Асбестоцемент

Асбестоцемент является цементным композиционным материалом, упрочненным асбестовым волокном.
〈 Асбест.
Применяют, главным образом, хризотил-асбест, отчасти амфиболовые асбесты. Волокна хризотил-асбеста в виде тонких трубочек разной длины имеют внутренний диаметр 50 А, наружный диаметр 360 — 430 А, толщину стенки 155 — 190 А. Для асбестоцемента применяют асбест 3 — 6-го сортов, в котором длина волокнистых частиц изменяется от 10 мм до нескольких сотых мм, а содержание их составляет 50 — 24% по массе. Остальные 50 — 76% приходятся на долю пылевидных и других неволокнистых частиц. В некоторых случаях 10 — 15% асбеста заменяют базальтовой минеральной ватой или шлаковой ватой.

〈 Цемент.

В качестве вяжущего используют специальный «портландцемент для асбестоцементных изделий» М400 и М500, выпускаемый по ГОСТ 9835 — 77 из клинкера с содержанием не менее 52%, 3СаО-Аl2O3 — 3 — 8%, СаОсв<1%, MgO<5%, гипса — 1,5 — 3,5%. Тонкость помола цемента характеризуется удельной поверхностью 2200 — 3200 см²/г; начало схватывания — не ранее 1 ч 30 мин, конец — не позднее 10 ч от начала затворения. Применяют также песчанистый портландцемент с добавкой 38 — 45% молотого песка (при автоклавном твердении изделий), а также белый портландцемент и цветные цементы.

Большая удельная поверхность асбестового волокна, достигающая 15 — 30 м²/г, обусловливает его высокую адсорбционную способность.

В приготовленной исходной массе волокна асбеста должны распределяться равномерно. Адсорбируя выделяющиеся при твердении цемента продукты гидратации, асбест уменьшает их концентрацию в растворе. Это ускоряет схватывание и твердение цемента, а цементный камень прочно связывается с волокнами асбеста. При дальнейшем твердении прочность связи волокон асбеста с цементным камнем в асбестоцементных изделиях нарастает.

〈 Понятие об изготовлении изделий из асбестоцемента

 

Производство асбестоцементных изделий включает следующие операции:
1) расщепление (распушка) асбеста на тонкие волокна;
2) приготовление асбестоцементной суспензии;
3) отфильтрование из жидкой асбестоцементной массы тонкого полотна;
4) формование из него изделий: волнистых (кровельных) и плоских листов, труб, вентиляционных коробов и др.; придание изделиям нужной плотности и формы путем прессования, выгибания, резки (для обеспечения нужных размеров);
5) твердение изделий в пропарочных камерах, водных бассейнах, в автоклавах и выдерживание их в утепленных складках до приобретения нужной прочности.

Рисунок-1. Асбестоцементные волнистые листы унифицированного профиля:

 

а — профиль листа; б — детали профиля

Распушку асбеста производят, обрабатывая его на бегунах, а затем в голлендере. Голлендер представляет собой резервуар, внутри которого вращается барабан с ножами. В голлендоре смешивают цемент, воду и асбест. Из голлендера полученная масса идет в ковшевую мешалку, а затем поступает в формовочную машину (листоформовочную или трубоформовочную).

Рабочая часть листоформовочной машины состоит из ванны с асбестоцементной суспензией и полого каркасного барабана, обтянутого металлической сеткой. При вращении барабана на металлической сетке отфильтровывается тонкий слой асбестоцемента, который снимает бесконечная лента технического сукна и переносит на металлический форматный барабан, навивающий концентрические слои асбестоцементной смеси. Когда слой асбестоцемента на форматном барабане достигнет нужной толщины, его разрезают по образующей цилиндра.

Получаемый сырой асбестоцементный лист поступает на конвейер для дальнейшей обработки: его разрезают по требуемым размерам, прессуют под давлением 30 — 40 МПа, а для получения профилированных листов волнируют. Асбестоцементные листы СВ и УВ имеют одну пониженную волну 1 (рис. 1, б), которая при монтаже кровли должна быть перекрыта волной нормальной высоты соседнего листа.

Для изготовления труб применяют съемные форматные барабаны, диаметр которых соответствует внутреннему диаметру трубы. Навивающиеся на сердечник слои асбестоцементной массы опрессовываются. Когда стенка трубы достигнет нужной толщины, форматный барабан (сердечник) снимают и устанавливают новый. Отформованную же трубу снимают с форматного барабана и отправляют в водные бассейны или пропарочные камеры. Твердение изделий завершается в утепленных складах.

Кроме описанного выше «мокрого способа» формования асбестоцементных изделий применяют полусухой и сухой способы. При полусухом способе изделия формуют из концентрированной (сметанообразной) массы с влажностью 30 — 35% на специальных машинах бесслойного формования изделий при сильном уплотнении.

При сухом способе формования производят распушку асбеста и смешивание его с цементом и молотым песком в сухом состоянии. Затем эту смесь, увлажненную до 14 — 16%, уплотняют на конвейерной линии под прессом или валками; изделия (плитки для полов и облицовки) твердеют в автоклавах при температуре 175°С.

〈 Механические свойства асбестоцемента

 

Механические свойства асбестоцемента зависят от содержания асбестового волокна и его качества (длины и диаметра волокон), активности цемента, плотности асбестоцемента, условий твердения и др.

Асбест служит минеральной дисперсной арматурой, которая значительно повышает прочность цементного камня при растяжении. Прочность при растяжении волокна распушенного асбеста около 700 МПа; по прочности он не уступает лучшим маркам арматурной стали.

При обычном принятом в производстве асбестоцементных изделий содержании асбеста в асбестоцементе (около 15%) прочность асбестоцемента выше прочности цементного камня: при растяжении в 3 — 5 раз, при изгибе в 2 — 3 раза (табл. 1).

Таблица-1. Прочность и растяжимость асбестоцемента и цементного камня (по данным И. И. Бернея)

Прочность асбестоцемента обусловлена его плотностью, прочностью сцепления цементного камня с волокном, содержащим волокна, и степенью его распушки. Все эти факторы регулируют в технологическом процессе производства асбестоцементных изделий. Согласно теории прочности асбестоцемента, развитой П.Н. Соколовым, между длиной волокна l и его диаметром dдолжно соблюдаться соотношение, определяемое зависимостью (l/d)крит=Ra.p/2ζ0, где Ra.p=630 МПа-предел прочности при растяжении асбестового волокна; ζ0-предел прочности при сдвиге волокна относительно матрицы( цементного камня).Из приведенной зависимости следует, что, увеличивая связь асбестового волокна с матрицей, можно повысить использование коротких волн, у которых l/d невелико.

Например, у непрессованных листов ζ0≈4 МПа, а у прессованных ζ0 повышается до 6 МПа, поэтому( l/d) крит может быть снижено с 73 до 52. Если степень распушки асбеста будет излишней -l\d>(l/d) крит, то разрушение асбестоцемента произойдет вследствие разрыва волокна; при недостаточной распушке прочность волокон используется не полностью.

Положительной особенностью асбестоцемента является его высокая растяжимость (8 — 16)·10 ^-4, превышающая растяжимость цементного камня в 6 — 10 раз. Из приведенных данных видно, что конструктивные качества асбестоцемента (особенно прочность при растяжении и изгибе) выше, чем у бетона. К недостаткам асбестоцемента относится хрупкость, склонность к короблению. Эти недостатки устраняют технологическими и конструктивными методами, применяя прессование и автоклавную обработку, армирование крупноразмерных изделий и др.

Виды асбестоцементных изделий

Асбестоцементные изделия подразделяют согласно ГОСТ 22739 — 77 на листы, панели и плиты, трубы и фасонные детали к ним. Асбестоцементные листы в зависимости от назначения выпускают: кровельные, стеновые, облицовочные, для элементов строительных конструкций, электротехнические

По форме различают листы: 1) плоские (прессованные и непрессованные), 2) профилированные (волнистые, двоякой кривизны и фигурные).

Волнистые листы в зависимости от высоты волны бывают трех видов: листы низкого профиля — при высоте волны до 30 мм, среднего профиля — при высоте волны 31 — 42 мм, высокого профиля — от 43 мм и более. Листы изготовляют естественного серого цвета’ и окрашенные или офактуренные, мелкоразмерные — длиной до 2000 мм и крупноразмерные — длиной 2000 мм и более.

Асбестоцементные волнистые листы унифицированного профиля УВ согласно ГОСТ 16233 — 77 имеют шестиволновый профиль (рис. 1); ширина листа 1125 мм, длина 1750, 2000 или 2500 мм, толщина 6,0 и 7,5 мм. Обозначение УВ-7,5-1750 указывает толщину и длину листа в мм. Высота волны: перекрываемой — 45 мм, перекрывающей — 54 мм.

Назначение листов типа УВ зависит от их характеристик:

Для чердачных кровель жилых и общественных зданий и сооружений-УВ-6-1750;

Для свесов чердачных кровель и стеновых ограждений производственных зданий -УВ-6-2000;

Для стеновых ограждений зданий и сооружений-УВ-6-2500;

Для кровель производственных зданий -УВ-7,5-1750;

Для доборных элементов кровель производственных зданий и сооружений-УВ-7,5-2000; УВ-7,5-2500.

Листы и детали кровли (коньковые, переходные, уголковые и др.) должны быть морозостойкими — выдерживать следующее число циклов попеременного замораживания и оттаивания: листы УВ-6 и детали — — 25 циклов, листы УВ-7,5 — 50 циклов.

Листы типа УВ выпускают с государственным Знаком качества, высшего и первого сортов с физико-механическими показателями, указанными в табл. 2.

Таблица -2. Физико-механические показатели листов унифицированного профиля

Листы среднего профиля СВ имеют восьмиволновый или семиволновый профиль; высота волны 32 — 40 мм, ширина листов — 980 или 1130 мм, длина 1750, 2000 и 2500 мм, толщина 5,8 и 6 мм. Они применяются для устройства кровель жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий и стеновых ограждений производственных зданий.

Листы обыкновенного профиля ВО имеют шестиволновый профиль; высота волны 28 мм, ширина листов 686 мм, длина 1200 мм, толщина 5,5 мм. Предназначены для устройства кровель жилых и общественных зданий.

Листы волнистые усиленного профиля: кровельные ВУ-К и стеновые ВУ-С имеют шестиволновый профиль; высота волны 50 мм, ширина листов 1000 мм, длина 2800 мм, толщина 8 мм. Служат для устройства кровель и стеновых ограждений производственных зданий и сооружений.

Асбестоцементные плоские листы согласно стандарту СТ СЭВ 827 — 77 выпускают толщиной 4, 5, 6, 8, 10 и 12 мм, шириной 800, 1200, 1500 мм и длиной 2000, 2500, 3200, 3600 мм.

Физико-механические показатели листов соответствуют требованиям, приведенным в табл. 3.

Таблица 3. Физико-механические показатели плоских листов

Панели и плиты подразделяют по назначению на кровельные (покрытия, подвесные потолки), стеновые и перегородки. Их изготовляют преимущественно сборными (из отдельных элементов), реже цельноформованными. По конструкции панели и плиты разделяют на неутепленные, утепленные и акустические. Плиты утепленные для покрытий промышленных зданий (рис. 2) изготовляют двух типов: рядовые — АП (основной тип) и краевые — АПК (доборные).

Рисунок-2. Асбестоцементная полая утепленная плита для покрытий промышленных зданий:

1 — асбестоцементные фигурные листы; 2 — алюминиевые заклепки; 3 — утеплитель; 4 — опорные бобышки
Асбестоцементные трубы выпускают следующего назначения: водопроводные( напорные и безнапорные),газопроводные, канализационные, вентиляционные, обсадные и муфты.
Трубы имеют круглое либо прямоугольное поперечное сечение.Напорные водопроводные трубы по максимальному рабочему давлению подразделяют на классы: до 0,6 МПа-класс ВТ 6, до 0,9 МПа-класс ВТ 9, до 1,2 МПа-классВТ 12, до 1,5 МПа-класс ВТ 15, до 1,8 МПа-класс ВТ 18.

Муфты асбоцементные самоуплотняющиеся типа САМ предназначены для соединения асбоцементных труб. Соединение типа САМ состоит из асбоцементной муфты с проточенными пазами и двух резиновых манжет. Эффект самоуплотнения достигается благодаря давлению воды, которое передается на стенки цилиндрических углублений в манжетах и плотно прижимает их к уплотняемым поверхностям груб и муфт.

Газопроводные трубы по максимальному рабочему давлению подразделяют на марки: ГАЗ-НД — для газопроводов низкого давления (до 0,005 МПа), ГАЗ-СД — для среднего давления (до 0,3 МПа).