахождения которых в земной коре характерны: они наблюдаются в виде прожилков, состоящих сплошь из строго параллельных гибких волокон, ориентированных перпен­дикулярно (реже — наклонно) стенкам включающей породы. Кро­ме амфиболовых асбестов (амианта, крокидолита, родусита), яв­ляющихся гидросиликатами магния, железа и натрия, в природе существует чисто магнезиальный асбест — хризотил-асбест, кото­рый по своему химическому составу (3MgO • 2Si02 • 2Н20) тожде­ственен минералу серпентину, однако по кристаллической струк­туре он Стоит ближе к амфиболам. Хризотил-асбест имеет наи­большее промышленное значение.

Каждая частица асбеста состоит из множества элементарных кристаллов — фибрилл (тончайших волоконец диаметром в сотые доли микрометра) и может расщепляться (распушаться) на со­ставляющие все меньшей толщины. Чем выше степень распушки (меньше диаметр волокон), тем выше прочность изделий.

Распушка асбеста. Распушка асбеста производится в две стадии. На первой стадии распушки частицы асбеста раздавливают на бе­гунах или валковых машинах, разрушая сильные межфибрилляр­ные связи. Вторая стадия распушки (расчес) осуществляется в вихревых турбулентных потоках жидкости (в гидропушителях, гол - лендерах) или воздуха (в дезинтеграторах). На второй стадии распушки частицы разделяются на волокна. Длина волокон в товар­ных асбестах составляет 0,3... 10 мм, их диаметр — менее 20... 30 мкм. Прочность волокон на разрыв составляет 600...800 МПа, что со­поставимо с прочностью лучших сталей.

Из асбестового волокна изготавливают ткани, картон, бумагу, шнуры. Эти материалы, обладающие низкой теплопроводностью (X = 0,35...0,41 Вт/(м - К)) и выдерживающие нагрев до темпера­туры 400...500°С, используют в качестве высокотемпературной теплоизоляции. Высокое трение асбеста по металлу обусловливает его применение как наполнителя в синтетических материалах для тормозных колодок, дисков сцепления и фрикционных муфт, а высокие электроизоляционные свойства асбеста обусловливают производство электротехнических изделий.

Благодаря стойкости к действию щелочей хризотил-асбест дол­говечен в среде цементного камня. Он адсорбирует из раствора Са(ОН)2, выделяемый портландцементом при гидратации. Связы­вание ионов Са2+ частично происходит за счет химического взаи­модействия с поверхностными атомами асбеста, что обусловли­вает прочное сцепление цементного связующего с асбестовыми волокнами.

Формование асбестоцементных изделий. Формование асбесто­цементных изделий производится различными способами в зави­симости от концентрации сырьевой смеси.

Способ формования, с которого началось развитие асбестоце­ментной промышленности, был предложен в 1900 г. чехом Л. Гат - чеком. Он применяется для низкоконцентрированных суспензий (8... 10 %), которые наливаются в ванну 6 формовочной машины (рис. 12.2). Вращаясь в ванне, сетчатый барабан 8 накапливает на сетке асбестоцементный слой (вода проходит внутрь барабана, а твердые частицы задерживаются) и перемещает его к замкнутой ленте технического сукна 4. Под нажимом валка 5 суспензия пере­ходит на сукно, а избыточная вода отжимается.

1 — асбестоцементный накат; 2 — форматный барабан; 3 — вакуум-коробка; 4 —
техническое сукно; 5 — отжимной валок; 6 — ванна; 7 — лопастные мешалки; 8 —
сетчатый барабан; 9 — устройство для натяжения сукна; 10 — пресс-вал; 11 —
электропривод; 12 — транспортер

Далее суконная лента движется над вакуум-коробкой 3, кото­рая дополнительно отсасывает часть воды. В зазоре между прессо­вым валом 10 и форматным барабаном 2 асбестоцементный слой уплотняется и переходит с сукна на поверхность форматного ба­рабана, где он накапливается, образуя так называемый накат 1. По достижении заданной толщины накат разрезают и снимают в виде листа с помощью транспортера 12.

Для формования труб вместо форматного барабана 2 устанав­ливают съемную цилиндрическую скалку и после образования наката заменяют ее другой. Вытянув скалку из наката, получают полуфабрикат в виде трубы.

Формование волнистых изделий из концентрированных асбес­тоцементных суспензий (40...45%) и паст производят способом Маньяни, при котором асбестоцементная смесь подается на тех­ническое сукно по гибкому шлангу и раскатывается вдоль волни­стой поверхности вакуумных коробок валками укладчика, имею­щими волнистую форму в соответствии с поверхностью основа­ния. Уплотнение слоя производится при возвратно-поступатель­ном движении уплотняющего устройства, снабженного валками аналогичной волнистой формы.

Пластичные паСты формуют также методом экструзии.

Формование изделий из сухих асбестоцементных смесей отли­чается тем, что после получения сухого слоя необходимой толщи­ны его смачивают, затем уплотняют валками и разрезают на листы.

Твердение асбестоцементных изделий. Обычно после выдержки в нормальных условиях в течение 6...8 ч изделия помещают на

12.. . 16 ч в пропарочную камеру с температурой 50...60°С. Окон­чательное твердение происходит на отапливаемом складе, где из­делия выдерживаются не менее 7 сут. При использовании песча­нистого цемента, получаемого совместным помолом портландце - ментного клинкера, кварцевого песка (до 45 %) и гипса, оконча­тельное твердение производится в автоклавах при давлении пара 0,8 МПа и температуре 174 °С в течение 12... 16 ч. В этих условиях гидрат оксида кальция, образующийся при гидратации элита, свя­зывается кремнеземом кварцевого песка в нерастворимый гидро­силикат кальция.

Механическую обработку (обрезку кромок листов, снятие фас­ки, подрезку торцов и обточку концов труб) производят после предварительного или окончательного твердения изделий.

Структура асбестоцемента. По И. И. Бернею, различают два вида структуры асбестоцемента: с рассеянным и связанным располо­жением волокон. При рассеянном расположении волокна настолько удалены друг от друга, что каждое из них работает независимо от других. При увеличении расхода асбеста свыше 70... 100 кг/м3со­здаются условия для совместной работы волокон. В листовых изде­лиях он обычно составляет 220...245 кг/м3.

В зависимости от ориентации волокон армирование может быть одномерным, двухмерным и трехмерным. Одномерное армирова­ние является направленным. При двухмерном армировании на­правления волокон находятся в плоскостях, параллельных поверх­ности листа. В этих направлениях материал изотропен. Если же одно из направлений плоскости получает преимущество для ори­ентации волокон, например в результате течения асбестоцемент­ной смеси, то армирование становится частично направленным. Такая структура преобладает в листовых материалах, полученных на круглосеточных машинах. Трехмерное армирование имеет мес­то в экструзионных изделиях.

Свойства асбестоцемента. Асбестоцемент обладает небольшой плотностью (1 600...2000 кг/м3), но высокой прочностью при из­гибе (до 30 МПа) и сжатии (до 90 МПа). Его морозостойкость составляет в зависимости от технологии получения от 25 до 50 цик­лов. Он малопроницаем для воды, но способен поглощать воду и набухать, а при высыхании — давать усадку до 0,52... 2,31 мм/м. В результате анизотропии усадка вдоль листа на 25... 30 % меньше, чем поперек листа. Волнистые листы имеют влажностные дефор­мации поперек волн в 1,5 — 2 раза больше, чем плоские листы такой же ширины. При смачивании одной, например верхней, поверхности асбестоцементного листа он коробится, выгибаясь вверх. Причиной этого является набухание только одного поверх­ностного слоя. Чтобы избежать разрушения кровли в результате коробления, асбестоцементные листы должны иметь податливые крепления.

Из-за хрупкости асбестоцемент боится ударов. Даже если удар не вызвал разрушения, прочность может снизиться на 60...80%.

Виды асбестоцементных изделий. Волнистые кровельные листы {шифер) выпускают обыкновенного профиля (ВО) размером

1 200x700x5,5 мм и усиленного профиля (ВУ) размером

2 800х 1 000x8 мм, а также выпускают листы СВ-40-250 размером 2 500 х 1 150x6 мм. Они могут быть окрашенными. Выпускают так­же фасонные детали: коньковые, переходные и угловые.

Плоские облицовочные листы выпускают непрессованными и прессованными повышенной прочности. Их толщина составляет

4.. . 12 мм, ширина — до 1 600 мм, длина — до 2800 мм. Лицевую поверхность листов подвергают декоративной отделке различны­ми способами.

Трубы из асбестоцемента не подвержены коррозии и значи­тельно легче металлических. Их соединяют асбестоцементными муфтами. Трубы имеют длину до 6 м, внутренний диаметр —

50.. .600 мм. Безнапорные трубы применяются для канализации, дренажных коллекторов, прокладки кабелей, устройства дымохо­дов и вентиляционных каналов. Напорные трубы рассчитаны на рабочее давление 0,6; 0,9; 1,2 и 1,5 МПа. Их используют для водо-

Рис. 12.3. Многопустотные экструзион-
ные изделия из абестоцемента

и газоснабжения, вентиляции, уст­ройства колодцев и мусоропрово­дов, а также для прокладки тепло­трасс.

Резиновые уплотнители муфт для напорных труб самоуплотняются, расширяясь под давлением транс­портируемой жидкости, которая за­полняет специальные цилиндриче­ские полости в них.

Вентиляционные короба изготав­ливают круглого и прямоугольного сечений, безраструбные или с раструбом на одном конце.

Многопустотные панели (рис. 12.3) получают методом экстру­зии. Их длина составляет 3...6 м, ширина — 0,6 м, толщина — 60 и 120 мм. Такие панели с пустотами, заполненными теплоизоля­ционным материалом (минеральной ватой), используют для стен и покрытий зданий.

Экологическая безопасность и заменяющие материалы. Канце­рогенные свойства асбеста обнаружены в Японии, поэтому в ряде стран отказались от его применения. В результате появились обли­цовочные фасадные плиты на основе цемента и целлюлозных или синтетических волокон: «Мастерклад», «Минерит», CemStone, CemColour, Супор и др. Эти плиты имеют декоративные покры­тия различных цветов и фактуры либо облицованы крошкой нату­рального камня.