Асбестоцементные изделия.

     Асбестоцементом называют искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердения смеси, состоящей из цемента, воды и асбеста, который в асбестоцементе армирует цементный камень, обеспечивая высокую прочность изделий при растяжении и сгибе. Асбестом называют группу минералов, имеющих волокнистое строение и при механическом воздействии способных распадаться на тончайшие волокна.

     Асбестоцемент – композиционный материал. Тонкие волокна асбеста, равномерно пронизывая массу гидратированного цемента, повышают его сопротивление растяжению. Цементный камень играет роль матрицы. Введение арматуры в матрицу приводит к получению нового материала, основные механические свойства которого отличаются от свойств матрицы и арматуры, взятых отдельно.

     Асбестоцемент имеет высокую механическую прочность при изгибе, небольшую плотность, малую тепло– и электропроводность, стойкость против выщелачивания минерализованными водами, высокую огнестойкость, водонепроницаемость и морозостойкость. Недостатками асбестоцемента являются пониженная прочность при насыщении водой, хрупкость и коробление при изменении влажности.

Общие сведения и классификация асбестоцементных изделий

     Основным сырьем для производства асбестоцементных изделий являются хризотил-асбест и портландцемент. В зависимости от вида изделий, а также качества используемого асбеста содержание его в изделиях составляет 10–20 %, а портландцемента, соответственно, 80–90 %.

     При производстве цветных асбестоцементных изделий наряду с асбестом и цементом применяют красители, а также цветные лаки, эмали и смолы. Для снижения утечки газа внутренние поверхности асбестоцементных газопроводных труб покрывают смолами.

     Ныне промышленность производит несколько десятков видов асбестоцементных изделий: листы, трубы, панели и плиты, фасонные детали. Они различаются по форме, размерам, виду отделки, способу изготовления и назначению.

     Широкое применение для промышленного, жилищного, гражданского и сельского строительства получили асбестоцементные кровельные изделия. В промышленном строительстве применяют кровельные изделия для неутепленных и утепленных покрытий. Для неутепленных покрытий в горячих цехах и неотапливаемых складских зданиях используют волнистые и полуволнистые большеразмерные листы с фасонными деталями. Для утепленных покрытий применяют полые и лотковые плиты. Полые плиты представляют собой два профилированных асбестоцементных листа, соединенных алюминиевыми заклепками и имеющих внутри прокладку из минеральной ваты. Лотковые плиты – это асбестоцементные лотки, заполненные теплоизоляционным материалом. Волнистые листы периодического профиля применяют для устройства стеновых ограждений здания различного назначения.

     Листы асбестоцементные волнистые унифицированного профиля УВ-7,5 чаще всего используют для устройства бесчердачных, а также утепленных кровель и стеновых ограждений промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Эти листы производят длиной 1750, 2000 и 2500 мм, шириной 1125 мм и толщиной 7,5 мм. Они обладают высокой прочностью при изгибе не менее 20 МПа, и плотностью не менее 1700 кг/м и морозостойкостью F50. Такие листы изготовляют на автоматизированных линиях беспрокладочным способом.

     Листы асбестоцементные волнистые унифицированного профиля УВ-6 выпускают длиной 1750, 2000 и 2500 мм, шириной 1125 мм и толщиной 6 мм, с шагом волны 200 мм и высотой рядовой волны 54 мм, пределом прочности при изгибе не менее 18 МПа, плотностью 1700 кг/м и морозостойкостью не менее F25. Листы УВ-6-1750 применяют для чердачных кровель жилых и общественных зданий, листы УВ-6-2000 — для свесов чердачных кровель и стеновых ограждений производственных зданий и УВ-6-2500 — для стеновых ограждений зданий и сооружений.

     Листы асбестоцементные волнистого профиля СВ-40 используют для кровельных покрытий в массовом жилищном строительстве, а также для стеновых ограждающих конструкций промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Их выпускают длиной 1750 и 2500 мм, шириной 1130 мм и толщиной 5 и 6 мм, с шагом волны 150 мм и высотой 40 мм.

     Плиты асбестоцементные облицовочные с покрытием из полиэфирного асбестопластика применяют для внутренней облицовки зданий. Они отличаются своеобразной декоративной поверхностью, которую нельзя получить обычными методами окраски и офактуривания. Покрытие асбестоцементных плит асбестоплас-тиками увеличивает их ударную вязкость и уменьшает водопоглощаемость. Двустороннее покрытие асбестопластиковыми пленками примерно на 30 % увеличивает механическую прочность облицовочных плит при изгибе. Поверхность облицовочных плит может быть глянцевой или матовой; в зависимости от состава пигментов и способа нанесения покрытия – однотонной или мраморовидной, различных оттенков и самого разнообразного рисунка.

     Плиты асбестоцементные плоские облицовочные предназначаются для облицовки стен вестибюлей станций метро, магазинов, а также для изготовления отделочных архитектурных деталей и других элементов зданий. Их производят как обычными серыми, так и окрашенными эмалями, с рельефным рисунком. Для окраски применяют перхлорвиниловые, кремнийорганические, вод о-эмульсионные и другие эмали, фасадные краски и лаки. Окраска плит должна производиться в специальных цехах пульверизационным, наливным или электростатическим способами. По способу производства плиты изготовляют прессованными и непрессованными.

     Листы асбестоцементные плоские применяют для производства стеновых панелей, плит покрытий, сантехкабин, перегородок, устройства транспортных галерей, вентиляционных шахт, подвесных потолков, для внутренней и наружной облицовки жилых и общественных зданий. Листы прессованные и непрессованные могут выпускаться гладкими и тиснеными, в зависимости от назначения – обрезными и необрезными.

     Асбестоцементные стеновые изделия выпускают для наружной и внутренней облицовки стен, как стеновые панели и перегородки. Для наружной облицовки стен применяют серые и цветные тисненые изделия, цветные прессованные плитки; для внутренней облицовки используют листы, в которых лицевая сторона окрашена водонепроницаемыми цветными эмалями и лаками.

     Плиты асбестоцементные стеновые унифицированные представляют собой легкую трехслойную конструкцию с креплением фасадных асбестоцементных цветных листов к деревянному каркасу алюминиевыми раскладками, а к внутренней асбестоцементной обшивке из серых листов – шурупами «впотай»; в качестве утеплителя применяют стекловатные плиты. Стеновые панели производят длиной до 6000 мм, шириной 3300 мм и толщиной 140–170 мм.

     Трубы асбестоцементные подразделяются на напорные, безнапорные и вентиляционные; применяют их для сетей водопровода и тепловых сетей, нефте– и газопровода. В настоящее время отечественная промышленность производит асбоцементные трубы с газонепроницаемыми покрытиями из полимерных материалов. Эти трубы являются наиболее экономичными и достаточно надежными заменителями стальных труб. Асбестоцементные трубы с полимерными покрытиями обладают высокой водо-, бензо– и маслостой-костью, достаточной механической прочностью, хорошей адгезией к асбестоцементу. Водопроводные асбоцементные трубы по максимальному рабочему давлению подразделяются на классы: до 0,6 МПа – класс ВТ6, до 0,9 МПа – класс ВТ9, до 1,2 МПа – класс ВТ12, до 1,5 МПа – класс ВТ15, до 1,8 МПа – класс ВТ18. Трубы газопроводные по максимальному рабочему давлению подразделяются на марки: ГАЗ-НД – для газопроводов низкого давления (до 0,005 МПа), ГАЗ-СД – среднего давления (до 0,3 МПа).

     Короба асбестоцементные прямоугольного сечения предназначены для устройства вентиляции воздуха производственных вспомогательных и бытовых помещений, промышленных, жилых и гражданских зданий. Короба бесшовные без раструбов изготовляют из тонкостенных труб специальной навивки, свежесформованными на трубоформовочных машинах. Для придания свежесформованной трубе прямоугольной формы в нее вставляют деревянный сердечник, состоящий из трех частей клиновидной формы. Затем короба укладывают штабелем и выдерживают 1–2 дня, после чего сердечники вынимают, а короба складывают для дальнейшего затвердевания. Короба изготовляют длиной 4000 мм с внутренним сечением 150x300, 200x200, 200x300 мм и толщиной стенок 9 мм. Такие короба имеют высокую прочность, предел прочности при изгибе не менее 16 МПа, плотность – 1600 кг/м .

     Доски асбестоцементные электротехнические дугостойкие (АЦЭИД) служат для изготовления деталей, панелей, щитов и оснований электрических аппаратов и машин, подвергающихся действию высоких температур и электрического разряда. Асбестоцементные накаты (заготовки) для АЦЭИД изготовляют на листоформовочных машинах и разрезают на форматы установленной длины, ширины и толщины. Форматы укладывают на металлические прокладки и прессуют при давлении до 20 МПа. После этого доски на прокладках твердеют 10–16 ч, затем их отделяют от прокладок, обрезают и складируют.

     Из асбестоцемента также производят специальные асбестоцементные изделия. К ним относятся крупногабаритные фигурные листы, применяемые для сводчатых покрытий, градирен, зерносушилок и пр.

Материалы для производства асбестоцементных изделий

     В качестве вяжущего для производства асбестоцементных изделий применяют портландцемент. Он должен быстро гидратироваться, но сравнительно медленно схватываться. Для перехода полуфабриката в готовую продукцию нарастание прочности изделия должно происходить достаточно быстро.

     Схватывание и твердение цемента осуществляется в специфичных условиях. Начальная гидратация протекает при очень большом водоцементном отношении. В процессе отсоса жидкой фазы происходит фильтрование части новообразований и мелких зерен клинкера и, кроме того, физико-химическое воздействие асбеста на процессы твердения цемента в композиции. Для производства асбестоцементных изделий используют специальный портландцемент с удельной поверхностью 2200–3200 см /г. Количество добавок в цементе устанавливают в зависимости от целей, но не более 3 % (за исключением гипса). Гипс добавляют для регулирования сроков схватывания в количестве не менее 1,5 % и не более 3,5 % от массы цемента, считая на S0 .

     По минералогическому составу портландцемент должен быть алитовым (с содержанием трехкальциевого силиката не менее 52 %), обеспечивающим высокую производительность формовочных машин и интенсивное нарастание прочности асбестоцемента. Содержание трехкальциевого алюмината ограничивается, так как он дает малую прочность асбестоцементных изделий и низкую морозостойкость; содержание свободного оксида кальция в цементе не должно превышать 1 %, а оксида магния – 5 %. Формование асбестоцементных изделий продолжается дольше, чем изделий из бетона. В связи с этим начало схватывания у цемента для асбестоцементных изделий должно наступать несколько позже, чем у обычного портландцемента, – не ранее 1,5 ч с момента затворения водой, а конец – не позднее 10 ч после начала затворения.

     Качество асбестоцементных изделий во многом зависит от качества асбеста и тонкости помола цемента и характеризуется следующими показателями: текстурой (степень распушенности волокон), средней длиной волокна, эластичностью, влажностью, степенью засоренности пылью. Наибольшее влияние на качество таких изделий оказывает длина волокон асбеста, поэтому она является основным признаком, по которому асбест делят на сорта и марки. В зависимости от длины волокон установлено восемь сортов хризотил-асбеста, который, как уже упоминалось, используется для производства асбестоцементных изделий. Асбест с наиболее длинными волокнами (более 18 мм) относят к 0-му и 1-му сортам, а с наиболее короткими (менее 1 мм) – к 7-му сорту. Для производства асбестоцементных изделий применяют 3, 4, 5 и 6-й сорта с длиной волокон от 10 мм и менее до нескольких сотых миллиметров.

     Вода в производстве асбестоцементных изделий необходима для приготовления асбестоцементной смеси и промывки сукон и сетчатых цилиндров формовочной машины. Она не должна содержать глинистых примесей, органических веществ и минеральных солей. Глинистые частицы, осаждаясь на поверхности асбестовых волокон, уменьшают их сцепление с цементом, затрудняют фильтрацию асбестоцементной суспензии и снижают механическую прочность изделий. Органические примеси замедляют гидратацию вяжущего.

     Для окраски стеновых плиток и листов используют краски. Применяют также цветные цементы или минеральные щелочестойкие пигменты, обладающие высокой красящей способностью, свето-и атмосфероустойчивостью и не взаимодействующие с продуктами гидратации цемента: редоксайд (искусственный железооксидный), сурик железный, природная мумия, охра, оксид хрома, ультрамарин, пероксид марганца и др. Листы, предназначенные для облицовки стен и панелей санитарных узлов и кухонь, покрывают водонепроницаемыми эмалями и лаками, полученными на основе полимеров (глифталевых, перхлорвиниловых, нитроцеллюлозных).

Производство асбестоцементных изделий

     В настоящее время существует три способа производства асбестоцементных изделий: мокрый способ — из асбестоцементной суспензии, полусухой — из асбестоцементной массы и сухой — из сухой асбестоцементной смеси. Наиболее широкое распространение получил мокрый способ, а два других применяют только в опытных установках.

     Технологическая схема производства асбестоцементных изделий мокрым способом состоит из следующих основных процессов: складирования и хранения основных материалов; составления смески асбеста из нескольких сортов и марок, распушки смески асбеста, приготовления асбестоцементной массы, ее силосования (складирования), формования асбестоцементных изделий (облицовочные листы и кровельные плитки дополнительно прессуются), предварительного твердения отформованных изделий, механической обработки изделий, твердения изделий, складирования.

Цветные асбестоцементные изделия

     Асбестоцементная промышленность выпускает следующие основные виды окрашенных изделий: цветные листы, отформованные из цветной асбестоцементной суспензии; листы с цветной лицевой поверхностью, получаемой при формовании на листоформовочной машине; офактуренные листы и плиты, лицевая поверхность которых покрыта цветными эмалями. При окраске изделий по всей толщине применяют цветной портландцемент заводского изготовления или пигмент, который загружают в аппарат одновременно с цементом. Следует отметить, что окрашенные пигментом изделия имеют высокую стоимость (из-за большого расхода красителя), пониженную механическую прочность и уступают в декоративном отношении изделиям, изготовленным на цветном цементе.

     Для производства листов с цветной лицевой поверхностью используют окраску в процессе формования. Для нанесения на лицевую поверхность листов цветного слоя асбестоцемента на листоформовочной машине устанавливают дополнительно сетчатый цилиндр, в ванне которого находится окрашенная асбестоцементная суспензия, или на первичный слой асбестоцемента посыпают цветной цемент, перед тем как слой подходит в вакуум-коробке (посыпной метод). Этим методом получить интенсивно окрашенную поверхность не удастся, так как через тонкий цветной слой просвечивает серая основная масса листа. Его применяют только для плоских листов, так как при изгибе на цветном неармированном волокнами асбеста слое образуется сеть мельчайших трещин. У плоских же листов получается интенсивно окрашенная лицевая поверхность. Нанесение покрасочного слоя можно также произвести с помощью пульверизатора или офактуриванием – прокаткой на валках, на поверхности одного из которых выгравирован рисунок.

     Для предохранения облицовочных листов от коробления окрашивание их лицевой поверхности производят красками или цветными эмалями. Эти листы должны подвергаться прессованию и иметь гладкую ровную поверхность. Окрашивают листы через

     3—4 недели после формования. При влажности более 7 % их подсушивают при температуре 50–60 °C. Лицевую поверхность предварительно покрывают глифталевой грунтовкой, а затем окрашивают нитроэмалями, перхлорвиниловой и другими эмалями. Для более высокой стойкости облицовочных листов от коробления при увлажнении их тыльную сторону также покрывают грунтовкой. Температуростойкость эмалей невысока (70 °C), но все они водонепроницаемы и щелочестойки. Применяют асбестоцементные листы, покрытые эмалями, для облицовки стен кухонь, санитарных узлов, вестибюлей магазинов и т. д.

Основные свойства асбестоцементных изделий

     Свойства асбестоцементных изделий определяются следующими факторами: качеством цемента, маркой асбеста, их количественным соотношением по массе, степенью распушки асбеста, расположением волокон асбеста в изделии, степенью уплотнения массы, условиями и продолжительностью твердения, а также влажностью асбестоцемента. Асбестоцементные изделия обладают высокой сопротивляемостью разрыву, изгибу и сжатию.

     Асбестоцементные непрессованные изделия имеют предел прочности при растяжении 10–17 МПа, при изгибе – 16–27 МПа, а прессованные асбестоцементные изделия имеют предел прочности при растяжении 20–25 МПа, а при изгибе – 27–42 МПа.

     С течением времени механическая прочность и плотность изделий возрастают. Асбестоцемент легко пилится, сверлится и шлифуется. Изделия из него обладают высокой морозостойкостью и водонепроницаемостью, под влиянием влаги не корродируют, поэтому могут применяться без окраски. По сравнению со сталью и чугуном они имеют в несколько раз меньше теплопроводность и (в 3,5–4 раза) плотность. Асбестоцемент обладает высокими электроизоляционными свойствами. Асбестоцементные трубы почти непроницаемы при транспортировании газа, особенно если газопровод проложен во влажных грунтах. Недостатками асбестоцементных изделий являются малое сопротивление удару и коробление.