9. 8. Асбестоцементные изделия

9.8. АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

9.8.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

Асбестоцементные материалы образуют важную разновидность ИСК, применяемых в кровле (шифер), в виде стеновых панелей, труб и декоративных изделий.

Для изготовления асбестоцементных изделий применяют три основных компонента: цемент и воду, формирующие вяжущую часть этих конгломератных материалов; асбест, который служит активным заполняющим компонентом. Он успешно выполняет функции армирования цементного камня — матрицы в этом ИСК. Состав и структура асбестоцемента обеспечивают изделиям в несколько раз большую прочность при растяжении и изгибе, чем их имеют цементный камень или цементный бетон. Имеются и другие положительные качественные характеристики у этого конгломератного материала: повышенная сопротивляемость ударным нагрузкам, возможность выбора окраски изделий по желанию заказчика, сравнительно малая масса стеновых панелей при использовании теплозащитных вкладышей, высокие тешюфизические характеристики, высокая огнестойкость. Поэтому продукция асбестоцементной промышленности пользуется у строителей большим спросом. Кроме традиционного шифера и труб в строительстве широко применяют вентиляционные короба, электроизоляционные доски, изделия «малых форм» — подоконники, оконные сливы и др.

Асбест. Общая характеристика

Асбест — уникальный природный материал, длительное время используемый человечеством для решения многих задач. В частности, асбесты применяются при производстве различных асбестотехнических изделий (АТИ). Достаточно сказать, что он является одним из самых важных типов неметаллического сырья, добываемых в мире. В настоящее время большие запасы этих минералов имеются в России, Канаде, Китае, Казахстане и Южной Африке (до 2?109 тонн). Кроме того, в последнее время широко применяется разработанная методика гидротермического синтеза асбеста.

С точки зрения химии под термином «асбест» понимают целый комплекс веществ, относящихся к группе природных гидросиликатов (магния, железа, кальция и натрия). Выделяется две основные и наиболее важные в практическом смысле группы: амфиболовые и серпентиновые асбесты.

Амфиболовые асбесты представляют собой группу соединений, в состав которой входит несколько разновидностей: крокодилит, антофиллит, тремолит, актинолит и амозит. С химической точки зрения они имеют изменчивый состав - MgO (6-7%); FeO, Fe2O3 (34-44%), Al2O3 (5-10%), SiO2 (49-53%), H2O (1,5-3%).

К группе серпентиновых асбестов относится только хризотил [3MgO?2SiO2?2H2O]. Он представляет собой тонковолокнистый минерал белого или зеленовато-желтого цвета. Благодаря ярко выраженным волокнистым свойствам по сравнению с амфиболами он находит большее практическое применение. Существуют различные классификации хризотила. В зависимости от длины волокон (0,2 мм-16 см) выделяют 8 сортов хризотила (от 0 до 7). Наконец, от степени эластичности волокнистой составляющей различают нормальный, ломкий и полуломкий хризотил.

Одной из отличительных особенностей всего комплекса асбестов является то, что они способны расщепляться на тонкие и гибкие волокна при оказании механического воздействия. Толщина и длина образующихся волокон довольно изменчива и зависит от сорта асбеста, а также степени данного воздействия. При этом толщина их может достигать 5?10-4 мм, а длина — в среднем около 18 мм (реже до 5 и более см). Благодаря полой структуре волокна достигается их поразительная гибкость на фоне высокой прочности. Например, листовой силикат хризотил, подобно льняной или хлопковой массе, может сминаться или распушаться, что позволяет использовать его для изготовления несгораемой ткани асбестовой, выдерживающей нагревание до 500?С. Однако, при температуре более 700?С отмечается значительное снижение ее механической прочности, что особенно важно, например, в системе МЧС, так как асбест используется не только в одежде, но и в напорных рукавах, ремнях приводных и пр.

Асбест находит очень широкое применение в строительстве, что вполне оправдано физическими свойствами этого материала. В обобщенном виде среди наиболее значимых следует отметить высокую прочностью на разрыв, устойчивость к воздействию агрессивных сред, огнеупорность, высокую поглощающую активность, низкую звуковую, тепловую и электрическую проводимость. Кроме того, он способен образовывать устойчивые комплексы с битумом, цементом, асфальтом, различными резинотехническими изделиями (РТИ), например, с техпластинами, ремнями, рукавами. В частности, благодаря высокой кислотоустойчивости отдельные разновидности амфиболовой группы находят применение в химической и электрохимической промышленности в качестве материала емкостей, изоляционных элементов в проводящих рукавах и пр. В то же время, хризотил устойчив к NaOH даже в большей степени, чем любая разновидность амфибольной группы, но в растворах кислот хризотил теряет ряд своих химических свойств из-за растворения магниевых окислов.

Асбест используется при изготовлении асбестоцементных труб и плит, различных фрикционных материалов, набивок, диэлектрических ковров, текстолита, изолент, ремней, асбестовых шнуров, огнестойкой, жаро- и кислотнозащитной одежды, огнеупорных строительных материалов. Серпентиновые асбесты находят широкое применение в химической, электрохимической, судостроительной, ракетостроительной, тракторной, авиационной и автомобильной отраслях промышленности.

ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Асбестоцементные изделия изготовляют в основном по мокрому способу формования. Значительно реже используют полусухой и сухой способы формования. Последний — при изготовлении только плоских листов и плиток.

Мокрый способ технологии начинается с составления смески из асбеста нескольких марок, с тем чтобы при формовании обеспечить высокую фильтрующую способность, плотность и водоудержание. После этого производится распушка волокон асбеста. Распушенный асбест тщательно перемешивают с цементом в воде до получения однородной массы. Последнюю разбавляют еще дополнительным количеством воды, в результате чего получается асбестоцементная суспензия, в которую, если требуется, могут вводиться добавочные вещества (добавки). В асбестоцементной суспензии масса воды более чем в 10 раз превышает массу цемента. Готовую суспензию направляют на формование асбестоцементных изделий — листов или труб. При этом большая часть (свыше 96%) свободной воды отфильтровывается и удаляется. Листам придают необходимые размеры и форму. Облицовочные листы и кровельные плитки дополнительно прессуют. Твердение вяжущей части, под влиянием которого асбестоцементные изделия приобретают требуемую механическую прочность, происходит на складах или в автоклавах (при песчанистом портландцементе). Готовым изделиям путем их окраски и лицевой обработки может быть придана необходимая внешняя поверхность.

К настоящему времени установились более или менее определенные составы (смески) асбеста разных месторождений при производстве асбестоцементных изделий. Они нормируются специальными технологическими картами.

Операция распушивания асбеста в значительной мере обусловливает качество продукции. На первой стадии механической обработки на бегунах в течение 12—15 мин ослабевает связь между тончайшими волокнами асбеста. На второй стадии — в голлендере-пушителе или другом аппарате (6—8 мин) происходит разделение асбеста на тончайшие волоконца. Обычно распушка предпочтительнее по мокрому способу, т. е. на бегунах в присутствии воды. Голлендер, т. е. металлический резервуар, внутри которого вращается барабан, снабженный ножами, является всегда гидравлическим пушителем, так как разделение асбеста, обмятого бегунами, на тончайшие волоконца происходит в карманах между ножами барабана в результате воздействия быстрых вихревых движений струй воды. В этом же аппарате обычно осуществляется и смешение распушенного асбеста с цементом в водной среде. Воду одновременно с загрузкой цемента добавляют из нижней части рекуператора (сборника отработанной воды).

Асбестоцементная масса сравнительно быстро (за 8—10 мин) приобретает достаточную однородность, так как мельчайшие зерна цемента, несущие на поверхности высокий отрицательный электрозаряд, быстро осаждаются и прочно удерживаются на развитой поверхности тонковолокнистого асбеста, также несущей высокий, но положительный заряд в водной и щелочной среде. Если используется песчанистый цемент, то и мельчайшие частицы диспергированного песка также осаждаются на волокнах асбеста, хотя и при более продолжительном смешивании суспензии (12—13 мин). Для получения подвижной суспензии требуется на 1 мас.ч. сухой асбестоцементной смеси добавлять не менее 4—5 мас.ч. воды, что уточняется расчетом в зависимости от сортов асбеста в смеске.

Изготовленная асбестоцементная масса поступает в ковшовую мешалку для получения определенного запаса массы, чтобы поддерживать непрерывность работы формовочной машины. Из мешалки масса направляется по желобу в металлические ванны, являющиеся частью листоформовочной машины. Одновременно в желоб непрерывно поступает рекуперационная вода, отбираемая из нижней части рекуператора, что позволяет поддерживать необходимую консистенцию массы. Асбестоцементная суспензия, поступающая в ванны сетчатых цилиндров листоформовочной машины, обычно состоит из 8—10% сухого вещества на 90—92% воды. Но имеются и другие листоформовочные машины, на которых применяют асбестоцементную суспензию более высокой концентрации, например до 40—45% сухого вещества (в нем до 15% асбеста, до 85% цемента).

Формование листов и других асбестоцементных изделий мокрым способом производится на круглосетчатой формовочной машине (или полусухим — на фильтрующей ленте). Принцип формования изделий состоит в отфильтровывании воды из слоев асбестоцементной массы под влиянием гидростатического давления до необходимого уплотнения (рис. 9.30). С этой целью в металлической ванне 1, наполненной асбестоцементной суспензией, расположен полый каркасного типа цилиндр 2, обтянутый металлической сеткой (сетчатый барабан). На сетке масса осаждается тонким слоем и частично обезвоживается за счет фильтрации воды сквозь сетку. Вода из барабана отводится сначала в сгустители (рекуператоры) для отделения и возвращения в производство не осевшей части асбеста, а затем используется для промывки сетки и сукна и разжижения асбестоцементной массы в желобе. С поверхности барабана слой ас-бестоцементной массы снимается бесконечной суконной лентой 5. Пройдя на ленте вакуум-коробку 6 (с разрежением примерно 300 мм рт.ст.), предварительно обезвоженная асбестоцементная масса переносится к металлическому форматному барабану 7, который снимает массу с ленты сукна и навивает ее на свою поверхность концентрическими слоями, при этом она уплотняется между вращающимися металлическими цилиндрами. Когда асбестоцементный слой на барабане достигнет необходимой толщины, его разрезают по образующей цилиндра, и сырой лист снимают. Давление прессовой части листоформовочной машины составляет обычно 0,2— 0,4 МПа, для второго подрессовочного вала 10,0—12,0 МПа, для пресс-вала — до 40,0 МПа. В результате обжатий содержание влаги в листе значительно снижается и достигает 25%.

Рис. 9.30. Схема работы листоформовочной трехцилиндровой машины: 1 — ванна; 2 — полные барабаны с сетчатой поверхностью; 3 — асбестоцементная масса; 4 — прижимной валик; 5 — бесконечная лента сукна; 6 — вакуумная коробка; 7 — форматный барабан; 8 — опорный вал; 9 — пресс-вал; 10 — промывное устройство; 11 — отжимные валики

При изготовлении плоских мелких изделий лист дополнительно разрезают на плитки, которые стопками прессуют под высоким давлением (до 40 МПа) на гидравлическом прессе. Если изготовляют волокнистые листы, то волнирование производится на специальных станках скальчатого типа периодического действия. Имеются станки непрерывного действия, которые применяют во всех автоматизированных линиях.

Изделия твердеют в пропарочных камерах при температуре 50—60°С, относительной влажности 90—95% в течение 10—14 ч, а затем 5—1 сут в утепленном складе. Быстрее происходит твердение в автоклаве под действием пара давлением 0,8 МПа, что позволяет использовать песчанистый цемент и исключить выдерживание изделий на складе завода.

При производстве труб принципы формования остаются теми же, но используют специальные трубоформовочные машины со съемными форматными барабанами (скалками). У трубо- и листоформовочных машин не имеется принципиальных отличий в конструкциях ванн сетчатых цилиндров, вакуумобезвоживающих устройств и устройств для очистки сукна.

При окончании процесса навивания асбестоцементных слоев форматную скалку снимают и устанавливают новую. Чтобы можно было легко вынуть скалку, диаметр трубы несколько увеличивают. С этой целью сетку у концов немного растягивают с помощью металлических клиньев и развальцовывают трубу на специальном каландре.

Сухой способ формования асбестоцементных листов предусматривает распушку асбеста и смешивание его с цементом и песком в сухом виде. Для последующего увлажнения добавляют 12—15% воды, а уплотняют массу на конвейерной ленте катками или под прессом. Твердеют изделия, к которым в основном относятся плитки для пола и облицовочные, в автоклавах. Сухой способ позволяет применять коротковолокнистый асбест преимущественно 6-го сорта.

9.8.4. ПРОДУКЦИЯ АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫХ ЗАВОДОВ

Асбестоцементные изделия находят широкое применение при устройстве кровельных покрытий, в стеновых конструкциях, трубопроводах и т. п. Промышленность выпускает волнистые листы, плоские листы непрессованные и прессованные, электроизоляционные доски, некоторые специальные изделия — вентиляционные короба, листы для градирен, детали для сводов метрополитена, панели и др.

Волокнистые листы производят различных размеров по длине, ширине, толщине, шагу и высоте волны, а используют их для кровельных покрытий жилых, общественных и промышленных зданий. В широкой номенклатуре этих листов предусмотрены основные размеры: длина — в пределах от 1200 (листы ВО) до 2500 мм (листы усиленного профиля, унифицированного профиля и др.), ширина листов — от 686 до 1150 мм (в зависимости от профиля). Чем больше размеры по длине и ширине, тем толще листы — от 5,5 до 7,5 мм. Высота и шаг волны листов приняты соответственно в пределах 28—54 и 115—200 мм. В настоящее время предусмотрен выпуск листов пяти профилей. Имеется тенденция к дальнейшему увеличению размеров профилированных и плоских листов, так как при их использовании снижается расход древесины на обрешетку и строительные фермы, уменьшается трудоемкость и сокращаются сроки кровельных работ.

Плоские листы применяют для наружной и внутренней облицовки стен, потолков, перегородок и балконных ограждений. Их выпуcкают прессованными и непрессованными, с гладкой или тисненой (рельефной) поверхностью.

Для покрытия полов в кухнях, санитарных узлах, магазинах, столовых и других изготовляют плитки размером 150x150x10 (13) мм различной окраски.

Разработан и изготовляется ряд конструкций утепленных асбестоцементных плит для покрытий, например плиты АП, которые утеплены минеральной ватой, плиты АКП из двух асбестоцемент-ных листов, между которыми помещен утеплитель, и др. Разработаны и применяются также асбестоцементные стеновые панели с деревянным каркасом или бескаркасные. Их масса значительно меньше массы панелей из других материалов. Размеры и качественные показатели панелей и листов устанавливают соответствующие стандарты. Размеры крупноразмерных листов — 3600x1500; 3000x1200 мм и др., а мелкоразмерных — 1200x800 мм. Крупноразмерные листы могут выпускаться двоякой кривизны длиной до 5 м (для летних домиков).

Асбестоцементные трубы применяют для устройства водопровода и канализации в населенных пунктах. Безнапорные трубы используют при проведении дренажных линий, строительстве кабельных сетей и т. п. Внутренний диаметр труб (условный) составляет от 100 до 500 мм при длинах 3000 и 4000 мм (что зависит от типа трубоформовочных машин). Увеличивается выпуск труб длиной 5 и 6 м, что снижает количество стыков, расход муфт и уплотнительных колец.

Освоено производство асбестоцементных труб с газонепроницаемыми покрытиями из полимерных материалов. Такие трубы обладают высокой водо-, бензо- и маслостойкостью и надежно заменяют стальные трубы

Дата добавления: 2015-10-21